CN1323238C - 燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射器(1)，该喷射器主体(2)装有用于燃料喷射控制的电磁阀(4)，该电磁阀具有由配置到固定套筒(61)的多个组件组成的电磁部件(6)，逸出通道(67B)在固定套筒(61)内形成，用于借助送至电磁部件(6)的加压燃料使固定套筒(61)中组件间隙内的空气逸出至固定套筒(61)外并且被燃料替换。存在于电磁阀(4)的电磁部件(6)中的组件间的间隙内的滞留空气在操作开始即被燃料迅速地替换，于是所喷射燃料量的稳定控制能在短时间内可靠地建立。

Description

燃料喷射器
技术领域
本发明涉及燃料喷射器，它将燃料直接喷射入内燃机的气缸。
背景技术
作为将燃料直接喷射入内燃机的气缸的喷射器，诸如铁路系统通常所使用的，如日本未审专利公开号平7(1995)-310621所公开类型的燃料喷射器已经是众所周知的。该燃料喷射器被设置成在电流施加后打开电磁阀，以将喷射器主体内的控制腔与低压区相连通，从而除去阀塞反压以使喷嘴针阀升起并启动燃料喷射器，在规定周期过去后，停止施加到电磁阀的电流，以中断控制腔与低压区之间的连通状态，从而将规定的反压作用在阀塞上，以压下喷嘴针阀并终止燃料喷射器。
用于燃料喷射器控制的电磁阀被固定到喷射器主体上并且被从外部施加的控制信号打开或关闭，该电磁阀是通过同轴设置并紧固的回流管获得的装置，在用作壳体的固定套筒内缠绕励磁线圈的圆柱形固定芯，还有在固定芯的内表面内嵌有一衬套。
如上文所述安装在紧固套筒内的组件按规定尺寸的精度和装配制造，从而在相邻组件间不会产生间隙。但是在实际中，组件间会产生细小间隙并在装配后立即会充满空气。在这种情况下，当燃料喷射器被安装在气缸内时，例如进行操作以喷射燃料，随着操作的启动，当燃料和电磁阀的温度升高时，间隙内的空气逐渐被燃料所代替。但是，空气保留在间隙内直至燃料完全充满的情况，不可能获得足够的阀闭合力。结果，因响应电流的闭合而导致的衔铁的吸引和/或排斥力产生了波动量变化，所述电流供给导通的电磁阀以控制控制腔与低压区之间的连通状态。这就引起了在喷射器安装后，由于所喷射燃料的数量不能稳定地控制，因而内燃机速度立即发生波动的问题。避免该问题的一种方式可能是连续试运转直至滞留的空气被排出，但是这种方式要求另外的不必要的运转时间和燃料的消耗，从而导致其它问题，即效率低下。
本发明的一个目的是提供了一种能克服现有技术上述问题的燃料喷射器。
本发明的另一个目的是提供了一种能在安装后立即稳定燃料的喷射操作的燃料喷射器。
本发明的又一目的是提供了一种不需要另外的不必要操作时间的燃料喷射器。
本发明的再一目的是提供了一种能有效率地进行燃料喷射操作的燃料喷射器。
发明内容
按照本发明提供一种燃料喷射器，由在具有电磁部件的电磁阀设置在燃料喷射器主体上而成，该燃料喷射器主体内设置有控制腔，高压燃料从外部通过所述燃料喷射器主体内供给至所述控制腔，以所述控制腔内的燃料压力由电磁阀控制的方式进行燃料喷射，其特征在于，所述电磁部件以所述衬套贯穿固定套筒的方式同轴地配置在所述固定套筒内，在所述固定套筒和所述衬套之间，组装有至少由回流管和固定芯构成的多个部件，所述回流管和所述固定芯同轴地嵌合在所述衬套，而且，所述回流管和所述固定芯的各端面以相互面接触的状态组合而成，所述衬套构成使所述控制腔内的高压燃料向燃料低压侧逃逸的通道，选出通道设置在所述衬套，该逸出通道通过由从所述控制腔传送至所述电磁部件的燃料使滞留在所述固定套筒内的各部件间隙的滞留空气逃逸至所述固定套筒外而置换成燃料，所述选出通道设置在与所述面接触而产生的间隙等高的位置上。
