專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有一復(fù)合閥針的直接啟動(dòng)式噴射閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及內(nèi)燃機(jī)的高壓燃料噴射閥或噴射器，而且更為具體地涉及一種噴射閥，可由位置控制啟動(dòng)式磁致伸縮材料直接控制，并包括一被動(dòng)液壓聯(lián)接物。
背景技術(shù)：
由于多種原因，需要把某種氣態(tài)燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)燃燒室里面。比如，直接噴射可允許充氣分層，消除了與均勻充氣引擎相關(guān)聯(lián)的節(jié)流損失。此外，在遲至壓縮沖程之內(nèi)才作直接噴射的情況下，可以保持高壓縮比，從而保持了通常柴油引擎的效率。其次，當(dāng)被直接噴射器的燃燒包括天然氣、丙烷或氫氣時(shí)，NOx和顆粒物質(zhì)(PM)的排放顯著減少。直接噴射的氣態(tài)燃料可以用熾熱塞、用火花塞、用引燃柴油或其他任何能源予以點(diǎn)燃。氣態(tài)燃料應(yīng)當(dāng)在高壓下噴射以克服燃燒室壓力。后者在壓縮沖程的末尾處是高的。最好是，噴射壓力高到足以促進(jìn)被噴射燃料與燃燒室空氣之間的良好混合。
在高壓下的直接噴射提出了若干挑戰(zhàn)。使用高壓燃料直接噴射可導(dǎo)致在噴射閥或噴射器之內(nèi)存在高燃料壓力。結(jié)果，關(guān)閉時(shí)，噴射閥一般應(yīng)當(dāng)穩(wěn)固地就位以避免燃料在各噴射活動(dòng)之間漏入燃燒室。當(dāng)閥門(mén)是針閥時(shí)，閥門(mén)在可動(dòng)的閥針和閥座的兩個(gè)密封表面處在彼此流體密封接觸的時(shí)候就位。閥座一般是閥殼或閥體的一部分。
再者，與低壓系統(tǒng)相比，需要較大的力量開(kāi)啟噴射閥，由于閥門(mén)應(yīng)當(dāng)穩(wěn)固地就位當(dāng)閥門(mén)端頭暴露于生成在燃燒室之中的高壓時(shí)以保持是密封的。同樣涉及很大的關(guān)閉力量，由于高壓系統(tǒng)的燃料噴射閥的閥針應(yīng)當(dāng)克服當(dāng)閥針處在開(kāi)啟位置上時(shí)由存在的加壓燃料生成的巨大力量。
此外，只有燃料在其間可被噴射的一個(gè)很小的時(shí)窗。比如，在4500每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)下，在滿負(fù)荷下，全部燃料最好是在不到2-3ms之內(nèi)被噴射出去。
共同待決和共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列第09/522130號(hào)披露了一種噴射閥，可以經(jīng)由具有不到2-3ms的持續(xù)時(shí)間的各噴射活動(dòng)實(shí)現(xiàn)噴射氣態(tài)燃料的功能。披露在′130申請(qǐng)中的噴射閥的一項(xiàng)優(yōu)先實(shí)施例包括一帶有沿軸向穿過(guò)啟動(dòng)裝置中心的閥針的管狀磁致伸縮件。啟動(dòng)裝置包括當(dāng)通過(guò)使之承受磁場(chǎng)作用時(shí)可伸展長(zhǎng)度的一管狀磁致伸縮件。磁場(chǎng)是比如通過(guò)設(shè)置在圍繞管狀磁致伸縮件的環(huán)形空間之中的電線圈發(fā)出電流而生成的。
此種配置的優(yōu)點(diǎn)是，獲得的長(zhǎng)度比較緊湊，由于管狀啟動(dòng)裝置與閥針是套合的。不過(guò)，關(guān)于這種配置的擔(dān)心是，穿過(guò)啟動(dòng)裝置的閥針可以導(dǎo)致與磁場(chǎng)相干擾，而且某些磁通可以從磁致伸縮件中漏出并經(jīng)由閥針傳導(dǎo)。因此，對(duì)于采用這樣一種配置的噴射閥來(lái)說(shuō)，需要確保閥針不會(huì)與致動(dòng)裝置的運(yùn)作相干擾。

發(fā)明內(nèi)容
噴射閥可把燃料噴進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室。噴射閥包括(a)一閥殼，包括一燃料入口；一內(nèi)腔，流體在通于燃料入口；一噴嘴，包括一閥座和至少一個(gè)噴嘴孔眼，后者提供一條從內(nèi)腔到燃燒室的流體通路；(b)一啟動(dòng)裝置，設(shè)置在閥殼之內(nèi)，啟動(dòng)裝置包括一磁致伸縮件，可以通過(guò)施加磁場(chǎng)予以啟動(dòng)以伸展長(zhǎng)度而提供閥門(mén)開(kāi)啟力量；(c)多個(gè)部分，接合在一起以構(gòu)成設(shè)置在閥殼之內(nèi)并穿過(guò)啟動(dòng)裝置的一整體閥件，此整體閥件包括一軸段，由非鐵磁材料制成，軸段穿過(guò)磁致伸縮啟動(dòng)裝置；一閥針端頭，具有充分的耐久性以接觸和密封閥座而經(jīng)歷多次開(kāi)啟和關(guān)閉循環(huán)；以及一構(gòu)件，閥門(mén)開(kāi)啟力量經(jīng)由它從管狀啟動(dòng)裝置被傳遞給整體閥針，其中整體閥針可在閥針端頭在該處接觸閥座以流體密封內(nèi)腔而與噴嘴孔眼隔絕的關(guān)閉位置與閥針端頭在該處與閥座間隔開(kāi)來(lái)從而內(nèi)腔流體連通于噴嘴孔眼的開(kāi)啟位置之間移動(dòng)；以及(d)一閥針彈壓裝置，聯(lián)接于閥針，此閥針彈壓裝置施加關(guān)閉力量給閥針，用于彈壓閥針在關(guān)閉位置上。
