CN1397728A - 燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构 - Google Patents

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Abstract

提供一种可减小喷油嘴抬起时的燃油喷射量的不规则波动的、使燃油喷射量与背压控制部的磁铁通电时间之比接近理想状态的且可消除与总油道相连的每个燃油喷射阀的喷射量差的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构。通过一点点地收缩阀塞31顶部(截面成弧形的顶部31A)与形成启闭孔23的对置面23B之间,从而通过控制阀体(阀球24)启闭与控压室19连通的启闭孔23并且启闭借助阀塞31的喷油嘴针阀的喷孔,阀塞31顶部(截面成弧形的顶部31A)与启闭孔23开口部23A之间的节流截面积随着从阀塞31外缘部31B起接近开口部23A而递减。

Description

燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构
技术领域
本发明涉及燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,尤其是涉及在预定时刻喷射由蓄压器(总油道)等供给的高压燃油的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构。
现有技术
根据图6、7来简要说明过去的燃油喷射阀及其喷油嘴针阀控制结构。
图6是燃油后喷射阀1的截面图,燃油喷射阀1具有喷油器壳2、喷嘴体3、喷油嘴针阀4、阀塞5、阀体6、背压控制部7和连杆8。
在喷油器壳2的前端部上,通过喷嘴螺帽9安装着喷嘴体3,而且在喷油器壳的上部上安装着连杆8。
来自油箱10的燃油通过燃油泵10增至高压并积蓄在总油道11(蓄压器)中,从连杆8中将高压燃油供给燃油喷射阀1。
就是说,从连杆8到喷油器壳2及喷嘴体3地形成了燃油通道13,可以把高压燃油供给喷油嘴针阀4的承压部4A,与喷油嘴针阀4的承压部4A相对地形成储油腔14。此外,燃油通道13的局部从高压燃油输入部8延伸到图6中的上方并从背压控制部7起形成了燃油回流道15,燃油由此可回到油箱10。
在喷嘴体3的前端部上,形成了数量随意的燃油喷孔16,喷油嘴针阀4的前端压在与喷孔16连通的座部17上并由此封闭了喷孔16,喷油嘴针阀4通过抬离座部17而打开喷孔16并由此可以喷出燃油。
在喷油嘴针阀4的上部上,设置了在压向座部17的落座方向上对喷油嘴针阀4施加作用力的喷嘴弹簧18,与喷油嘴针阀4一体的阀塞5继续向上延伸,这个阀塞5可滑动地被插入喷油器壳2和滑动孔2A及阀体6的滑动孔6A中。
图7是阀体6及背压控制部7的主要部分的放大截面图,阀体6在其上方中央部上形成了控压室19并且使阀塞5的前端部从下侧接近该控压室19。
控压室19与成型于阀体6上的输入侧孔20连通。输入侧孔20通过成型于阀体6和喷油器壳2之间的压力输入腔21与燃油通道13连通并且将来自总又道12的输入压力供给控压室19。
在压力输入腔21的下端部上,设置了由树脂材料、橡胶材料或铜材等其它软质材料构成的密封件22,压力输入腔21的高压侧与喷有器壳2和阀体6之间的低压侧被隔断开。
控压室19也与启闭孔23连通,启闭孔23可通过背压控制部7的阀球23(控制阀体)来启闭。
控压室19的阀塞5顶部5A的承压面积比喷油嘴针阀4的承压部4A(图6)的承压面积大。
如图6所示,背压控制部7具有磁铁25、阀簧26、磁舌27、与磁舌27一体的上述阀球24、上述控压室19。
通过给磁铁25传送驱动信号,磁铁25克服阀簧26的作用力地吸引磁舌27,由此使阀球24抬离启闭孔23,从而可以在燃油回流道15侧解除控压室19的压力。
因此,通过阀球24的动作来控制控压室19的压力并且通过阀塞5来控制喷油嘴针阀4的背压,由此操作喷油嘴针阀4的落座和抬起。
在这样构成的燃油喷射阀1中,来自总油道12的高压燃油经过燃油通道13被供给储油腔14的喷油嘴针阀4的承压部4A,同时,它们压力输入腔21及输入侧孔20被供给控压室19的阀塞5顶部5A。
因而,喷油嘴针阀4通过阀塞5承受控压室17的背压并且在与喷嘴弹簧18作用力的合力作用下压坐在喷嘴体3座部17上并由此封闭喷孔16。
