CN1693696A - 具有用于控制喷嘴喷针的结构的喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明设置了阀背压室(55)，用于向第一阀针(33)施加背压。另外，提供液压通道(61，64，333，332，331，55，66，56，62)从而经由阀背压室(55)延伸。向第二阀针(36)配设阀体(35)，并且驱动阀体(35)在液压通道(61－66)和燃料箱(3)之间进行连接或者断开，并且因此驱动第一阀针(33)。第二阀针(36)通过致动器(121)产生的液压进行驱动。

Description

具有用于控制喷嘴喷针的结构的喷射器

技术领域

本发明涉及喷射器，尤其涉及用于控制喷射器的喷嘴喷针的结构，该喷射器可以被驱动用于允许和禁止燃料的喷射。

背景技术

在柴油机的共轨型燃料喷射系统中使用的喷射器中，被驱动用于允许和禁止燃料喷射的喷嘴喷针由致动器例如螺线管来控制，从而自由地设置燃料喷射时间和燃料喷射量并且由此实现高级的燃料喷射。此前提出的一种喷射器包括喷嘴喷针背压室，该喷嘴喷针背压室在一供给加压燃料时就立即向喷嘴喷针施加背压(例如，参见编号为H08-49620的日本未经审查的专利公布)。当喷嘴喷针背压室的压力增大或者减小时，喷嘴喷针在相对于阀座的坐下位置和提升位置之间移动。释放通道和控制阀室在喷射器中形成。释放通道向低压源释放喷嘴喷针背压室的压力，并且控制阀室形成释放通道的中间部分。当布置在控制阀室中的控制阀被驱动用于允许或中断喷嘴喷针背压室和低压源之间的连通时，喷嘴喷针背压室的压力增大或减小。控制阀可以坐向在控制阀室的端口的外圆周部分中形成的阀座，该控制阀室与喷嘴喷针背压室连通。端口的燃料压力沿阀开启的方向施加到控制阀上，并且弹簧力沿阀闭合方向施加到控制阀上。当螺线管吸引与控制阀形成一个整体的衔铁时，控制阀逆着弹簧力抬起。

在此，弹簧力设置成在螺线管断电时保持控制阀的闭合状态。基于弹簧力来确定螺线管所需的引力。

当致动器需要实现尺寸减小(例如螺线管的尺寸减小)时，由于螺线管的磁性表面积的减小而导致螺线管的吸引力也下降。因此，弹簧力也应该减小并且沿提升方向施加到控制阀上的燃料压力也应该减小。

沿提升方向施加到控制阀上的燃料压力可以通过充分地减小控制阀阀座的直径以便减小压力接收表面积而减小。然而，由于由阀座直径的减小而产生的阻塞作用或者节流作用，喷嘴喷针背压室的压力减小速度会过于地缓慢而影响了喷嘴喷针的响应性。另外，当孔提供在释放通道中用于调整喷嘴喷针背压室的压力减小速度时，由于上述的节流作用而使可调节的范围相对较窄。当在控制阀的开启状态下通道横断面面积需要增大时，控制阀的抬起量会增大。然而，螺线管阀的吸引力与衔铁和磁极之间的距离成反比。因此，在增大控制阀的抬起量的情形下，需要相对较大的引力并且因此不能实现螺线管尺寸的减小。

发明内容

本发明解决了上述的缺点。因此，本发明的一个目的是提供一种喷射器，该喷射器包括具有最小尺寸的致动器并且在开启控制阀时能够达到足够的通道横断面面积。

为了实现本发明的一个目的，提供了一种包括细长基体的喷射器。喷射孔穿透基体的壁从而进行喷射燃料。喷嘴室直接与基体中的喷射孔的上游侧上的喷射孔连通并且供给加压燃料。喷嘴喷针位于喷嘴室中并且被驱动用于允许或者禁止经由喷射孔的燃料喷射。喷嘴喷针背压室在邻近基体中的喷嘴喷针的基座端处形成，并且供给加压燃料从而用于向喷嘴喷针施加背压以便朝喷射孔推压喷嘴喷针。释放通道在基体中形成用于向外部低压源释放喷嘴喷针背压室的压力。控制阀室位于基体中的释放通道的中间部分内。第一控制阀位于控制阀室中并且被驱动用于连接或者断开喷嘴喷针背压室和低压源。提供了用于驱动第一控制阀的阀驱动装置。阀驱动装置是包括液压通道、第二控制阀和致动器的液压阀驱动装置。液压通道在基体中形成，这样，液压通道被供给加压燃料并且向第一控制阀提供加压燃料作为用于驱动第一控制阀的控制液压流体。第二控制阀被驱动用于控制液压通道中的燃料流量。致动器驱动第二控制阀。

