CN101793216A - 压力致动的燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及压力致动的燃料喷射器。一种发动机组件,其可包括具有壳体、致动机构和阀构件的燃料喷射器。所述壳体可限定出高压区域、低压区域、纵向孔和阀座,所述阀座具有延伸通过其中的孔。所述致动构件可布置在所述纵向孔内并且可包括第一轴向端部表面。所述阀机构可包括抵靠所述第一轴向端部表面的第二轴向端部表面。所述第一和第二轴向端部表面限定出外接触周长和在所述外接触周长内的室。由所述第一和第二轴向端部表面形成的所述室限定的径向表面面积可以是在所述外接触周长内所限定的径向表面面积的至少25%。

Description

压力致动的燃料喷射器
技术领域
本发明涉及发动机燃料系统,且更具体地涉及燃料喷射器。
背景技术
本部分的陈述仅提供与本发明有关的背景信息并且可能不构成现有技术。
压力致动的燃料喷射器可包括用于打开和关闭喷嘴开口的加压燃料供给器。喷射器可包括致动构件和阀机构以选择地打开和关闭喷射器的低压与高压区域之间的泄漏通路。打开泄漏通路可减小施加到喷射阀的关闭偏压力以打开喷嘴开口。在泄漏通路被关闭时,喷射阀可被移位以关闭喷嘴开口。致动构件与阀机构之间的摩擦力可能产生在喷射事件完成时使阀机构保持在完全就座情形方面的困难。
发明内容
一种发动机组件可包括具有壳体、致动机构和阀构件的燃料喷射器。所述壳体可限定出高压区域、低压区域、纵向孔和阀座,所述阀座具有延伸通过其中的孔。致动构件可布置在所述纵向孔内并且可包括第一轴向端部表面。阀机构可在第一与第二位置之间轴向移位。所述阀机构可在所述第一位置邻接所述阀座以使所述孔与所述低压区域密封开,并且可在第二位置被从所述阀座移位以提供所述低压与高压区域之间通过所述孔的连通。所述阀机构可包括抵靠所述第一轴向端部表面的第二轴向端部表面。所述第一和第二轴向端部表面可限定出外接触周长和在所述外接触周长内的室。由所述第一和第二轴向端部表面形成的所述室限定出的径向表面面积可以是在所述外接触周长内所限定出的径向表面面积的至少25%。
进一步的适用范围将从在此提供的描述中变得显而易见。应当理解,本描述和具体例子仅旨在图示目的,且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
在此描述的附图仅旨在图示目的,并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的发动机组件的示意性图示;
图2是图1的发动机组件的燃料喷射器的剖视图;
图3是图2的燃料喷射器的不完整的剖视图;
图4是根据本发明的替代燃料喷射器的不完整的剖视图;以及
图5是根据本发明的替代燃料喷射器的不完整的剖视图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明及其应用或使用。应当理解,在整个附图中,对应的参考标记表示相似或对应的部件或特征。
参考图1,示意性示出示例性发动机组件10。发动机组件10可包括与燃料系统14连通的发动机12和控制模块16。在示出的例子中,发动机12可包括发动机缸体18,其限定出与燃料系统14连通的多个气缸20。虽然在本发明中发动机12被示出为四缸发动机,但是应当理解本教导应用于各种发动机构形并且绝不被限制为示出的构形。
燃料系统14可包括燃料泵22、燃料箱24、燃料轨26、燃料喷射器28、主燃料供给管线30、第二燃料供给管线32和燃料返回管线34。燃料泵22可与燃料箱24连通并且可经主燃料供给管线30给燃料轨26提供加压燃料供给。燃料轨26可经第二燃料供给管线32给喷射器28提供加压燃料。燃料轨26可包括压力调节阀36,压力调节阀36通过使过量燃料经返回管线38返回到燃料箱24来调节燃料轨26内的燃料压力。
燃料喷射器28每个可包括与控制模块16通信的电磁阀装置40。在当前的非限制性例子中,燃料喷射器28可形成燃料被直接喷射进气缸20中的直接喷射燃料喷射器。燃料喷射器28可经燃料返回管线34使过量燃料返回到燃料箱24。
参考图2,燃料喷射器28可包括壳体42、喷射阀组件44和致动组件46。壳体42可包括主体部分48、阀座50和第一导向构件52。主体部分48可限定第一纵向孔54、喷嘴开口56、燃料入口58、高压燃料通道60、高压燃料室62、低压燃料室64、低压燃料通道66和燃料出口68。第一纵向孔54可与喷嘴开口56连通。阀座50可定位在第一纵向孔54相反于喷嘴开口56的端部处,并且可使高压室62与低压室64分开。
