CN1405446A

CN1405446A - 燃料喷射阀门

Info

Publication number: CN1405446A
Application number: CN02142470.5A
Authority: CN
Inventors: 大畑耕一; 挂桥展久; 依田稔之; 伊藤荣次
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2003-03-26
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: DE60208615D1; EP1296055B1; EP1296055A2; DE60208615T2; US6698666B2; EP1296055A3; US20030052202A1; CN1208548C

Abstract

在本发明的燃料喷射阀门中具有压力控制腔体(11)、喷嘴(50)、电磁阀门(5)、燃料流入通道、燃料流出通道和至少一部分压力控制腔体在单一的板元件(4)中成型，以这种方式，压力控制腔体的一部分朝向板元件的轴向端部表面开启，而且，燃料流出通道延伸，以致沿着轴向穿透板元件，从压力控制腔体部分的内壁一直延伸到板元件上的另一个轴向端部表面，燃料流入通道包括第一通道(19)，所述第一通道(19)从板元件的轴向端部表面延伸，第二通道(17)从压力控制腔体部分的内壁延伸，第一通道和第二通道在板元件内相互相交，入口(18)在第一通道中形成。

Description

燃料喷射阀门

技术领域

本发明涉及燃料喷射阀门，其中通过改变压力控制腔体内燃料压力来控制燃料喷射量和喷射时间。

背景技术

在共用通道(COMMON RAIL)燃料喷射系统中，在共用通道中积累的高压燃料被喷射进入燃烧腔室内，这种共用通道燃料喷射系统是公知的。燃料喷射阀门，即喷射器被用于共用通道燃料喷射系统中。这种燃料喷射阀门具有压力控制腔体，通过供给到入口处的燃料控制腔体内的压力，所述入口设置在燃料流入通道内。并且，通过出口喷出燃料。所述出口设置在燃料流出通道上，以便对于和一起移动的针杆的控制活塞提供背压。根据压力控制腔体内的燃料压力，即作用在控制活塞上的背压的变化改变燃料喷射量和喷射时间。

通过电磁阀门改变压力控制腔体内的燃料压力，即操纵电磁阀门，开启或关闭包括出口的燃料流出通道，通过出口压力控制腔体和低压源燃料联通。

在上面所述喷射器中，需要精确控制喷射器，不使压力控制腔体内的燃料压力产生波动，以便保证进行稳定喷射。为此，精确调节和使通过的燃料有稳定的流量是非常重要的，特别是，通过设置在燃料流入通道中的入口到达压力控制腔体的燃料更是如此。

为了精确调节和稳定通过入口的燃料流量，入口的长度、直径和位置是设计入口的主要因素。对于设计入口的位置结构，为了适合微弱的燃料流动的能量，使入口的出口处暴露在相当大的空间是不可避免的。例如，在美国专利US-6027037中公开的的喷射器，入口的出口处通过槽连接到压力控制腔体，所说槽的体积相当大，以便通过入口处的燃料有稳定流量。

但是，在美国专利US-6027037中公开的一种常规的喷射器中，入口在第一板元件中成型，出口在第二板元件中成型，它们是不同的元件。由此导致不便于调整入口的长度，以便保证燃料的标定流量，以致不能足够自由地改变扩大入口的长度，其原因是入口被局限在厚度相当薄的第一板元件内。因此，在这种情况下，为了代替放大的入口长度，必须减小入口的直径，以便调整燃料流量。但是，与稍微改变入口的长度相比较，稍微改变入口的直径，可能在比较大的程度上影响燃料流量。因此，对于调整燃料流量来说，要改变入口的直径不是优选的方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料喷射阀门，其具有一块板元件，在该板元件中形成入口和出口，从而使得入口的长度很容易改变，从而调整通过的燃料流量，达到标定的数值。

