CN1530532A - 可使压力损失最小化的燃料压力调节器的简单结构 - Google Patents

可使压力损失最小化的燃料压力调节器的简单结构 Download PDF

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Abstract

公开了一种用在内燃机中的燃料压力调节器。该燃料压力调节器包括一个阀座和一个布置在阀座下游的阀体，通过直接施加在阀体上的压力，使阀体离开阀座。这样就不需要采用隔膜，从而使燃料压力调节器具有简单的结构。

Description

可使压力损失最小化的燃料压力调节器的简单结构
技术领域
本发明涉及总体上涉及一种燃料压力调节器，其用于调节由燃料泵从燃料箱供应到内燃机的燃料的压力，更具体地讲，涉及一种可使燃料压力损失最小化的燃料压力调节器的简单结构。
背景技术
日本专利申请公开文献No.2000-45897中公开了一种燃料调节器，其具有一个用于移动阀体的隔膜。隔膜由橡胶膜构成，用于在压力调节器中实现密封。隔膜的外周完全保持在调节器壳体的翻边端部中，以限定出两个腔，在其中一个腔中，燃料压力用于打开阀体，在另一个腔中，没有燃料压力作用在阀体上。这种类型的压力调节器需要采用两个分立的壳体，一个壳体用于密封住所述有燃料压力作用在阀体上的腔，另一个壳体用于密封住所述没有燃料压力作用在阀体上的腔，因此，会导致压力调节器的零件数量增加。
DE 10107224A1中公开了一种燃料压力调节器，其通过直接施加在阀体上的燃料压力而将阀体从阀座移开，而不使用隔膜。压力调节器还具有一个L形板簧，其用于推动阀体关闭形成在阀座中的燃料出口。燃料沿着设在燃料出口下游的L形板簧流经一个复杂的弯曲流路，从而导致燃料压力损失。
发明内容
因此，本发明的主要目的是避免现有技术中的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种简单的燃料压力调节器结构。
本发明的另一个目的是提供一种能够使燃料压力损失最小化的燃料压力调节器。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于内燃机的燃料压力调节器。该燃料压力调节器包括：(a)一个壳体，其具有一个燃料入口和一个燃料出口，所述燃料入口用于与一根燃料输送管相连，从一个燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机，所述燃料出口用于与所述燃料箱相连；(b)一个阀座元件，其布置在所述壳体中，所述阀座元件具有一个形成在其中的流路、一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述流路使燃料从所述壳体的燃料入口流至燃料出口，并且所述流路通向所述阀座口；(c)一个阀元件，其相对于流经所述阀座元件流路的燃料的流动方向在所述阀座元件的阀座的下游侧布置在所述壳体中，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到流经所述阀座元件流路的燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及(d)一个推压元件，其用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口。具体地讲，燃料压力调节器被这样设计，即通过直接施加在阀元件上的压力使阀元件离开阀座，而不需要像一些传统结构中那样采用隔膜，从而使燃料压力调节器具有简单的结构。
在本发明的一种优选形式中，所述推压元件采用的是一个板簧，其具有一个被所述壳体保持着的外周。采用板簧可以使燃料压力调节器具有简单的结构。
所述板簧可以具有一个开口，其在所述阀座元件的阀座口与燃料箱之间建立起流体连通。
所述推压元件可以将所述阀元件牢固地保持在所述壳体中。
所述板簧可以被所述壳体的翻边部分保持着。
根据本发明的第二个方面，提供了一种用于内燃机的燃料压力调节器。该燃料压力调节器包括：(a)一个壳体，其具有一个燃料出口，所述燃料出口用于与一个燃料箱相连；(b)一个阀座元件，其具有一个燃料入口、一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述燃料入口用于与一根燃料输送管相连，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机，所述阀座口在所述燃料入口与所述壳体的燃料出口之间建立起流体连通；(c)一个阀元件，其布置在所述阀座元件的阀座与所述壳体的燃料出口之间，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及(d)一个推压元件，其布置在所述壳体的燃料出口处，用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口。具体地讲，燃料压力调节器被这样设计，即通过直接施加在阀元件上的压力使阀元件离开阀座，而不需要像一些传统结构中那样采用隔膜，从而使燃料压力调节器具有简单的结构。
