CN103850849A - 二通针控阀 - Google Patents

Abstract

本发明披露了用于控制燃料注射器内针阀的针位置的二通针控阀。提升构件构造成可在阀体的阀孔内的打开位置和关闭位置之间移位。阀孔包括排放部，当阀处于打开位置时，该排放部排放掉来自阀的燃料。阀包括延伸经过阀体至少一部分的供应管线。供应管线接受来自高压燃料管线的燃料。入口节流管线与供应管线流体地连通，并将来自供应管线的燃料输送到节流板内的控制腔室。出口节流管线将来自控制腔室的燃料输送到阀体入口管线，阀体入口管线构造成将燃料输送到阀孔内的腔体。

Description

二通针控阀

技术领域

本申请要求对2011年12月6日提交的美国专利申请No.61/567,197的优先权益，本文以参见方式引入其全部内容。

本发明涉及一种用在燃料注射器内的二通针控阀。

背景技术

高压燃料注射系统经常用于内燃机中，以将燃料输送到燃烧室。燃料可通过公共的轨线供应到一系列单元燃料注射器。燃料注射器通常利用针阀来将燃料注射到燃烧室内。当将要注射到燃烧室内的加压燃料供应到注射器的喷嘴腔室时，加压的燃料可沿某一方向作用在针阀的针上，其企图将针提升到打开的位置。为了平衡如此的力，燃料注射器可包括高于针的区域，那里，积聚起控制体积的加压燃料。该控制体积提供施加在针上表面上的力，该力至少有助于阻止加压燃料提升起该针。当喷嘴腔室内的燃料要被注射到燃烧室内时，可排放掉该控制体积，以移去或减小针上方的该力，由此，允许喷嘴腔室内的加压燃料从阀座提升起针。当燃料注射待要停止时，可在针上方再次积聚起控制体积的燃料，以再次提供力来至少帮助平衡由于喷嘴腔室内燃料压力作用在针上的力，由此，在弹簧的帮助下，将针移回到关闭位置。

图1示出燃料注射器102内的典型的三通针控阀100的剖视图，该三通针控阀用于对控制体积的燃料向控制腔室104的供应/从控制腔室104排出进行控制。控制阀100包括提升构件106、阀孔108以及第一、第二和第三燃料通道110、112、114。提升构件106包括提升突出部116以及上和下导向器118、120。当提升构件106处于关闭位置时，弹簧122可将提升突出部116的第一表面124压靠在节流板128的上表面126上而形成密封，该密封阻止燃料流入第三燃料通道114内。燃料然后可从第一燃料通道110流入阀孔108内，并通过第二燃料通道112流入控制腔室104。控制腔室104内的燃料可将力施加在针130上，防止喷嘴腔室内加压燃料将针130提升到打开位置。

当将燃料注射到燃烧室内时，电流流过螺线管132的线圈115，将电枢134和所附连的提升构件106拉拽到螺线管132，由此，将提升构件106移至打开位置。提升构件106的运动可分别由上和下导向件118、120沿着阀孔108在节流板128和阀体136内的部分进行导向。当处于打开位置时，提升突出部116的第一表面124从节流板128的上表面提升起。压差可将控制体积的燃料从控制腔室104通过第二燃料通道112和阀孔108，抽取到第三燃料通道114内，那里，燃料然后可被输送到低压区域。此外，当处于打开位置时，提升突出部116的第二表面134邻抵阀体136内的阀孔108表面，以防止来自第一燃料通道110的燃料进入第二燃料通道112内。

三通针控阀100通常要求阀孔108延伸在阀体136和节流板128之间。然而，假定控制阀100为了提供必要的密封而需要很紧凑的尺寸公差，则如此结构可能具有潜在的对准问题，例如，在上和下导向件118、120与阀孔108的相邻部分之间。如此的对准问题可干扰提升构件106的运动，这可妨碍针130开始和终止对燃烧室注射燃料作运动的响应时间。