在一種優(yōu)先的噴射閥中，啟動(dòng)裝置和磁致伸縮件都是管狀的。閥針端頭最好是由具有的穿透硬度(through-hardness)大于非鐵磁材料者的材料制成。優(yōu)先的閥針彈壓裝置是一彈簧，最為可取的是至少一件圓盤(pán)彈簧。
在上述配置中，啟動(dòng)裝置設(shè)置在圍繞一部分閥針的環(huán)形空間之中。這是一種優(yōu)先的配置，因?yàn)樗鼮檩p巧的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。啟動(dòng)裝置一般是細(xì)長(zhǎng)的并具有由所需升程決定的長(zhǎng)度，此長(zhǎng)度本身又決定了磁致伸縮件的長(zhǎng)度。當(dāng)磁致伸縮件被啟動(dòng)時(shí)，一磁場(chǎng)施加于磁致伸縮件以使之伸展長(zhǎng)度。較長(zhǎng)的磁致伸縮件能夠伸展較大的量，當(dāng)用在噴射閥場(chǎng)合下時(shí)導(dǎo)致較大的升程。
具有類(lèi)似配置(即一實(shí)心件穿過(guò)一管狀磁致伸縮件)的通常設(shè)備采用非鐵磁構(gòu)件以避免與磁場(chǎng)相干擾。在磁致伸縮材料領(lǐng)域中，一般認(rèn)為，采用鐵磁材料用于閥針會(huì)造成磁通漏失，這本身又損及功能，由于所有的磁通都是用來(lái)通過(guò)管狀磁致伸縮件和由通常的各極和各磁通管提供的各磁通路徑的。與這種認(rèn)識(shí)相一致，具有類(lèi)似配置的通常設(shè)備一直采用非鐵磁材料，諸如，比如奧氏體不銹鋼、鈦和陶瓷。
不過(guò)，非鐵磁材料用于本申請(qǐng)的一項(xiàng)缺點(diǎn)是，閥門(mén)端頭在閥門(mén)端頭座靠閥座的任何時(shí)候都要承受所造成的高頻沖擊。與鐵磁材料相比，非鐵磁材料，諸如鈦和奧氏體不銹鋼，一般不能被淬硬以符合鐵磁材料的耐久性。以往解決某種這些缺點(diǎn)的途徑一直包含鍍敷非鐵磁材料以提高其耐久性，但鍍敷一般并不比較適合于經(jīng)受滑移運(yùn)動(dòng)而不是沖擊載荷的部件。
用于閥針端頭的鐵磁材料最好是適當(dāng)?shù)墓ぞ咪摗１热?，諸如H型或M型工具鋼是用于閥針端頭的優(yōu)先材料。用于軸段的適當(dāng)非鐵磁材料的實(shí)例是由鈦合金、奧氏體不銹鋼和陶瓷制成的構(gòu)件。因此，復(fù)合閥針最好是由用不同材料制成的兩件制成的，兩件接合在一起以形成整體的復(fù)合閥針。亦即，復(fù)合閥針最好是包括一非鐵磁的軸件和一鐵磁閥針端頭。本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，其他一些其中復(fù)合閥件包括接合在一起的三或更多件的實(shí)施例也是可能的。
噴射閥最好是還包括一液壓聯(lián)接裝置，它包括一被動(dòng)液壓聯(lián)接物，具有開(kāi)啟和關(guān)閉力量都由之傳遞的液壓流體厚度。液壓流體基本上起到一種固體的作用，啟動(dòng)裝置被啟動(dòng)時(shí)厚度基本上不變，而其中液壓聯(lián)接物的厚度，一當(dāng)啟動(dòng)裝置啟動(dòng)時(shí)，響應(yīng)于噴射閥各部件之間尺寸關(guān)系方面的復(fù)化，在啟動(dòng)器不予促動(dòng)時(shí)可以調(diào)節(jié)以保持需要的閥門(mén)升程。
在一項(xiàng)優(yōu)先實(shí)施例中，液壓聯(lián)接物的厚度響應(yīng)于由熱脹差別、設(shè)計(jì)公差之內(nèi)的制成尺寸方面的變異以及/或者對(duì)噴射閥各部件的磨損造成的尺寸關(guān)系方面的變化，是自行調(diào)節(jié)的。液壓聯(lián)接裝置最好是包括一流體密封液壓缸體，帶有一活塞和置放在液壓缸體之內(nèi)的液壓流體?；钊梢允菑?fù)合閥針的一個(gè)組成部分?；钊梢杂刹煌陂y門(mén)軸段的材料制成。比如，為耐久性起見(jiàn)，活塞最好是由一種可以淬硬到比由非鐵磁材料制成的軸段較大穿透硬度的材料制成。比如，活塞可以由諸如不銹鋼的材料制成，但諸如工具鋼的較硬材料優(yōu)先。由于在活塞與液壓缸體之間存在很小的間隙，也希望活塞由可以容易機(jī)加工到高級(jí)公差的材料制成。比如，鉻鉬合金鋼，諸如AISI4140規(guī)范鋼，是活塞的適當(dāng)材料。
啟動(dòng)裝置最好是包括一電線圈，圍繞磁致伸縮件設(shè)置，以及一磁通管，圍繞電線圈設(shè)置在各優(yōu)先的配置中，啟動(dòng)裝置可以設(shè)置噴射閥的內(nèi)腔之內(nèi)。管狀啟動(dòng)裝置的一端可以通過(guò)支承磁致伸縮件的一極相對(duì)于閥殼保持在固定位置上。此極裝接于閥殼以防止磁致伸縮件被支承端當(dāng)啟動(dòng)裝置被啟動(dòng)時(shí)移動(dòng)。在一項(xiàng)實(shí)施例中，聯(lián)接于閥殼的磁通管和/或極都是閥殼和/或磁致伸縮件的組成部分。在此實(shí)施例中，閥殼由可透磁的材料制成，諸如普通磁鋼，以閥殼最好是也起到磁通管的作用，免去需要一單獨(dú)的部件。
在一項(xiàng)優(yōu)先實(shí)施例中，噴射閥包括一入口和基本上配置在噴射閥兩端處的各噴嘴孔眼。各流體通路穿過(guò)啟動(dòng)和液壓聯(lián)接裝置與閥殼中間以使燃料從入口流向各噴嘴孔眼。通過(guò)這些流體通路的燃料流動(dòng)可冷卻啟動(dòng)和液壓聯(lián)接裝置。這些流體通路可以由啟動(dòng)裝置各部件表面上的各縱向溝槽和/或閥殼內(nèi)壁上的各縱向溝槽構(gòu)成。設(shè)置穿過(guò)啟動(dòng)、液壓聯(lián)接裝置和閥殼的各部件的一些孔口也可以構(gòu)成這些流體通路。