本发明的另一特征在于：
燃料喷射器中，喷射器主体装配有用于燃料喷射器的控制的电磁阀，该电磁阀具有由安装在固定套筒内的多个组件组成的电磁部件，
提供一流出通道，用于借助送至电磁部件的加压燃料使滞留在固定套筒中组件的间隙内的气体选出至固定套筒外侧并被燃料替换。
当燃料喷射器在滞留气体还存在于固定套筒间隙内的状态下被操作时，压缩燃料进入间隙，且压缩燃料的压力迅速将滞留气体通过逸出通道驱逐出，并用燃料替换滞留气体以充满间隙。所喷射燃料量的稳定控制因而在喷射器立即安装后的短时间内可靠地建立。
附图说明
图1显示了本发明实施例的剖视图。
图2是图1所示电磁阀的电磁部件的放大剖视图。
图3是图2所示电磁部件放大的主要部分的剖视图。
图4显示了本发明另一实施例的主要部分的剖视图。
图5是本发明另一实施例显示的具有右半励磁线圈部分的前视图。
图6是图5所示提供励磁线圈情况下，描述固定芯内油密封条的图。
图7仍然是本发明另一实施例显示的具有右半励磁线圈部分的前视图。
图8是图7所示提供励磁线圈情况下，描述固定芯内油密封条的图。
图9仍然是描述本发明另一实施例的主要部分的剖视图。
图10是描述本发明另一实施例的主要部分的剖视图。
图11是图10所示套筒的透视图。
图12是图10所示固定芯的透视图。
图13是图10所示回流管的透视图。
发明的最佳实施例
为了清楚详细地描述本发明，下文将结合附图进行描述。
图1显示本发明实施例的剖视图。标号1表示公共铁路系统中使用的用于在柴油内燃机内喷射燃料的燃料喷射器。燃料喷射器1安装在柴油内燃机的气缸内(未显示)，用于在规定时间内将公共网路(未显示)供应的高压燃料按规定量喷射入气缸。该喷射器包括装有电磁阀4的喷射器主体2。
喷射器主体2配备有带轴向槽22的中空体23，阀塞21在槽22内滑动。中空体23连接到喷嘴26，喷嘴26的末端是被连接到阀塞21上的喷嘴针阀24的顶端封闭的喷嘴口25。
中空体23绕入口联接头27形成一中空附件28，该入口联接头27与高压燃料供应泵(未显示)相连。燃料经内部通道通入燃料室29，嘴嘴26形成一台肩30，燃料室29内的压缩燃料作用于台肩上。喷嘴弹簧31用于向下压阀塞21和喷嘴针阀24。
因而，当阀塞21向下压喷嘴弹簧31并将喷嘴针阀24保持在封闭喷嘴26的喷嘴口25的位置时，没有燃料从燃料喷射器1喷出。当喷嘴弹簧31的弹力拉动阀塞21向上移动，将喷嘴针阀24保持在喷嘴口25打开的位置时，燃料被燃料喷射器1喷出。
中空体23成形有一顶部33，该顶部33装有一面朝下的排泄腔32，该腔32在中空体23内，在与轴向槽22同轴的轴向方向上延伸。顶部33成形有一控制腔37，它连通径向进给通路34和轴向排泄通路35。进给通路34经中空体23上的径向通路36与入口联接头27相连，控制腔37的底部成形成阀塞21的上表面上。
燃料室29利用通路38供应高压燃料。控制腔37也供应高压燃料，但是其结构使得当排泄通路35在电磁阀4作用下与燃料低压区相连通时，这一点下文会述及，控制腔37的燃料压力低于燃料室29的燃料压力。阀塞21的上表面成形有一大于台肩30上表面的区域，因而，当排泄通路35被电磁阀4关闭时，控制腔37充填高压燃料，喷嘴针阀24保持在喷嘴口25关闭的位置，且没有燃料喷射。
另一方面，当电磁阀4打开时，控制腔37的燃料压力经排泄通路35流到燃料低压区，既然控制腔37的燃料压力变得低于燃料室29的燃料压力，喷嘴针阀24缩回并保持在喷嘴口25打开的位置，由此，燃料喷射器被导通。