参考图2和图3,阀座50可包括阀座表面67、孔69和第二导向构件70。阀座表面67可与低压室64流体连通。第一导向构件52可定位在低压室64中并且可限定用于导向致动组件46的第二纵向孔72。
如在图2中所看到的,喷射阀组件44可定位在第一纵向孔54中并且可包括第一阀构件74、柱塞76、套筒78和第一偏压构件80。第一阀构件74可包括针阀,所述针阀具有用于打开和关闭喷嘴开口56的第一端部82、相反于第一端部82的第二端部84和轴向地在第一82和第二端部84之间形成径向表面86的台阶状区域。第一阀构件74的第二端部84可邻接套筒78和柱塞76的第一端部88。柱塞76的第二端部90可定位在第二导向构件70内并且可与第二导向构件70协作形成偏压室91。孔93可延伸通过第二导向构件70以提供偏压室91与高压室62之间的连通。孔69可延伸通过阀座表面67进入偏压室91。孔93可提供比孔69更大的流动限制。
第一偏压构件80可包括压缩弹簧并且可与壳体42的主体部分48和套筒78接合。由第一偏压构件80施加到套筒78的力和高压室内作用在柱塞76的第二端部90上的加压燃料可通常地使第一阀构件74偏压到关闭位置(见图2)。第一纵向孔54可包括环绕第一阀构件74的台阶状区域的凹部92。凹部92可与高压燃料通道60连通并且在第一阀构件74处于打开位置(未示出)时提供加压燃料给喷嘴开口56。
参考图3,致动组件46可包括致动构件94、阀机构96和第二偏压构件98(见图2)。致动构件94可包括位于第一导向构件52的第二纵向孔72内的衔铁。致动构件94的第一端部102可抵靠阀机构96并且第二端部103可接合第二偏压构件98。阀机构96的第一端部108可抵靠致动构件94的第一端部102。
阀机构96可相对于致动构件94径向且轴向地移位并且可包括阀保持器104和第二阀构件106。径向间隙可存在于导向构件52与阀保持器104之间以容纳组件公差。阀保持器104可包括阀机构96的第一端部108并且可进一步包括盛纳第二阀构件106的第二端部110。例如,第二端部110可包括盛纳第二阀构件106的凹部112。作为非限定例子,第二阀构件106可包括球状物,而凹部112可包括大体符合第二阀构件106的形状,例如半球形凹部或圆锥形凹部。虽然被描述为两个分开部件,但是应当理解阀保持器104和第二阀构件106可相互固定以形成单个部件。
如上所述,致动构件94的第一端部102可邻接阀机构96的第一端部108。致动构件94的第一端部102可形成第一轴向端表面114并且阀机构96的第一端部108可形成第二轴向端表面116。第一轴向端表面114与第二轴向端表面116之间的邻接可限定外接触周长118。第一轴向端表面114与第二轴向端表面116可共同限定出第一轴向端表面114与第二轴向端表面116之间的室120。室120可提供径向地位于外接触周长118内的第一轴向端表面114与第二轴向端表面116的中心部分之间的间距。室120可形成占位于外接触周长118内的径向表面面积至少25%的径向表面面积。更具体地,在当前的非限制性例子中,室120可形成占位于外接触周长118内的径向表面面积50%到95%之间的径向表面面积。
在当前的非限制性例子(见图3)中,凹部122可轴向地延伸进第二轴向端部表面116并且径向地延伸在外接触周长118内。第一轴向端部表面114在外接触周长118内可大体是平的。凹部122和大体平的第一轴向端部表面114可形成室120。在本例子中,外接触周长118可由第一轴向端部表面114和第二轴向端部表面116的外接触直径(D1o)限定,而凹部122可被限定在内接触直径(D1i)内。
由第一轴向端部表面114和第二轴向端部表面116之间的接合形成的径向表面面积(A11)可被限定为内接触直径和外接触直径(D1i,D1o)之间的面积并且可形成第一轴向端部表面114与第二轴向端部表面116之间的环形接触区域。径向表面面积(A11)可以是由外接触直径(D1o)限定出的径向表面面积(A12)的至少25%。更具体地,径向表面面积(A11)可以介于径向表面面积(A12)的50%到95%之间。