啟動(dòng)裝置是可以控制的，以控制所需升程在最大升程的百分之10與100之間。亦即，發(fā)至啟動(dòng)裝置的控制脈沖可予以調(diào)制以隨意提供完全或部分的升程。控制脈沖是一種發(fā)至產(chǎn)生磁場(chǎng)的電線圈的、經(jīng)過(guò)調(diào)制的電流。
本噴射閥特別適于噴射氣態(tài)燃料，因?yàn)檎{(diào)制閥針運(yùn)動(dòng)的能力可以有利地用以減緩閥針的關(guān)閉動(dòng)作以減少關(guān)閉時(shí)的沖擊。當(dāng)噴射液態(tài)燃料時(shí)，關(guān)閉時(shí)的沖擊由顯著地密于氣態(tài)燃料的液態(tài)燃料薄層的置換來(lái)予以阻尼。當(dāng)燃料是氣態(tài)燃料時(shí)，它可以在大于大約2000psi(大約13.8MPa)的壓力被射進(jìn)燃燒室。
適合于用在本噴射閥之中的磁致伸縮材料包括稱(chēng)作ETREMATerfenol-D的磁致伸縮合金，可自Etrema Products Inc.購(gòu)得。ETREMATerfenol-D磁致伸縮合金是由元素鋱、鏑和鐵組成的金屬合金。
在一項(xiàng)優(yōu)先實(shí)施例中，閥針，由磁致伸縮裝置啟動(dòng)，是可以控制的，在不到大約250ms的時(shí)間內(nèi)在關(guān)閉與開(kāi)啟位置之間移動(dòng)。
為提高包括帶給定開(kāi)度的磁致伸縮件的啟動(dòng)器之閥門(mén)升程范圍，可以施加壓緊力量于磁致伸縮件。通過(guò)對(duì)磁致伸縮件予加載荷可以增大所施加磁場(chǎng)每相應(yīng)單位的凈位移。因此壓縮彈簧件可以用于施加壓緊力量以對(duì)磁致伸縮件予加載荷。在一項(xiàng)優(yōu)先實(shí)施例中，壓縮彈簧件包括至少一件圓盤(pán)彈簧(也稱(chēng)作Belleville彈簧或Belleville墊圈)。
噴射閥閥殼可以包括許多部分，它們彼此接合以形成一流體密封的整體。比如，閥殼可以包括帶有可拆卸的閥蓋的空心主殼，允許取放設(shè)置在主殼之內(nèi)的閥門(mén)各部件。閥殼可以還包括一單獨(dú)的閥門(mén)端頭，以致磨壞后可以更換。此外，閥門(mén)端頭可以設(shè)計(jì)得以致它是直接暴露于燃燒室內(nèi)部的唯一閥體部分。在此情況下，閥門(mén)端頭可以由一種將在直接暴露于燃料室內(nèi)可能指望的各種條件時(shí)提供較大耐久性的材料制成。
雖然液壓聯(lián)接物用以補(bǔ)償閥門(mén)各部件之間尺寸關(guān)系方面的變化，包括由熱脹差別造成的變化在內(nèi)，但是對(duì)液體聯(lián)結(jié)物提出的要求可以通過(guò)為閥門(mén)各部件選定具有類(lèi)似熱脹系數(shù)的材料而得以降低。
一種用于內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)先燃料噴射閥包括(a)一閥殼，包括一燃料入口；一內(nèi)腔，流體連通于燃料入口；一噴嘴，包括一閥座和一噴嘴孔眼，后者提供從內(nèi)腔到燃燒室的一條流體通路；(b)一啟動(dòng)裝置，設(shè)置在閥殼之內(nèi)，啟動(dòng)裝置包括一管狀磁致伸縮件，可以啟動(dòng)以在所施加磁場(chǎng)的方向上伸展，從而施加強(qiáng)于關(guān)閉力量的開(kāi)啟力量；一電線圈，圍繞磁致伸縮件設(shè)置；一磁通管，圍繞電線圈設(shè)置；以及一啟動(dòng)裝置支座，起到一極的作用并為磁致伸縮件的一端提供相對(duì)于閥殼的一固定位置；(c)多個(gè)部分，接合在一起以構(gòu)成設(shè)置在閥殼之內(nèi)的一整體閥件，整體閥針包括一軸段，由非鐵磁材料制成，軸段穿過(guò)管狀的磁致伸縮件啟動(dòng)裝置；一閥針端頭，由具有穿透硬度大于非鐵磁材料者的材料制成，用于接觸閥座；以及一整體活塞件；閥門(mén)開(kāi)啟力量經(jīng)由它從啟動(dòng)裝置被傳遞給整體閥針；其中整體閥針可在閥針端頭在該處接觸閥座以流體密封內(nèi)腔使之與噴嘴孔眼隔絕的一關(guān)閉位置與閥針端頭在該處與閥座間隔開(kāi)來(lái)從而內(nèi)腔流體連通于噴嘴孔眼的一開(kāi)啟位置之間移動(dòng)；(d)一閥針彈簧，聯(lián)接于閥針，其中閥針彈簧可以壓緊以施加關(guān)閉力量給閥針用于彈壓閥針在關(guān)閉位置上；以及(e)一被動(dòng)液壓聯(lián)接裝置，包括一密封的液壓缸體，圍繞活塞件設(shè)置；一種液壓流體，置放在液壓缸體之內(nèi)，其中施加于閥針的開(kāi)啟和關(guān)閉力量經(jīng)由某一厚度的液壓流體予以傳遞，從而液壓流體起到一液壓聯(lián)接物的作用，而厚度可響應(yīng)于噴射閥各部件之間尺寸關(guān)系方面的變化來(lái)自動(dòng)調(diào)以當(dāng)啟動(dòng)裝置被啟動(dòng)時(shí)保持所需的閥門(mén)升程。
復(fù)合閥針可以具有超出單件閥件的一些優(yōu)點(diǎn)，由于可以為閥門(mén)端頭選定一種具有增高的耐久特性的材料，可以為軸件選定一種非鐵磁材料，以及可以為一體式活塞選定一種耐久并易于機(jī)加工到高級(jí)公差的材料。此外，由于像鈦這樣的非鐵磁材料輕于像工具鋼這樣的對(duì)等鐵磁材料，所以軸件材料也可以選定得可減少?gòu)?fù)合閥針的總質(zhì)量。這些和其他優(yōu)點(diǎn)是由一種如下所述的直接啟動(dòng)式噴射器提供的。