附图说明

阅读了下面的说明、所附权利要求书和附图以后，将会最好地理解本发明以及与之一起的附加目的、特征和优点，图中：

图1是根据本发明第一实施例的喷射器的剖视图；

图2是第一实施例的喷射器的局部放大剖视图；

图3是显示了第一实施例的喷射器的各种操作状态的时间表；

图4A是第一实施例的喷射器的剖视图，显示了喷嘴喷针的闭合状态；

图4B是第一实施例的喷射器的剖视图，显示了喷嘴喷针的开启状态；

图5是显示了根据第一实施例用作控制流体的燃料流的示意图；

图6是显示了根据此前提出的技术用作控制流体的燃料流的示意图；

图7是显示了第一实施例的喷射器的操作的图形；

图8是根据本发明的第二实施例的喷射器局部放大剖视图；

图9是显示了第一实施例的操作特性的时间图，显示了本发明的第三实施例的技术背景；

图10是显示了第一实施例的喷射器的一部分的示意图，显示了第三实施例的技术背景；

图11是根据本发明第三实施例的喷射器的剖视图；

图12是显示了第三实施例的喷射器的制造过程的示意剖视图；

图13是显示了第四实施例的技术背景的时间图；

图14是根据本发明的第四实施例的喷射器局部放大剖视图；

图15是显示了操作模拟的结果，显示了第四实施例中连续连接通道的优点；

图16是第一实施例的喷射器的局部放大剖视图，它不具有第四实施例中那样的连续连接通道；

图17是显示了对图16的喷射器进行操作模拟的结果的图形；

图18是根据本发明的第五实施例的喷射器的局部放大剖视图；

图19是根据本发明的第六实施例的喷射器的局部放大剖视图；

图20是用于示例比较的喷射器的局部放大剖视图；

图21是根据本发明的第七实施例的喷射器的局部放大剖视图；

图22A是显示了图21中圈起来的部分XXIIA的放大图，显示了喷射器止回阀的闭合状态；

图22B是与图22B类似的视图，显示了喷射器的止回阀的开启状态；

图23A是根据本发明的第八实施例的喷射器的局部放大剖视图；

图23B沿着图23A中的线XXIIIB-XXIIIB的剖视图；

图23C沿着图23A中的线XXIIIC-XXIIIC的剖视图；

图24是第八实施例的喷射器的局部放大剖视图，显示了喷射器的第一阀针的一种操作状态；并且

图25是与图24类似的视图，显示了喷射器的第一阀针的另一种操作状态。

具体实施方式

(第一实施例)

图1和2显示了根据本发明第一实施例的喷射器的结构。喷射器用在内燃机中，例如用在具有共轨型燃料喷射系统的柴油机中并且配设到发动机的每个汽缸上。喷射器由ECU控制用于在预定时间周期内对从共轨供给的燃料进行喷射。

喷射器包括通常为圆柱形配置的细长基体2。基体2包括喷嘴壳体21、隔片22、第一阀体23、支架24和固定螺母25。喷嘴壳体21、隔片22、阀体23和支架24从喷射器的下游端侧以这个顺序沿轴向布置并且通过固定螺母25夹持在一起。

各个凹部和孔形成在基体2中用于容纳相应的部分并且形成燃料通道。伸进相应的汽缸的燃烧室中的喷嘴结构11配设在喷射器的下端，该下端在图1中为底端。喷嘴结构11包括喷嘴壳体21。纵向孔211沿着基体2的轴向方向延伸，并且喷嘴喷针31容纳在纵向孔211中。管状构件21a在喷嘴壳体21上端挤压装配进纵向孔211中，并且喷嘴喷针31的上端滑动地容纳在管状构件21a中。纵向孔211的下端延伸至喷嘴壳体21的下远端并且形成喷嘴室51。喷射孔52穿透喷嘴壳体21的喷嘴室51的基座壁。在喷嘴喷针31的滑动部的下端侧上，纵向孔211与用作燃料供给通道的并且在隔片22、第一阀体23和支架24中形成的高压通道61连通。当喷嘴喷针31远离配设在喷嘴室51处的阀座提升时，从共轨供给的加压燃料(高压燃料)经过喷射孔52进行喷射。

螺旋弹簧32容纳在纵向孔211中并且夹持在喷嘴喷针31周围从而沿向下的方向即坐下的方向推压喷嘴喷针31。向喷嘴喷针31施加背压的喷嘴喷针背压室53在邻近喷嘴喷针31的基座端的位置处界定在喷嘴喷针31的滑动部上方。更具体地说，隔片22形成喷嘴喷针背压室53的上壁，并且喷嘴喷针31的上端(基座端)形成喷嘴喷针背压室53的下壁。燃料压力从高压通道61沿喷嘴喷针31的提升方向即远离阀座的方向施加到喷嘴喷针31上。当喷针背压室53的压力变得等于或小于预定的阀开启起动压力时，喷嘴喷针从阀座上抬起。当喷针背压室53的压力变得等于或大于预定的阀关闭起动压力时，喷嘴喷针坐在阀座上从而停止燃料喷射。

由下面的结构来执行喷嘴喷针背压室53的压力转换。纵向孔231在第一阀体23中沿喷射器的轴向方向延伸，并且纵向孔231下端的横断面面积扩大从而形成纵向孔231的扩径部分(横断面面积扩大的部分)，这部分构成第一控制阀室54。充当第一控制阀的第一阀针33位于第一控制阀室54中。第一阀针33形成圆柱体并且包括在下端附近具有直径减小的颈部。在图2中位于第一阀针33颈部上方的第一阀针33的轴部33b由纵向孔231的小径部滑动地夹持。位于第一阀针33颈部下方的第一阀针33的下端侧伸进第一控制阀室54中形成阀体33a。第一阀针阀体部33a的直径略微大于轴部33b的直径，并且在第一阀针阀体33a和第一控制阀室54的内圆周壁表面之间形成环状空间。第一阀针阀体部33a的上端和下端分别倒角从而具有锥面。第一阀针33由螺旋弹簧34的弹簧力向下推压。

隔片22插入在形成第一控制阀室54的第一阀体23和形成喷嘴喷针背压室53的喷嘴壳体21之间。因此，隔片22形成第一控制阀室54的下壁部和喷嘴喷针背压室53的上壁部。另外，通孔沿喷射器的轴向方向穿透隔片22从而形成连通通道63，该连通通道63始终在第一控制阀室54和喷针背压室53之间连通。孔(节流口)631形成在连通通道63的中间位置上。

具有孔(节流口)的高压支流通道(连通通道)64在具有第一控制阀室54的第一阀体23中形成。高压支流通道64从高压通道61上分流并且与第一控制阀室54连通。在第一阀针33的颈部处高压支流通道64的远端在纵向孔231的圆周壁表面中开启并且始终与第一阀针33的颈部的外圆周环状空间333连通。低压支流通道65在隔片22中形成。低压支流通道65从低压通道62上分流并且与第一控制阀室54连通。低压支流通道65在与第一阀针阀体33a的下端表面相对的相对位置处在第一控制阀室54的下壁表面中开启。低压支流通道65的开口端形成端口65a。当第一阀针33向下移动并且与第一控制阀室54的下壁表面接合时端口65a闭合。低压支流通道65的这个开口端的外周边形成第一阀针33所坐的阀座(下方的阀座)。当第一阀针33向上移动时，第一阀针阀体33a的上锥部坐在第一控制阀室54的阶梯面上，该阶梯面形成阀座(上阀座)542。