在图4中示出替代的致动构件194和阀机构196。除下面指出的外,致动构件194和阀机构196可大体相似于致动构件94和阀机构96。在图4的非限制性例子中,凹部222可轴向地延伸进第一轴向端部表面214并且径向地延伸在外接触周长218内。第二轴向端部表面216在外接触周长218内可大体是平的。凹部222和大体平的第二轴向端部表面216可形成室220。在本例子中,外接触周长218可由第一轴向端部表面214和第二轴向端部表面216的外接触直径(D2o)限定,而凹部222可被限定在内接触直径(D2i)内。
由第一轴向端部表面214和第二轴向端部表面216之间的接合形成的径向表面面积(A21)可被限定为内接触直径和外接触直径(D2i,D2o)之间的面积并且可形成第一轴向端部表面214与第二轴向端部表面216之间的环形接触区域。径向表面面积(A21)可以是由外接触直径(D2o)限定的径向表面面积(A22)的至少25%。更具体地,径向表面面积(A21)可以介于径向表面面积(A22)的50%到95%之间。
在图5中示出替代的致动构件294和阀机构296。致动构件294可大体相似于图4的致动构件194并且阀机构296可大体相似于图3的阀机构96。在图5的非限制性例子中,第一凹部321可轴向地延伸进第一轴向端部表面314并且径向地延伸在外接触周长318内并且第二凹部322可轴向地延伸进第二轴向端部表面316并且径向地延伸在外接触周长318内。第一凹部321和第二凹部322可形成室320。在当前的例子中,外接触周长318可由第一轴向端部表面314和第二轴向端部表面316的外接触直径(D3o)限定,而第一凹部321和第二凹部322可被限定在内接触直径(D3i)内。
由第一轴向端部表面314和第二轴向端部表面316之间的接合形成的径向表面面积(A31)可被限定为内接触直径和外接触直径(D3i,D3o)之间的面积并且可形成第一轴向端部表面314与第二轴向端部表面316之间的环形接触区域。径向表面面积(A31)可以是由外接触直径(D3o)限定的径向表面面积(A32)的至少25%。更具体地,径向表面面积(A31)可以介于径向表面面积(A32)的50%到95%之间。
燃料喷射器28可以是压力致动的燃料喷射器,其中燃料压力打开喷嘴开口56。在操作期间,控制模块16可通过使用电磁阀装置40选择地指令打开和关闭喷嘴开口56。在希望喷射时,电磁阀40可使致动构件94克服偏压构件98的力在从阀座50轴向向外的方向上移位。一旦致动构件94被移位,偏压室91内的加压燃料可驱使阀机构96从阀座50轴向向外,从而提供偏压室91与低压燃料室64之间的泄漏通路。泄漏可提供偏压燃料室91中的压力降,从而减小由偏压室91内的燃料施加到柱塞76的第二端部90的偏压力。
由偏压室91内的燃料施加的减小的偏压力可提供移位第一阀构件74和打开喷嘴开口56。更具体地,由凹部92内的燃料施加到径向表面86的力可足以克服由偏压构件80施加的力和减小的由偏压室91内的燃料施加到柱塞76的第二端部90的力,从而导致第一阀构件74的移位。
在希望的喷射事件完成后,电磁阀40可被去激励并且偏压构件98可使阀机构96返回到关闭位置。由室120、220、320产生的补偿中心表面的各种例子可提供使第二阀构件106在阀座50上的完全就座。此外,应当理解,虽然喷射器28已经被描述为提供燃料给发动机气缸,但是其他应用可以使用本教导。例如,燃料喷射器28可以可替代地或额外地被用于使燃料喷射进废气后处理系统(未示出)。

Claims (20)

1.一种燃料喷射器,所述燃料喷射器包括:
壳体,所述壳体限定出高压区域、低压区域、纵向孔和阀座,所述阀座包括阀座表面和孔,所述阀座表面与低压区域流体连通并且所述孔延伸通过阀座表面并且与所述高压区域连通;
致动构件,所述致动构件布置在所述纵向孔内用于在所述纵向孔中的轴向位移并且包括第一轴向端表面;以及
在第一位置与第二位置之间轴向位移的阀机构,所述阀机构在所述第一位置抵靠所述阀座以使所述孔与所述低压区域密封开,所述阀机构在第二位置被从所述阀座移开以提供所述低压与高压区域之间通过所述孔的连通,所述阀机构包括抵靠所述致动构件的所述第一轴向端部表面的第二轴向端部表面,所述第一和第二轴向端部表面限定外接触周长和在所述外接触周长内的室,由所述第一和第二轴向端部表面形成的所述室的径向表面面积是在所述外接触周长内所限定的径向表面面积的至少25%。
