CN101050743A

CN101050743A - 燃料喷射阀

Info

Publication number: CN101050743A
Application number: CNA2007100921552A
Authority: CN
Inventors: 松本修一
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2007-10-10
Anticipated expiration: 2027-04-02
Also published as: EP1843037A1; DE602007000273D1; JP2007278093A; EP1843037B1; US20070228185A1; JP4428357B2; US7703708B2; CN101050743B

Abstract

一种燃料喷射阀，其包括喷嘴体(10)和板件(30)。喷嘴体(10)具有：喷射孔(13)，燃料经该喷射孔进行喷射；喷针(16)，其对经喷射孔(13)进行的喷射进行控制；以及喷针容纳孔腔(11)，其容纳着喷针(16)。板件(30)被布置在喷嘴体(10)的附近，用于在其中形成燃料通道(33)，燃料经该燃料通道输送到喷针容纳孔腔(11)中。在板件(30)面向喷嘴体(10)的端面(34)上，板件(30)具有环形的沟槽(35)，其将燃料通道(33)与喷针容纳孔腔(11)连接起来。

Description

燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射阀。

背景技术

一般而言，目前已有的燃料喷射阀包括喷嘴体和板件。此处，喷嘴体包括：喷射孔，燃料经该喷射孔喷射出去；以及容纳喷针的孔腔，其容纳着喷针，而喷针对经喷射孔进行的喷射操作进行控制。另外，板件被设置在喷嘴体的附近，用于形成燃料通道，燃料经该通道输送到喷针容纳孔腔中(可参见如下专利文件：DE 10023952号专利申请文件，其对应于第2004/0060998号美国专利申请文件；DE 10024703号专利申请文件；以及DE 10029297号专利申请文件)。

在上述专利文件所公开的燃料喷射阀的燃料通道中，燃料需要被输送到喷针的外周部，而喷针被沿其轴向中心容纳在喷针容纳孔腔中。因而，在板件中形成燃料通道，且燃料通道与喷针容纳孔腔移离开。另外，喷针容纳孔腔上设置有切口，该切口将喷针容纳孔腔与燃料通道连接起来。

但是，由于上述的燃料喷射阀带有切口，所以，如果用于执行喷射的喷射压力被升高，应力就会集中在切口部位处，由此不利地降低了喷嘴体的耐压性能。与此相反，为了避免形成切口，可能就需要加大喷针容纳孔腔的内径。但是，如果将喷嘴体的外径值保持为此情况下的原先数值(也就是说，如果即使将喷针容纳孔腔的内径加大也不改变喷嘴体的外径值)，则喷嘴体的厚度就会下降，从而降低降低了耐压性能。

发明内容

本发明是针对上述缺陷作出的。因而，本发明的目的是解决上述缺陷中的至少之一。

为了实现本发明的目的，本申请提供了一种燃料喷射阀，其包括喷嘴体和板件。喷嘴体具有：喷射孔，燃料经该喷射孔进行喷射；喷针，其对经喷射孔进行的喷射进行控制；以及喷针容纳孔腔，其容纳着喷针。板件被布置在喷嘴体的附近，用于在其中形成燃料通道，燃料经该燃料通道输送到喷针容纳孔腔中。在板件面向喷嘴体的端面上，板件具有环形的沟槽，其将燃料通道与喷针容纳孔腔连接起来。

为了实现本发明的目的，本申请还提供了一种燃料喷射阀，其包括喷嘴体和板件。喷嘴体具有：喷射孔，燃料经该喷射孔进行喷射；喷针，其对经喷射孔进行的喷射进行控制；以及喷针容纳孔腔，其容纳着喷针。板件被布置在喷嘴体的附近，用于在其中形成燃料通道，燃料经该燃料通道输送到喷针容纳孔腔中。在板件面向喷嘴体的端面上，板件具有沟槽，其将燃料通道与喷针容纳孔腔连接起来。沟槽在圆周方向上的长度及其宽度使得：喷针容纳孔腔与沟槽开口部分之间的重叠区域的面积等于或大于燃料通道的通流横截面积。