充当节流口的孔651在端口65a的紧挨着的下游位置处在低压支流通道65中形成。

在下文中将描述充当用于控制第一阀针33的阀驱动装置(液压驱动装置)的阀驱动配置12。经由在轴部33b上方形成的阀背压室55压力的增大或减小，第一阀针33移动。阀背压室55经由纵向孔331和第一阀针33的侧向孔332接收从高压通道61和高压支流通道64中来的高压燃料。纵向孔331从第一阀针33的上端表面延伸到达第一阀针33的颈部。侧向孔332从第一阀针33的外圆周表面沿径向延伸在第一阀针33的颈部处到达纵向孔331。

阀背压室55与第二控制阀室56经由连通通道66连通。连通通道66形成从第一阀体23的纵向孔231顶部延伸到达第一阀体23的上端表面的小径孔。孔(节流口)661在连通通道66的中间处形成。

第二控制阀室56通过第一阀体23和在第二阀体26下端表面中形成的凹槽形成。第一阀体23形成第二控制阀室56的下端壁。第二阀体26的下端表面凹槽的外周边26a形成环状的凸块，该凸块挤压装配到在第一阀体23上端表面中形成的环形槽上，这样，第一阀体23和第二阀体26就装配在一起。

在第二控制阀室56中，在第二控制阀室56的下壁表面处开启的连通通道66的开口端形成与阀背压室55连通的端口66a。第二控制阀室56在它的外周边处始终与低压通道62连通。

经由第二控制阀室56上壁延伸的纵向孔261在第二阀体26中形成。第二阀针36滑动地容纳在纵向孔261中。第二阀针36的下端伸进第二控制阀室56，第二阀针36的上端伸进位于第二阀体26上侧的螺线管室(接收室)57中。

第二阀针36的下端夹持用于充当具有半球形状的第二控制阀的阀体35。第二阀针36与阀体35整体地移动。阀体35扁平的下端表面与第二控制阀室56的下壁表面和端口66a相对。阀体35所坐的座面561在端口66a的外周边中形成。当阀体35坐向座面561时，就断开了第二阀室56和阀背压室55之间的连通。

圆形的盘形衔铁37固定到伸进螺线管室57中的第二阀针36的上端。衔铁37与布置在螺线管室57中的螺线管(致动器)121的磁极表面相对。在螺线管121中，线圈42围绕着定子41的环状空间进行缠绕，该空间包括两个同轴的圆柱体。电能从导线43供给线圈42。螺旋弹簧38沿径向向内容纳在定子41中并且与衔铁37弹性接触。螺旋弹簧38沿远离定子41的方向推压衔铁37。螺线管121被夹在第二阀体26和闭合构件27之间并且与第二阀体26和闭合构件27一起容纳在支架的纵向孔241中。密封构件44密封在闭合构件27和支架24之间。

图3是用于描述喷射器的操作的时间图。当螺线管121打开时，喷嘴喷针31抬起远离阀座，结果是喷嘴喷针31的阀开启。当螺线管121关闭时，喷嘴喷针31坐向阀座，结果是喷嘴喷针31的阀闭合。图4A显示了喷嘴喷针31的阀闭合时的状态，图4B显示了喷嘴喷针31的阀开启时的状态。当螺线管121通电时，螺线管121吸引衔铁37，结果第二阀针36向上移动。在此，高压通道61、高压支流通道64、第一阀针33的侧向孔332、第一阀针33的纵向孔331、阀背压室55、连通通道66、第二控制阀室56和低压通道62形成液压通道。在这个液压通道中，阀背压室55中的燃料依次经由连通通道66、第二控制阀室56和低压通道62返回到充当低压源的燃料箱3(图5)。第一阀针33远离下阀座541抬起并且坐向上阀座542。在这种状态下，因为第一阀针33坐在上阀座542上，所以就断开了第一控制阀室54和高压通道61之间的连通，并且中断了向第一控制阀室54供给高压燃料。另外，因为第一阀针33抬起远离下阀座541，就开启了包括连通通道63、第一控制阀室54、低压支流通道65和低压通道62的释放通道。因此，喷嘴喷针背压室53的燃料返回到燃料箱3，这样喷嘴喷针背压室53的压力排出到燃料箱3并且由此压力减小。当喷嘴喷针背压室53的压力变得等于或小于预定的阀开启起动压力时，喷嘴喷针31抬起即开启。

相反，当螺线管121关闭即不通电时，并且因此第二阀针36向下移动时，阀背压室55和低压通道62之间的连通就断开了。因此，由于高压燃料而使阀背压室55的压力增大，其中该高压燃料经由包括高压通道61、高压支流通道64、第一阀针33侧向孔332的和第一阀针33的纵向孔331的通道供给阀背压室55。这样，第一阀针33抬起远离上阀座542并且坐向下阀座541。在这种状态下，第一控制阀室54和低压室62之间的连通断开，并且高压燃料经由包括高压通道61、高压支流通道64、第一控制阀室54和连通通道63的相应通道供给喷针背压室53。于是增大了喷嘴喷针背压室53的压力。当喷嘴喷针背压室53的压力变得等于或大于预定的阀关闭起动压力时，喷嘴喷针31坐向阀座即置于阀闭合状态。

