CN106795841B - 控制阀装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射器(10)的控制阀装置(12)包括孔(18)，活塞(16)被可滑动地布置在所述孔中，所述活塞控制喷射事件，所述孔以直接且不受限的流体连通的方式通往第一控制腔(24)。该装置包括从高压燃料供应管线(20)到第二控制腔(68)的额外流体连通路径，该额外流体连通路径例如包括间隙、通道或旁通孔。

Description

控制阀装置
技术领域
本发明涉及燃料喷射器，比如柴油喷射器，更具体地涉及用于燃料喷射器的控制阀装置。
技术背景
高压燃料喷射器设有由控制阀装置液压控制的阀针或轴。已知的是，为了使不期望的废气排放最小化，阀针的提升必须在受控的速度下进行，同时关闭必须非常迅速。
在一个已知的实施方式中，燃料喷射器控制阀装置包括独立的填充阀，它通过由双通控制阀驱动的液压伺服机构被操作。这提供了三通阀功能，优点在于：填充阀可以具有大流通面积，并且从而驱动喷嘴阀针迅速关闭。但是，这种实施方式不适合较大阀间容积(例如为了简化制造，可能需要较大阀间容积)，这是因为较大的体积花费较长的时间重新增压，因此对于小喷射来说导致陡峭增益曲线。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种改进的用于燃料喷射器的控制阀装置，该控制阀装置至少部分地消除了上述问题。
因此，本发明包括一种燃料喷射器的控制阀装置，所述控制阀装置包括阀壳，在阀壳中布置有填充通道，所述填充通道从高压燃料供应管线延伸到填充腔，所述填充腔与第一控制腔处于第一流体连通；
其中，所述第一流体连通受到填充阀的控制，所述填充阀被第一弹簧偏压常开，离开被设置在所述阀壳中的第一阀座，并且连通通道从所述第一控制腔延伸到与低压出口管线处于第二流体连通的第二控制腔；
其中，所述填充阀包括杆，所述杆的导向段位于所述阀壳的导向部内；
其中，所述第二流体连通受到控制阀的控制，所述控制阀被第二弹簧偏压到常闭位置，互补地抵靠在被布置在阀壳中的第二阀座上，所述控制阀与致动器配合以从所述常闭位置移动到打开位置，并且所述控制阀装置包括孔，活塞被可滑动地布置在所述孔中，所述活塞控制将燃料喷射进入压缩腔；
其中，所述孔与所述第一控制腔处于第三流体连通，并且其中，所述孔通往所述第一控制腔，使得所述第三流体连通不受限制；
其中，在所述高压燃料供应管线和所述第二控制腔之间提供第四流体连通。
所述第四流体连通可以包括被设置在所述填充阀的所述杆和所述阀壳的所述导向部之间的通道。
替代地，所述填充阀还可以包括细长的槽，其中在所述槽两侧的区域处，在所述杆的所述导向段和所述阀壳的所述导向部之间维持紧密间隙，并且其中，所述第四流体连通包括在所述槽与所述阀壳的所述导向部之间的间隙以及在所述槽两侧的所述区域与所述阀壳的所述导向部之间的泄流路径。
替代地，所述填充阀可以设有至少一个平坦部，其中所述第四流体连通至少部分地包括在所述平坦部与所述阀壳的所述导向部之间的间隙。
所述至少一个平坦部可以沿着所述填充阀的所述杆的轴向长度延伸。在所述平坦部上可以设置有突脊。
替代地，所述第四流体连通可以包括被设置在所述填充阀中的旁通孔，其中所述旁通孔通往连通通道。所述旁通孔在溢流孔与所述第二控制阀之间的位置处通往所述连通通道。
所述旁通孔可以从所述平坦部延伸，或者从在所述杆上靠近所述平坦部设置的的槽延伸。替代地，所述旁通孔可以在所述杆的不包括所述导向部的位置处从所述杆伸出，且可以从所述填充腔延伸。
所述旁通孔可以在所述填充腔和所述连通通道之间延伸，且可以相对于所述控制阀装置的径向轴线倾斜。
所述旁通孔可以钻入所述填充阀的槽段，所述槽段邻近所述杆且远离所述第二控制腔。
在另一个方面，本发明包括一种燃料喷射器，其中，可移动的阀针配合喷嘴从而允许或禁止燃料喷射，所述阀针由根据前面段落之一的控制阀装置液压地控制。