附图说明

从下文的详述、后附的权利要求、以及附图可更好地理解本发明内容以及本发明其它的目的、特征、以及优点，在附图中：

图1中的剖视图表示了根据本发明一种实施方式的燃料喷射阀的主体部分；

图2中的平面视图表示了图1所示燃料喷射阀中板件的喷嘴体侧端面；以及

图3中的平面视图表示了图1所示燃料喷射阀中喷嘴体的板件侧端面。

具体实施方式

下文将参照下文的实施例对本发明的最佳实施方式作详细描述。

图1所示的燃料喷射阀1例如被用在柴油发动机的蓄压器型燃料喷射系统中，用于将来自于燃料共轨(图中未示出)的高压燃料燃料喷射到柴油机的气缸中。同样，燃料喷射阀1包括喷嘴部分、背压控制器、以及压电致动器。喷嘴部分包括喷嘴体10、喷针16、筒体19、以及喷嘴弹簧20。此处，喷针16被喷嘴体10可滑动地支撑着，且筒体19容纳着喷针16。此外，喷嘴弹簧20将喷针16偏置向关闭方向。

喷嘴体10是带有底部的圆筒体，其具有喷针容纳孔腔11。此条件下，喷针容纳孔腔11将喷针16。筒体19、以及喷嘴弹簧20容纳在大致中心位置上。喷嘴体10包括位于其底部上的喷射孔13，高压燃料经该喷射孔喷射到柴油机的气缸中。在喷射孔13的上游侧制有研钵状的阀座12。

喷针16基本上是柱状的阀元件，其顶端具有锥形的承座部分18，用于控制是否允许高压燃料经喷射孔13进行喷射。喷针16被设置成当承座部分18与阀座12接合或脱离开时能往复地动作，从而可对高压燃料经喷射孔13的喷射进行控制。因而，喷针16的中段部分处包括凸缘17，其与喷嘴弹簧20的一端相接触，并承受喷嘴弹簧20的偏置力。

筒体19是一个基本为圆筒形的构件，与喷针16类似，其也被容纳在喷针容纳孔腔11中。筒体19具有内周壁19e，其可滑动地支撑着喷针16的上部。筒体19具有外周壁19c，且在外周壁19c与喷针容纳孔腔11的内壁之间形成了间隙。筒体19的下端面19b与凸缘17相对，且该下端面支撑着喷嘴弹簧20的另一端。筒体19的外周壁19c包括斜面19d，其位于朝向上端面19a的的一侧上，斜面19d的外径朝向上端面19a逐渐变小。

在喷嘴体10的上方还设置了由圆柱体构成的板件30，以使得喷嘴体10的板件侧端面15与板件30的喷嘴体侧端面34紧密地接触(即喷嘴体10面向板件30的端面15与板件30面向喷嘴体10的端面34紧密地接触)。在喷针16被筒体19接纳着的情况下，如果喷针16还被喷针容纳孔腔11容纳着，则喷针容纳孔腔11就被分隔成了三个空间—即背压室22、高压室21、以及环形通道23。

如图1所示，背压室22是由喷针16的上端面、筒体19的内周壁19e、以及板件30的喷嘴体侧端面34所围成的空间。当具有预定压力的燃料被引入到该空间中时，压力发生改变，压力的变化会改变将喷针16促推向喷射孔13的作用力。

环形通道23是由喷针容纳孔腔11的内壁与筒体19的斜面19d所围成的空间。至少是在柴油机工作期间，共轨中的高压燃料被输送到环形通道23中。

高压室21是由喷针容纳孔腔11的内壁与筒体19的下端面19b所围成的空间。高压室21通过第四高压燃料通道24与环形通道23连通，且高压室还与喷射孔13连通。此处，第四高压燃料通道24是由筒体19的外周壁19c和喷针容纳孔腔11的内壁(其与外周壁19c相对)围成的。因而，至少是在柴油机工作期间，共轨内的高压燃料经第四高压燃料通道24输送到高压室21中。当喷针16的承座部分18与阀座12分离开时，高压燃料经喷射孔13进行喷射。此条件下，第四高压燃料通道24对应于本发明中的“筒体外周壁与正对着该外周壁的喷针容纳孔腔的相对内壁之间的最小间隙”。