圖1是一種直接啟動(dòng)式燃料噴射閥的一項(xiàng)優(yōu)先實(shí)施例的剖面視圖；圖2是圖1燃料噴射閥上部的放大剖面視圖；以及圖3是圖1燃料噴射閥下部的放大剖面視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-3是一種用于內(nèi)燃機(jī)的直接啟動(dòng)式燃料噴射閥100。噴射閥100包括細(xì)長(zhǎng)的閥殼102，與殼蓋104和閥門(mén)端頭106配合以形成流體密封的閥體。密封件用于確保裝好的閥件是氣液密的。閥蓋104包括入口108，燃料穿過(guò)它進(jìn)入閥體，而閥門(mén)端頭106包括至少一個(gè)噴嘴孔眼110，燃料穿過(guò)它流出閥體。閥門(mén)端頭106還包括閥座112。
在此優(yōu)先實(shí)施例中，在圖3放大視圖中比較清楚地表明，閥座112傾斜以使循著密封區(qū)域(閥針114接觸閥座112處)的流體流量最大。閥針114的端部表面與閥座112之間的角度差別選擇得以致流動(dòng)區(qū)域不會(huì)隨著氣體朝著向(各)噴嘴孔眼110供送的閥門(mén)端頭106中心喉口向內(nèi)運(yùn)動(dòng)而減小。
整體閥針114設(shè)置在閥殼102內(nèi)部并接觸閥座112以通過(guò)防止燃料流過(guò)閥座112而達(dá)到噴嘴孔眼110來(lái)關(guān)閉噴射閥100。在圖1的實(shí)施例中，整體閥針114包括閥桿或軸段114a、活塞件114b和閥針端頭114c。
閥門(mén)軸段114a穿過(guò)管狀啟動(dòng)裝置，后者包括磁致伸縮件130而將在下面較為詳細(xì)地予以說(shuō)明。閥門(mén)軸段114a最好是由非鐵磁材料制成以防止它形成用于從磁致伸縮件130放出磁通的磁通路徑。比如，閥門(mén)軸段114a可以由鈦合金、奧氏體不銹鋼或陶瓷制成。閥針端頭114c每當(dāng)噴射閥100被關(guān)閉時(shí)被推抵閥座112。因此，閥門(mén)端頭最好是設(shè)計(jì)得可承受高頻沖擊載荷。一般，對(duì)于大約同樣價(jià)格的一些材料來(lái)說(shuō)，非鐵磁材料不可能制成具有與通常的鐵磁材料基本上同樣的穿透硬度和耐久性。比如，鈦合金可以熱處理到額定值為45的最大洛氏硬度值C(Rockwell hardness scale C rating of 45)，而閥座112，為閥殼102的一部分，可以由工具鋼制成，后者可以淬硬到額定值為55的洛氏硬度值C，并在滲氮處理的情況下可以達(dá)到額定值為65的洛氏硬度值C。如果閥針端頭114c的材料比制成閥座112的材料軟得多，則導(dǎo)致閥針端尖114c的較快磨損并最終導(dǎo)致比較頻繁的功能劣化。采用一種復(fù)合、多件或多段閥件，諸如整體閥針114的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是，軸段可以由非鐵磁材料制成而閥針端頭114c可以由較硬的諸如工具鋼這樣的鐵磁材料制成。比如H型或M型工具鋼是閥針端頭114c的適當(dāng)材料。
在圖1和2所示的實(shí)施例中，整體閥針114還包括整體活塞件114b，其由接合于軸部114a的獨(dú)立部分形成。因而，活塞件114b可由與軸部114a不同的材料形成。例如，活塞件114b可由與閥針端頭114c相同的材料形成。整體閥針114通過(guò)在閥體內(nèi)向內(nèi)移動(dòng)以離開(kāi)閥座112而移動(dòng)到開(kāi)啟位置。閥針端頭114c是圓筒形件，且由于閥門(mén)升程通常較小(例如，大約65微米)，閥針端頭114c的直徑加以選定以確保經(jīng)由閥孔口的足夠流通能力，因?yàn)榱魍娣e(A)與閥針端頭直徑成比例(即，A＝P*直徑*升程)。因此，小的升程可以通過(guò)較大的直徑予以補(bǔ)償。
在圖1的圖示實(shí)施例中，整體閥針114還包括一體式活塞。不過(guò)，在另一實(shí)施例(未畫(huà)出)中，一單獨(dú)的活塞件可以與閥門(mén)軸段114a配合以形成同樣效果。
彈簧裝置一彈簧裝置彈壓閥針114在關(guān)閉位置上。在一優(yōu)先配置中，彈簧裝置包括至少一個(gè)閥針彈簧116，用于提供關(guān)閉力量給閥針114。參照?qǐng)D1的實(shí)施例，彈簧裝置還包括閥針彈簧導(dǎo)向器118，用于從閥門(mén)彈簧116把關(guān)閉力量傳遞給閥針114。閥針彈簧116由閥針彈簧調(diào)節(jié)器120壓持，后者與閥針彈簧外套122配合以形成到閥殼102的載荷路徑。在一優(yōu)先實(shí)施例中，各相應(yīng)的帶螺紋表面把閥針彈簧調(diào)節(jié)器120接合于閥針彈簧外套122，并把閥針彈簧外殼122接合于閥殼102。在閥針彈簧調(diào)節(jié)器120已經(jīng)被轉(zhuǎn)動(dòng)以壓緊閥門(mén)彈簧116而提供所需予載力量給閥針彈簧116時(shí)，鎖定螺帽124可被上緊以防止閥針彈簧調(diào)節(jié)器120松動(dòng)。由于壓緊或預(yù)先加載于彈簧116而形成的彈簧能量可提供關(guān)閉力量，用于保持閥針114在關(guān)閉位置上。