本实施例的喷射器以上述的方式构成。图5显示了根据第一实施例的喷嘴喷针31的控制系统的示意图。在先提出的如图6所示的喷射器中，三通阀33a的使用与图5所示的相同，其中三通阀33a用作通过在高压和低压之间转换喷嘴喷针31的背压来控制喷嘴喷针31的阀针。然而，就图6而言，阀针33a由螺线管121a直接驱动。相反，就如图5所示的喷射器而言，阀针33由液压控制，依次地该液压由螺线管121控制。因此，不同于此前提出的如图6所示的喷射器，它可以不根据螺线管121、121a的规格来设置所需的驱动力。

这样，阀座直径和第一阀针33的抬起量可以做成充分大，而不论螺线管121的尺寸如何。因此，喷嘴喷针31的操作特性可以通过配设在连通通道63中连通了喷嘴喷针背压室53和第一控制阀室54的孔631进行更自由地调整。

图7显示了在阀通过螺线管驱动的情形下阀的抬起量和实现阀的这个抬起量所需的时间(阀开启时间)之间的关系。更具体地说，在对具有较小的吸引衔铁的磁引力的小径螺线管与具有吸引衔铁的较大磁引力的大径螺线管进行比较时，大径螺线管由于它的较大的磁引力而显示了较短的阀开启时间。然而，在阀的抬起量较小的情形下，小径螺线管和大径螺线管之间没有显著的差别。因此，甚至在使用所具有的直接用于驱动阀的驱动力不充分的小径螺线管的情形下，就如同本发明的喷射器一样，当控制阀由液压驱动并且用于开启和闭合液压通道的控制阀由小径螺线管来驱动时，阀开启时间也大体上不会恶化。或者，可以提前测量操作响应特性，并且可以响应燃料喷射时间而对螺线管的通电时间周期进行校正，其中基于操作响应特性的测量结果需要该燃料喷射时间来补偿操作响应中的误差。

另外，在本实施例的喷射器中，如上所述，孔651在低压支流通道65的端口65a的下游侧上的端口65a邻近处形成，该低压支流通道65从第一控制阀室54的端口65a伸到低压通道62。因此，即使当第一阀针33从下阀座541上抬起时，由于孔651的节流作用，第一阀针33和下阀座541之间的空间中的压力不会迅速地减小。因此，当第一阀针33从下阀座541上抬起时第一阀针33和下阀座541之间的空间内保持了相对较高的压力。这个残留压力通过辅助第一阀针33的提升而沿着对第一阀针33的阀开启进行加速的加速方向进行施加，并且这个残留压力也沿着用于使第一阀针33保持提升的方向进行施加。因此，提高了第一阀针33的操作稳定性，并且可以减小喷射器的操作变化。

(第二实施例)

图8显示了根据本发明的第二实施例的喷射器。在这个实施例中，第一实施例的喷射器的结构的一部分发生了改变，并且与第一实施例类似的部件由相同的数字表示。在下面的说明中，将主要描述喷射器结构中与第一实施例不同的部分。

第二实施例的基体2A基本上与第一实施例的相同。然而，第二实施例的隔片22A和闭合构件27A与第一实施例的隔片22和闭合构件27不同。从高压通道61分流并且与喷针背压室53连通的高压支流通道67在隔片22A中形成从而始终连通喷针背压室53和高压通道61。孔(节流口)671在高压支流通道67中形成。这样，如图3所示，在喷嘴喷针31的阀开启时，即使当第一阀针33从下阀座541上抬起并且坐向上阀座542时，预定量的高压燃料经由高压支流通道67供给喷嘴喷针背压室53。因此，以适度的速度执行喷嘴喷针31的阀开启。相反，当第一阀针33从上阀座542上抬起并且坐向下阀座541时，与第一实施例的相比，由于高压支流通道67中的燃料的流入，所以喷嘴喷针背压室53的压力迅速地增大。因此，喷嘴喷针31迅速地坐下。由于喷嘴喷针31的阀的适度开启，所以废气中的NOx量减少。而且，由于喷嘴喷针31的阀的快速闭合，所以废气中的碳烟量减少。可以由连通通道67的孔671的通道横断面面积来调整喷嘴喷针31的阀开启速度和阀闭合速度。

衔铁37A的结构基本上与第一实施例的相同。隔离物39配设在与定子41相对的衔铁37A的相对的表面中。隔离物39为圆形的盘构件，具有大于螺旋弹簧38的直径。环状凸起39a在隔离物39的外周边中形成。在环状凸起39a的上表面与定子41接合的状态下，第二阀针36置于完全抬起的状态。通过改变凸起39a的设置高度来调整在第二阀针36完全抬起的状态下衔铁37A和定子41之间的空隙。

从第二实施例的闭合构件27A上消除了第一实施例中闭合构件27的密封构件。在第二实施例中，闭合构件27A挤压装配到纵向孔241上用于在闭合构件27A和纵向孔241之间密封，这样就减小了部件的数目。

(第三实施例)

图9是表示第一实施例的喷射器中喷嘴喷针31的抬起量和喷嘴室51的压力关于燃料喷射时间周期的图形。在燃料喷射起动之后，喷嘴室51的压力减小(降压)。在高压通道中配设累积室来限制这种压力的下降是很有效的。例如，如图10所示，在第一实施例的喷射器中，形成高压通道61的纵向孔242的内径可以配设成从相对的端面扩大预定的深度，该相对的端面与支架24的第一阀体23相对。使用这种结构，支架24的壁大体上在纵向孔241的外圆周部分处变薄，从而为第二阀针36和螺线管121提供空间。另外，作为一个可能的实施例，支架可以沿喷射器的轴向方向被分成子部件以便形成累积室，并且子部件可以经由固定螺母通过机械方式彼此连接。然而，这该情形下，结构变得更复杂并且喷射器的外径会不利地增大。本实施例解决了上述的缺点并且改善了喷射器的实际应用。

图11显示了根据本发明的第三实施例的喷射器。在这个实施例中，第一实施例的喷射器的结构的一部分发生了改变，并且与第一实施例类似的部件由相同的数字表示。在下面的说明中，将主要描述喷射器结构中与第一实施例不同的部分。