在本发明的一种优选形式中，所述推压元件采用的是一个板簧，其具有一个被所述壳体保持着的外周。采用板簧可以使燃料压力调节器具有简单的结构。
所述板簧可以具有一个开口，其在所述阀座元件的阀座口与燃料箱之间建立起流体连通。
所述推压元件可以将所述阀元件保持在所述壳体中，以避免阀元件脱离推压元件。
所述板簧可以被所述壳体的翻边部分保持着。
根据本发明的第三个方面，提供了一种用于内燃机的燃料压力调节器。该燃料压力调节器包括：(a)一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；(b)一个阀元件，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及(c)一个板簧，其用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个被以可移动的方式保持着的内侧部分、保持在外侧部分与内侧部分之间的至少一个环形部分、一个外侧结合部和一个内侧结合部，所述外侧结合部将所述外侧部分与所述环形部分相连，所述内侧结合部将所述环形部分与所述内侧部分相连，所述内侧结合部和外侧结合部在板簧中心的两侧径向相反设置。
如前所述，阀元件布置在阀座口的下游，以便在阀元件移动离开阀座时，使燃料从阀座口的内侧向外侧扩散，从而使燃料的缩流最小化；这种缩流是因燃料蒸气引起的，并且会导致压力调节器中出现噪音振动。利用板簧，可以使压力调节器的结构尺寸减小。此外，上述板簧结构还可以用于精确控制阀座口的打开面积。具体地讲，这种精确控制是通过如此设计板簧而实现的，即板簧的用于将阀元件放置在其上的内侧部分总是保持近乎与板簧的厚度方向垂直。
沿厚度方向向板簧的中心(即内侧部分)施加燃料压力，将导致板簧以曲折的形式变形，其中板簧在其内侧和外侧结合部处弯折，如图16所示。如果位于所述内侧结合部和外侧结合部之一的内侧和外侧的两个弹性元件之间(例如外侧部分与环形部分之间，或环形部分与内侧部分之间)的夹角定义为θn，其中n＝1，2，3，…k(例如图16中的θ1至θ6)，则外侧部分与内侧部分之间的夹角(例如图16中的θ5)可以表示为：
如果k＝2m，则θ＝(θ2-θ1)+(θ4-θ3)+…+(θk-θk-1)
如果k＝2m+1，则θ＝(θ1-θ2)+…+(θk-2-θk-1)+θk
上面的方程显示出，本发明的板簧结构可以减小因内侧部分的移动行程而产生的外侧部分与内侧部分之间的夹角θ。具体地讲，在板簧的工作中，其用于支撑阀元件的内侧部分保持近乎与板簧的厚度方向垂直，因此可以实现对阀座口的打开面积的精确控制。这使得在阀座口上游流动的燃料的压力可被精确地控制。
在本发明的一种优选形式中，所述阀元件抵靠在所述板簧的内侧部分上，从而可以在与一条沿所述板簧的厚度方向延伸的直线基本垂直的方向上移动。仅通过将阀元件推向阀座，就能够实现阀元件与阀座口中心的对正。
燃料压力调节器还可以包括第二环形部分，其布置在所述环形部分与所述外侧部分之间。所述第二环形部分的刚度大于所述环形部分。这样，可以导致环形部分中产生均匀的扭曲。
根据本发明的第四个方面，提供了一种用于内燃机的燃料压力调节器。该燃料压力调节器包括：(a)一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；以及(b)一个板簧，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个被以可移动的方式保持着的内侧部分、保持在外侧部分与内侧部分之间的至少一个环形部分、一个外侧结合部和一个内侧结合部，所述内侧部分用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力，所述外侧结合部将所述外侧部分与所述环形部分相连，所述内侧结合部将所述环形部分与所述内侧部分相连，所述内侧结合部和外侧结合部在板簧中心的两侧径向相反设置。
在本发明的一种优选形式中，燃料压力调节器还可以包括第二环形部分，其布置在所述环形部分与所述外侧部分之间。所述第二环形部分的刚度大于所述环形部分。这样，可以导致环形部分中产生均匀的扭曲。