发明内容

根据某些实施例，提供了用在燃料注射器内的二通针控阀。该二通针控阀包括单个类型的提升构件，提升构件构造成可在阀体的阀孔内的打开位置和关闭位置之间位移。阀孔包括排放部。供应管线延伸经过阀体的至少一部分。供应管线构造成接纳来自高压燃料管线的燃料。入口节流管线与供应管线流体地连通。入口节流管线构造成将燃料从供应管线输送到节流板内的控制腔室。此外，出口节流管线构造成将燃料从控制腔室输送到阀体入口管线，该阀体构造成将从出口节流管线接受到的燃料输送到阀孔内的腔体。

此外，根据某些实施例，提供了用在燃料注射器内的二通针控阀，二通针控阀也包括单个提升构件，该单个类型的提升构件具有第一部分、第二部分和密封表面。该阀还包括阀体，阀体具有供应管线、阀体供应管线、排放部和阀孔。阀孔具有腔体和阀体密封表面。阀体供应管线与腔体流体地连通。单个提升构件构造成可在阀孔内的打开位置和关闭位置之间滑动地位移。当提升构件处于关闭位置时，密封表面邻抵阀体密封表面。当提升构件处于打开位置时，排放部与腔室流体地连通。此外，阀还包括节流板，节流板具有入口节流管线、出口节流管线以及控制腔室。入口节流管线从供应管线延伸到控制腔室，而出口节流管线从控制腔室延伸到阀体供应管线。

此外，根据某些实施例，提供了用在燃料注射器内的二通针控阀，二通针控阀具有阀体，阀体具有阀孔和阀体入口管线。阀孔具有与阀体入口管线流体地连通的腔体。阀还包括提升构件，该提升构件具有第一部分、第二部分和密封表面。第一部分具有的直径小于第二部分的直径。提升构件构造成可在阀孔内的打开位置和关闭位置之间滑动地位移。二通针控阀还包括节流板，节流板具有入口节流管线、出口节流管线以及控制腔室。此外，供应管线构造成接纳来自燃料注射器内高压管线的燃料。节流入口管线构造成将燃料从供应管线输送到控制腔室。此外，出口节流管线构造成将燃料从控制腔室输送到阀体入口管线。阀体入口管线构造成将燃料输送到腔体。当提升构件处于关闭位置时，提升构件的密封表面和阀体的阀体密封表面可操作地配合，以防止燃料从腔体流入排放部。当提升构件处于打开位置时，提升构件的密封表面和阀体密封表面至少部分地分开，以允许燃料从腔体流过排放部。

附图说明

图1示出燃料注射器内典型的三通针控阀的剖视图，该三通针控阀用来对控制体积的燃料向控制腔室的供应和从控制腔室的排出进行控制。

图2示出根据所示实施例的具有二通针控阀的燃料注射器的剖视图。

图3示出根据所示实施例的具有二通针控阀的燃料注射器一部分的剖视图。

图4示出根据所示实施例的具有二通针控阀的燃料注射器一部分的剖视图。

具体实施方式

图2示出高压燃料注射器262一部分的剖视图。高压燃料注射器262一般地包括喷嘴部分202。该喷嘴部分202包括弹簧204和喷嘴本体206。喷嘴本体206和节流板246形成纵向孔，该纵向孔在燃料注射器262端部或底部处终止在喷嘴孔内。诸如针阀那样的喷嘴阀构造成使针阀的针212可滑动地设置在纵向孔内，以使针在第一（关闭）位置和第二（打开）位置之间运动，第一位置阻塞喷嘴腔室214和喷嘴孔之间的连通，而第二位置打开喷嘴腔室214和喷嘴孔之间的连通。弹簧204定位在喷嘴腔室214内，并作用在针212上以将针212偏置到其第一（关闭）位置。

在操作过程中，燃料流过节流板246内的高压燃料管线240并流入喷嘴腔室214内。当针212待要从阀座离开时，例如，通过致动针控阀螺线管225来实现，该针212从阀座提起，燃料流过孔210并输送到相关的发动机燃烧室。

图3示出根据所示实施例的具有二通针控阀220的燃料注射器262一部分的剖视图。与典型的三通针控阀不同，所示实施例中的二通针控阀220包括单个提升构件224而不是两个提升构件106。单个提升构件224可操作地连接到电枢226，电枢226受针控阀螺线管225控制。具体来说，当电流流过针控阀螺线管225中线圈时，就形成了磁场，磁场将电枢226拉向螺线管225，由此，使单个提升构件224从关闭位置移动到打开位置。电流向线圈的输送可由发动机控制单元或模块进行控制。

