CN1034786A - 微微型燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

一种微微型燃料喷射阀适合于安装在具有一总 体燃料通道的内燃机进气管的喷射器插座里。喷射 阀具有一外壳一阀座件。一孔板安放在阀座件的端 面所设的孔板凹座中。一定子具有一磁极件和一连 接外壳的另一端上的径向凸缘，一电磁线圈。一衔铁 放在导向孔中并具有一设置在紧靠阀座的端面上的 阀门部分，一唯一单级环形内密封垫配置在入口和电 磁线圈中间，电磁线圈的电连接是通过一对向外延伸 到微微燃料喷射阀的后端的电接线柱构成。

Description

本发明涉及燃料喷射阀的领域，特别是一种小型高速电控的内燃机燃料喷射阀。

当前内燃机燃料控制装置的趋向是用电子仪器来计算内燃机的燃料需要和经过用电操纵燃料喷射阀对内燃机提供所计算的燃料量。到目前为止，燃料喷射阀在输送的燃料数量精确度方面仍有限制因素。因此，汽车制造业要共同努力提高这些燃料喷射阀的工作性能以改善其准确性和降低其成本。现在，大多数使用在汽车制造业的燃料喷射阀是劳动密集型的，需要相对大量的高精度公差、装配复杂和校准程序的机械加工零件。

这个问题最初在美国专利No.4，552，371中已经提出，该专利揭示了一种特别用来减小机械加工零件数量的燃料喷射阀。其后，一种小型的燃料喷射阀装置公开在美国专利4，643，359号中，该装置进一步减少了需要精密加工的部件数量，已是比较易于装配、校准并具有优良的高速工作性能。

本发明是一种超小型或微微型燃料喷射阀，比在美国专利4，643，359号中公开的小型燃料喷射阀还要小，有较少需要精密机械加工的零件和具有卓越的高速工作特性。

本发明是一超小型或微微型喷射阀，该阀具有市场上可买到较大的汽车燃料喷射阀的满负荷燃料输送能力。这种微微型燃料喷射阀的类型是具有一可磁导的外壳、一阀座件、一定子、一衔铁和一用电操纵的电磁线圈。微微型燃料喷射阀的特征在于可磁导的圆筒形外壳具有一中心轴线、一设置在其一端与中心轴线同心的导向孔和一些液体输入口径向地围绕紧靠导向孔的内端的圆筒形外壳配置。阀座件固定到有导向孔端部的圆筒形外壳上。阀座件有一出口藉以构成与圆筒形外壳的中心轴线同心，一同心孔板凹座备置在面对圆筒形外壳的端面中和一在紧靠圆筒形外壳的阀座件端面上的阀座。一孔板安放在孔板凹座中且具有一与出口同心的标定孔。定子有一连接在圆筒形外壳的另一端的径向凸缘和一轴向地从径向凸缘向阀座件延伸的磁极件。磁极件有连接在凸缘上的一端和一自由端。衔铁可往复地安装在阀座件和磁极件间的导向孔中。衔铁有一可与阀座接合的阀门部分和一回动弹簧孔。一回动弹簧使一端安放在回动弹簧孔中和另一端衔接磁极件的自由端。回动弹簧产生一个力偏压衔铁朝向阀座件并使阀门部分与阀座进入贴接。密封机构配置在圆筒形外壳之中，用来提供在若干液体输入口和电磁线圈间的液态紧密封。

本发明的目的是为了提供一小的燃料喷射阀，供具有燃料供给通道整体在进气管中的一些内燃机上使用。

本发明的另一目的是为了提供一种小的燃料喷射阀，具有市场上可买到的较大的汽车燃料喷射阀同样的燃料输送能力而且还有优良的高速性能。

本发明的又一目的是为了提供一种具有最少量的弹性密封垫的燃料喷射阀。

本发明的最后目的是为了提供一具有最少精密机械加工零件的燃料喷射阀。

本发明这些目的和其它目的将从看懂与附图结合的详细说明中一目了然。

图1是一表示安装在具有燃料供给通道的、内燃机进气管中的微微型燃料喷射阀的截面侧视图;

图2是一微微型燃料喷射阀的截面侧视图;

图3是一截面视图取自图2    3-3剖面箭头方向表示液体流道的位置和形状;

图4是一截面视图取自图2    3-3剖面箭头方向表示液体流道的另一种位置;

图5是一表示螺旋型液体流道的圆筒形外壳的局部截面侧视图;

图6是一阀座件的单独截面侧视图;

图7是一接线性的单独截面侧视图;

图8是一衔铁的单独截面侧视图;

图9是另一实施例的衔铁的单独的截面侧视图;