根据本发明的第五个方面，提供了一种用于内燃机的燃料压力调节器。该燃料压力调节器包括：(a)一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；(b)一个阀元件，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及(c)一个板簧，其用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个抵靠着所述阀元件并且被以可移动的方式保持着的中心部分以及保持在外侧部分与中心部分之间的至少两个弹性部分，每个弹性部分分别具有结合在外侧部分上的第一端和结合在中心部分上的第二端，所述第二端以相等的角间隔结合在中心部分的外周上。这样，可以保持中心部分几乎垂直于板簧厚度方向定向，从而实现阀座口的打开面积的精确控制。
在本发明的一种优选形式中，所述阀元件抵靠在所述板簧的中心部分上，从而可以在与一条沿所述板簧的厚度方向延伸的直线基本垂直的方向上移动。
所述板簧的弹性部分可以具有曲折形状，以使弹性部分的长度增加。
或者，所述板簧的弹性部分可以具有螺旋形状，以使弹性部分的长度增加。
每个所述弹性部分的刚度可以从所述第二端向着所述第一端增加。
根据本发明的第六个方面，提供了一种用于内燃机的燃料压力调节器。该燃料压力调节器包括：(a)一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；以及(b)一个板簧，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个抵靠着所述阀元件以关闭所述阀座元件的阀座口并且被以可移动的方式保持着的中心部分以及保持在外侧部分与中心部分之间的至少两个弹性部分，每个弹性部分分别具有结合在外侧部分上的第一端和结合在中心部分上的第二端，所述第二端以相等的角间隔结合在中心部分的外周上。
在本发明的一种优选形式中，所述板簧的弹性部分具有曲折形状。
或者，所述板簧的弹性部分可以具有螺旋形状。
每个所述弹性部分的刚度可以从所述第二端向着所述第一端增加。
附图说明
通过下面对本发明的优选实施例的详细描述和附图，可以更全面地理解本发明。然而，本发明并不局限与这些特定的实施例，这些实施例仅是为了解释和便于理解而列举的。
在附图中：
图1是配备有根据本发明第一实施例的燃料压力调节器的自动燃料输送系统的示意图。
图2是根据本发明第一实施例的燃料压力调节器的纵向剖视图。
图3是图2中的燃料压力调节器中所用板簧的俯视图。
图4是在燃料压力调节器打开时板簧的行程的侧视图。
图5是根据本发明第二实施例的燃料压力调节器的纵向剖视图。
图6是根据本发明第三实施例的燃料压力调节器的纵向剖视图。
图7是燃料压力调节器中所用板簧的第一种改型的俯视图。
图8是燃料压力调节器中所用板簧的第二种改型的俯视图。
图9是燃料压力调节器中所用板簧的第三种改型的俯视图。
图10是燃料压力调节器中所用板簧的第四种改型的俯视图。
图11是燃料压力调节器中所用板簧的第五种改型的俯视图。
图12是燃料压力调节器中所用板簧的第六种改型的俯视图。
图13是燃料压力调节器中所用板簧的第七种改型的俯视图。
图14是燃料压力调节器中所用板簧的第八种改型的俯视图。
图15是燃料压力调节器中所用板簧的第九种改型的俯视图。
图16是板簧的环形条部在受到过量燃料压力而偏移时的侧视图。
图17(a)是示出了本发明的燃料压力调节器中的阀球的移动的局部剖视图。
图17(b)是比较例的局部剖视图。
图18(a)是示出了在本发明的燃料压力调节器中当阀球离开阀座时的燃料流的局部剖视图。
图18(b)是示出了比较例中的燃料压力调节器打开时的燃料流的局部剖视图。
图19是根据本发明第四实施例的燃料压力调节器的纵向剖视图。
图20是根据本发明第五实施例的燃料压力调节器的纵向剖视图。
具体实施方式
参看附图，其中相同的附图标记在不同的图中表示相同元件，特别地，图1中示出了根据本发明第一实施例的燃料压力调节器18，其可以用在机动车辆中。下面首先以这种应用作为例子来进行讨论。
燃料压力调节器18用于调节燃料的压力，燃料被一个燃料泵26从燃料箱10中抽出并被输送到装于内燃机中的燃料喷射器14。
如图中清楚地显示，燃料泵26是内置式的。具体地讲，燃料泵26安装在燃料箱10中，并且具有一个连接着吸入过滤器30的燃料入口和一个连接着燃料过滤器22的燃料出口。燃料泵26用于将燃料通过吸入过滤器30而从燃料箱10中吸入，并通过燃料过滤器22将燃料排入喷射器14中。
燃料压力调节器18连接着一根从燃料输送管12延伸出来的回流管16，燃料经过该回流管而从燃料过滤器22流向喷射器14。如图2中所示，燃料压力调节器18包括一个壳体38、一个阀座体42、一个阀球32和一个板簧28。
壳体38由金属中空筒体构成，其具有一个通向回流管16的燃料入口20和一个通向燃料箱10内侧的燃料出口36。燃料从回流管16进入燃料入口20。
阀座体42由金属中空筒体构成，并且压配在壳体38中。阀座体42具有一个限定了燃料路径的内壁24和一个形成在内壁24的下游角部(即图中的下角部)的阀座34。阀座34限定出一个阀座口40，其用作阀座体42的出口，通向壳体38的燃料出口36和燃料入口20。