电磁阀4与喷射器主体2成整体设置，电磁阀用于控制控制腔37的燃料压力以控制燃料喷射器的启动和终止。如图2所示的放大剖视图，电磁阀4包括电磁部件6。电磁部件6包括回流管62和安装在固定套筒61上的固定芯63，励磁线圈64设置在固定芯63上。O型环65设置在固定套筒61和回流管62之间以形成一结构，该结构使燃料不会从固定套筒62和回流管62之间泄漏到外部。
连接燃料箱的排泄连接器62A与回流管62整体成形。一端形成有小孔67A的衬套67设置在固定芯63的轴向孔66上。衬套67连接并穿过固定芯63，于是其小孔67A和排泄连接器62A同轴。因此，回流管62，固定芯63和衬套67同轴安装在固定套筒61内。以前述方式安装在固定套筒61内的组件被制造成规定的尺寸精度和配合，于是相邻组件间不会产生间隙。
由磁铁制成的圆盘形衔铁41在电磁部件6内面向固定芯63设置，作为阀体的球42(图1)保留在从衔铁41整体延伸的柱形部分41A的顶端。衔铁41被阀弹簧(未显示)的弹力向下推以形成一结构，于是球42压到排泄通路35的开口端以密封排泄通路35。
因此，当电磁部件6未被通电时，排泄通路35的开口端被球42密封，使控制腔37注满高压燃料，因此，阀塞21使喷嘴针阀24封闭喷嘴口25，从而使燃料不被喷射。
因此，当电磁部件6被通电时，衔铁41克服阀弹簧的弹力被吸至电磁部件6上，球42从排泄通路35的开口端离开，控制腔37内的高压燃料经衬套67和排泄连接器62A流至低压区，由于控制腔37内的压力减小，燃料被喷射。
当电磁部件6的通电被停止时，喷嘴针阀24再次保留在喷嘴孔25关闭的位置，于是燃料喷射被终止。
但是在电磁阀4中，回流管62与固定芯63之间由于表面粗糙及两组件的配合，因而在其接触面上产生间隙G1，由于生产工艺过程中的尺寸误差，因而在因定套筒61和固定芯63之间及固定芯63和衬套67之间形成细小间隙G2和G3。
电磁阀4的装配初始阶段，间隙G1-G3充满空气。因而，如果燃料喷射器1在这种状态下被操作，空气与燃料在间隙G1-G3之间阻尼力的差异将引起因响应电流的通断而导致的衔铁吸引/排斥作用的巨大波动变化，该电流供给导通的电磁阀4以控制控制腔33和低压区之间的导通状态。结果，会出现燃料喷射器1立即安装后，不可能对所喷射燃料的数量进行稳定控制的情况。为避免该问题，固定套筒61和衬套67装有密封元件S1和S2用于形成油密封条，于是燃料不会渗入固定套筒61。
图3是详细显示图2所示部件主要部分的放大剖视图。设置在固定套筒61和衬套67上的油密封条参见图3进行描述。
环形凹槽61B沿周向在固定套筒61的内周面61A上形成，密封元件S1安装在凹槽61B上以在固定套筒61和固定芯63之间构成油密封条。此外，环形凹槽67C沿周向在衬套67的外周面67B上形成，另一密封元件S2安装在凹槽67C内以构成衬套67和固定芯63之间的油密封条。密封元件S1和S2都是由具弹性的树脂材料制成的环形组件形成的。因而，当固定芯63安装在固定套筒61内时，密封元件S1和S2被弹性压接固定芯63的联接壁，以构成固定芯63和励磁线圈64之间的油密封。结果，从衔铁41的侧边试图渗入间隙G4的燃料被密封元件S1和S2阻挡，且燃料也能被防止渗入间隙G1至G3。另外，通过在尽可能远离衔铁41侧的位置安装密封元件S1和S2，燃料几乎能被完全防止渗入间隙G1至G3。
结果，当控制腔33和低压区的连通状态控制因响应供应给电磁阀4的电流的通断而实现时，高压燃料有效地被防止进入固定套筒61，即使滞留空气存在于间隙G1-G3中，衔铁的吸引/排斥力的波动量变化能被抑制以使燃料喷射器1立即安装后能稳定控制所喷射燃料的数量。值得注意的是，如果密封元件S1和S2被安装到尽可能远离衔铁41侧的位置，燃料几乎能被完全防止渗入固定套筒61内。