啟動(dòng)裝置啟動(dòng)裝置可予以啟動(dòng)以提供相反于并大于由彈簧裝置提供的關(guān)閉力量的開(kāi)啟力量。在圖示于圖1之中的實(shí)施例中，啟動(dòng)裝置包括一磁致伸縮件，當(dāng)此件暴露于磁場(chǎng)時(shí)在開(kāi)啟力量的方向上伸展或收縮。
在由圖1圖示的實(shí)施例中，啟動(dòng)裝置是磁致伸縮式啟動(dòng)器，包括管狀磁致伸縮件130；電線圈132，圍繞磁致伸縮件130的外徑設(shè)置；以及磁通管134，圍繞電線圈132設(shè)置。磁通管134可以由任何透磁材料，諸如鐵素體、不銹鋼或普通碳鋼制成。一長(zhǎng)度方向的槽縫可以設(shè)置得對(duì)置于在裝好的啟動(dòng)裝置中磁致伸縮件可設(shè)置的地方以破壞渦流。在另一實(shí)施例(未畫(huà)出)中，閥殼起到磁通管的作用。亦即，磁通管與閥殼102形成一體，可以用不銹鋼或普通碳鋼制成。
電流被供向電氣接頭136。電線(未畫(huà)出)從電氣接頭136引向電線圈132。當(dāng)電流施于電線圈132，磁場(chǎng)生成而流經(jīng)磁致伸縮件130、磁極138、140和142，以及磁通管134。磁極138、140和142由適當(dāng)?shù)赝复挪牧希T如鐵素體、不銹鋼或普通碳鋼制成。磁極138是“固定的”磁極，為磁致伸縮件130第一端、電線圈132和磁通管134提供結(jié)構(gòu)上的支承。磁極140聯(lián)接于磁致伸縮件130第二端而磁極142聯(lián)接于電線圈132第二端和磁通管134。磁極140是“內(nèi)極”，而磁極142是“外極”，同心地圍繞內(nèi)極142設(shè)置。磁極142、電線圈132和磁通管134由鎖定螺帽144保持就位，后者最好是靠螺絲擰入閥殼102的內(nèi)壁。磁極140和142彼此配合以在啟動(dòng)裝置第二端處形成磁通通路，但磁極140可以相對(duì)于磁極142移動(dòng)，以致磁致伸縮件可以在磁場(chǎng)方向上伸展，磁場(chǎng)則取向得以致啟動(dòng)裝置可提供相反于彈簧裝置關(guān)閉力量的開(kāi)啟力量。
在另一實(shí)施例(未畫(huà)出)中，磁極138和142是閥殼102的各組成部分，而磁極可以與磁致伸縮件形成一體。磁極138和142當(dāng)閥殼102由可透磁材料諸如不銹鋼或普通碳鋼制成時(shí)可以與閥殼102制成一體。
最好是施加予應(yīng)力于磁致伸縮件以當(dāng)施加磁場(chǎng)時(shí)放大伸展的大小。磁致伸縮件130的予壓可增大每單位施加磁場(chǎng)的凈位移。諸如比方圓盤(pán)彈簧150的彈簧可以用以提供予壓力。另外的一些壓緊零件可以代替圓盤(pán)彈簧150用以提供預(yù)應(yīng)力，諸如比方螺旋彈簧或另一類(lèi)型具有同樣彈簧力的彈簧、液壓活塞，或者各壓緊分件的某一組合。當(dāng)采用予壓力時(shí)，啟動(dòng)器的位移可以增大到磁致伸縮件130總長(zhǎng)的大約0.13％。不過(guò)，位移的大小可以隨溫度不斷升高而下降。比如，在一般的往復(fù)式引擎缸蓋溫度下，實(shí)際位移可以是經(jīng)過(guò)預(yù)壓的磁致伸縮件130長(zhǎng)度的大約0.065％。
磁致伸縮件的各尺寸是按照噴射閥100的需求規(guī)定的。比如，如果噴射閥100用以形成至少大約65mm的升程，則磁致伸縮件130的尺寸定得具有至少大約100mm的長(zhǎng)度。另外，環(huán)形磁致伸縮件130的壁厚選定得可提供足夠的力量以克服所有把噴射閥100保持在關(guān)閉位置上的相反力量。如果環(huán)形磁致伸縮件130的橫截面積不足，各相反力量可以減少或阻止磁致伸縮件130的縱向位移，即使當(dāng)電線圈132是被完全供能的。這種模式稱(chēng)作“受阻力量”模式。因此，作用在閥針114上的關(guān)閉力量的大小決定磁致伸縮件130的橫截面積。
一如圖1之中所示，啟動(dòng)裝置最好是位于閥殼102之內(nèi)并圍繞閥門(mén)軸段114a同心地設(shè)置而在該處它占據(jù)閥門(mén)軸段114a與閥殼102之間環(huán)形空間的一部分。因此，啟動(dòng)裝置可以暴露于在其從入口108到噴嘴孔眼110的路上流經(jīng)空心閥體的燃料。
液壓聯(lián)接裝置由啟動(dòng)裝置生成的開(kāi)啟力量經(jīng)由液壓聯(lián)接裝置傳遞給閥針114。液壓聯(lián)接裝置包括液壓缸體160，以緊密配合關(guān)系設(shè)置在液壓活塞114b周?chē)笳呖稍诟左w160之內(nèi)沿縱向自由移動(dòng)。如上所指出，在圖1實(shí)施例中，在一優(yōu)先實(shí)施例中，液壓活塞114b的閥針114的一個(gè)組成部分，而缸體160的側(cè)壁有助于在啟動(dòng)方向上導(dǎo)引閥針114。一種粘性液壓流體由缸蓋162和密封件166、168和169密封在液壓缸體160之內(nèi)(見(jiàn)圖2)。密封件168和169允許閥件114分別相對(duì)于缸蓋162和缸體160移動(dòng)?？梢詰?yīng)用已知的各種密封件，諸如比方彈性O(shè)形圈密封件，盤(pán)根、金屬密封件，或者膜片/波紋管密封件。液壓活塞114b外徑與液壓缸體160內(nèi)徑之間的直徑間隙極小(205至250微米量級(jí))，所需的間隙大小取決于若干因素，諸如所選液壓流體的粘度、活塞的縱向長(zhǎng)度，以及活塞以上和以下液壓流體的厚度。