阀球32由金属制成，并且被壳体38中的板簧28推压而保持抵靠在阀座34中。具体地讲，阀球32的大小使之能够通过抵靠在阀座34上而关闭阀座口40。阀球32被俘获在板簧28的一个圆形开口70中，如图2中清楚地显示。
板簧28安装在壳体38的燃料出口36中。安装是通过将壳体38的出口端39向内翻边而实现的。如图2和3中清楚地显示，板簧28由具有圆形轮廓的弹性板构成，并且包括彼此同心排列多个环形条部44、46、48、50和52以及连接在这些环形条部44、46、48、50和52之间的结合部54、56、66和68。板簧28中形成了C形狭缝58、60、62和64和所述圆形开口70。该圆形开口70形成在板簧28的中心。每个环形条部46、48和50分别通过结合部54至68中的相应一个与所述环形条部44至52中位于其外侧的那一个建立机械连接部，并且通过结合部54至68中的相应一个与所述环形条部44至52中位于其内侧的那一个建立机械连接部，其中每个环形条部46、48和50的外侧连接部与其内侧连接部相隔180°。每个环形条部44至52的宽度和/或厚度可以在其全长之内是均匀的或不均匀的。此外，在环形条部44至52中的相邻两个中，位于外侧的那一个的宽度和/或厚度可以大于位于内侧的那一个，以提高刚度。
在压力沿厚度方向(即垂直于图3纸面的方向)施加在板簧28上时，将导致板簧28弹性变形或移动一个行程，如图4中清楚地显示。具体地讲，板簧28用于在所有时间内将阀球32推向阀座34。
除了板簧28，也可以利用卷簧将阀球32推向阀座34，然而，使用箱板簧28这样的薄的平板弹簧，可以使得燃料压力调节器18减小长度并简化结构。板簧28在壳体38中的安装可以利用螺钉而替代性的实现，然而，如前所述，对壳体38的出口端39进行翻边，可以使燃料压力调节器18具有简化的结构。
在装于阀座34下游侧的板簧28中形成C形狭缝58、60、62和64使得燃料从阀座口40至燃料出口36的燃料路径得到简化。这样，如图1所示，壳体38可以被构造成限定出一个沿壳体38的纵向中心线延伸的笔直流路。如图1所示，壳体38具有加宽的下游端壁，用于限定出更大区域的燃料出口36，从而使得板簧28的狭缝58、60、62和64具有增大的面积。这样导致从燃料出口36流出阀座34的燃料的压力损失降低。
下面描述燃料压力调节器18的操作。
在通过燃料输送管12供应到喷射器14的燃料的压力超过预定的极限值时，经过回流管16流向燃料压力调节器18的燃料的压力作用在阀球32上并抵抗着板簧28的弹性推压力将阀球32推离阀座34，从而打开阀座口140，以便在壳体38的燃料入口20和燃料出口36建立流体连通。这会导致流经燃料输送管12的具有过量压力的燃料从回流管16释放到燃料压力调节器18中，然后，具有过量压力的燃料又通过板簧28的狭缝58、60、62和64释放到燃料箱10中。通过这种方式，通过燃料输送管12供应到喷射器14的燃料的压力可以被调节到极限值之下。
从上面的讨论中可以清楚地看出，燃料压力调节器18具有在壳体83中布置在阀座34下游的阀球32，从而只凭借于阀球34本身上的燃料压力将阀球34抬升，而不必使用隔膜；如本说明书的背景技术部分中所讨论，在一些常规压力调节器中，所述隔膜被使用，以便在阀座的上游密封地限定出两个腔。具体地讲，本实施例的燃料压力调节器18在结构上比使用隔膜的常规简单。
图5中示出了根据本发明第二实施例的燃料压力调节器72。与第一实施例中相同的附图标记表示相同的部分，且不再对它们详细解释。
座体42被如此安装在壳体76中，即从壳体76局部突出。燃料从图1所示的回流管16进入座体42的燃料入口74中。板簧28具有未形成有开口的中心部分78。具体地讲，与第一实施例不同，板簧28使得阀球32能够横向移动(即沿着垂直于板簧28的厚度的方向)。板簧28用于将球阀32推动到与阀体42的阀座34同轴对正的位置，以封闭阀座口40。
图6中示出了根据本发明第三实施例的燃料压力调节器80。与第二实施例中相同的附图标记表示相同的部分，且不再对它们详细解释。
燃料压力调节器80具有设在壳体76下游的中空筒状第二壳体88。第二壳体88具有圆形横截面，并且其上游端881与板簧28一起固定在壳体76的出口端39中。这种安装方式是通过将壳体76的出口端39向内翻边而实现的。第二壳体88还具有一个限定出燃料出口82的下游端882。板簧28具有狭缝84和86，用于在阀球32离开阀座34时在燃料出口82与阀座口40之间建立流体连通。该燃料压力调节器的操作基本上与第一实施例相同，在此不再重复叙述。
图7至15中示出了板簧28的各种改型，它们可以用在前述第一至第三实施例以及将在后面讨论的实施例中。在图7至15中，相同的附图标记表示相同的部分。