图1表示一种安装在具有整体燃料供给通道14的内燃机进气管12中的微微型燃料喷射阀10。微微型燃料喷射阀10被放置在喷射器插座16里并通过一固定板18贴接从微微型燃料喷射阀10中突出的径向前缘20，而把喷射阀10销定就位。一紧固件，如一螺钉22，将固定板牢固到进气管上。燃料经环绕其靠近整体燃料供给通道14的周缘设置的一系列入口24而由微微型燃料喷射阀10接受。正如在常规的燃料喷射装置中;一燃料泵（图中未表示）在压力下把燃料抽送到整体燃料喷射通道14和一压力调节器（图中未表示）来控制燃料供给通道14中的燃料压力。“O”形圈72、74在整体燃料供给通道14两相对侧上构成微微型燃料喷射阀10和喷射器插座16的内壁之间的液态紧密封以避免燃料泄漏到进气管12或从外部漏到空气进口管。

微微型燃料喷射阀10的详细结构示于图2。微微型燃料喷射阀10具有一般圆筒形外壳26，该外壳26有一直线形部分28和一缩颈部分30。缩颈部分30设有一作为衔铁34导向用的轴向导向孔32。导向孔34沿衔铁34的长度延伸一个距离足以防止衔铁34在导向孔中翘起。这将减小这些部件之间的摩擦和维持衔铁34的端面与圆筒形外壳的轴线相垂直。一沉孔42设置在与导向孔32同心的圆筒形外壳的端部上。沉孔42的底部形成一供阀座件40用的座。最好，沉孔42的底部与同导向孔32的内表面同时磨削加工以确保彼此垂直。圆筒形外壳26还有若干如前述的入口24，径向地穿过紧靠缩颈部分的壁。

如图3的截面视图所示更为明了，若干液流通道38沿着导向孔32的内壁设置。或者，如图4所示，液流通道38可以设置在衔铁34的外表面里。技术上众所周知，液流通孔38可以是如图2所示的平行于导向孔32的轴心线或者可以是如图5所示的螺旋形液流通孔。螺旋形液流通孔对流过的液体产生一种旋涡运动，将增加微微型燃料喷射阀出口的喷射锥体的夹角。最好，圆筒形外壳由400系列磁性不锈钢制成，例如AISI430    FR，并且是由棒材切断加工而成。

阀座件40安放在圆筒形外壳26的缩颈部分30的自由端上设置的沉孔42中。阀座件40由磁性不锈钢制成，例如AISI440，并且在紧靠缩颈部分30具有一第一径向凸缘44和在其相对端上的一第二径向凸缘46。围住沉孔42的圆筒形壁的端部36翻倒在所示的第一径向凸缘44上，使得阀座件40固定在圆筒形外壳26的端部。邻靠衔铁34的阀座件40的内端面经研磨加工形成一平直的阀座48。经研磨的表面遍及阀座的整个表面并且贴接着沉孔42的底所形成的座。这将确保研磨的阀座48与导向孔32垂直。研磨的阀座48也贴接在沉孔42的底上形成的座就是这种燃料喷射阀的特殊的特点。

一与圆筒形外壳26的轴心线同心呈阶梯井式的孔板凹座50形成在面对阀座的端边的阀座件40中。

如图6更清晰所示;一出口52穿过与圆筒形外壳轴线54同心的孔板凹座50的底部。一具有与出口52同心的标定孔58的孔板56安放在孔板凹座50的底部且通过压入孔板凹座的保持架60加以固定。标定孔58的直径是选定的，使得微微型燃料喷射阀在其充分打开的状态时调节该阀的最大燃料流率。保持架60有一径向段62分别连接二同心的圆筒形段64、66。径向段62座落在孔板凹座50的顶和底直接形成的台肩68上。最好，保持架60的径向段62是柔性的并起一弹簧作用，从而使标定孔板56保持靠牢在孔板凹座50的底部。这将避免保持架60在压入孔板凹座50时使阀座48变形。

回到图2，分别为第一和第二的径向凸缘44、46之间的阀座件40的部分形成一外圆周“O”形环槽70，固定第一“O”形环72。有关前述的图1中，第一“O”形环72在整体燃料供给通道14的前方形成微微型燃料喷射阀10和喷射器插座16之间的液态紧密封。前述的第二“O”形环74在整体燃料供给通道的对侧上形成圆筒形外壳26和喷射器插座16的内表面之间的液态紧密封。

定子76安装在圆筒形外壳26中。定子76有一和圆筒形外壳26的轴心线同心的磁极件78和一整体的径向凸缘80，该凸缘80围住对着阀座件40的圆筒形外壳26的端部。径向凸缘80设有一些等间距的径向孔82和一对靠着圆筒形外壳26的端部安置的径向前缘102。为了把定子76固定在圆筒形外壳26内，覆盖径向82的圆筒形外壳26的部分向内凹进。定子76是由400系列磁性不锈钢制成，例如430FR或绕结铁。