在基体2B中形成的高压通道61B基本上与第一实施例的高压通道61相同。与第一实施例存在的仅有差别是累积室58配设在高压通道61B中。累积室58在配设了用于接收纵向孔241的导线43的小径部处布置在纵向孔241的侧边。这样，可以使累积室58的外圆周壁保持足够的厚度。

累积室58通过下面的方式形成。在本实施例中，如图12所示，在形成支架24B时配设两个构件(远端部和基座端部)7a、7b。当沿着横向穿越累积室58的假想线在轴向方向上将喷射器的支架24B分成两个部分时，构件7a、7b就形成相对应的形状。每个构件7a、7b具有形成高压通道61B的一部分的孔71a、71b和在接收第二阀体26时形成纵向孔241的一部分的孔72a、72b。在形成支架24B的上部构件7b中，形成高压通道61B的孔71b具有包括内径扩大(横断面面积扩大)的扩径部(横断面扩大的部分)并且形成与构件7b的接合端面(接头端面或接头表面)具有预定的深度，该构件7b与另一个构件7a接合。构件7a、7b的接合端面是清洁的并且彼此接合。然后，将构件7a、7b的接合端面加热到高温。构件7a、7b的原子在相应的范围中进行扩散，其中该范围在构件7a、7b的相对的端面中居中，因此，构件7a、7b通过扩散粘结连接在一起。孔71b的扩径部711形成累积室58。

这样，在累积室58的外圆周部分处基体2B的壁不用变薄就可以形成累积室58。另外，构件7a、7b在本实施例中并不通过机械方式连接，这样，喷射器的尺寸大体上不会增大。

(第四实施例)

下面将参照图13描述第一控制阀室54的压力对第一阀针33的提升的影响。如参照图3所述的，当位于第一阀针33上侧的阀背压室55的压力减小时，第一阀针33从下阀座541上抬起并且坐向上阀座542。这时，如图13所示，第一控制阀室54沿着第一阀针33的提升方向施加的压力不稳定从而导致第一阀针33产生振动。例如，在第一实施例的喷射器中，由于孔651的存在，第一控制阀室54的压力保持相对较高的值，其中该孔651布置在将开启的端口65a的正下方。然而，当由阀背压室55(以及另外还有螺旋弹簧34的弹簧力)所产生的力变得比由第一控制阀室54的压力所产生的力大时，第一阀针33从上阀座542上抬起。因为上阀座542具有较大的开启区域，所以高压燃料从高压通道61、高压支流通道64和第一控制阀室54中流出。因此，第一控制阀室54的压力增大。由于压力的增大，第一阀针33再次向上移动从而闭合上阀座542。

当重复这个现象时，会导致第一阀针33产生振动，而这个振动反过来又会导致燃料喷射量的变化或者阀座的磨损。本实施例解决了上述的缺点并且改善了喷射器的实际应用。

图14显示了根据本发明实施例的喷射器。在这个实施例中，第一实施例的喷射器的结构的一部分发生了改变，并且与第一实施例类似的部件由相同的数字表示。在下面的说明中，将主要描述喷射器结构中与第一实施例不同的部分。

这个实施例的基体2C基本上与第一实施例的相同。然而，形成基体2C的第一阀体23C与第一实施例的不同。在第一阀体23C中，从高压通道61延伸的高压支流通道64在下面的点处分流，即在高压支流通道64朝向位于第一阀针33颈部的外圆周环状空间333的开口的上游侧上的点处分流。高压支流通道64的这个支流部分在第一控制阀室54的内圆周壁中打开从而形成连续连接通道68，该通道68始终连通高压通道64和第一控制阀室54。连续连接通道68形成不经过外圆周环状空间333而直接连通高压支流通道64和第一控制阀室54的连通通道。另外，孔(节流口)681配设在连续连接通道68中。这样，即使当第一阀针33坐向上阀座542的时候，由于孔681的限制，少量的高压燃料仍供给第一控制阀室54。因此，第一控制阀室54的压力不会过量地减小，并且因此可以限制第一阀针33阀座位置的波动。

图15显示了本实施例的连续连接通道68的优点，这通过喷射器的操作模拟得到了证实。在图14中的相应点A-F处测量出由图15中的A-F所表示的波形。为了比较，图17显示了另一种模拟的结果，其中在图16的结构(第一实施例的结构)即没有配设连续连接通道68的结构上并且在相同状态下执行了该模拟。在图15和17的每个图形中，喷射器的每个相应部分的压力由位于图形左侧的纵坐标的第一轴表示。而且，在图15和17的每个图形中，喷射器的每个相应部件的抬起量由位于图形右侧的纵坐标的第二轴表示。在图15和17的每个图形中，线E表示第一控制阀室54的压力，该压力沿着向上的方向朝向第一阀针33进行施加。而且在图15和17的每个图形中，线D表示阀室背压室55的压力，该压力沿着向下的方向朝着第一阀针33施加。在图17的情形下，当线D和线E彼此靠近时，第一控制阀室54的压力(线E)反复增大和减小，并且阀针33的运动(线B)变成振荡运动。相反，在图15中，与图17中的比较起来，阀针33的运动(线B)比较稳定，并且第一控制阀室54的压力(线E)的波动受到连续连接通道68的限制。因此，可以限制燃料喷射中的变化以及由振动所导致的阀座的磨损。

(第五和第六实施例)

连续连接通道68的位置并不限于第四实施例中的那样，而是可以改变到任何其它的合适位置上，该通道68连通第一控制阀室54和高压通道61。在图18的第五实施例中，连续连接通道68配设在第一阀针33的阀体33a中使外圆周环状空间333和第一控制阀室54直接连通。第一控制阀室54经由配设在连续连接通道68中的孔681从外圆周环状空间333接收预定量的高压燃料，其中该环状空间333通过高压支流通道64始终与高压通道61连通。在图19的第六实施例中，连续连接通道68与高压支流通道64和喷嘴喷针背压室53连通。使用这种结构，喷嘴喷针背压室53经由配设在连通通道63中的孔631连接到第一控制阀室54上。