本发明还涉及一种燃料喷射器，其中，可移动的阀针配合喷嘴从而允许或禁止燃料喷射，所述阀针由前面段落中所述的控制阀装置液压地控制。
附图说明
现在参考附图以举例的方式描述本发明，其中：
图1a是包括根据本发明的控制阀装置的燃料喷射器的剖视图的一部分；
图1b是图1a的燃料喷射器的详细的剖视图的一部分；
图1c是图1a的控制阀装置的填充阀的轴测图；
图2a至9c是根据本发明的替代控制阀装置的与图1a至图1c对应的图。
具体实施方式
本发明提供一种燃料喷射器，比如压电喷射器，其中，提供从高压源到阀间容积(即控制阀与填充阀之间的容积)的额外流体流动路径。下面描述本发明的替代实施方式。
为了清楚起见，将参照附图的竖直方位；表示部件的相对位置的词语不意味着限制保护范围。
只有图1a被完全标记；在相应的附图中采用相同数字，除非另有说明。
本发明的第一实施方式，如图1a至图1c所示，包括具有控制阀装置12的燃料喷射器10。燃料喷射器还包括阀针导向壳14，其中，阀针16能在孔18中滑动且能接合阀针座(未示出)，从而控制燃料从高压供应管线20穿过阀针导向壳14的流动。
在阀针导向壳14上方设置的是阀壳22，该阀壳包括沿竖直阀轴线A2延伸的通孔，阀轴线轻微地偏离主竖直轴线A1。通孔包括在下文中从下到上被描述的多个共轴段。
第一通孔段包括第一控制腔24以及第一截锥阀座26，在该第一截锥阀座上方设置的是由壁30限定的填充腔28。在填充腔28上方设置的是圆柱导向部32，圆柱导向部32在顶部收缩从而形成第二截锥阀座34。第二阀座34的中央孔通往大的低压腔36，低压腔36连接到低压管线38。
如图所示，轴线A2与轴线A1偏离，即孔18与通孔的偏离，使得孔18与第一控制腔24之间的不受限流体连通被实现。
第一提升阀(包括填充阀40)被布置为与第一阀座26配合。填充阀40包括碟形塞部分42、从碟形塞部分42轴向向上延伸的杆44以及在碟形塞部分42和杆44之间的槽43。杆44的一部分被包含在阀壳22的导向部32内；杆44的该部分作为导向器，因此在导向部32与填充阀40之间存在导向间隙的情况下引导填充阀40。
螺旋弹簧46被设置在填充腔28中，螺旋弹簧46被压缩在壁30的顶部和碟形塞部分42的上表面之间。螺旋弹簧46将填充阀40保持在离开第一阀座26的打开位置。
填充阀40还设有从碟形塞部分42的下表面贯穿填充阀40延伸到杆44的顶表面50的内部轴向连通通道48。连通通道48包括上段48a和下段48b，上段48a和下段48b由溢流孔52所提供的收缩部隔开。连通通道48向下通往第一控制腔24和孔18。
提升止挡54被设置在碟形塞部分42的下表面上；当填充阀40打开时，提升止挡54抵靠在阀针导向壳14的顶面上，从而限制填充阀40的移置范围。
第二提升阀——包括控制阀56——被布置在填充阀40的上方，从而与第二阀座34配合。类似于填充阀40，控制阀56包括碟形塞部分58和向上延伸进入低压腔36内的杆60。
弹簧62围绕杆60被设置在低压腔36中；弹簧62维持控制阀56处于碟形塞部分58抵靠第二阀座34的关闭位置。
致动器(未示出，总体以66表示)——比如先导致动器——与控制阀56配合，以给控制阀56提供向下作用力，并从而通过将控制阀56推离第二阀座34使控制阀56打开。
第二控制腔68被限定在导向部32内，在填充阀的杆44和控制阀56之间。因此，第二控制腔68限定了阀间容积。
填充通道70从高压供应管线20延伸。另一个节流孔72被设置在填充通道70和填充腔28之间，使得节流孔72开设在填充腔28的壁30中。
在燃料喷射器10的操作的第一阶段中，燃料喷射被阻止，因为阀针16处于靠下位置且邻靠在阀针座上。致动器66没有被启动，所以控制阀56处于关闭位置，填充阀40处于打开位置。通过填充通道70、节流孔72、填充腔28、第一控制腔24、连通通道48，在高压供应管线20和第二控制腔68之间建立了连续的流体连通。所述容积被高压燃料填满，从而维持阀针16在靠下位置。