通过在预定时刻给磁铁25输送驱动信号,磁铁吸引磁舌27,当阀球24打开启闭孔23时,控压室17的高压通过启闭孔23并经燃油回流道14返回油箱10,因而,解除了作用在控压室19的阀塞5顶部5A上的高压,喷油嘴针阀4通过承压部4A的高压克服喷嘴弹簧18的作用力地抬离座部17,从而打开喷孔14地喷出燃油。
如果阀球24通过使磁铁25消磁而关闭了启闭孔23,则控压室19内的压力通过阀塞5使喷油嘴针阀4位于其落座位置(座部17)上,从而关闭了喷孔14并结束燃油喷射。
不过,如图8的曲线所示,燃油喷射量Q与磁铁25的通电时间ET的关系理想地是如图所示地直线状变化,而实际上,发生了图9曲线所示的脉动或波动。
就是说,随着阀塞5因低压侧启闭孔23的打开而抬起,从高压侧的输入侧孔8被送入控压室19的高压燃油从阀塞顶部5A的平坦部5B和启闭孔23的开口部23A所在的且一样平坦的对置面23B之间向启闭空23卸压,而由于平坦部5B和对置面23B是相互平行的且彼此间的节流截面积是一定的,所以在从输入侧孔20和控压室19到启闭孔3的卸压途中,在作用于阀塞5的压力中产生了脉动。
尤其是如图9所示,存在着在阀塞5(喷油嘴针阀4)升起途中的波动问题、阀塞5平坦部5B碰到启闭孔23开口部23A(对置面23B)时的完全升起前的碰撞问题以及完全升起区域的波动等问题。发生这样的波动是必然的并且造成对燃油喷射阀1喷射特性稳定性的扰乱。
因此,存在着每个与总油道12(蓄压器)相连的各燃油喷射阀1有喷射量Q差的问题。
而且,日本专利申请公开号平8-319917、日本专利申请公开号平9-32683、日本专利申请公开号11-218062等就是这种燃油喷射阀。
不过,在任何技术中,象上述那样的阀塞5的顶部5A的平坦部5B及对应于启闭孔23的对置面23B的组成部分是相互平行的,由于彼此间的节流截面积是一定的,所以在从高压侧的输入侧孔20和控压室19到低压侧的启闭孔23的卸压途中,很难防止对相当于阀塞5的部件产生压力脉冲。
发明内容
鉴于上述各种问题而制定了本发明,本发明的课题是要提供一种能够使阀塞乃至喷油嘴针阀的动作稳定化的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构。
此外,本发明的课题是提供一种可抑制喷油嘴抬起时的燃油喷射量的不规则波动的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构。
而且,本发明的课题是提供一种能够使燃油喷射量与背压控制部的磁铁通电时间之比接近理想状态的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构。
另外,本发明的课题是提供一种可消除与总油道(蓄压器)相连的每个燃油喷射阀喷射量差的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构。
即,本发明着眼于采用这样的形状,即它能够使阀塞顶部与形成启闭孔的配合侧阀体对置面之间的形状最佳化,具体地说,能够面向启闭孔开口部地一点点收缩两者间,本发明是这样一种燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,即在与高压侧相连的输入侧孔接受高压燃油供应的同时,在阀体上形成可与与低压侧相连的启闭孔连通的控压室,使控制该喷油嘴针阀的阀塞与该控压室相邻,所述启闭孔通过控制阀体来启闭并可以实现借助所述阀塞的所述喷油嘴针阀的喷孔的启闭,其特点是,所述阀塞的顶部和所述启闭孔的开口部之间的节流截面积随着从阀塞外缘部起接近该开口部而逐渐减小。
在所述阀塞的顶部与所述启闭孔开口部所处的阀体对置面之间,能够形成彼此间距离逐渐缩小的节流通道。
所述阀塞顶部的截面能够成向着所述开口部凸起的弧形。
在这种场合下,最好平坦地形成上述启闭孔开口部所处的阀体对置面。
所述启闭孔的开口部的截面能够成向着所述阀塞的顶部凸起的弧形。
在这种场合下,最好平坦地形成上述阀塞顶部。
所述阀塞的顶部可以插入所述启闭孔的开口部中。
在这种场合下,是凸起的上述顶部和是凹部的上述开口部最好都成圆锥形。
能够在所述阀塞的顶部上形成倾斜沟槽。
在这种场合下,最好平坦地形成上述启闭孔开口部所处的阀体对置面。
能够在所述阀塞的顶部上形成倾斜切口。
在这种场合下,最好平坦地形成上述启闭孔开口部所处的阀体对置面。