单个提升构件224包括第一部分228和第二部分。如图3所示，第一部分228具有的直径小于第二部分的直径。当提升构件224在关闭位置和打开位置之间位移（反之亦然）时，第二部分230可沿着阀体234内的阀孔232，对提升构件224的运动提供导向。根据某些实施例，该第二部分的尺寸可做成在阀孔和第二部分之间具有最小间隙，例如，径向间隙特别是约为0.250mm。根据某些实施例，提升构件224在第一部分和第二部分228、230之间的尺寸差可对单个提升构件224提供密封表面236，并且消除可能的对准问题，否则的话，由于第一部分228接触到阀孔232壁会造成此种对准问题。

单个提升构件224的密封表面236沿着阀体234与阀孔232内的匹配的阀体密封表面238配合。如图3所示，根据某些实施例，提升构件234的密封表面236可定位在提升构件234的第一和第二部分228、230之间。例如，密封表面236可提供第一部分228和第二部分230之间的过渡。在图3所示的实施例中，密封表面236是单个提升构件224的倾斜过渡表面，该过渡表面从第一部分228的外表面延伸到第二部分230的外表面。根据如此实施例，匹配的阀体密封表面238还可具有类似的、相对倾斜的结构。然而，根据其它的实施例，密封表面236可以是第二部分230的侧壁，该第二部分在第一部分228外表面上方延伸或延伸超过该外表面，例如，在诸多其它结构中，该外表面是平的壁。

在使用过程中，高压燃料例如是3000巴的燃料，流过阀体234内的高压燃料管线。高压燃料管线240内的高压燃料的至少一部分，可通过供应管线242输送到节流板246内的入口节流管线244内。如图3所示，供应管线242的至少一部分可邻近于节流板246的上表面形成在阀体234内。供应管线242可将转向的燃料输送到入口节流管线244的嘴部248a。如图3所示，根据某些实施例，该嘴部248a可具有半圆形的形状，该形状构造成至少帮助供应管线242与入口节流管线244对准。入口节流管线244还可包括颈部区域250a，该颈部区域限制入口节流管线244的尺寸，以在转向的燃料输送到控制腔室252之前，至少部分地降低转向燃料的压力。

控制腔室252构造成在针阀的针212上方提供积聚控制体积的燃料的区域。此外，控制腔室252构造成：当控制阀处于关闭位置时，足够量的控制体积的燃料位于控制腔室252内，以将力施加在针212上，这至少有助于平衡喷嘴腔室214内加压燃料施加在针212上的力，从而使针212保持在座落于阀座222上的关闭位置。

控制腔室252还与出口节流管线254流体地连通。出口节流管线254包括颈部区域250b，以进一步降低流出控制腔室252的燃料压力。出口节流管线254也包括嘴部248b，该嘴部使出口节流管线254大致与阀体入口管线256对准。阀体入口管线256将燃料从出口节流管线254输送到阀孔232内的腔体258。

在使用过程中，当提升构件224处于关闭位置时，转向的燃料可积聚在腔体258、阀体入口管线256和出口节流管线254内，这样，控制腔室252内控制体积的燃料保持足够压力，至少有助于防止针212从阀座提起。根据某些实施例，入口和出口节流管线244、254可以相对地短并靠近控制腔室252，这样，随着提升构件224从打开位置和关闭位置移动（和反之亦然），当压力被释放和/或在控制腔室252内增加时，允许具有快速响应时间。

通过降低流过颈部区域250a、250b的燃料压力，燃料以比高压燃料管线240的初始压力大大降低的压力进入腔体，对于某些注射系统来说，该压力例如可以是大约3000巴。由于通过节流管线的压降可以是注射压力的函数，所以，压力降低的程度可因发动机运行状态的不同而不同。例如，根据发动机运行状态，压力可减小到该腔体内注射压力的一半。腔体258内燃料压力的如此下降可允许使用较小的提升构件224，由此还可减小提升构件224的重量。如此的尺寸和/或重量的减小，可改进二通针控阀220的响应时间，因为较轻和/或较小的提升构件224能够更快地从打开位置和关闭位置移动，反之亦然。此外，提升构件224和相关阀孔232尺寸上的减小，还可等同于从二通针控阀220流出的泄漏（如果有的话）较小。