另一个流体连通流动路径被设置在高压供应管线20和第二控制腔68之间；该另一个流动路径在下面被描述。
在燃料喷射器10的操作的第二阶段中，为了将燃料喷入压缩腔(未示出)，喷射事件通过启动致动器66被开始，因此将控制阀56向下推到打开位置。第二控制腔68内的高压燃料流入低压腔36，导致第二控制腔68降压并由此驱动填充阀40到达关闭位置，由此中断之前描述的流体连通。
第一控制腔24中的高压燃料流过连通通道48，燃料流的速度受到溢流孔52的限制，因此降低了穿过连通通道48的流的压力。
第一控制腔24中的压力下降，阀针16以受控的速度向上运动。
致动器66随后被停止，因此结束操作的第二阶段。在操作的第三阶段，弹簧62向上驱动控制阀56，从而使控制阀56紧靠在第二阀座34上而关闭。在第一控制腔24、连通通道48以及第二控制腔68中的燃料快速地调整到共同压力。螺旋弹簧46和填充腔28中的高压燃料使填充阀40打开，因此重新建立在前述流体连通中的全部容积。在该容积中的燃料的再增压能朝靠近阀针座的方向推动阀针16，从而结束喷射事件。
另一个节流孔72用来阻尼高压供应管线20和填充通道70中的任何液压波动行为。
在之前所描述的全容积的重建以及流体连通容积内的再增压受到高压管线70和第二控制腔68之间(即高压供应管线20和阀间容积之间)的额外流动路径的辅助。在图1a至图1c的实施方式中，额外流动路径包括填充阀40的杆44与阀壳22的导向部32之间的导向间隙所限定的间隙通道100，它相比于现有技术被增大，即导向间隙被充分地增大以允许杆44和导向部32之间的流体流动。
在图1a至图1c中，杆44和导向部32之间的增大的导向间隙为了图示目的被夸大；导向间隙的直径可能在3μm至7μm的范围内。
间隙通道100在填充腔28和第二控制腔68之间延伸。因此，在该实施方式中，经填充通道70、节流孔72、填充腔28以及间隙通道100，从高压供应管线20到第二控制腔68的额外燃料流动被实现。
因此，第二控制腔68(即阀间容积)能比现有技术更快速地被填充和再增压，由此避免了对于小喷射来说的陡峭增益曲线，尤其是在为了易于制造而提供大的阀间容积的情况下。
在本发明的第二实施方式中，如图2a至图2c所示，细长的周向槽205被设置在杆44上。
在杆44和导向部32之间，在槽205的上方和下方(即槽两侧)的区域230中，维持紧密间隙。槽205延伸的距离足够长，从而限制紧密间隙区域230延伸的长度，从而保证杆44和导向部32在紧密间隙区域230处的泄流。
因此，在第二实施方式中的额外流动路径类似于第一实施方式，不过除了通道100；流动路径包括沿槽205的长度在杆44和导向部32之间的间隙，在紧密间隙区域230处实现了两条泄流路径。
由于在区域230处的紧密间隙，填充阀40的导向相比第一实施方式被改善。这种改善的导向使得每次注射的变动减小，该变动可能是由于填充阀40在填充阀40和阀壳22之间的间隙内径向移动所引起的。
在本发明的第三实施方式中，如图3a至图3c所示，至少一个平坦部306沿着填充阀40的杆44的长度被设置。因此，额外流动路径包括由平坦部306与导向部32之间的间隙所限定的通道300。
在第三实施方式中，填充阀40在填充阀40与导向部32之间的间隙内的导向相比第一实施方式也被改善，因为在杆44的非平坦区域周围在杆44和导向部32之间保持紧密间隙。
另外，第三实施方式相比第一和第二实施方式对燃料粘度(以及温度)较不敏感，由于平坦部比导向泄流部低的对粘度敏感性。
本发明的第四实施方式，如图4a至图4c所示，包括至少一个平坦部406(与第三实施方式相同)，还包括被设置在平坦部406上的局部突脊407，从而使平坦部406被分成两个部分406a和406b。所得到的通道400由于突脊406的缘故相比之前的实施方式更像一种孔。因此，第四实施方式具有更低的对燃料粘度和温度的敏感性。