随着所述阀塞抬起,所述阀塞顶部例如能够封闭它地接触到所述启闭孔的开口部,燃油能够一点点地从所述开口部漏向所述低压侧。
在本发明的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构中,通过采用能够向着启闭孔开口部地一点点收缩阀塞顶部与形成启闭孔的配合侧阀体对置面之间的形状,控压室内的高压燃油可以在阀塞在升向启闭孔时一点点地漏向启闭孔侧,在控压室内不发生造成脉动的增大压力的状态下发生节流,压力一点点降低且燃油一点点流向低压侧,可以抑制在控压室内产生脉动的倾向。
因此,能够获得接近图8所示理想形式的喷射特性并能够确保喷射稳定性。
另外,与过去相比,能够减小与总油道相连的每个燃油喷射阀的差异。
此外,能够获得稳定的扭矩输出特性,不用说提高了发动机耐久性,也可实现安全系数最佳化。
而且,通过提高喷射量精度,也可以最佳地控制废气净化系统。
另外,当组合涡轮系统和燃油喷射阀时,能够缩小输出功率误差,由此能够获得良好的加速特性并且能够尽可能减小燃油喷射阀的控制喷射量。发明效果
如上所述地,根据本发明,通过每次收缩一点点地构成收缩阀塞和启闭孔之间,从而控制了控压是内的压力脉动并能够稳定地得到随着阀塞抬起而产生的燃油喷射量,能够减小每个燃油喷射阀的喷射量差。
附图说明
图1是本发明第一实施形式的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构30的阀体6及背压控制部7的主要部分的放大截面图。
图2是本发明第二实施形式的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构40的阀体6及背压控制部7的主要部分的放大截面图。
图3是本发明第三实施形式的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构50的阀体6及背压控制部7的主要部分的放大截面图。
图4是本发明第四实施形式的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构60的阀体6及背压控制部7的主要部分的放大截面图。
图5是本发明第五实施形式的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构70的阀体6及背压控制部7的主要部分的放大截面图。
图6是燃油喷射阀1的截面图。
图7是其阀体6和背压控制部7的主要部分的放大截面图。
图8是表示其燃油喷射量Q与磁铁25通电时间ET的理想关系的曲线图。
图9是表示图6、7所示燃油喷射阀1的其燃油喷射量Q与磁铁25通电时间ET的理想关系的曲线图。
发明的实施形式
以下,根据图1来说明本发明第一实施形式的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构30。不过,与图6-图9一样的部分用相同符号表示并省略了对其的详细描述。
图1是与图7一样的燃油喷射阀1的喷油嘴针阀4的控制结构30的阀体6及背压控制部7的主要部分的放大截面图,喷油嘴针阀4的背压控制结构30采用了其阀塞31顶部朝着开口部23A凸起的截面成弧形的顶部31A。
图1表示阀塞31接触启闭孔23的开口部23A的完全升起状态。
阀体6仍可使用原来的阀体。
而阀塞31的顶部31A不是截面成弧形的顶部31A,而能够是具有预定倾斜部的截面成圆锥形的顶部(未示出)。
随着截面成弧形的顶部31A朝向启闭孔23的开口部23A即从阀塞31外缘部31B起接近开口部23A,阀塞31顶部31A与启闭孔23对置面23B之间的节流通道32的节流截面积朝着流动方向递减。
另外,当截面成弧形的顶部31A随着阀塞31升起而接近开口部23a时,截面成弧形的顶部31A和开口部23A无限线接触地接近并可以封闭开口部23A,但实际上是有微小间隙33的,在这个微小间隙33上形成了油膜,控压室19内的压力能够一点点地向着启闭孔23方向卸压。
在这样构成的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构30中,当阀塞31升起且其截面成弧形的顶部31A在接触启闭孔23开口部23A的方向上移动时,截面成弧形的顶部31A和平坦的对置面23B之间的节流通道32的节流截面积逐渐减小,由此一来,随着阀塞31升起,在控压室19内明显减少了压力波动或升降,同时控压室19内的压力能够通过节流通道32的最前端或微小间隙以及启闭孔23而在低压侧(油箱10侧)卸压。