甚至在第五和第六实施例中，也与第四实施例类似，可以限制第一控制阀室54中的压力波动从而限制第一阀针33的振动。在第六实施例中，结构大体上与第二实施例的类似。经由调整第一阀针33的阀的开启和闭合速度，通过减小燃料喷射的变化和限制阀座的磨损，废气排放的减少可以在延长喷射器的使用期限的同时实现。测定配设在第四至第六实施例中的连续连接通道68的孔681的内径与孔651的内径连接，该孔651配设在端口65a的下游侧上用于连通第一控制阀室54和低压支流通道65。在第六实施例中，测定孔681的内径与孔631的内径连接，该孔631配设在连通通道63中用于连接喷嘴喷针背压室53。

(第七实施例)

下面将参照图20描述控制阀的转换泄漏。在上述的实施例中，泄漏燃料从第二控制阀室56经由第二阀针36的滑动空间供给其中容纳有衔铁37的螺线管室57。配设泄漏恢复通道来连通螺线管室57和低压通道62从而限制由泄漏燃料在螺线管室57中的累积而导致的螺线管室57中的高压的增大。例如，在第一阀体23上端连接到低压通道62上的低压通道262配设在第二阀体26的外圆周部分中。低压通道262经由配设在第二阀体26中的低压通道263与螺线管室57连通，从而恢复螺线管室57中的泄漏燃料。使用这种结构，当衔铁37被吸引到螺线管121上时，第二阀针36与衔铁37一起抬起。因此，背压室55首先发生漏泄，然后在第二阀针36提升了相对较短的时间之后第一阀针33抬起。因此，位于第一阀针33下方的喷嘴喷针背压室53中的燃料经由连通通道63发生泄漏(下文中这种在阀开启时发生的燃料泄漏被称作″转换泄漏″)。

衔铁37的提升和第一阀针33的提升之间的时间差非常小，这样，阀背压室55的燃料和喷嘴喷针背压室53的燃料大体上同时供给螺线管室57(参见图中的箭头)。因此，在螺线管室57中产生的压力波动和应用于衔铁37的液压发生改变。当配设在第一阀针33下端中的阀体33a的阀闭合速度由于施加到衔铁37上的液压的变化而改变时，燃料喷射量就会发生变化。特别地，在用于在较短的时间周期内喷射几次燃料的试喷射的情形下，就有相当大的影响。例如，由先前的喷射导致的转换泄漏的波动会导致下一个喷射中的阀开启速度的变化。本实施例解决了上述的缺点并且改善了喷射器的实际应用。

图21显示了根据本发明第七实施例的喷射器。在这个实施例中，第一实施例的喷射器的结构的一部分发生了改变，并且与第一实施例类似的部件由相同的数字表示。在下面的说明中，将主要描述喷射器结构中与第一实施例不同的部分。

在第二阀体26的外圆周中，配设了在第一阀体23上端与低压通道62连通的低压通道262。在第二阀体26中，在螺线管室57的底壁中打开了低压通道263的一个端部，并且低压通道263的另一个端部在第二阀体26的外圆周表面中打开以便与低压通道262连通。止回阀8配设在低压通道263的连接端中，该低压通道263连接到低压通道262上。止回阀8仅允许从螺线管室57向低压通道62的燃料流。如图22A所示，止回阀8包括阀体81和弹簧82。阀体81开启和闭合低压通道263。弹簧82沿径向布置在阀体81外用于朝着配设在低压通道263中的台阶推压阀体81。弹簧82的弹簧力设置为相对较低的值从而允许阀体81在预定的低压下开启。孔83在阀体81中形成以便连续地连通低压通道262和低压通道263。

使用这种结构，当发生转换泄漏时，阀背压室55的燃料和喷嘴喷针背压室53的燃料大体上同时供给低压通道262。然而，由于止回阀8的存在，仅仅少量的经过孔83的燃料供给低压通道263(参见图中的箭头)。因此，在螺线管室57中不会发生相当大的压力波动，并且因此可以限制由于施加到衔铁37上的液压的变化而导致的阀闭合速度的变化。因此，甚至在用于在较短的时间周期内喷射此次燃料的试喷射的情况下，也可以限制出现燃料喷射量的变化。因此，提高了燃料喷射的可控性。

相反，如图22B所示，当由于泄漏燃料而使螺线管室57的压力增大时，阀体81逆着弹簧82的推压力开启从而松放螺线管室57的压力。阀体81的开启和闭合导致燃料的流出，这样就可以限制在衔铁37提升时所产生的压力波动。另外，从高压部分流入低压部分的泄漏燃料减小了，这样就可以限制螺线管室57的温度的升高。这样，就减小了部件的热变形，因此部件可以使用具有相对较低的耐热性的材料来制造。

配设孔83用在喷射器的组装之后消除螺线管室57中的空气。在这种情形下，因为从滑动部件发生的泄漏相对较小，所以空气可以通过经由低压通道262、263供给燃料而经由孔83从螺线管室57中消除空气。然而，在不需要消除空气的情形下，可以除去孔83。

(第八实施例)

将参照图23-25描述上述各个实施例的每个主部件的优选位置和配置。图23A与图2相同。图23B是沿着图23A中的线XXIIIB剖开的剖视图，并且图23C是沿着图23A中的线XXIIIC-XXIIIC剖开的剖视图。图23B显示了高压通道61的位置和第二阀针36的位置。如图23B所示，高压通道61的中心点61a和第二阀针36的中心点36a沿着假想线(沿着图23B中的从左至右的方向延伸的水平点划线)布置，该线经过基体2的中心点2a。另外，高压通道61和第二阀针36彼此没有重叠。更具体地说，高压通道61和第二阀针36关于中心点2a彼此在直径上对置。