在下面所描述的本发明的另一个替代实施方式中，通往连通通道48的旁通孔被设置。
在本发明的第五实施方式中，旁通孔510在杆44的导向区域中钻穿填充阀40。至少一个平坦部506被提供，只要保证可以在溢流孔52的上游(即上方)钻出旁通孔510。
因此，在第五实施方式中，高压供应管线20和第二控制腔68之间的额外流动路径通过填充通道70、节流孔72、填充腔28、间隙通道500(在平坦部506和导向部32之间)、旁通孔510以及连通通道48的上段48a被实现。
在第五实施方式中，对燃料粘度的敏感性被进一步降低。
本发明的第六替代实施方式，如图6a至6c所示，类似于第五实施方式，但在杆44中靠近平坦部606设置的周向槽620中钻出旁通孔610。与第五实施方式相比，第六实施方式的额外流动路径包括槽620。
因此，在该实施方式中，旁通孔610的周向对准不重要(如果它是在平坦部606中被钻出，轴向对准就很重要)。
在本发明的第七实施方式中，如图7a至图7c所示，溢流孔52相比之前的实施方式位于连通通道48下部的更低位置，在一个低于杆44的导向段的位置，即低于杆44的被容纳在阀壳22的导向部32内的那段。
第七实施方式的旁通孔710将填充腔28和连通通道的上段48a直接连通。在该实施方式中，在平坦部706中钻出旁通孔710。
在该实施方式中，在填充阀40中钻出旁通孔710不影响杆44/导向部32的导向泄流。
高压供应管线20和第二控制腔68之间的额外流动路径通过填充通道70、节流孔72、填充腔28、旁通孔710以及连通通道48的上段48a被实现。
在本发明的第八实施方式中，如图8a至8c所示，溢流孔52位于杆44的导向段内，如同第一至第六实施方式。然而，通过钻出直接从填充腔28到连通通道48的上段48a的倾斜旁通孔810(即，旁通孔810相对于控制阀装置的径向轴线R1倾斜)，同样避免了对导向泄流的可能影响。
因此，第八实施方式的额外流动路径与第七实施方式的相同。
在图8a至图8c的实施方式中，倾斜旁通孔810包括第一段812和横截面积小于第一段812的第二段814。
本发明的第九实施方式，如图9a至9c所示，是第七和第八实施方式的某些特征的组合。溢流孔52位于类似第七实施方式的偏下位置，同样钻出直接从填充腔28到连通通道48的上段48a的旁通孔910，类似于第八实施方式。为了实现这种组合，在不影响杆44在导向部32内的导向间隙的情况下，在填充阀40的槽段43中，即在碟形塞部分42和杆44之间，钻出旁通孔910。类似于第八实施方式，相对于控制阀装置12的径向轴线R1倾斜地钻出旁通孔910。
与第一实施方式相同，之前所公开的本发明的替代实施方式都提供一种在高压供应管线20和第二控制腔68之间的额外流动路径，所述额外流动路径在每个实施方式中都使得第二控制腔68能够比现有技术更快地再充满和再增压。因此，所有的实施方式都避免了针对小喷射的陡峭增益曲线，尤其是存在大的阀间容积时。
以上实施方式都仅以示例的方式被提供，包含能实现高压供应管线20和第二控制腔68之间的额外流动路径的其他特征的组合的其他替代实施方式被包含在本发明的范围内。
附图标记列表
10 燃料喷射器
12 控制阀装置
14 阀针导向壳
16 阀针
18 孔
20 高压供应管线
22 阀壳
A2 竖直阀轴线
A1 主竖直轴线
24 第一控制腔
26 第一阀座
28 填充腔
30 壁
32 导向部
34 第二阀座
36 低压腔
38 低压管线
40 填充阀
42 碟形塞部分
44 杆
43 槽
46 螺旋弹簧
48 连通通道
48a 上段
48b 下段
50 杆的顶表面
52 溢流孔
54 提升止挡
56 控制阀
58 碟形塞部分
60 杆
62 弹簧
66 致动器
68 第二控制腔/阀间容积
70 填充通道
72 节流孔
100，300，400，500 额外流动路径
205 周向槽
306，406，406a，406b，506，606，706 平坦部
407 突脊