因此,从图9的波动喷孔16的喷射量Q与施加于磁铁25的通电时间ET的关系能够不同于图9的有凸点和波动的关系地接近图8的理想形式。
此外,在可以稳定获得所设计的喷射量的同时,也可避免与总油道12(蓄压器)连通的每个燃油喷射阀1的差异。
在本发明中,从控压室19内的阀塞到启闭孔23的节流通道的形式可以是任意的。
例如,图2是与图7一样的本发明第二实施例的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构40的阀体6和背压控制部7的主要部分的放大截面图。
在喷油嘴针阀4的背压控制结构40中,形成了这样的截面成弧形的对置面41,即启闭孔23的开口部23A所处的对置面那侧向着阀塞5顶部5A凸起,在截面成弧形的对置面41和阀塞5顶部5A的平坦部5B之间,可以形成节流截面积向着流动方向递减节流通道42以及可形成其最前端部的微小间隙43。
阀塞5仍可使用原来的阀塞。
在这样构成的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构40中,通过在阀塞5和启闭孔23的开口部23A之间形成节流通道42,从而与背压控制结构30(图1)一样地,能够抑制随着阀塞5抬起而产生的控压室19内的压力脉动并稳定地获得喷射量。
图3是与图7一样的本发明第三实施例的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构50的阀体6和背压控制部7的主要部分的放大截面图。
在喷油嘴针阀4的背压控制结构50中,阀塞5顶部5A可插入启闭孔23的开口部23A中,在过去的阀塞5顶部5A的中心位置上形成圆锥形凸起51的同时,在启闭孔23内形成截面成圆锥形的凹部52。
凸起51的倾斜度比凹部52的倾斜度更陡一些,凸起51和凹部52之间朝着启闭孔23内部即朝着流动方向地形成了一点点收缩的节流通道53并且在其前端部上形成微小间隙54。就是说,凸起51的前端部位于凹部52的最内部,在该部分上,可以形成微小间隙54。
在这样构成的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构50中,通过在阀塞5凸起51和启闭孔23的开口部23A的凹部52之间形成节流通道53,从而与背压控制结构30(图1)一样地,能够抑制随着阀塞5抬起而产生的控压室19内的压力脉动并稳定地获得喷射量。
而且,由于与更长距离(节流通道53)有关地获得了节流,所以可进一步确保稳定性。
图4是与图7一样的本发明第四实施例的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构60的阀体6和背压控制部7的主要部分的放大截面图。
在喷油嘴针阀4的背压控制结构60中,在阀塞5顶部5A上,作为节流通道并按任意间隔角度地形成了从阀塞5中心轴线向着外缘部方向倾斜的多条倾斜沟槽61,在顶部与开口部23A所处的对置面23B之间,可以在倾斜沟槽61的前端部上形成微小间隙62。
在这样构成的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构60中,通过在阀塞5顶部5A上作为朝向流动方向的节流通道地形成倾斜沟槽61,从而可以抑制随着阀塞5抬起而产生的控压室19内的压力脉动,并且与背压控制结构30(图1)一样地,能够稳定地获得喷射量。
而且,形成直线状倾斜沟槽61能够通过更容易的加工处理来实现朝向开口部23A的一点一点的节流。
图5是与图7一样的本发明第五实施例的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构70的阀体6和背压控制部7的主要部分的放大截面图。
在喷油嘴针阀4的背压控制结构70中,在阀塞5顶部5A上,作为节流通道地形成了从阀塞5中心轴线向着外缘部分方向倾斜的任意多的倾斜切口71,在顶部与开口部23A所处的对置面23B之间,可在其前端部上形成微小间隙72。
在这样构成的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构70中,通过在阀塞5顶部5A上作为朝向流动方向的节流通道地形成倾斜切口71,从而可以抑制随着阀塞5抬起而产生的控压室19内的压力脉动,并且与背压控制结构30(图1)一样地,能够稳定地获得喷射量。