背压控制器对背压室22中的压力进行控制，该控制器包括板件30、阀板40、阀件45、以及弹簧46。板件30和阀板40包括多个燃料通道，用于对背压室22中的压力进行控制、并用于将燃料输送到环形通道23和高压室21中。此外，板件30和阀板40形成了用于容纳阀件45的阀室41。板件30被设置在喷嘴体10的附近，阀板40被设置在板件30的附近。

板件30基本上是圆柱形的柱状构件，其内部形成了第三高压燃料通道33、第一连通通道31、以及第二连通通道32。第三高压燃料通道33是这样的通道：共轨中的高压燃料经该通道输送到环形通道23中，且该通道33被制成在燃料喷射阀1的纵长方向上延伸。第一连通通道31作为这样的通道：高压燃料经该通道输送到阀板40中制出的阀室41中，第二连通通道32是这样的通道：其在阀室41与背压室22之间实现连通。此处，第三高压燃料通道33作为本发明意义上的燃料通道。

阀板40包括阀室41、低压燃料通道43、以及第二高压燃料通道42。此处，阀室41容纳着阀件45，且阀室41中的燃料通过低压燃料通道43排流向低压侧。此外，共轨中的高压燃料流经第二高压燃料通道42输送到第三高压燃料通道33中。阀室41与第一连通通道31、第二连通通道32、阀针容纳孔腔44、以及低压燃料通道43相连。阀件45具有所谓三通阀的功能，其作为一个控制阀，在第一位置与第二位置之间往复移动。此处，如果阀件45处于第一位置，第一连通通道31中的高压燃料就能经第二连通通道32输送到背压室22中。与此相反，当阀件45处于第二位置时，背压室22中的燃料将被排到低压燃料通道43中。另外，阀室41中设置有弹簧46，其将阀件45偏置向第一位置。

阀件45被阀针容纳孔腔44容纳着，并与阀针55接触，阀针将压电致动器产生的驱动力传递给阀件45。当阀针55往复运动时，阀件45受到控制而停留在第一位置或第二位置。

压电致动器包括低压室51、第一高压燃料通道52、压电堆(图中未示出)、以及驱动力传送器。此处，在阀体50中，低压室51被设置在阀板40的附近，且充满了低压燃料。此外，共轨中的高压燃料通过第一高压燃料通道52输送到第二高压燃料通道42中，且压电堆被容纳在低压室51的上部。另外，驱动力传送器被布置在压电堆的下方。

低压室51是纵长的孔腔，其被制在阀体50中，并具有圆形的横截面。此条件下，纵长的孔腔开口在阀体50的下端面上，且所设置的阀板40封闭了该纵长孔腔的开口部分，从而限定了该孔腔。低压室51与阀室41通过阀针容纳孔腔44连通，且除了阀针容纳孔腔44之外，低压室还通过低压燃料通道43与阀室41连通。此外，低压室51还与通向燃料箱(图中未示出)的通道相连。

所述压电堆是通用的压电堆，其例如为电容器结构，在这种结构中，压电陶瓷层(例如PZT)与电极层交替地层叠到一起。同样，该压电堆由驱动电路(图中未示出)进行充电和放电。当压电堆被充电和放电时，其在图1中的上下方向上收缩和扩张。

驱动力传递器将压电堆的位移传递给阀针55，该传递器包括活塞筒56、第一活塞53、第二活塞54、油液密封室59、第一活塞弹簧57、以及第二活塞弹簧58。活塞筒56被设置在低压室51中，第一活塞53和第二活塞54被容纳在活塞筒56中。油液密封室59被设置在两活塞53、54之间。第一活塞弹簧57被设置在油液密封室59中，其一端被第一活塞53支撑着，另一端被活塞筒56支撑着，以便于产生偏置力，将第一活塞53和活塞筒56偏置为相互分开。同样，第二活塞弹簧58产生了对第一、第二活塞53、54沿相互分离的方向进行偏置的偏置力。