当第二阀针36布置成向基体2的中心点2a偏置时，沿高压通道61的径向向外提供的空间可以最大化。即，因为高压流体经过高压通道61，高压通道61的通道壁需要具有足够的厚度从而实现足够的强度。使用如图23B所示的结构，可以围绕着高压通道61提供相对较大的空间从而允许向高压通道61提供足够的壁厚以便实现足够的强度。

图23C显示了高压通道61的位置和第一阀针33的位置。如图23C所示，高压通道61的中心点61b和第一阀针33的中心点33c沿着假想线(沿着图23C中的从左至右的方向延伸的水平点划线)布置，该线经过基体2的中心点2b。另外，高压通道61和第一阀针33彼此没有重叠。更具体地说，高压通道61和第一阀针33关于中心点2b彼此在直径上对置。

与图23B类似，可以使向高压通道61的径向向外提供的空间最大化。因此，围绕着传导高压流体的高压通道61提供了较大的空间，并且高压通道61的壁厚可以形成得充分大从而提高高压通道61的强度。

喷嘴喷针31的中心(图1)和基体2的中心应该彼此一致。在阀背压室55和第二控制阀室56之间的连通通道66中提供的孔661优选设置成具有等于或者大于侧向孔332的内径(或者流出流速)，其中该侧向孔332将高压燃料供给阀背压室55。即，优选满足下面的条件：

孔661的直径(出流量)≥侧向孔332的直径(流入量)。

这样，在经由螺线管121的通电而沿着向上的方向移动第二阀针36时阀背压室55的压力可以可靠地减小。

如图24所示，由第一阀针33开启和闭合的端口65a的直径由″D1″表示，并且在端口65a的下游侧上邻近端口65a的孔651的直径由″D2″表示。另外，在第一阀针33提升时第一阀针33的高度由″H″表示。参照上方的符号，由第一阀针33的下端表面334和端口65a界定的表面积(π×D1×H)设置成大于孔651的横断面面积(π/4×D2×D2)。

即，应该满足下面两个条件：

孔651的横断面面积＜由下端表面334和端口65a界定的表面积；并且

孔651的直径D2＜端口65a的直径D1。

当第一阀针33从下阀座541上抬起时，燃料如图24中的箭头所示一样地流动。这时，当实现了上面的设置时，第一阀针33和端口65a之间的小间隙(提升高度H)变得大于孔651，这样就不会产生相当大的干扰液流的流阻。

如图25所示，第一阀针33的阀体33a的外径设置成大于纵向孔231的直径D3，其中轴部33b在纵向孔231中滑动。即，应该满足下面的条件：

阀体33a的外径＞纵向孔231的直径D3。

作为可动构件的第一阀针33经由轴部33b滑动地接触第一阀体23的纵向孔231。当实现了上方的设置时，第一阀针33的阀体33a的锥面33d与纵向孔231的下端角231a接合。即，可以通过第一阀体23来限制第一阀针33的提升。

另外，当提供连接到喷针背压室53上的连通通道63中的孔631的直径由D4表示时，由角231a和锥面33d界定的表面积(π×D3×H)设置为大于孔631的横断面面积(π/4×D4×D4)。

当第一阀针33从上阀座542上抬起时，燃料如图25中的箭头所示一样地流动。这时，具有最小横断面面积的孔631提供在连通通道63中，其中，与由纵向孔231和阀体33a所界定的需要更精确的处理的流动通道相比较而言，连通通道63的处理很容易被控制。这样，可以减小制造的变化。

图24的孔631的横断面面积(π/4×D4×D4)和孔651的横断面面积(π/4×D2×D2)之间的关系按照如下设置：

孔651的横断面面积＜孔631的横断面面积。

这样，喷嘴喷针背压室53(图23)的压力增大速度和压力减小速度可以由孔631和孔651单独地设置。

如图25所示，由于经由孔631向喷嘴喷针背压室53供给高压通道61的高压流体而使喷嘴喷针背压室53的压力增加。相反，如图24所示，在减小喷嘴喷针背压室53的压力时，流体从喷嘴喷针背压室53经由孔631和孔651排出到低压通道62。因此，当孔631的横断面面积充分地大于孔651的横断面面积时，在流体从喷嘴喷针背压室53排出时喷嘴喷针背压室53的压力减小速度可以仅仅通过设置孔651的横断面面积来设置。相反，在向喷嘴喷针背压室53供给流体时压力的增大速度可以通过仅仅设置孔631的横断面面积来设置。

在图23A中，分别推压第一阀针33和衔铁37的螺旋弹簧34、38的预载以及推压喷嘴喷针31的螺旋弹簧32的预载(图1)设置成以下面的顺序减小：

螺旋弹簧32＞螺旋弹簧38＞螺旋弹簧34。

这是由于下面的原因。首先，螺旋弹簧32界定了喷嘴喷针的阀闭合速度，这样螺旋弹簧32需要最大的预载。即，在起动喷嘴喷针31的闭合时，喷嘴室51的压力和喷嘴喷针背压室53的压力大体上彼此一致，并且喷嘴室51的压力接收区域和喷嘴喷针背压室53的压力接收区域彼此大体上一致。因此，由喷嘴室51的压力产生的力以及由喷嘴喷针背压室53的压力产生的力大体上彼此平衡。因此，基于螺旋弹簧32的推压力来设置喷嘴喷针的阀闭合速度。

接下来，螺旋弹簧38需要具有预载，该预载逆着施加给端口66a的高压流体闭合端口66a。在此，端口66a的直径由″D5″表示，并且施加给端口66a的流体压力由″P″(例如200MPa)表示。在该情形下，螺旋弹簧38所需的预载由下式表示：

螺旋弹簧38的预载＞π/4×D5×D5×P+α，其中α是用于补偿误差等的额外的力。

螺旋弹簧34需要很小的预载，因为阀背压室55的压力和第一控制阀室54的压力大体上彼此一致，并且因此阀背压室55和第一控制阀室54大体上彼此平衡。在此，用于向下推压第一阀针33的推压力可以表示为：