間隙中的液壓流動(dòng)由Hagen-Poiseuille流動(dòng)支配，而液壓流體和間隙最好是選定得以致當(dāng)開(kāi)啟力量經(jīng)由液壓流體被傳遞時(shí)各燃料噴射活動(dòng)的時(shí)間間隔期間通過(guò)間隙的液壓流體流量是微不足道的。其次，流壓流體最好是具有足夠大的粘度和體積彈性模量，以致當(dāng)啟動(dòng)裝置的啟動(dòng)造成經(jīng)由缸體160底部與液壓活塞114b的液壓流體被迅速傳遞的閥門(mén)開(kāi)啟力量時(shí)，它起到一種不可壓縮固定的作用。為了操作的一貫性，液壓流體還最好是極其穩(wěn)定的流體，可在很大的溫度范圍內(nèi)(亦即，在缸體內(nèi)部的各種預(yù)期操作溫度之內(nèi))保持其所需的性質(zhì)。適當(dāng)?shù)囊恍┮簤毫黧w是，比如，通常的馬達(dá)油，諸如15w40級(jí)的；或者合成潤(rùn)滑劑，諸如DuPontkrytox黃油，后者可以以一系列的粘度提供。Krytox是一種高氟聚醚(PFRE)合成潤(rùn)滑劑，可以與一種加稠劑混合以形成黃油。這些類(lèi)型的液壓液體也有助于潤(rùn)滑密封件166和168。不同的噴射閥可以具有不同尺寸的活塞和間隙，所以液壓流體可以考慮某一個(gè)別噴射閥設(shè)計(jì)的特征而予以選定。
當(dāng)噴射閥100被關(guān)閉并靜置時(shí)，關(guān)閉力量經(jīng)由保持在缸蓋162與液壓活塞114b之間的液壓流體予以傳遞。一般，在引擎運(yùn)轉(zhuǎn)期間，噴射間100大多數(shù)時(shí)間內(nèi)是關(guān)閉的(通過(guò)超過(guò)90％的時(shí)間)。于是，在各噴射活動(dòng)之間有足夠的時(shí)間使液壓流體通過(guò)流程間隙來(lái)重新分配自身，以致液壓缸體160相對(duì)于活塞114移動(dòng)以自動(dòng)地使自己“重新歸零”。最初的零位置是在組裝噴射閥100之后液壓活塞114b在液壓缸體160之內(nèi)的位置。初始的位置由于在制造公差之內(nèi)各部件長(zhǎng)度方面的變異，而不可能對(duì)所有噴射器都是一樣的。另外，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，零位置針對(duì)變化而自行調(diào)節(jié)，取決于比如部件磨損或取決于熱脹對(duì)各部件之間尺寸方面的關(guān)系的影響。
熱脹或熱縮的差別可以是由熱脹系數(shù)的差別或各部件之間的不均勻熱分布造成的。即使噴射噴射閥100的各部件，諸如磁致伸縮件130、閥針114，以及閥殼102，設(shè)計(jì)得合理得匹配于其他一些部件的熱脹率，但由于由閥門(mén)升程和導(dǎo)致這種升程的各部件的位移都是如此之小，所以熱脹或熱縮的效應(yīng)應(yīng)當(dāng)予以考慮以確保達(dá)到所需的閥門(mén)升程。熱脹和熱縮的效應(yīng)，如果噴射閥暴露在很大范圍的溫度之下，是可能放大的。對(duì)于用在汽車(chē)之中的噴射閥來(lái)說(shuō)，并非不尋常的是，指望溫度范圍為-40℃(寒冷天氣下)與+125℃(引擎運(yùn)行時(shí))之間。不均勻溫度分布可以是許多因素造成的結(jié)果。包括比如(1)在電線圈132處生成的熱量；啟動(dòng)裝置中的磁滯；以及(3)經(jīng)由閥門(mén)端頭106出自缸蓋或燃燒室的熱傳導(dǎo)。如果不作解釋的話，熱脹或熱縮的差別對(duì)于閥針114位移的總效應(yīng)可以大于升程目標(biāo)值。
概括起來(lái)，液壓聯(lián)接裝置計(jì)及了出自制造過(guò)程和噴射閥組裝方法之中的允許公差的、部件尺寸方面的變異。因此，液壓聯(lián)接裝置由于允許噴射閥各部件制造到不大嚴(yán)格的公差。此外，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間，液壓聯(lián)接裝置在各噴射活動(dòng)之間自行調(diào)節(jié)本身以計(jì)及可能比如由部件磨損或熱脹或熱縮差別造成的噴射閥各部件之間尺寸關(guān)系方面的變化。
操作綜述當(dāng)噴射閥100靜置在關(guān)閉位置上時(shí)，彈壓閥針114而頂住閥座112的關(guān)閉力量源自閥針彈簧116。從閥針彈簧116起，關(guān)閉力量經(jīng)由閥針彈簧導(dǎo)向器118被傳遞給閥針114。關(guān)閉力量最好是由機(jī)械彈簧件，諸如圖示的螺旋彈簧提供，以致噴射閥100的失效模式將處在關(guān)閉位置上。亦即，如果啟動(dòng)裝置未被供能或者失效了，則噴射閥100會(huì)保留在關(guān)閉位置上。
為開(kāi)始噴射活動(dòng)，通過(guò)向電線圈132供送電流而使啟動(dòng)裝置被供電。磁通產(chǎn)生而流過(guò)磁致伸縮件130、磁極138、140和142，以及磁通管134。在磁場(chǎng)的作用下，磁致伸縮件130長(zhǎng)度伸展(在磁場(chǎng)方向上)。由于磁極138處在固定的位置上，磁致伸縮件130在液壓缸體160的方向上伸展。開(kāi)啟力量，源自伸展的磁致伸縮件130，經(jīng)由內(nèi)極140、缸體160底座、液壓流體164b傳遞(見(jiàn)圖2)，后者保持在缸體160底座與液壓活塞114b的一平面表面之間，以及最后，經(jīng)由活塞傳遞，后者在圖示實(shí)施例中與閥針114形成一體。開(kāi)啟力量大于關(guān)閉力量，這就造成了閥針彈簧116的壓縮。液壓缸體160的位移還造成圓盤(pán)彈簧150的進(jìn)一步壓縮。一如前所說(shuō)明，由于閥門(mén)啟動(dòng)是突然發(fā)生的(200ms量級(jí))，液壓流體164b沒(méi)有時(shí)間流過(guò)活塞114b與液壓缸體160之間的狹窄間隙。相反，液壓流體164b起到固體作用而經(jīng)由活塞114b把磁致伸縮件的運(yùn)動(dòng)傳遞給閥針114，導(dǎo)致閥針114抬離閥座112。由于噴射閥100在如此短暫的時(shí)期內(nèi)(一般小于3ms)保持開(kāi)啟只要液壓流體164選定正確和間隙尺寸定得適當(dāng)，在噴射閥100開(kāi)啟時(shí)通過(guò)間隙的液壓流體流量是微不足道的，以致由這種流量造成的任何位移要比閥針114的總位移小得多。