当燃料要注射到点火室内时，针控阀螺线管225被激励，由此，致使电枢226被拉向螺线管225。由于单个提升构件224例如通过压配方式附连到电枢226，，电枢226的运动导致单个提升构件224从关闭位置位移位到打开位置。当移动到打开位置时，单个提升构件224的密封表面236远离阀体234内的匹配密封表面238提升，由此，提供用于存在腔体250内或流入腔体258内燃料的通道，以使燃料流到二通控制针控阀220内的排放部260内。排放部260可通向相对低压的区域，例如，压力约为1巴至10巴的区域。因此，腔体258内（或输送到腔体258）燃料的压力和排放部260的压力之间的压差，可影响燃料通过排放部260从二通针控阀220流出的流动。根据某些实施例，排放部260可用于将燃料输送到燃料箱，或在其它部位处用作高压或低压泵的入口。

当燃料注射过程将要终止时，可停止向螺线管225的线圈供应电流，使得电枢226不再被拉拽至针控阀的螺线管225。然后通过弹簧204的偏置力，针212可开始朝向关闭位置移动。提升构件224的密封表面236然后可与阀孔232内的匹配的阀体密封表面238配合。在提升构件224的密封表面236邻抵阀孔232的阀体密封表面238的情形下，燃料不再从腔体258流到排放部260。因此，控制腔室252内的燃料压力可再次上升，而将向下的力施加在针212上。该向下的力可帮助将针212移动和/或固定在关闭位置中，在该位置中针212座落抵靠在阀座222上。

图4示出根据所示实施例的具有二通针控阀264的燃料注射器262一部分的剖视图。如图所示，根据某些实施例，先前显示在图3中的阀体234可具有上本体部分266和下本体部分268。上本体部分266的下表面267的至少一部分可压入到与下本体部分268的上表面269邻接地配合，从而防止上和下本体部分266、268之间的燃料泄漏。

根据如此的实施例，并非使用如图3所示的倾斜阀体入口管线256，阀体入口管线256可具有位于下本体部分内的下管线270，该下管线与上管线272流体地连通，上管线272延伸经过上和下本体部分266、268之间相交部的至少一部分，如图4所示。此外，下管线270和上管线272可大体上彼此垂直。此外，根据如此的实施例，腔体258的至少一部分可沿着上和下本体部分266、268的相交部定位。如此的构造可允许上管线272大致直地延伸经过上和下本体部分266、268的相交部，并直接延伸到腔体258内。此外，根据如图4所示的实施例，阀体密封表面238可定位在阀孔232的一部分的入口部分处，该入口部分延伸到下本体部分268内，在上管线272和腔体258的相交部下方延伸。而且，由于如此的结构消除了阀体入口管线256和腔体258之间的倾斜相交部（如图3所示），所以，如此的实施例可消除在相交部角部处在阀体234内形成高应力的可能性。

Claims (15)

1.一种用在燃料注射器内的二通针控阀，所述二通针控阀包括：

单个的提升构件，所述提升构件构造成在阀体的阀孔内的打开位置和关闭位置之间移位，所述阀孔包括排放部；

供应管线，所述供应管线延伸经过所述阀体的至少一部分，且所述供应管线构造成接纳来自高压燃料管线的燃料；

入口节流管线，所述入口节流管线与所述供应管线流体地连通，所述入口节流管线构造成将燃料从所述供应管线输送到节流板内的控制腔室；以及

出口节流管线，所述出口节流管线构造成将燃料从所述控制腔室输送到阀体入口管线，所述阀体构造成将从所述出口节流管线接受到的燃料输送到所述阀孔内的腔体。

2.如权利要求1所述的二通针控阀，其特征在于，所述单个提升构件具有第一部分、第二部分和密封表面，所述密封表面提供所述第一部分和所述第二部分之间的过渡表面，所述过渡表面构造成与所述阀体内的阀孔密封表面配合，所述阀孔密封表面构造成：当所述单个提升构件处于所述关闭位置时，阻止燃料流入所述排放部。