如图7所示，板簧28包括矩形条部100、102、104和106，直中心条部108，以及将这些矩形条部100至108相连的结合部110、112、114和116。结合部110和112与结合部114和116呈180°相反设置并且沿中心条部108的长度方向相互对准，从而在阀球32向下游离开阀座34时，使板簧28以与图4中的板簧基本相同的方式偏移。
与图5中的板簧类似，板簧118也未在中心条部108中形成一个用作球阀32的支座的开口。因此，阀球32被保持在板簧118上，从而可以横向移动(即沿着垂直于板簧118的厚度的方向)。
图8中示出了第二种改型板簧120。
板簧120包括矩形条部100、102、104和106以及直中心条部108，每个所述条部分别具有与相邻的那一个条部100至108共享的侧边。具体地讲，侧边122、124、126和128用作将条部100至108相连的结合部，并且基本上彼此平行延伸。侧边122和124横跨中心条部108与侧边126和128完全相反地布置着，从而在阀球32被向下推离阀座34时，使板簧120以类似于图4所示板簧的方式呈曲折形偏移。
图9中示出了第三种改型板簧146。
板簧146包括矩形外侧条部132、直中心条部136、将直中心条部136连接到外侧条部132的S形条部140和144。S形条部140和144的外端138和130结合在外侧条部132的内边缘上并且设在板簧146的对角线方向上，S形条部140和144的内端134和142结合在中心条部136的外边缘的相反部分上。具体地讲，用于支撑阀球32的中心条部136被所述两个沿板簧146的周向相隔180°的S形条部140和144限制着，从而在阀球32被向下推离阀座34以将板簧146沿厚度方向推压时，使中心条部136保持基本上垂直于板簧146的厚度方向定向。条部140和144分别具有曲折形状，从而导致它们的长度增加。因此，相对于它们的尺寸而言，条部140和144的弹簧常数更大。
图10中示出了第四种改型板簧148。
板簧148包括圆形外侧条部150、圆形内侧中心条部154以及将条部150和154连接在一起的U形条部152和160。U形条部152和160的外端158和160结合在外侧条部152的内边缘上并且设在板簧148的对角线方向上，U形条部152和160的内端156和162结合在内侧中心条部154的外边缘的相反部分上。板簧148具有中心开口70，用于将阀球32装配在其中。
图11中示出了第五种改型板簧166。
板簧166包括圆形外侧条部150、圆形内侧中心条部154以及将条部150和154连接在一起的U形条部168、170和172。U形条部168、170和172的内端位于相等的角间隔(即120°)的位置上，并将支撑着阀球32的中心条部154保持就位，从而在阀球32被向下推离阀座34以将板簧166沿厚度方向推压时，使中心条部154保持基本上垂直于板簧166的厚度方向定向。条部168、170和172分别具有曲折形状，从而导致它们的长度增加。因此，相对于它们的尺寸而言，条部168、170和172的弹簧常数更大。
图12中示出了第六种改型板簧174。
板簧174包括圆形外侧条部150、圆形内侧中心条部154以及将条部150和154连接在一起的U形条部176和184。从它们的内端180和186至外端182和188，U形条部176和184的宽度逐渐增大。换言之，从它们的内端180和186至外端182和188，U形条部176和184的刚度逐渐增大。
图13中示出了第七种改型板簧190。
板簧190包括圆形外侧条部150、圆形内侧中心条部154以及将条部150和154连接在一起的大致螺旋条部192和198。螺旋条部192和198的外端196和202结合在外侧条部150的内边缘上，内端194和200结合在中心条部154的外边缘上。每个螺旋条部192和198分别因它们的几何形状性质而导致长度增加。因此，相对于它们的尺寸而言，螺旋条部192和198的弹簧常数更大。从内端194和200至外端196和202，螺旋条部192和198的宽度逐渐增大，以使它们的刚度沿向外的方向增加。
图14中示出了第八种改型板簧204。
板簧204包括圆形外侧条部150、圆形内侧中心条部154以及将条部150和154连接在一起的大致C形条部206、208和210。C形条部206、208和210以相等的角间隔连接着内侧中心条部154的外周。条部206、208和210具有S形曲线部分207、209和211，并且与外侧条部150和内侧中心条部154一起构成了螺旋弹簧。条部206、208和210可以在它们的整个长度上具有恒定或不恒定的宽度。
图15中示出了第九种改型板簧212。
板簧212包括圆形外侧条部150、圆形内侧中心条部154以及将条部150和154连接在一起的大致C形条部214和216。条部214和216具有S形曲线部分215和217，并且构成了板簧212的整体螺旋弹簧。条部214和216可以在它们的整个长度上具有恒定或不恒定的宽度。