2.如权利要求1所述的燃料喷射器,其特征在于,所述第一轴向端部表面在所述外接触周长内是大体平的并且所述第二轴向端部表面包括在所述外接触周长内的凹部以形成所述室。
3.如权利要求1所述的燃料喷射器,其特征在于,所述第一轴向端部表面包括在所述外接触周长内的第一凹部以形成所述室。
4.如权利要求3所述的燃料喷射器,其特征在于,所述第二轴向端部表面包括在所述外接触周长内的第二凹部,所述第一凹部和第二凹部形成所述室。
5.如权利要求3所述的燃料喷射器,其特征在于,所述第二轴向端部表面在所述外接触周长内是大体平的。
6.如权利要求1所述的燃料喷射器,其特征在于,由所述第一和第二轴向端部表面形成的所述室的径向表面面积在由所述外接触周长限定出的所述径向表面面积的50%到95%之间。
7.如权利要求1所述的燃料喷射器,其特征在于,所述第一和第二轴向端部表面相对于彼此径向可位移。
8.如权利要求1所述的燃料喷射器,其特征在于,所述阀机构包括阀保持器和阀构件,所述阀保持器包括在第一轴向端部处的所述第二轴向端部表面和在与所述第一轴向端部相反的第二轴向端部处的第三轴向端部表面,所述第三轴向端部表面包括盛纳所述阀构件的凹部。
9.如权利要求8所述的燃料喷射器,其特征在于,所述阀构件包括球状物。
10.如权利要求1所述的燃料喷射器,其特征在于,还包括喷射阀,所述壳体包括喷嘴开口,所述喷射阀从所述喷射阀密封所述喷嘴开口的第三位置可移位到所述喷射阀打开所述喷嘴开口的第四位置,在所述阀机构从所述第一位置移位到所述第二位置时所述喷射阀由燃料压力的作用从所述第三位置移位到所述第四位置。
11.一种发动机组件,所述发动机组件包括:
限定气缸孔的发动机结构;以及
由所述发动机结构支承并且与所述气缸孔连通的燃料喷射器,所述燃料喷射器包括:
壳体,所述壳体限定出高压区域、低压区域、纵向孔和阀座,所述阀座包括阀座表面和孔,所述阀座表面与低压区域流体连通并且所述孔延伸通过所述阀座表面并且与所述高压区域连通;
致动构件,所述致动构件布置在所述纵向孔内用于在所述纵向孔中的轴向位移并且包括第一轴向端部表面;以及
在第一位置与第二位置之间轴向可位移的阀机构,所述阀机构在所述第一位置抵靠所述阀座以使所述孔与所述低压区域密封开,所述阀机构在第二位置被从所述阀座移开以提供所述低压与高压区域之间通过所述孔的连通,所述阀机构包括抵靠所述致动构件的所述第一轴向端部表面的第二轴向端部表面,所述第一和第二轴向端部表面限定外接触周长和在所述外接触周长内的室,由所述第一和第二轴向端部表面形成的所述室的径向表面面积是在所述外接触周长内所限定的径向表面面积的至少25%。
12.如权利要求11所述的发动机组件,其特征在于,所述第一轴向端部表面在所述外接触周长内是大体平的并且所述第二轴向端部表面包括在所述外接触周长内的凹部以形成所述室。
13.如权利要求11所述的发动机组件,其特征在于,所述第一轴向端部表面包括在所述外接触周长内的第一凹部以形成所述室。
14.如权利要求13所述的发动机组件,其特征在于,所述第二轴向端部表面包括在所述外接触周长内的第二凹部,所述第一凹部和第二凹部形成所述室。
15.如权利要求13所述的发动机组件,其特征在于,所述第二轴向端部表面在所述外接触周长内是大体平的。
16.如权利要求11所述的发动机组件,其特征在于,由所述第一和第二轴向端部表面形成的所述室的径向表面面积在由所述外接触周长限定的所述径向表面面积的50%到95%之间。
17.如权利要求11所述的发动机组件,其特征在于,所述第一和第二轴向端部表面相对于彼此径向可位移。
18.如权利要求11所述的发动机组件,其特征在于,所述阀机构包括阀保持器和阀构件,所述阀保持器包括在第一轴向端部处的所述第二轴向端部表面和在与所述第一轴向端部相反的第二轴向端部处的第三轴向端部表面,所述第三轴向端部表面包括盛纳所述阀构件的凹部。
19.如权利要求18所述的发动机组件,其特征在于,所述阀构件包括球状物。
20.如权利要求11所述的发动机组件,其特征在于,还包括喷射阀,所述壳体包括喷嘴开口,所述喷射阀从所述喷射阀密封所述喷嘴开口的第三位置可移位到所述喷射阀打开所述喷嘴开口的第四位置,在所述阀机构从所述第一位置移位到所述第二位置时所述喷射阀由燃料压力的作用从所述第三位置移位到所述第四位置。
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