3.如权利要求1所述的二通针控阀，其特征在于，所述阀体具有上本体部分和下本体部分，所述腔体位于所述上本体部分在所述阀孔密封表面上方的至少一部分内。

4.如权利要求3所述的二通针控阀，其特征在于，所述阀体入口管线具有上管线和下管线，所述上管线和所述下管线以近似90度的角度连接在一起。

5.如权利要求1所述的二通针控阀，其特征在于，所述入口节流管线具有颈部区域，所述颈部区域构造成减小来自所述供应管线的燃料压力。

6.如权利要求5所述的二通针控阀，其特征在于，所述出口节流管线具有颈部区域，所述颈部区域构造成减小由所述出口节流管线接受的来自所述控制腔室的燃料压力。

7.一种用在燃料注射器内的二通针控阀，所述二通针控阀包括：

单个提升构件，所述单个提升构件具有第一部分、第二部分和密封表面；

阀体，所述阀体具有供应管线、阀体供应管线、排放部和阀孔，所述阀孔具有腔体和阀体密封表面，所述阀体供应管线与所述腔体流体地连通，所述单个提升构件构造成可在所述阀孔内于打开位置和关闭位置之间滑动地移位，当所述提升构件处于所述关闭位置时，所述密封表面邻抵所述阀体密封表面，当所述提升构件处于所述打开位置时，所述排放部与所述腔室流体地连通，以及

节流板，所述节流板具有入口节流管线、出口节流管线以及控制腔室，所述入口节流管线从所述供应管线延伸到所述控制腔室，而所述出口节流管线从所述控制腔室延伸到所述阀体供应管线。

8.如权利要求7所述的二通针控阀，其特征在于，所述阀体具有上本体部分和下本体部分，所述腔体位于所述上本体部分在所述阀孔密封表面上方的至少一部分内。

9.如权利要求8所述的二通针控阀，其特征在于，所述阀体入口管线具有上管线和下管线，所述上管线和下管线以近似90度的角度连接在一起。

10.如权利要求7所述的二通针控阀，其特征在于，所述入口节流管线具有颈部区域，所述颈部区域构造成减小从所述供应管线供应到所述入口节流管线的燃料压力。

11.如权利要求10所述的二通针控阀，其特征在于，所述出口节流管线具有颈部区域，所述颈部区域构造成减小由所述出口节流管线接受的来自所述控制腔室的燃料压力。

12.一种用于燃料注射器内的二通针控阀，所述二通针控阀包括：

阀体，所述阀体具有阀孔和阀体入口管线，所述阀孔具有与所述阀体入口管线流体地连通的腔体；

提升构件，所述提升构件具有第一部分、第二部分和密封表面，所述第一部分具有的直径小于所述第二部分的直径，所述提升构件构造成可在所述阀孔内于打开位置和关闭位置之间滑动地移位；以及

节流板，所述节流板具有入口节流管线、出口节流管线以及控制腔室；

其中，所述供应管线构造成接纳来自所述燃料注射器内高压管线的燃料，所述节流入口管线构造成将燃料从所述供应管线输送到所述控制腔室；

其中，所述出口节流管线构造成将燃料从所述控制腔室输送到所述阀体入口管线，所述阀体入口管线构造成将燃料输送到所述腔体；

且其中，当所述提升构件处于所述关闭位置时，所述提升构件的密封表面和所述阀体的阀体密封表面可操作地配合，以防止燃料从所述腔体流入所述排放部；以及

当所述提升构件处于所述打开位置时，所述提升构件的密封表面和所述阀体密封表面至少部分地分开，以允许燃料从所述腔体流过所述排放部。

13.如权利要求12所述的二通针控阀，其特征在于，所述阀体具有上本体部分和下本体部分，所述腔体位于所述上本体部分在所述阀孔密封表面上方的至少一部分内。

14.如权利要求13所述的二通针控阀，其特征在于，所述阀体入口管线具有上管线和下管线，所述上管线和下管线以近似90度的角度连接在一起。

15.如权利要求7所述的二通针控阀，其特征在于，所述入口节流管线和出口节流管线各具有颈部区域，所述颈部区域构造成减小流过所述入口节流管线和流过所述出口节流管线的燃料压力。

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