电磁线圈86最好直接缠绕在接线架88和环形内密封垫90之间的定子76的磁极件78上。接线架88具有一管盘92和一对电接线柱94，如图7所示，该接线柱将电源引到电磁线圈86。电接线柱94穿过一对在定子径向凸缘80所形成的配合孔96。电接线柱94通过一对围住电接线柱的凸起部98和定子径向凸缘隔离。这些凸起部98和管盘92形成整体且伸过径向凸缘的配合孔96。或者，电磁线圈86可以绕在技术上常用的分离管盘上。

一电连接外套100被模压到圆筒形外壳26的端部，环绕电接线柱94使形成市场上可买到的插入式电连接器，例如由俄亥俄州沃伦地方的帕克特电气公司（Packard    Electric）制造的梅特里一帕克（Metri-Pack）1500系列连接器。

电连接外套100由象玻璃纤维增强尼龙那样的结构塑料制成，并且把定子径向凸缘80的径向前缘102栓住使电连接外套固定在微微型燃料喷射阀的后端。如图2所示，结构塑料还可以堵塞径向孔82。

环形内密封垫90由如丁腈橡胶（Bun    2N）或维特纶（Vitron）玻璃纤维那样的耐油弹料制成且将磁极件78和圆筒形外壳26内表面之间的缝隙封住。环形密封垫90是唯一用在微微型燃料喷射阀10的内密封垫并使电磁线圈86和接线架88与接受经过入口24的燃料隔开。这意味着在弹性密封垫数量上与现在市场上可买得到的燃料喷射阀用的内密封垫的数量相比明显地减少。

衔铁34由具有高导磁性的材料制成，例如软铁或硅铁。如图8所示，衔铁34有一轴向回动弹簧孔104和一设置在紧靠阀座件40的表面上呈凸台状的阀门部分106。阀门部分106的端面与衔铁34的圆柱形表面垂直，而且最好象圆柱表面一样同时磨削加工以保证两个表面彼此垂直。然后，阀门部分106的端面被研磨平直以便与阀座件40的阀座48一起形成液态紧密封。要注意阀的密封表面由阀门部分106的直径和通过阀座件40所提供的出口52的直径所决定。这就不需要提高与常规平阀一起使用的突起内环型座。

垂直于导向孔32内表面的沉孔42底部的磨削，垂直于衔铁34外表面的阀门部分106端面的磨削和阀座48和阀门部分106端面的连续研磨结果形成一抗漏平阀，其所花费的制造成本比其它已知的燃料喷射阀要低。

或者，如图9所示，一种诸如由嵌入球118构成的球形阀座件，把该球嵌置于衔铁34的端部，就能接合阀座件40中形成的圆锥形阀座（图中未表示）。

回动弹簧108安置在磁极件78的端面110和衔铁回动弹簧孔104的底部之间并产生一个力，此力偏压衔铁34朝向阀座件44并使阀门部分106靠向阀座48的表面。由于回动弹簧108放置在回动弹簧孔104中，各力被集中在中心轴线周围和紧靠阀座48衔铁的端部附近。结果，由回动弹簧产生的径向和横向的力明显减小，由此保证阀门部分的合适地座落在阀座48上。这个径向和横向力的减小也会减少衔铁34和圆筒形外壳的导向孔32之间的摩擦力。

泄放槽112设置在面向磁极件78衔铁34的端面中，使得衔铁34和定子76之间形成一低阻液体过道。这允许液体在衔铁由回动弹簧108移动到贴接阀座48时很快注入定子76和衔铁34之间已增大的容积，而在电磁线圈通电时通过衔铁34和定子76之间已减小的容积很快地排出。

衔铁34用硬质、耐腐蚀和无磁性的低摩擦材料镀覆以便减少衔铁34与导向孔32的内表面之间的摩擦和磨损。以及由于衔铁的阀门部分106对着经过研磨的阀座48的撞击引起的损伤。衔铁34和定子76的相邻端面也镀上一层硬质、耐腐蚀和无磁性的低摩擦材料。最好，硬质镀敷层是一种陶瓷，例如氮化钛、碳化钛或类似的材料。但是，铬或无电镍是满意的替换材料。在衔铁34和定子76的相邻面上的无磁镀层在这二个元件间起着一种无磁隔离层的作用，该无磁隔离层在电磁线圈电信号终止以后，抑止在衔铁和定子中的残余磁场去迟滞衔铁由回动弹簧108返回到阀座48。这些无磁镀层将减少微微型燃料喷射阀10的关闭时间并使关闭时间更为始终如一。