美国专利No.5,649,514和日本专利申请公开文献No.2000-45897中公开了用于汽车发动机的燃料压力调节器。燃料压力调节器具有一个在调节器壳体中布置在燃料流动方向上游的阀体。在阀体离开阀座以打开阀出口时，将导致燃料压力突然下降到燃料箱的内压，并且造成燃料从阀出口的外侧向内侧缩流，从而进一步导致燃料压力下降。这可能会在燃料中产生蒸气。在含有这种蒸气的燃料从压力调节器喷入燃料箱中时，会产生压力波动，该压力波动会传播通过燃料和燃料箱，或是撞击燃料箱中的任何部件，从而产生噪音振动。
通过如下所述设计压力调节器18，可以消除上述问题。
在球阀32关闭了燃料压力调节器18的阀座口40时，如图1和2所示，用于导致阀座口40打开的燃料压力只作用在阀球32的外部区域的暴露在阀座口40中的那一部分(以下也称作承压区)上。为了避免前述问题，建议将例如板簧28的弹簧常数选择为足够小，以降低每单位燃料流率内的受控燃料压力变化(即压力梯度ΔP)，如下面的方程1所示：
ΔP＝kx/S
其中k是弹簧常数，x是阀球32的抬升量，S是阀球32的承压区。
当压力通过阀球32而沿板簧28的厚度方向施加在板簧28的中心环形条部52上时，将如图16所示导致板簧28弹性变形或偏移。中心环形条部52相对于外侧环形条部44的倾角θ5可以表示为：
θ5＝(θ2-θ1)+(θ4-θ3)
作用在中心环形条部52上的压力的增大将导致角度θ1至θ4增加，然而，θ5的增加值远小于角度θ1至θ4的增加值总和。具体地讲，如图3所示，板簧28中的用于将相邻环形条部44、46、48、50和52彼此内外连接在一起的结合部54、56、66和68沿板簧28的直径方向排成一行，以使板簧28在垂直于板簧28所在平面的方向上的压力作用下变形为锥形。在通过球阀32施加在中心环形条部52上的压力增大时，这种结构可以减小角度θ5的增加量。这将导致中心环形条部52几乎平行于板簧28所在平面定向。
图17(a)和17(b)示出了板簧28和一个比较例的动力学模型。
在图17(a)中，在阀球32在板簧28上的移动行程内，板簧28的自由端(即中心环形条部52)的定向基本上保持与板簧28的中心轴线L相垂直，该中心轴线L垂直于板簧28的厚度方向延伸。球阀32基本上沿着所述穿过阀座口40中心的中心轴线L从位置I移至位置II。即使板簧28没有中心开口70，如图5所示，并且使得阀球32能够在垂直于中心轴线L的方向上在板簧28上移动，板簧28的自由端也能够以与前面所述相同的方式保持与中心轴线L垂直，以使阀球32的中心偏离所述穿过阀座口40中心的中心轴线L的距离最小化。具体地讲，在压力调节器18中使用板簧28可以确保球阀32稳定地移动，从而可以提高通过调节阀座口40的打开面积来控制系统压力(即压力调节器18上游的压力)的精度。
如图17(b)所示，对比例中具有一个悬置于调节器壳体(未示出)中的板簧92。在作用于板簧92上的压力增大时，同板簧28相比，板簧92上的支撑着阀球32的自由端的倾角θ显著增加。因此，在阀球32未被板簧92牢固保持的情况下，不论板簧92的自由端如何偏斜，阀球32都会从位置I移至位置II，再移动到位置III。在阀球32被板簧92牢固保持的情况下，随着阀球32离开阀座体90的阀座94，阀球32严重偏离穿过出口96中心的中心轴线L。
图18(a)中示出了在阀座体42的阀座口42时的动态燃料流。如前所述，布置在阀座34下游的阀球32将向燃料流的下游移动。因此，在阀球32离开阀座34时，将导致燃料从阀座口40的内侧扩散到外侧，因而阀座口40下游侧的燃料不会产生缩流。这样，可以避免形成会引起机械噪音的燃料蒸气，这种噪音是传统结构中的缺点，如前所述。
图18(b)是前述文献中公开的一种传统结构，其中阀球97布置在阀座99的上游。在阀球97被抬升离开阀座99时，将产生从出口98的外侧向内侧的燃料缩流，以加速出口98下游侧的燃料压降，从而导致燃料蒸气的形成。
图19中示出了根据本发明第四实施例的燃料压力调节器72，其与图2、5和6中所示的第一至第三实施例不同之处在于，板簧74本身用作阀，以打开和关闭阀座体42的阀座口40。
阀座体42在其一个环形端部形成了阀座78。板簧74包括三个环形条部44、46和48以及一个直接结合在环形条部48上并且不带开口的平坦中心盘76。壳体38保持着板簧74，以使中心盘76可以地靠在阀座体42的阀座78上，从而密封地关闭阀座口40。其它结构与图3中所示的相同，并且不再重复叙述。
图20中示出了根据本发明第四实施例的燃料压力调节器80。
燃料压力调节器80具有一个锥形阀体82，其牢固地装配在板簧28的中心开口70中。其它结构与第一实施例中的相同，并且不再重复叙述。