图4是显示本发明另一实施例的主要部分的剖视图。此处，固定套筒61和固定芯63的接触区C1分别形成有一锥形接触部分61C和一锥形接触部分63A，固定芯63通过型锻固定套筒61的上部被向下压，以便在接触区C1的线性接触区形成油密封，用于防止燃料从衔铁41侧渗入间隙G2，由此获得省略了密封元件S1的结构。
换言之，固定芯63的外缘沿固定套筒61的内缘被迫与其接触，以构成一结构，该结构形成相对固定套筒61和固定芯63之间产生的环形间隙的油密封。
如图2所示，除了间隙G1-G3，电磁阀4在固定芯63和励磁线圈64之间还有一细小间隙G4。滞留在间隙G4内的空气产生如滞留在间隙G1-G3中的空气所产生的同样的问题。如果需要，它们通过在固定芯63和励磁线圈64之间提供油密封而避免产生上述问题。
图5和6显示另一实施例，其中在固定芯63和励磁线圈64之间提供油密封。图5显示具有右半励磁线圈64的部件的前视图，图6是当图5所述励磁线圈设置在固定芯63内时，用于描述油密封状态的图。在图5所示实施例中，励磁线圈64被涂层641所履盖，涂层641由具有弹性的树脂材料所组成的涂层材料通过模塑成形。此外，涂层641的外表面641a和内表面641b整体成形，并以环形刚性组件的形式设置有密封元件S31和S32，且它们以横截面所示三角形沿相应表面延伸，由此密封元件S31和S32具有作为密封元件的适宜弹性。
由于密封元件S31和S32设置在励磁线圈64上，以前述方式具有作为密封元件的适宜弹性，当励磁线圈64如图6所示连到固定芯63上时，因为密封元件S31和S32与固定芯63的相应壁弹性施压接触，所以在固定芯63和励磁线圈64之间建立了油密封。结果，试图从衔铁41的侧面渗入间隙G4的燃料被密封元件S31和S32阻挡，燃料被防止渗入间隙G4。此外，当密封元件S31和S32设置在尽可能远离衔铁41的位置时，燃料几乎被完全禁止渗入间隙G4。
图7显示了图5所示励磁线圈64的修改形式。在图7所示实施例中，励磁线圈64与图5所示线圈不同点在于密封元件S31和S32被密封元件S41和S42所代替，且密封元件S41和S42每个从横截面看以半球形刚性组件形式整体成形。
由于密封元件S41和S42设置在励磁线圈64上，以前述方式具有作为密封元件的适宜弹性，当励磁线圈64如图8所示连到固定芯63上时，因为密封元件S41和S42与固定芯63的相应壁弹性施压紧密接触，所以在固定芯63和励磁线圈64之间建立了油密封。结果，试图从衔铁41的侧面渗入间隙G4的燃料被密封元件S31和S32阻挡，从而燃料被防止渗入间隙G4。
图9显示本发明的再一实施例。此处，固定芯63被涂层631所履盖，涂层631由具有弹性的树脂材料所组成的涂层材料通过模塑成形。此外，涂层631的外表面631a和内表面631b整体成形，并以环形刚性组件的形式设置有密封元件S51和S52，且它们以横截面所示半球形沿相应表面延伸，由此密封元件S51和S52具有作为密封元件的适宜弹性。
由于密封元件S51和S52设置在固定芯63上，以前述方式具有作为密封元件的适宜弹性，当固定芯63连到固定套筒61上时，因为密封元件S51和S52与固定芯63的相应壁弹性施压紧密接触，所以在固定芯63和固定套筒61之间建立了油密封。结果，试图从衔铁41的侧面渗入间隙G1至G3的燃料被密封元件S51和S52阻挡，从而燃料被防止渗入间隙G1至G3。