閥針114的運(yùn)動(dòng)在閥門(mén)端頭106附近由導(dǎo)向器180予以導(dǎo)引(見(jiàn)圖3)。圖3表明圍繞閥針端頭114c設(shè)置的環(huán)形空間182。在各噴射活動(dòng)之間，燃料存留在環(huán)形空間182之內(nèi)。當(dāng)噴射閥100開(kāi)啟時(shí)，燃料流經(jīng)環(huán)形空間182、各閥門(mén)部件之間的其他一些間隙，以及設(shè)置某些閥門(mén)部件上的一些孔口，它們?nèi)寂浜掀饋?lái)以允許燃料從入口108自由流過(guò)到達(dá)噴嘴孔眼110(可以是從噴嘴喉口沿徑向取向的許多噴嘴孔眼之一)。比如，圖1-3表明各孔口，形成穿過(guò)諸如閥針彈簧外套122、鎖定螺帽144和磁極138等各部件的各流體通路。圖3還表明閥殼102與閥門(mén)端頭106之間的密封件184，以及缸蓋端面密封件186，后者密封在噴射閥100與引擎缸蓋(未畫(huà)出)之間。
隨著燃料流經(jīng)閥殼102，燃料可冷卻啟動(dòng)裝置。燃料流動(dòng)路徑最好是配置得可為電線圈132的內(nèi)徑表面和磁致伸縮件130的外徑表面提供最好的冷卻。此外，燃料流量的一個(gè)很小的百分?jǐn)?shù)，或許高至大約20％，可以使之流動(dòng)在磁致伸縮件130的內(nèi)徑表面與圓柱形閥門(mén)軸段114a的表面之間。當(dāng)燃料以此方式用以冷卻啟動(dòng)裝置時(shí)，熱模擬可以預(yù)測(cè)出溫升不大于10℃。
為關(guān)閉噴射閥100，在噴射活動(dòng)的末尾，電線圈132被解除供電，導(dǎo)致磁致伸縮件130收縮。當(dāng)閥針114正要自開(kāi)啟位置移向關(guān)閉位置時(shí)，關(guān)閉力量閥針彈簧116和圓盤(pán)彈簧150發(fā)出。關(guān)閉力量從閥針彈簧116通過(guò)閥針彈簧導(dǎo)向器118再次被傳遞給閥針114。在開(kāi)啟位置上，伸展的磁致伸縮件130曾壓緊彈簧150，所以一旦關(guān)閉，圓盤(pán)彈簧150就解除壓力而朝向啟動(dòng)裝置推動(dòng)缸體160向下并壓向磁致伸縮件130。圓盤(pán)彈簧150還可以通過(guò)生成從圓盤(pán)彈簧150經(jīng)由缸蓋162、液壓流體164a和液壓活塞114b傳遞的關(guān)閉力量而提供附加的關(guān)閉力量給閥針114。
當(dāng)閥針114從開(kāi)啟位置移動(dòng)到關(guān)閉位置時(shí)，經(jīng)過(guò)的時(shí)間一般還是小于250ms，最好是少于大約200ms，所以液壓流體160再次沒(méi)有時(shí)間流經(jīng)活塞114b與缸體160之間的間隙。隨之，在活塞114b的上部平面表面上液壓流體164a之中的壓力升高了。
一當(dāng)閥針114接觸閥座112，噴射閥100就被關(guān)閉。在噴射閥100被關(guān)閉時(shí)，液壓聯(lián)接裝置自動(dòng)地自我調(diào)節(jié)，以致液壓缸體160相對(duì)于液壓活塞114b的位置得以校正以計(jì)及溫度、磨損和閥針114相對(duì)于液壓缸體160的任何微小運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)，它們可能在閥針114本來(lái)處在開(kāi)啟位置上時(shí)就已出現(xiàn)。自行調(diào)節(jié)是通過(guò)液壓流體從液壓活塞114b的一側(cè)遷移到另一側(cè)，而同時(shí)圓盤(pán)彈簧150可確保液壓缸體160與閥針114始終保持直接接觸。
本噴射閥提供若干好處，包括一種緊湊的同心的閥針/啟動(dòng)裝置配置，用于容放細(xì)長(zhǎng)的管狀磁致伸縮件；通過(guò)采用由代替非鐵磁材料的鐵磁材料制成的閥針端頭提高了耐久性。已知的一些采用設(shè)置在管狀磁致伸縮件之內(nèi)的各構(gòu)件的設(shè)備都使用由非鐵磁材料制成的各構(gòu)件以避免磁通的漏失。不過(guò)，非鐵磁材料，諸如奧氏體不銹鋼、鈦和陶瓷都不能匹配鐵磁材料的穿透硬度性質(zhì)和耐久性，而后者是希望承受沖擊載荷的構(gòu)件具有的性質(zhì)。
使用軸對(duì)稱(chēng)的圓柱形各零部件和噴射閥各部件之間不大嚴(yán)密的公差，可使制造性的提高成為可能。
雖然本發(fā)明的具體原理、實(shí)施例和應(yīng)用已經(jīng)圖示和說(shuō)明，但當(dāng)然可以理解，本發(fā)明并不局限于此，因?yàn)楸炯夹g(shù)領(lǐng)域中的熟練人員可以作出各種修改而不偏離本次披露的范疇，特別是在前述各種教益的啟示之下。
權(quán)利要求