为达到本发明的上述目的，在燃料喷射阀门中具有压力控制腔体，燃料从高压源通过燃料流入通道供给到压力控制腔体，燃料流入通道包括入口，而且，燃料通过燃料流出通道从压力控制腔体喷出到低压源，所述燃料流出通道包括出口。喷嘴设有针杆，所述针杆响应压力控制腔体内的燃料压力，沿轴向往复运动，并且设有喷射孔，通过针杆的运动，开启或关闭喷射孔。通过操纵电磁阀门，导通或切断燃料流出通道和低压源之间的燃料联通，以便控制腔体内的燃料压力。燃料流入通道、燃料流出通道和至少压力控制腔体的一部分在单一的板元件中成型。压力控制腔体的一部分朝向板元件的轴向端部表面开启，而且燃料流出通道延伸，以致沿着轴向穿透板元件。从压力控制腔体部分的内壁一直延伸到板元件上的另一个轴向端部表面，燃料流入通道包括第一通道，所述第一通道从板元件的轴向端部表面延伸，第二通道从压力控制腔体部分的内壁延伸，第一通道和第二通道在板元件内相互相交，入口在第一通道或第二通道之一形成。

最好，第一通道或第二通道之一是盲孔通道，至少第一通道或第二通道中的另一个的一部分是入口，其通入盲孔通道。在这种情况下，第一通道是盲孔通道，第二通道的入口端朝向压力控制腔体部分的内壁开启，第二通道的另一端在盲孔通道的封闭端部的附近开启。

另一方面，在第二通道是封闭通道的情况下，其内径沿轴线方向基本上均匀一致，第一通道设置在第二通道一侧的端部，而第一通道设有入口，所述入口朝向盲孔通道开启，其所在位置离开盲孔通道封闭端大于0.2mm。最好，第一通道的入口基本上垂直连接第二通道。

而且，最好第一通道相对于板元件的轴向端部表面的角度正对着第二通道，这个角度在25°～90°范围之内。而第二通道相对于板元件的轴向端部表面的角度正对着第一通道，这个角度在15°～55°范围之内。

另外，最好压力控制腔体部分的内壁至少有一部分是圆锥形内壁，这个圆锥形状在板元件的轴向端部表面的直径比较大，第二通道朝着压力控制腔体开启。

此外，最好第二通道延伸的轴线通过压力控制腔体部分的内侧，延伸到压力控制腔体内壁之外。

通过研究下面的详细描述、本发明的权利要求、附图和本申请的所有部分，可以清楚地理解本发明的其它特征和优点，以及相关部件的运行方法和功能

附图的简要说明

图1是按照本发明的燃料喷射阀门的剖视图；

图2A是图1所示燃料喷射阀门的孔板剖视图；

图2B是图2A中所示孔板的局部放大的视图；

图3A是示意图，其表示图2A所示连接到孔板的盲孔通道的入口离开盲孔的封闭端第一距离L的位置；

图3B是示意图，其表示图3A所示盲孔通道中燃料流动的流线形态；

图3C是示意图，其表示图2A所示连接到孔板的盲孔通道的入口离开盲孔的封闭端第二距离L的位置；

图3D是示意图，其表示图3C所示盲孔通道中燃料流动的流线形态；

图3E是示意图，其表示图2A所示连接到孔板的盲孔通道的入口离开盲孔的封闭端第三距离L的位置；

图3F是示意图，其表示图3E所示盲孔通道中燃料流动的流线形态；

图4是曲线图，其表示图3A，3C，3E中燃料量和距离L之间周期性变化的关系；

图5是按照的发明的第二实施例孔板的剖视图；

图6A和6B分别是第一通道的示意图，其中第一通道相对于图5中所示孔板的轴线端部表面具有变化的角度；

图7A和7B分别是入口的示意图，其中第一通道相对于图5中所示孔板的轴线端部表面具有变化的角度；

图8是曲线图，其表示入口流量和入口长度之间的关系。

具体实施方式

第一实施例

参照附图1、2A、2B，其描绘了按照本发明第一实施例的喷射器1。将喷射器1插入并安装在发动机(未图示)的发动机头部，从共用通道(未图示)直接向发动机的各缸体内侧供给喷射的高压燃料。如图1所示，喷射器1主要由喷嘴50、喷嘴支撑件2、控制活塞3、孔板4和电磁阀5组成。

喷嘴50包括设置在喷嘴引导端部的喷嘴体6，其具有喷射口6a，还包括设置在喷嘴体6中可以往复滑动的针杆7，以及定位螺帽8，由定位螺帽8将喷嘴体6连接到喷嘴支撑件2的下部。

在喷嘴支撑件2中设有燃料引导通道10，来自共用通道(高压源)的供给的高压燃料通过所说燃料引导通道10，进入在喷嘴体6内部形成的燃料供给通道9，来自共用通道的高压燃料通过燃料供给通道12，供给到压力控制腔11，如图2A所示。然后到达燃料喷出通道13，来自压力控制腔11的燃料被喷射出，到达低压源。