正如前所述，燃料喷射器1在嵌在固定套筒内的组件之间装有油密封以防止控制腔内的高压燃料渗入组件间的间隙内，因而，例如当燃料喷射器1安装在气缸内，并被操作以喷射燃料时，因响应电流的断通而导致的衔铁的吸引/排斥力的波动量不会变化，所述电流供给导通的电磁阀，用以控制控制腔和低压区之间的连通状态，上述波动量不会变化的原因在于由于空气滞留在间隙内，因而不能获得足够的阀闭合力。结果，所喷射燃料的数量在燃料喷射器安装后立即被稳定控制，且内燃机速度的波动也能被降低。此外，由于不需要一直试运行至滞留空气被驱出，由于没有另外的试运行时间或燃料消耗的发生，因而效率很高。
图10显示的是据本发明的燃料喷射器的另一实施例的主要部分。类似电磁阀4，图10显示的电磁阀104被连到图1所示的喷射器主体2上以构成燃料喷射器。电磁阀104包括电磁部件106。电磁部件106包括回流管162和安装在固定套筒161内的固定芯163及设置在固定芯163内的励磁线圈164。O型环165设置在固定套筒161和回流管162之间以形成一结构，于是燃料不会从固定套筒161和回流管162之间泄漏到外部。
用于连接燃料箱的排泄联接头162A与回流管162整体成形。在其一端成形有小孔167A的衬套167设置在固定芯163的轴向孔166内。衬套167被连到并贯穿固定芯163，于是其小孔167A和排泄联接头162A是同轴的。因此，回流管162固定芯163和衬套167同轴安装在固定套筒161内。以前述方式安装在固定套筒161内的组件被制作成规定的尺寸精度和配合，于是相邻组件间不会产生间隙。
由磁铁制成的圆盘形衔铁141在电磁部件106内面向固定芯163设置，作为阀体的球(图1)保留在从衔铁141整体延伸的柱形部分141A的顶端。通过衔铁141的运动控制燃料从喷射器主体喷射的机构与图1所述实施例情况下的机构相同。
在电磁部件106中，回流管162与固定芯163之间由于表面粗糙及两组件的配合，因而在其接触面上产生间隙G5，由于生产工艺过程中的尺寸误差，因而在固定套筒161和固定芯163之间形成细小间隙G6。此外，由于生产工艺过程中的尺寸误差，因而在衬套167和固定芯163之间形成细小间隙G7。
在进行装配的初始阶段，间隙G5，G6和G7充满空气。因而，衬套167与滞留空气形成逸出通道以便迅速将间隙G5，G6和G7内的滞留空气排出电磁阀104的外部，并在燃料喷射器101装配操作后立即用燃料代替滞留空气。
图11是衬套167的透视图。从图11中可以看出，衬套167在与回流管162和固定芯163之间的间隙G5同样高的位置处成形有四个圆孔形逸出通道167B。因而，当电磁部件106被通电以允许控制腔137内的高压燃料通过衬套167和排泄联接头162A流入低压区时，作用在间隙G5上的燃料压力能引起滞留在间隙G5，G6和G7内的空气通过选出通道167B流入衬套167。结果，电磁阀104内形成的间隙G5，G6和G7内的滞留空气被迅速地排出并同时被燃料替代。
虽然逸出通道167B在四个位置上形成，但是所述位置的个数并不受限，可以是一个或更多的位置。此外，上述通道的形状不必是圆的，矩形或其它所需形状的通道也能在合适的位置以合适的尺寸被提供。
另外，用于加大滞留气体通道的辅助通道被设置在固定芯163和回流管162内，以便使电磁阀104内的滞留空气更快地从间隙G5，G6和G7中排到外部。
图12是固定芯163的透视图，图13是回流管162的透视图。形成于它们内的辅助通道将参见图12和图13被描述。
固定芯163在其朝向固定套筒161的外缘面163A上形成有四个槽形辅助通道163B。每个辅助通道163B从固定芯163的顶面163C至底面163D形成。辅助通道163B允许存在于固定芯163底面163D侧和间隙G6内的滞留空气迅速流到固定芯163的顶面163C。