第一活塞53被设置在压电堆的下侧，并被第一活塞弹簧57促顶向压电堆的下端部分。随着压电堆的位移，第一活塞53在活塞筒56中往复运动。

通过油液密封室59，第二活塞54被设置在低于第一活塞53的位置处(在图1中位于下方)，且随着第一活塞53的位移而在活塞筒56中往复移动。此外，阀针55被设置在低于第二活塞54的位置上(在图1中位于下方)，以使得阀针55可随着第二活塞54的位移而往复移动。然后，阀针55的往复移动被传递给阀件45，因而，阀件45可在阀室41中往复移动，以便于受控地定位在第一位置或第二位置。

在喷嘴体10、板件30、阀板40、以及阀体50中设置了销孔37和销槽14，以便于利用销杆60实现接合，该销杆使各个部件在圆周方向上实现了相互定位。在各个部件沿纵向方向组装起来之后，销孔37和销槽14利用销杆60接合起来，使得各个部件在周向上获得固定。此外，紧固螺母70将各个部件牢固地固定起来。此处，在当前实施方式中，只有喷嘴体10上带有销槽14，且作为替换方案，销槽14也可以是与制在部件30上的孔洞类似的销孔。

下面将对具有上述结构的燃料喷射阀1的工作过程进行介绍。

当压电堆由驱动电路供电时，压电堆扩张，压电堆的位移通过油液密封室59中的燃料从第一活塞53传递给第二活塞54。然后，该位移被传递给阀针55。结果就是，阀针55在阀针容纳孔腔44中移动而远离低压室51(即图1中的向下方向)，使得阀件45离开第一位置而运动向第二位置。

这样，燃料从第一连通通道31到第二连通通道32的连通关系被切断，由此使得背压室22中的燃料排到低压燃料通道43中。结果就是，背压室22中的压力将下降，因而，将喷针16促推向喷射孔13的作用力(闭阀力)变得小于由输送到高压室21中的燃料产生的作用力(开启阀的作用力)，其中，后者的作用力用于促使喷针16离开(升高)喷射孔13。因而，使得承座部分18与阀座12分离开，高压室21中的燃料经喷射孔13喷射出。

随后，当压电堆失电时，压电堆中的电量被释放，使得压电堆收缩。这样，通过驱动力传送器施加到阀针55上的作用力被释放。因而，阀件45在弹簧46偏置力、以及经第一连通通道31输送来的高压燃料的压力作用下而移动到第一位置。因而，高压燃料经第一、第二连通通道31、32输送到背压室22中。结果就是，由于背压室22中的压力再次升高，在闭阀力大于阀开启作用力时，承座部分18与阀座12实现接合。这样，经喷射孔13进行的喷射就结束了。

下面将对板件30进行介绍。图2是板件30的喷嘴体侧端面34的俯视图，且图3是喷嘴体10的板件侧端面15的俯视图。如图2所示，板件30的喷嘴体侧端面34具有环形的沟槽35，其包括底部部分35a和开口部分35b。底部部分35a与第三高压燃料通道33和第一连通通道31相连。在喷嘴体10的板件侧端面15与板件30的喷嘴体侧端面34相接触的状态下，开口部分35b面对着环形通道23。

在如上述那样在板件30上设置环形沟槽35的情况下，无需在喷针容纳孔腔11上设置用于将高压燃料通道的燃料输送到喷嘴体中的切口。此外，无需增大喷针容纳孔腔11的内径，就能将通流面积制得大于第三高压燃料通道33的横截面积，其中，燃料经所述的通流面积流向环形通道23，进而流向形成于喷针容纳孔腔11中的高压室21。因而，举例来讲，即使在喷针容纳孔腔11的定位相对于制在板件30上的第三高压燃料通道33出现偏移的情况下，环形通道35也能为燃料形成从第三高压燃料通道33到喷针容纳孔腔11的通路。