虽然前面为了便于理解而以优选实施例的方式描述了本发明，但可以理解，在不脱离本发明的精神的前提下，本发明可以以各种不同方式实施。因此，应当认为本发明包含那些基于权利要求书中限定的原理所产生的所有实施方式以及对前面所示实施例作出的所有修改。例如，在前面描述的各实施例中，板簧包括：一个静止地固定在壳体38上的外周部分(例如图3中的环形条部44)、一个被以可移动的方式保持着的中心部分(例如图3中的环形条部52)以及设在外周部分与中心部分之间的多个环形条部(例如图3中的环形条部46、48和50)；然而，也可以只在外周部分与中心部分之间设置一个环形条部。在这种情况下，板簧可以具有至少一个用于将外周部分与环形条部连接起来的外侧结合部(例如图3中的结合部66或68)以及至少一个用于将中心部分与环形条部连接起来的外侧结合部(例如图3中的结合部54或56)。外侧和内侧结合部在中心部分的两侧径向相反设置。换言之，外侧和内侧结合部在中心部分的两侧相隔180°。

Claims (24)

1.一种用于内燃机的燃料压力调节器，包括：
一个壳体，其具有一个燃料入口和一个燃料出口，所述燃料入口用于与一根燃料输送管相连，从一个燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机，所述燃料出口用于与所述燃料箱相连；
一个阀座元件，其布置在所述壳体中，所述阀座元件具有一个形成在其中的流路、一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述流路使燃料从所述壳体的燃料入口流至燃料出口，并且所述流路通向所述阀座口；
一个阀元件，其相对于流经所述阀座元件流路的燃料的流动方向在所述阀座元件的阀座的下游侧布置在所述壳体中，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到流经所述阀座元件流路的燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及
一个推压元件，其用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口。
2.如权利要求1所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述推压元件是一个板簧，其具有一个被所述壳体保持着的外周。
3.如权利要求2所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧具有一个开口，其在所述阀座元件的阀座口与燃料箱之间建立起流体连通。
4.如权利要求1所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述推压元件将所述阀元件保持在所述壳体中。
5.如权利要求2所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧被所述壳体的翻边部分保持着。
6.一种用于内燃机的燃料压力调节器，包括：
一个壳体，其具有一个燃料出口，所述燃料出口用于与一个燃料箱相连；
一个阀座元件，其具有一个燃料入口、一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述燃料入口用于与一根燃料输送管相连，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机，所述阀座口在所述燃料入口与所述壳体的燃料出口之间建立起流体连通；
一个阀元件，其布置在所述阀座元件的阀座与所述壳体的燃料出口之间，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及
一个推压元件，其布置在所述壳体的燃料出口处，用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口。
7.如权利要求6所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述推压元件是一个板簧，其具有一个被所述壳体保持着的外周。
8.如权利要求7所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧具有一个开口，其在所述阀座元件的阀座口与燃料箱之间建立起流体连通。
9.如权利要求6所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述推压元件将所述阀元件保持在所述壳体中。
10.如权利要求7所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧被所述壳体的翻边部分保持着。
11.一种用于内燃机的燃料压力调节器，包括：
一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；