控制活塞3在可滑动地容纳在缸体14内，缸体14在喷嘴支撑件2的内侧形成。控制活塞3通过压力销轴15连接到针杆7上，压力销轴15可滑动地容纳在位于喷嘴支撑件2内侧的缸体14中。

弹簧16围绕压力销轴15设置，并且位于控制活塞3和针杆7之间，使得压力销轴15受偏置作用，从而朝着封闭阀门的方向推动针杆7，如图1中向下的方向。

孔板4被设在喷嘴支撑件2的轴线端部，其位于缸体14的上端，构成敞开的压力控制腔体11。

在孔板4的轴向端部具有压力控制腔体11的一部分，这个压力控制腔体11敞开，并且连通缸体14，燃料流入通道60连通喷嘴支撑件2的燃料供给通道12。而燃料流出通道70通过电磁阀门5可以连通燃料喷出通道13。压力控制腔体11的部分内壁至少是圆锥形内壁的一部分，其中位于孔板4的轴线端部表面的圆锥形体的直径较大。燃料流出通道70延伸设置，从而沿着孔板4的轴线穿过，从压力控制腔体11部分的内壁贯穿延伸到孔板4的另一轴向端部表面。燃料流出通道70的上部设有出口20。燃料流入通道60由第一通道19和第二通道17构成，其中第一通道19从孔板4的轴线端部表面延伸，第二通道17从压力控制腔体11部分的内壁延伸，这两个通道17和19在孔板4中相互相交。第二通道17是盲孔通道，而且入口18在第一通道19部分形成，并且通入第二通道17，即盲孔通道。

通过在孔板4的轴线端部表面进行钻削加工形成入口18。第二通道17的直径沿轴向基本上均匀一致，通过在压力控制腔体的部分内壁进行钻削加工形成盲孔通道，从而使得第二通道17的延伸轴线穿过压力控制腔体11部分的内壁，延伸到压力控制腔体11内壁之外。入口18基本上呈垂直方向与第一通道17相互连接，其连接位置位于离开第一通道封闭端的0.2mm以远。出口20的内径，即流动通道的直径大于入口18的直径。

电磁阀5包括衔铁21，衔铁21运行，通过开启或关闭出口20可以连通或切断燃料流出通道70和燃料喷出通道13之间的流体连通。弹簧22朝着关闭阀门的方向推动衔铁21，在图1中是向下的方向。线圈23朝着开启阀门的方向驱动衔铁21。电子阀门5通过位于喷嘴支撑件2轴向端部的孔板4安装在喷嘴支撑件2上，并且由定位螺帽24固定连接在的喷嘴支撑件2上。

当线圈23得电时，朝着图1中向上的方向吸引衔铁21，克服弹簧22的偏置作用，从而开启出口20。当通过线圈23的电流被切断时，在弹簧22的作用下衔铁21返回，从而关闭出口20。

下面详细描述喷射器1的燃料喷射操作过程。

从燃料喷射泵(未图示)中排出燃料，并且输送到共用通道。在共用通道的积累压力腔体中燃料积累到给定的压力，形成高压燃料，将高压燃料引入喷嘴体6的燃料通道9，并且到达压力控制腔体11。当电子阀门5位于阀门关闭状态时，即衔铁21关闭出口20的状态时，引导进入压力控制腔体的高压燃料借助控制活塞3和压力销轴15推动针杆7，并且和弹簧16的偏置作用力协同作用，朝着关闭阀门的方向推动针杆7。

引导进入燃料通道9中的高压燃料作用在针杆7的压力接收表面上，朝着开启阀门的方向推动针杆7。当电磁阀5处于关闭阀门的状态时，朝着关闭阀门方向的、作用在推动针杆7的作用力大于朝着开启阀门方向的作用力，使得针杆7不能提升，因此喷射孔6a被封闭，不能喷射燃料。

当线圈23通电，而且电磁阀门处于开启状态时，即衔铁21开启出口20的状态时，在燃料流出通道70和燃料喷出通道13之间的燃料导通，从而使的压力控制腔体11中的燃料通过燃料喷出通道13喷射到低压源。即使电磁阀门5处于阀门开启状态，高压燃料被连续供给到压力控制腔体11。但是，压力控制腔体11内推动控制活塞3的燃料压力被减小。