虽然辅助通道163B在四个位置上形成角状U型横截面形状，但是它们也能在任意数目位置上形成并具有其它合适的形状。
此外，回流管162朝向固定芯163的底面162B被切槽以形成辅助通道162C。辅助通道162C在回流管162的中心部分伸至一个孔。辅助通道162C因而能使存在于固定套筒161、回流管162和固定芯163间的细小间隙内的滞留空气，和/或经辅助通道163B到达固定芯163的顶面163B和固定套筒161之间的滞留空气被迅速送至逸出通道167B并从该通道排出(参见图11)排出，且被燃料替代。与辅助通道162C类似的辅助通道，为了相同的意图，在朝向回流管162的固定芯163的端部成形。
值得注意的是，如果辅助通道162C和辅助通道163B形成在它们彼此相连的位置上，那么存在于固定芯163的底面163D上和间隙G6内的滞留空气也能被迅速地送到固定芯163的顶面163C，送至顶面163C的滞留空气经辅助通道162C到达间隙G5，于是滞留空气经逸出通道145B从间隙G5迅速排出。
虽然在此实施例中，辅助通道162C在四个位置上形成，但是这并不是限制性的，它们也能在一个或多个合适的位置上形成，而且其形状和同类问题也能被合适地确定。此外，在与回流管162相接触的固定芯163的表面内，辅助通道162C能被机械加工。
如前所述，燃料喷射器101具有形成有逸出通道167B的衬套167，逸出通道167用于使滞留在固定套筒161内组件间形成的间隙内的空气被从电磁部件106发送的压缩燃料压送到固定套筒161的外部，并被该燃料替代，因而，例如，即使燃料喷射器101被安装在气缸内，并使其控制燃料喷射器的操作，滞留空气在操作启动后能被燃料迅速替代。
由此导致间隙在短时间内被燃料完全充满，因而能获得足够的阀闭合力。据此，因响应电流的断通而导致的衔铁的吸引/排斥力的波动量不会变化，所述电流供给导通的电磁阀，用以控制控制腔和低压区之间的连通状态，上述波动量不会变化的原因在于由于空气滞留在间隙内，因而不能获得足够的阀闭合力。结果，所喷射燃料的数量在燃料喷射器安装后立即被稳定控制，且内燃机速度的波动也能被降低。而且，由于不需要一直试运行至滞留空气被驱出，由于没有另外的试运行时间或燃料消耗的发生，因而效率很高。
工业实用性
如前所述，据本发明的燃料喷射器有助于保证安装后立即稳定运行。

Claims (1)

1.一种燃料喷射器(1)，由在具有电磁部件(6)的电磁阀(4)设置在燃料喷射器主体(2)上而成，该燃料喷射器主体(2)内设置有控制腔(37)，高压燃料从外部通过所述燃料喷射器主体(2)内供给至所述控制腔(37)，以所述控制腔(37)内的燃料压力由电磁阀(4)控制的方式进行燃料喷射，
其特征在于，所述电磁部件(6)以所述衬套(67)贯穿固定套筒(61)的方式同轴地配置在所述固定套筒(61)内，
在所述固定套筒(61)和所述衬套(67)之间，组装有至少由回流管(62)和固定芯(63)构成的多个部件，
所述回流管(62)和所述固定芯(63)同轴地嵌合在所述衬套(67)，
而且，所述回流管(62)和所述固定芯(63)的各端面以相互面接触的状态组合而成，
所述衬套(67)构成使所述控制腔(37)内的高压燃料向燃料低压侧逃逸的通道，
逸出通道(67B)设置在所述衬套(67)，该逸出通道(67B)通过由从所述控制腔(37)传送至所述电磁部件(6)的燃料使滞留在所述固定套筒(61)内的各部件间隙的滞留空气逃逸至所述固定套筒(61)外而置换成燃料，
所述逸出通道(67B)设置在与所述面接触而产生的间隙等高的位置上。
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