结果就是，由于可充分地保持喷嘴体10的厚度，所以可限制喷嘴体10的耐压性能降低。

此外，由于该实施方式中燃料喷射阀1的结构限制了耐压性能的降低，所以该燃料喷射阀1例如适用于系统压力大于或等于180Mpa的燃料喷射系统。

如果通流面积(即环形沟槽35的开口部分35b与喷针容纳孔腔11开口部分的重叠区域[连通区域])达到了等于或大于第三高压燃料通道33通流横截面积的程度，则就能在不降低第三高压燃料通道33中循环流动的高压燃料流量(例如单位时间内体积)的情况下，将高压燃料输送到环形通道23以及高压室21中。此条件下，燃料流经该通流面积而在环形沟槽35的开口部分35b与喷针容纳孔腔11开口部分之间通流。

在该实施方式中，在板件30上设置了环形沟槽35，以作为达到上述通流面积具体措施。此处，沟槽不必一定是环形的形状，作为备选方案，在考虑了上述设计理念的情况下，可将沟槽设计为具有一定程度的周向长度和宽度。在当前实施方式中，沟槽为环形形状，原因在于，如果沟槽为环形(环圈)形状时，当在板件30上加工沟槽时，能减少毛刺。

此外，优选地是，环形沟槽35的宽度等于或大于第三高压燃料通道33的直径。在这种结构中，由于在形成环形沟槽35的过程中限制了毛刺的产生，所以有利于机加工工作。

另外，优选地是，环形沟槽35的宽度和深度应使得：环形通道23在圆周方向上的横截面积与环形沟槽35在圆周方向上的横截面积的总和大于或等于第三高压燃料通道33通流横截面积的1/2。另外，优选地是，环形沟槽35的宽度等于或大于第三高压燃料通道33的通流直径。此处，环形沟槽35的宽度例如是环形沟槽35在径向方向(图1中左右方向)上的尺寸，环形沟槽35的深度是其在纵向方向(图1中上下方向)上的尺寸。此外，环形沟槽35在圆周方向上的横截面是由环形沟槽35的上述宽度和深度限定的平面(图1中所示的环形沟槽35的横截面)。

因此，在第三高压燃料通道33中循环流动的高压燃料可充分地输送到环形沟槽35和环形通道23中，且大量的高压燃料可通过第四高压燃料通道24输送到高压室21中。

由于销孔37、销槽与销杆60进行接合，所以板件30、阀板40、阀体50、喷嘴体10实现了在圆周方向上的相互定位。但是，上述的销孔37和销槽14也可被制成相对于对应的销杆60具有尺寸误差。在此情况下，板件30和喷嘴体10可在径向方向上相互偏移一定的量，该偏移量与尺寸误差相对应。

与此相反，在该实施方式中，开口部分35b被设计成相对于销槽14在径向上偏移一定量，从而，即使在环形沟槽35偏移了尺寸误差对应量的情况下，开口部分35b也并不面对着(正对着)销槽14。换言之，例如销槽14(销孔37)与环形沟槽35被一个接触面分隔开，该接触面位于板件30的喷嘴体侧端面34与喷嘴体10的板件侧端面15之间。结果就是，这种设计能防止环形沟槽35的开口部分35b面对着销槽14，因而阻止了如下情况的出现：由于高压燃料进入到结构相对较弱的销槽14中，喷嘴体10的耐压性能降低。

另外，在该实施方式中，在喷嘴体10的板件侧端面15与板件30的喷嘴体侧端面34相接触的状态下，环形沟槽35的外周壁35c位于喷针容纳孔腔11内壁的径向外侧。

由于采用了上述的结构，喷嘴体10的厚度一特别是销槽14周围的喷嘴体10厚度被设计得较大，因而，可防止喷嘴体10的耐压性能降低。

此外，在环形沟槽35的外周部制有凹陷36，用于增加喷嘴体10与板件30之间的接触压力。如图2所示，凹陷36包括与低压燃料通道43相通的泄漏通道38。

由于采用了这样的结构，即使环形沟槽35中的高压燃料经喷嘴体侧端面34与板件侧端面15之间间隙泄漏出去，泄漏出的燃料也能临时储存在凹陷36中。在该实施方式中，凹陷36中存储的燃料还可经泄流通道38返回到燃料箱中。结果就是，可防止燃料泄漏到燃料喷射阀1的外部。