因为，朝着阀门关闭方向的推动针杆7的作用力取决于压力控制腔体11中的燃料压力与弹簧16的偏置作用力之和，而且，推动针杆7的作用力被减小，当朝着阀门开启方向的推动针杆7的作用力超过朝着阀门关闭方向的作用力时，开始提升针杆7，使得喷射口6a开启，喷射燃料。

然后，当供给线圈23的电流被切断，并且衔铁21封闭出口20时，压力控制腔体11内的燃料压力再次增加。当朝着关闭阀门方向的推动针杆7的作用力超过朝着开启阀门方向的作用力时，针杆7被迫向下移动，从而使得喷射口关6a关闭，终止燃料喷入。

按照上面所述燃料喷射阀门1的工作状态，例如通过改变压力控制腔体11中的燃料压力，控制燃料的喷入量和喷射时间。因此，必须进行精确控制，以便保持稳定的压力控制腔体中的燃料压力，从而保证具有稳定的燃料喷射。为此目的，在燃料通过燃料流入通道60之后，在第二通道17内必须保证有稳定的燃料流，特别是，在入口18通入第二通道17的情况下。

因此根据模拟分析的研究和调查，参照附图2B，证实在第二通道17的封闭端与连接到第二通道17的入口18所在的位置之间的距离L，是影响稳定燃料流的关键。

分析结果如下所述：

a)在L＝0.0mm的条件下，如图3A所示：

燃料在流动通过入口18之后，立即在第二通道17中形成的流线被分为两种类型，如图3B所示。一种流线①类型由沿着第二通道17的封闭端表面流动的燃料流线构成。而另一种类型的流线②由垂直于第二通道17内壁移动的流线构成，这种流线②正对着入口18的出口。然后，两种类型流线①和②的矢量相互交叉。这意味着燃料的流动总是不稳定。

b)在L＝0.2mm的条件下，如图3C所示：

燃料在流动通过入口18之后，立即在第二通道17中形成的流线具有单一形式，如图3D所示，即燃料流线垂直于第二通道17内壁移动，这种流线正对着入口18的出口。因此流动的燃料流线的矢量不存在相互交叉。

c)在L＝0.4mm的条件下，如图3E所示：

燃料在流动通过入口18之后，立即形成的燃料流线具有单一形式，如图3F所示，即燃料流线垂直于第二通道17内壁移动，这种流线正对着入口18的出口。因此流动的燃料流线的矢量不存在相互交叉。

在L＝0.2mm或L＝0.4mm的条件下，如上所述，燃料流动总是非常稳定。

接着，在每个喷射循环过程中，根据喷射量的变化，可以评估在第二通道17内燃料流动的稳定程度。附图4表示的测试结果表示在燃料压力为160 MPa，驱动脉冲的宽度为1.01ms条件下，距离L变化时，每个喷射循环过程中喷射量2σ的变化情况。按照这个测试结果，各燃料喷射的稳定性大大依赖于距离L，而且在距离L≥0.2mm时，各喷射量的变化相当小。可以得出结论，当入口18沿垂直方向连接到盲孔通道17，盲孔通道17的内径沿轴向均匀一致时，在距离L≥0.2mm条件下，有利于减小燃料喷射阀1中各喷射循环中喷射量的变化。

而且，由于入口18和出口20在单一一块孔板4中形成，与常规的由两个元件构成的孔板相比较，孔板4的轴向长度比较大，因此在孔板4中具有足够的空间，保证入口18具有合适的长度，以这种方式，使得第一通道19相对于孔板4的轴线端部表面的角度，以及第二通道17相对于孔板4的轴线端部表面的角度可以适当调整，因此，强化了入口18的设计结构的自由程度。

第二实施例

按照第一实施例的孔板4可以改变成为第二实施例的孔板4，如图5所示。

按照第二实施例的孔板4与第一实施例的孔板4不相同之处是燃料流入通道60由第一通道38和第二通道37构成，第一通道38是盲孔通道，其从孔板4的轴线端部表面延伸。第二通道37是出口，其从压力控制腔体11的部分内壁延伸。第一通道38和第二通道37在孔板4内相交。通过从孔板4的轴线端部表面进行钻削加工形成第一通道38。通过在压力控制腔体11部分的内壁进行钻削加工，形成入口37，因此第二通道17延伸的轴线通过压力控制腔体11部分的内侧，不对着压力控制腔体的内壁延伸。