510，610，710，810，910 旁通孔
620 槽

Claims (14)

1.一种燃料喷射器(10)的控制阀装置(12)，所述控制阀装置包括阀壳(22)，在所述阀壳中布置有填充通道(70)，所述填充通道从高压燃料供应管线(20)延伸到填充腔(28)，所述填充腔与第一控制腔(24)处于第一流体连通；
其中，所述第一流体连通受到填充阀(40)的控制，所述填充阀被第一弹簧(46)偏压常开，离开被设置在所述阀壳(22)中的第一阀座(26)，并且连通通道(48)从所述第一控制腔(24)延伸到与低压出口管线(38)处于第二流体连通的第二控制腔(68)；
其中，所述填充阀(40)包括杆(44)，所述杆的导向段位于所述阀壳(22)的导向部(32)内；
其中，所述第二流体连通受到控制阀(56)的控制，所述控制阀被第二弹簧(62)偏压到常闭位置，互补地抵靠在被布置在所述阀壳(22)中的第二阀座(34)上，所述控制阀(56)与致动器(66)配合以从所述常闭位置移动到打开位置，并且所述控制阀装置包括孔(18)，活塞(16)被可滑动地布置所述孔中，所述活塞(16)控制将燃料喷射进入压缩腔；
其中，所述孔(18)与所述第一控制腔(24)处于第三流体连通，并且其中，所述孔(18)通往所述第一控制腔(24)，使得所述第三流体连通不受限制；
其中，在所述高压燃料供应管线(20)和所述第二控制腔(68)之间提供第四流体连通，
其中，所述填充阀(40)的所述杆(44)还包括细长的周向槽(205)，并且其中，在所述槽(205)两侧的区域(230)处，在所述杆(44)的所述导向段和所述阀壳(22)的所述导向部(32)之间维持紧密间隙，并且其中，所述第四流体连通包括在所述槽(205)与所述阀壳(22)的所述导向部(32)之间的间隙以及在所述槽(205)两侧的所述区域(230)与所述阀壳(22)的所述导向部(32)之间的泄流路径。
2.根据权利要求1所述的控制阀装置，其中，所述第四流体连通包括被设置在所述填充阀(40)的所述杆(44)和所述阀壳(22)的所述导向部(32)之间的通道。
3.一种燃料喷射器(10)的控制阀装置(12)，所述控制阀装置包括阀壳(22)，在所述阀壳中布置有填充通道(70)，所述填充通道从高压燃料供应管线(20)延伸到填充腔(28)，所述填充腔与第一控制腔(24)处于第一流体连通；
其中，所述第一流体连通受到填充阀(40)的控制，所述填充阀被第一弹簧(46)偏压常开，离开被设置在所述阀壳(22)中的第一阀座(26)，并且连通通道(48)从所述第一控制腔(24)延伸到与低压出口管线(38)处于第二流体连通的第二控制腔(68)；
其中，所述填充阀(40)包括杆(44)，所述杆的导向段位于所述阀壳(22)的导向部(32)内；
其中，所述第二流体连通受到控制阀(56)的控制，所述控制阀被第二弹簧(62)偏压到常闭位置，互补地抵靠在被布置在所述阀壳(22)中的第二阀座(34)上，所述控制阀(56)与致动器(66)配合以从所述常闭位置移动到打开位置，并且所述控制阀装置包括孔(18)，活塞(16)被可滑动地布置所述孔中，所述活塞(16)控制将燃料喷射进入压缩腔；
其中，所述孔(18)与所述第一控制腔(24)处于第三流体连通，并且其中，所述孔(18)通往所述第一控制腔(24)，使得所述第三流体连通不受限制；
其中，在所述高压燃料供应管线(20)和所述第二控制腔(68)之间提供第四流体连通，
其中，所述填充阀(40)设有至少一个平坦部(206,306,406,406a,406b,506,606,706)，其中所述第四流体连通至少部分地包括在所述平坦部(206,306,406,406a,406b,506,606,706)与所述阀壳(22)的所述导向部(32)之间的间隙。