一个阀元件，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及
一个板簧，其用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个被以可移动的方式保持着的内侧部分、保持在外侧部分与内侧部分之间的至少一个环形部分、一个外侧结合部和一个内侧结合部，所述外侧结合部将所述外侧部分与所述环形部分相连，所述内侧结合部将所述环形部分与所述内侧部分相连，所述内侧结合部和外侧结合部在板簧中心的两侧径向相反设置。
12.如权利要求11所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述阀元件抵靠在所述板簧的内侧部分上，从而可以在与一条沿所述板簧的厚度方向延伸的直线基本垂直的方向上移动。
13.如权利要求11所述的燃料压力调节器，还包括布置在所述环形部分与所述外侧部分之间的第二环形部分，所述第二环形部分的刚度大于所述环形部分。
14.一种用于内燃机的燃料压力调节器，包括：
一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；以及
一个板簧，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个被以可移动的方式保持着的内侧部分、保持在外侧部分与内侧部分之间的至少一个环形部分、一个外侧结合部和一个内侧结合部，所述内侧部分用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力，所述外侧结合部将所述外侧部分与所述环形部分相连，所述内侧结合部将所述环形部分与所述内侧部分相连，所述内侧结合部和外侧结合部在板簧中心的两侧径向相反设置。
15.如权利要求14所述的燃料压力调节器，还包括布置在所述环形部分与所述外侧部分之间的第二环形部分，所述第二环形部分的刚度大于所述环形部分。
16.一种用于内燃机的燃料压力调节器，包括：
一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；
一个阀元件，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述阀元件用于抵靠在阀座上，以关闭阀座口，并且在受到燃料的压力作用时移动，以打开阀座口，从而调节输送到内燃机的燃料的压力；以及
一个板簧，其用于将所述阀元件推压在所述阀座上，以关闭所述阀座元件的阀座口，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个抵靠着所述阀元件并且被以可移动的方式保持着的中心部分以及保持在外侧部分与中心部分之间的至少两个弹性部分，每个弹性部分分别具有结合在外侧部分上的第一端和结合在中心部分上的第二端，所述第二端以相等的角间隔结合在中心部分的外周上。
17.如权利要求16所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述阀元件抵靠在所述板簧的中心部分上，从而可以在与一条沿所述板簧的厚度方向延伸的直线基本垂直的方向上移动。
18.如权利要求16所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧的弹性部分具有曲折形状。
19.如权利要求16所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧的弹性部分具有螺旋形状。
20.如权利要求16所述的燃料压力调节器，其特征在于，每个所述弹性部分的刚度从所述第二端向着所述第一端增加。
21.一种用于内燃机的燃料压力调节器，包括：
一个阀座元件，其具有一个阀座口和一个围绕着所述阀座口形成的阀座，所述阀座口通向一根燃料输送管，从燃料箱抽出的燃料通过所述燃料输送管输送到内燃机；以及
一个板簧，其相对于燃料流动方向布置在所述阀座元件的阀座的下游侧，所述板簧包括一个被保持在静止状态的外侧部分、一个抵靠着所述阀元件以关闭所述阀座元件的阀座口并且被以可移动的方式保持着的中心部分以及保持在外侧部分与中心部分之间的至少两个弹性部分，每个弹性部分分别具有结合在外侧部分上的第一端和结合在中心部分上的第二端，所述第二端以相等的角间隔结合在中心部分的外周上。
22.如权利要求21所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧的弹性部分具有曲折形状。
23.如权利要求21所述的燃料压力调节器，其特征在于，所述板簧的弹性部分具有螺旋形状。
24.如权利要求21所述的燃料压力调节器，其特征在于，每个所述弹性部分的刚度从所述第二端向着所述第一端增加。
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