此外，凹陷36被制在板件30的喷嘴体侧端面34上。也就是说，凹陷36与环形沟槽35制在同一端面上。因此，即使在喷嘴体10与板件30之间由于销杆60、销孔37或销槽14存在尺寸误差而出现径向偏移的情况下，环形沟槽35的外周壁35c与凹陷36之间的尺寸—即图2中所示的密封长度39也不会改变。因而，可充分地实现对燃料的密封性能。

本领域技术人员能容易地认识到其它的优点和改型。因而，在广义范围内，本发明并不限于文中表示和描述的具体细节内容、代表性的装置、以及示意性的实施例。

Claims

1、一种燃料喷射阀，包括：

喷嘴体(10)，其包括：

喷射孔(13)，燃料经该喷射孔进行喷射；

喷针(16)，其对经喷射孔(13)进行的喷射进行控制；以及

喷针容纳孔腔(11)，其容纳着喷针(16)；以及

板件(30)，其被设置在喷嘴体(10)的附近，用于在其中形成燃料通道(33)，燃料经该燃料通道输送到喷针容纳孔腔(11)中，其中，在板件(30)面向喷嘴体(10)的端面(34)上，板件(30)具有环形的沟槽(35)，其将燃料通道(33)与喷针容纳孔腔(11)连接起来。

2、根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：还包括：

位于喷针容纳孔腔(11)中的筒体(19)，其被布置在板件(30)的附近，筒体(19)限定了中空区域，喷针(16)在该中空区域中滑动，其中：

筒体(19)将喷针容纳孔腔(11)分割成与环形沟槽(35)连通的环形通道(23)和与喷射孔(13)连通的高压室(21)，以使得筒体(19)外周壁与相对的喷针容纳孔腔(11)内侧壁之间的最小间隙形成为在环形通道(23)与高压室(21)之间的边界；以及

环形沟槽(35)的宽度和深度使得环形通道(23)在圆周方向上的横截面积与环形沟槽(35)在圆周方向上的横截面积之和等于或大于燃料通道(33)通流横截面积的1/2。

3、根据权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于：

喷嘴体(10)包括销槽(14)和销孔(37)之一，其与销杆(60)相接合，销杆使得喷嘴体(10)相对于板件(30)在周向上实现定位；以及

该销槽(14)和销孔(37)之一在径向上与环形沟槽(35)分离开。

4、根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：环形沟槽(35)的宽度等于或大于燃料通道(33)的通流直径。

5、根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：

在板件(30)面向喷嘴体(10)的端面(34)上，板件(30)包括凹陷(36)；以及

凹陷(36)与环形沟槽(35)在径向上分离开。

6、根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：环形沟槽(35)具有位于喷针容纳孔腔(11)的内壁外侧的外周端。

7、根据权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于：环形沟槽(35)的外周端位于喷针容纳孔腔(11)的内壁的径向外侧。

8、一种燃料喷射阀，包括：

喷嘴体(10)，其包括：

喷射孔(13)，燃料经该喷射孔进行喷射；

喷针(16)，其对经喷射孔(13)进行的喷射进行控制；以及

喷针容纳孔腔(11)，其容纳着喷针(16)；以及

板件(30)，其被设置在喷嘴体(10)的附近，用于在其中形成燃料通道(33)，燃料经该燃料通道输送到喷针容纳孔腔(11)中，其中：

在板件(30)面向喷嘴体(10)的端面(34)上，板件(30)具有沟槽(35)，其将燃料通道(33)与喷针容纳孔腔(11)连接起来：

沟槽(35)在圆周方向上的长度及其宽度使得：在喷针容纳孔腔(11)与沟槽(35)的开口部分(35b)之间的重叠区域的面积等于或大于燃料通道(33)的通流横截面积。

9、根据权利要求8所述的燃料喷射阀，其特征在于：重叠区域是连通区域，喷针容纳孔腔(11)通过该区域与沟槽(35)的开口部分(35b)相连通。