而且,形成直线状倾斜切口61能够通过更容易的加工处理来实现朝向开口部23A的一点一点的节流。
                     符号说明1-燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构(图6);2-喷油器壳;2A-喷油器壳2的滑动孔;3-喷嘴体;4-喷油嘴针阀;4A-喷油嘴针阀4的承压部;5-阀塞;5A-阀塞5的顶部(图1-图5,图7);5B-顶部5A的平坦部(图2-图5,图7);6-阀体;6A-阀体6的滑动孔;7-背压控制部;8-连杆;9-喷嘴螺帽;10-油箱;11-燃油泵;12-总油道(蓄压器);13-燃油通道;14-储油腔;15-燃油回流道;16-喷孔;17-座部;18-喷嘴弹簧;19-控压室;20-输入侧孔;21-压力输入腔;22-密封件;23-启闭孔;23A-启闭孔23的开口部(图1-图5,图7);23B-启闭孔23的开口部23A所处的对置面(图1,图3-图5,图7);24-阀球(控制阀体);25-磁铁;26-阀簧;27-磁舌;30-燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构(第一实施形式,图1);31-阀塞;31A-阀塞31的截面成弧形的顶部;31B-阀塞31的外缘部;32-节流通道;33-微小间隙;40-燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构(第二实施形式,图2);41-截面成弧形的对置面;42-节流通道;43-微小间隙;50-燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构(第三实施形式,图3);51-圆锥形凸起;52-截面成圆锥形的凹部;54-微小间隙;60-燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构(第四实施形式,图4);61-倾斜沟槽(节流通道);62-微小间隙;70-燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构(第五实施形式,图5);71-倾斜切口(节流通道);72-微小间隙;

Claims (8)

1、一种燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,其中在与高压侧相连的输入侧孔接受高压燃油供应的同时,在阀体上形成可与与低压侧相连的启闭孔连通的控压室,使控制该喷油嘴针阀的阀塞与该控压室相邻,所述启闭孔通过控制阀体来启闭并可以实现借助所述阀塞的所述喷油嘴针阀的喷孔的启闭,其特征在于,所述阀塞的顶部和所述启闭孔的开口部之间的节流截面积随着从阀塞外缘部起接近该开口部而逐渐减小。
2、如权利要求1所述的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,其特征在于,在所述阀塞的顶部与所述启闭孔开口部所处的阀体对置面之间,形成了彼此间距离逐渐缩小的节流通道。
3、如权利要求1所述的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,其特征在于,所述阀塞的顶部的截面成向着所述开口部凸起的弧形。
4、如权利要求1所述的燃油喷射阀喷油嘴针阀控制结构,其特征在于,所述启闭孔的开口部的截面成向着所述阀塞的顶部凸起的弧形。
5、如权利要求1所述的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,其特征在于,所述阀塞的顶部可以插入所述启闭孔的开口部中。
6、如权利要求1所述的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,其特征在于,在所述阀塞的顶部上形成倾斜沟槽。
7、如权利要求1所述的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,其特征在于,在所述阀塞的顶部上形成倾斜切口。
8、如权利要求1所述的燃油喷射阀的喷油嘴针阀控制结构,其特征在于,随着所述阀塞抬起,所述阀塞顶部接触到所述启闭孔的该开口部,燃油一点点地从所述开口部漏向所述低压侧。
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