衔铁34的直径故意做得比定子的磁极杆78的大以增加衔铁对从定子78的端部发散的磁场的响应。增大衔铁34的直径使衔铁能俘获某些从定子的磁极件中泄漏的磁力线，从而增加作用在衔铁和定子的磁极件之间的吸引力。

一燃料过滤层114放置在圆筒形外壳26缩颈部分30的内表面116和环形密封层90之间。燃料过滤层可以是圆筒形或锥形的，如图2所示。燃料过滤层114不仅在燃料从整体燃料通道14进入微微型燃料喷射阀10时过滤燃料，而且还产生一弹性力偏压环形密封垫90靠在电磁线圈86上。燃料过滤层114可以由泡沫塑料、金属或玻璃纤维制成，或者是一种金属丝网。

在微微型喷射阀的制造中衔铁34的位移距离应根据电磁线圈86的激励而精确地控制。已知衔铁的长度、定子的径向前缘102和磁极件78的端面110间的距离之后，介于直线部分自由端和沉孔42的底部上形成的座间具有适当距离的圆筒形外壳就可以选定或校准以给定衔铁34和定子76之间所需的间距。或者，一隔离件可以安置在阀座件40和沉孔42的底上形成的座之间以便根据电磁线圈的激励而达到适当的衔铁位移。

微微型燃料喷射阀的优点如下：

1.由于省去昂贵的机械加工零件，成本明显比任何市场可买到的装置要低。

2.平阀和平阀座的使用以排除一些精确同心度的要求。

3.阀门仅有一内密封垫。

4.有足够的空间安装一内燃料过滤层。

5.和常规的机动车辆的燃料喷射阀相比，微微型燃料喷射阀是极小的。除去模压到圆筒形外壳端部上的电连接外壳，微微型燃料喷射阀仅24毫米（0.94英寸）长和仅有11.4毫米（0.45英寸）直径。

6.微微型燃料喷射阀还具有优良的工作特性，显示出对于具有小于1毫秒脉冲宽度的电信号的直线性燃料输送。

在详细描述了微微型燃料喷射阀之后，一般认为懂行的人将能够在附图所示和说明书所述的结构中作某些改变，而这些改变仍未脱离发明的精神一如在所附权利要求中所规定。

Claims (11)

1、一种液体喷射阀包括：

一磁导圆筒形外壳含有一中心轴线、一贴近其一端并与所述中心轴线同心的导向孔和至少一与导向孔保持连通的入口；

一固定在所述圆筒形外壳的一端的阀座件包含一面向导向孔并与所述中心轴线同心的泄放口、一与泄放口同心的孔板凹座以及一阀座表面，该阀座表面围绕着与所述孔板凹座对面的面上的泄放口；

一安放在所述孔板凹座内的孔板，所述的孔板含有一与泄放口同心的喷口。

一圆柱形可磁性吸引的衔铁可往复地放置在所述的导向孔中，该衔铁包括一与所述阀座表面可接合的阀组成部分；

一使所述的衔铁受压力载荷的回动弹簧，用来产生一个力偏压所述的衔铁朝向所述阀座件和偏压所述阀的组成部分进入与所述的阀座相接合；

安放在所述圆筒形外壳中的密封件用来证实所述的入口和电磁线圈之间有着液态紧密封。

2、根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于外壳包括一远距入口、围绕导向孔的出口端设置的环形表面，其中环形表面是平直的且与导向孔垂直。

3、根据权利要求2所述的喷射器，其特征在于环形表面和导向孔基本上同时加工制作。

4、根据权利要求3所述的喷射器，其特征在于环形表面和导向孔通过磨削成形且其中环形表面是平直的。

5、根据权利要求4所述的喷射器，其特征在于阀座件对向的面邻接外壳的环形表面且其中对向面大体上是平直的。

6、根据权利要求5所述的喷射器，其特征在于阀门部分贴接接近泄放口的阀座表面的一部分且其中阀门部分包括一基本上平直的表面与衔铁的圆柱形外壁相垂直。

7、根据权利要求6所述的喷射器，其特征在于阀门部分的平直表面和衔铁的外壁基本上同时由磨削成形。

8、根据权利要求7所述的喷射器，其特征在于阀门部分的表面平直度通过通称为研磨在加工工序所获得。

9、根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于在其贴接磁极件的一端的衔铁包括液体泄放机构，用以防止液体被截留在衔铁和定子之间的可能性。

10、根据权利要求9所述的喷射器，其特征在于液体泄放机构包括至少一个槽在衔铁的接合端。

11、根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于衔铁的直径大于磁极件的直径。

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