4.根据权利要求3所述的控制阀装置，其中，所述至少一个平坦部(206)沿着所述填充阀(40)的所述杆(44)的轴向长度延伸。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的控制阀装置，其中，在所述至少一个平坦部(406)上设置有突脊(107)。
6.一种燃料喷射器(10)的控制阀装置(12)，所述控制阀装置包括阀壳(22)，在所述阀壳中布置有填充通道(70)，所述填充通道从高压燃料供应管线(20)延伸到填充腔(28)，所述填充腔与第一控制腔(24)处于第一流体连通；
其中，所述第一流体连通受到填充阀(40)的控制，所述填充阀被第一弹簧(46)偏压常开，离开被设置在所述阀壳(22)中的第一阀座(26)，并且连通通道(48)从所述第一控制腔(24)延伸到与低压出口管线(38)处于第二流体连通的第二控制腔(68)；
其中，所述填充阀(40)包括杆(44)，所述杆的导向段位于所述阀壳(22)的导向部(32)内；
其中，所述第二流体连通受到控制阀(56)的控制，所述控制阀被第二弹簧(62)偏压到常闭位置，互补地抵靠在被布置在所述阀壳(22)中的第二阀座(34)上，所述控制阀(56)与致动器(66)配合以从所述常闭位置移动到打开位置，并且所述控制阀装置包括孔(18)，活塞(16)被可滑动地布置所述孔中，所述活塞(16)控制将燃料喷射进入压缩腔；
其中，所述孔(18)与所述第一控制腔(24)处于第三流体连通，并且其中，所述孔(18)通往所述第一控制腔(24)，使得所述第三流体连通不受限制；
其中，在所述高压燃料供应管线(20)和所述第二控制腔(68)之间提供第四流体连通，
其中，所述第四流体连通包括被设置在所述填充阀中的旁通孔(510,610,710,810,910)，其中所述旁通孔(510,610,710,810,910)通往所述连通通道(48)。
7.根据权利要求6所述的控制阀装置，其中，所述旁通孔(510,610,710,810,910)在溢流孔(52)与所述第二控制阀(68)之间的位置处通往所述连通通道(48)。
8.根据权利要求6所述的控制阀装置，其中，
所述填充阀(40)设有至少一个平坦部(206,306,406,406a,406b,506,606,706)，其中所述第四流体连通至少部分地包括在所述平坦部(206,306,406,406a,406b,506,606,706)与所述阀壳(22)的所述导向部(32)之间的间隙，
所述旁通孔(510,710)从所述平坦部(506,706)延伸。
9.根据权利要求6所述的控制阀装置，其中，所述填充阀(40)设有至少一个平坦部(206,306,406,406a,406b,506,606,706)，其中所述第四流体连通至少部分地包括在所述平坦部(206,306,406,406a,406b,506,606,706)与所述阀壳(22)的所述导向部(32)之间的间隙，
在所述填充阀(40)的所述杆(44)上靠近所述平坦部(606)设置有槽(620)，并且其中，所述旁通孔(610)从所述槽(620)延伸。
10.根据权利要求6所述的控制阀装置，其中，所述旁通孔(710,810,910)在所述杆(44)的不包括所述导向部的位置处从所述杆(44)延伸。
11.根据权利要求10所述的控制阀装置，其中，所述旁通孔(710,810,910)被设置在所述填充腔(28)和所述连通通道(48)之间。
12.根据权利要求11所述的控制阀装置，其中，所述旁通孔(810,910)相对于所述控制阀装置的径向轴线(R1)倾斜。
13.根据权利要求11所述的控制阀装置，其中，所述旁通孔(910)钻入所述填充阀(40)的槽段(43)中，所述槽段(43)邻近所述杆(44)且远离所述第二控制腔(68)。
14.一种燃料喷射器(10)，其中，可移动的阀针配合喷嘴从而允许或禁止燃料喷射，所述阀针由根据前述权利要求中任一项的控制阀装置(12)液压地控制。
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