π/4×D3×D3×P1+弹簧预载

其中D3是轴部33b的直径并且P1是阀背压室55的压力。用于向上推压第一阀针33的推压力可以表示为：

π/4×(D3×D3-D1×D1)×P2

其中D1为端口65a的直径并且P2是第一控制阀室54的压力，并且D3＞D1，P1＝P2。因此，施加到第一阀针33上的液压大体上平衡。

对于本领域的技术人员而言，可以很容易地形成其它的优点并进行其它的修改。因此从本发明的广义上来说，本发明并不限于具体详细的、典型的设备以及显示和描述的示意性实例。

Claims (6)

1.一种喷射器，包括：

细长的基体(2，2A，2B，2C)；

喷射孔(52)，其穿透基体(2，2A，2B，2C)的壁以便喷射燃料；

喷嘴室(51)，其在基体(2，2A，2B，2C)中的喷射孔(52)的上游侧上与喷射孔(52)直接连通，并且被供给加压燃料；

喷嘴喷针(31)，其位于喷嘴室(51)中并且被驱动用于允许或者禁止经由喷射孔(52)的燃料喷射；

喷嘴喷针背压室(53)，其在与基体(2，2A，2B，2C)中的喷嘴喷针(31)的基座端邻近处被形成并且被供给加压燃料从而施加用于向喷射孔(52)推压喷嘴喷针(31)的喷嘴喷针(31)的背压；

释放通道(63，54，65，62)，其在基体(2，2A，2B，2C)中形成以便向外部低压源(3)释放喷嘴喷针背压室(53)的压力；

控制阀室(54)，其位于基体(2，2A，2B，2C)的释放通道(63，54，65，62)的中间部分内；

第一控制阀(33)，其位于控制阀室(54)中并且被驱动以在喷嘴喷针背压室(53)和低压源(3)之间进行连接或断开；并且

用于驱动第一控制阀(33)的阀驱动装置(12)，其中阀驱动装置(12)是液压阀驱动装置(12)，它包括：

液压通道(61，64，333，332，331，55，66，56，62)，其在基体(2，2A，2B，2C)中形成，因此，液压通道(61，64，333，332，331，55，66，56，62)被供给加压燃料并且向第一控制阀(33)施加加压燃料作为用于驱动第一控制阀(33)的控制液压流体；

第二控制阀(35)，其被驱动以控制液压通道(61，64，333，332，331，55，66，56，62)中的燃料流量；以及

驱动第二控制阀(35)的致动器(121)。

2.如权利要求1所述的喷射器，其特征在于：

控制阀室(54)被形成作为第一控制阀室(54)；

液压通道(61，64，333，332，331，55，66，56，62)包括：

阀背压室(55)，其在与第一控制阀(33)的基座端邻近处形成并且施加第一控制阀(33)的背压；并且

第二控制阀室(56)，其在阀背压室(55)的下游侧上形成并且容纳第二控制阀(35)；并且

第二控制阀(35)被驱动以在阀背压室(55)和位于液压通道(61，64，352，331，55，66，56，62)中的背压室(55)的下游侧上的低压源(3)之间进行连接和断开，由此阀背压室(55)的压力分别减小和增大。

3.如权利要求2所述的喷射器，其特征在于：

端口(65a)被提供在基体(2，2A，2B，2C)中的第一控制室(54)中；

端口(65a)与低压源(3)连通并且在第一控制室(54)的壁面中以这样的方式开启，即端口(66a)与第一控制阀(33)在第一控制阀(33)的移动方向上相对；

第一控制阀(33)闭合端口(66a)以便增大阀背压室(55)的压力；并且

节流口(651)在基体(2，2A，2B，2C)中的端口(66a)的下游侧上的端口(66a)的附近处被形成。

4.如权利要求1所述的喷射器，其特征在于：

基体(2B)包括燃料供给通道(61)，该通道(61)沿基体(2B)的轴向方向延伸并且向喷嘴室(51)供给加压燃料；

在燃料供应通道(61)中制造的截面扩大部(58，711)从而形成累积室(58)，该累积室(58)在经由喷射孔(52)喷射燃料的期间限制喷嘴室(51)的压降；

基体(2B)包括远端部分(7a)和基座端部分(7b)，它们沿着横向越过累积室(58)的假想线被分开并且通过扩散结合连接在一起；

远端部分(7a)具有形成燃料供应通道(61)的一部分的孔(71a)；

基座端部(7b)具有形成燃料供应通道(61)的另一部分的孔(71b)；

远端部(7a)的孔(71a)和基座端部(7b)的孔(71b)中的至少之一的横断面面积沿着预定轴向范围扩大，以便形成截面扩大部(58，711)并且由此形成累积室(58)，其中该轴向范围起始于远端部分(7a)和基座端部(7b)之间的接头端面。

5.如权利要求1所述的喷射器，其特征在于：

基体(2C)包括燃料供给通道(61)，该通道(61)向喷嘴室(51)供给加压燃料；并且

燃料供应通道(61)和容纳第一控制阀(33)的控制阀室(54)始终经由在基体(2C)中形成的并且具有节流口(681)的连通通道(64，68)彼此连接。

6.如权利要求1所述的喷射器，其特征在于：

第二控制阀(35)设置有衔铁(37)，其中衔铁(37)容纳在形成于基体(2，2A，2B，2C)中的接收室(57)中并且与第二控制阀(35)整体地移动；

致动器(121)是螺线管(121)，其在螺线管(121)一通电时就吸引衔铁(37)；

通道(263，262)设置在位于接收室(57)和释放通道(63，54，65，62)之间的基体(2，2A，2B，2C)中并且容纳止回阀(8)；

当接收室(57)的压力超过预定的低压时，止回阀(8)开启从而释放接收室(57)的压力；并且

止回阀(8)限制经由它流入接收室(57)的燃料流量。

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