按照第二实施例，由于入口37和出口20在单一元件是孔板4上形成，其相同于第一实施例，与常规的由两个元件构成的孔板相比较，孔板4的轴向长度比较大，因此，孔板4具有足够的空间，以便入口37具有合适的长度，以这种方式，第一通道(盲孔通道)38相对于孔板4轴向端部表面具有角度θ₁，如图6A和6B所示，第二通道(入口)37相对于孔板4的轴向端部表面具有角度θ₂，如图7A所示，可以适当调整，因此，强化了入口37设计结构的自由程度。

根据调查分析，最好第一通道(盲孔通道)38相对于孔板4轴向端部表面的角度θ₁，在角度25°～90°范围之内。第二通道(入口)37相对于孔板4的轴向端部表面的角度θ₂，在角度15°～55°范围之内。

如图8所示，通过入口37的燃料量可以根据入口37的长度产生变化，而且入口37的长度的变化可以根据第一通道38或第二通道37的角度θ₁或θ₂，从图6A和7B所示变化到图6B和7A所示的角度。因此，为了保证精确和稳定的燃料喷射，可以非常容易地稍微改变通过入口的燃料流量。

Claims

1.一种燃料喷射阀门(1)，其具有：

压力控制腔体(11)，燃料从高压源通过燃料流入通道(60)供给到压力控制腔体(11)，燃料流入通道(60)包括入口(18、37)，而且，燃料通过燃料流出通道(70)从压力控制腔体(11)喷出到低压源，所述燃料流出通道(70)包括出口(20)；

喷嘴(50)设有针杆(7)，所述针杆(7)响应压力控制腔体(11)内的燃料压力，沿轴向往复运动，并且设有喷射孔(6a)，通过针杆(7)的运动，开启或关闭喷射孔(6a)；

通过操纵电磁阀门(5)，导通或切断燃料流出通道和低压源之间的燃料联通，以便控制腔体(11)内的燃料压力，其特征是：

燃料流入通道、燃料流出通道和至少压力控制腔体的一部分在单一的板元件(4)中成型，以这种方式，压力控制腔体的一部分朝向板元件的轴向端部表面敞开，而且燃料流出通道沿的板元件的轴向延伸穿透，从压力控制腔体部分的内壁一直延伸到板元件上的另一个轴向端部表面，燃料流入通道包括第一通道(19、38)，所述第一通道(19、38)从板元件的轴向端部表面延伸，第二通道(17、37)从压力控制腔体部分的内壁延伸，第一通道和第二通道在板元件内相互相交，在第一通道或第二通道之一形成入口。

2.按照权利要求1所述的燃料喷射阀门，其特征是：第一通道或第二通道之一是盲孔通道，至少第一通道或第二通道中的另一个的一部分是入口，其通入盲孔通道。

3.按照权利要求1或2所述的燃料喷射阀门，其特征是：第二通道是盲孔通道，盲孔通道的内径沿轴线方向基本上均匀一致，第一通道设置在第二通道一侧的端部，而第一通道设有入口，所述入口朝向盲孔通道开启，其所在位置离开盲孔通道封闭端的距离大于0.2mm。

4.按照权利要求3所述的燃料喷射阀门，其特征是：第一通道的入口基本上垂直连接第二通道。

5.按照权利要求1～4之一所述的燃料喷射阀门，其特征是：第一通道相对于板元件的轴向端部表面的角度(θ₁)正对着第二通道，角度(θ₁)在25°～90°范围之内。

6.按照权利要求1～5之一所述的燃料喷射阀门，其特征是：第二通道相对于板元件的轴向端部表面的角度(θ₂)正对着第一通道，角度(θ₂)在15°～55°范围之内。

7.按照权利要求1～6之一所述的燃料喷射阀门，其特征是：压力控制腔体部分的内壁至少有一部分是圆锥形内壁，这个圆锥形状在板元件的轴向端部表面的直径比较大，第二通道朝着压力控制腔体敞开。

8.按照权利要求1～7之一所述的燃料喷射阀门，其特征是：第二通道延伸的轴线通过压力控制腔体部分的内侧，延伸到压力控制腔体内壁之外。