1.一種用于把燃料射進(jìn)內(nèi)燃機(jī)燃燒室的噴射閥，所述噴射閥包括(a)一閥殼，包括一燃料入口；一內(nèi)腔，流體連通于所述燃料入口；一噴嘴，包括一閥座和至少一個(gè)噴嘴孔眼，后者提供一條從所述內(nèi)腔到所述燃燒室的流體通路；(b)一啟動(dòng)裝置，設(shè)置在所述閥殼之內(nèi)，所述啟動(dòng)裝置包括一磁致伸縮件，可因施加一磁場(chǎng)而啟動(dòng)以伸展長(zhǎng)度而提供一閥門(mén)開(kāi)啟力量；(c)許多部分，接合在一起以構(gòu)成一整體閥針，設(shè)置在所述閥殼之內(nèi)并延伸穿過(guò)所述啟動(dòng)裝置，所述整體閥針包括一軸部，由非鐵磁材料制成，所述軸部延伸穿過(guò)所述磁致伸縮式啟動(dòng)裝置；一閥針端頭，具有充分的耐久性以在多次開(kāi)啟和關(guān)閉循環(huán)中接觸和密封所述閥座；以及一構(gòu)件，所述閥門(mén)開(kāi)啟力量經(jīng)由該構(gòu)件從所述管狀啟動(dòng)裝置被傳遞給所述整體閥針，其中所述整體閥針可在一所述閥針端頭接觸所述閥座以流體密封所述內(nèi)腔使之與所述噴嘴孔眼隔絕的關(guān)閉位置與所述閥針端頭與所述閥座間隔開(kāi)來(lái)從而所述內(nèi)腔流體連通于所述噴嘴孔眼的開(kāi)啟位置之間移動(dòng)；以及(d)一閥針偏壓裝置，關(guān)聯(lián)于所述閥針，所述閥針偏壓裝置施加一關(guān)閉力量給所述閥針，用于將所述閥針偏壓在所述關(guān)閉位置上。
2.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中所述啟動(dòng)裝置和所述磁致伸縮件是管狀的。
3.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中閥針端頭由一種穿透硬度大于所述非鐵磁材料的材料制成。
4.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中所述閥針偏壓裝置是一彈簧。
5.按照權(quán)利要求4所述的噴射閥，其中所述彈簧包括至少一個(gè)圓盤(pán)彈簧。
6.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，還包括一液壓聯(lián)接裝置，包括一被動(dòng)液壓聯(lián)接物，具有一液壓流體厚度，所述開(kāi)啟和關(guān)閉力量通過(guò)它傳遞，從而所述液壓流體基本上起到一固體的作用而在所述啟動(dòng)裝置被啟動(dòng)時(shí)所述厚度基本上不變，并且其中所述液壓聯(lián)接物的所述厚度在所述啟動(dòng)器未被啟動(dòng)時(shí)可以響應(yīng)于所述噴射閥各部件之間尺寸關(guān)系方面的變化而調(diào)節(jié)以在啟動(dòng)所述啟動(dòng)裝置時(shí)保持一所需的閥門(mén)升程。
7.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中所述閥針端頭由工具鋼制成。
8.按照權(quán)利要求7所述的噴射閥，其中所述工具鋼選自H型和M型工具鋼。
9.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中所述軸部由鈦、奧氏體不銹鋼和陶瓷之一制成。
10.按照權(quán)利要求6所述的噴射閥，其中所述液壓聯(lián)接物的所述厚度可響應(yīng)于由熱脹差別、規(guī)定公差之內(nèi)制成尺寸方面的變異和部件磨損中至少之一造成的所述尺寸方面的變化而自行調(diào)節(jié)。
11.按照權(quán)利要求6所述的噴射閥，其中所述被動(dòng)液壓聯(lián)接裝置包括一活塞，設(shè)置在一流體密封的缸體之內(nèi)，在所述活塞與所述缸體內(nèi)壁之間具有一間隙，其中所述間隙的大小定得基本上可防止液壓流體在一噴射活動(dòng)期間從所述活塞的一側(cè)流向另一側(cè)。
12.按照權(quán)利要求11所述的噴射閥，其中所述活塞是身為所述整體閥針一個(gè)組成部分的所述構(gòu)件。
13.按照權(quán)利要求12所述的噴射閥，其中所述活塞由穿透硬度大于所述軸部的材料制成。
14.按照權(quán)利要求13所述的噴射閥，其中所述活塞由工具鋼和不銹鋼之一制成。
15.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中所述啟動(dòng)裝置還包括一電線圈，圍繞所述磁致伸縮件設(shè)置，以及一磁通管，圍繞所述電線圈設(shè)置。
16.按照權(quán)利要求15所述的噴射閥，其中所述管狀啟動(dòng)裝置的一端由裝接于所述閥殼的一磁極支承。
17.按照權(quán)利要求15所述的噴射閥，其中所述閥殼由一可透磁材料制成而所述磁通管是所述閥殼的一個(gè)組成部分。
18.按照權(quán)利要求6所述的噴射閥，其中各流體通路延伸穿過(guò)所述啟動(dòng)裝置和液壓聯(lián)接裝置以及所述閥殼或在他們之間延伸以允許所述燃料流向各噴嘴孔眼并冷卻所述啟動(dòng)裝置和液壓聯(lián)接裝置。
19.按照權(quán)利要求18所述的噴射閥，其中所述各流體通路是由所述啟動(dòng)裝置和所述液壓缸體的各部件的縱向表面上的一些溝槽構(gòu)成的。
20.按照權(quán)利要求18所述的噴射閥，其中所述各流體通路是由所述閥殼內(nèi)壁上的各縱向溝槽構(gòu)成的。
21.按照權(quán)利要求18所述的噴射閥，其中所述各流體通路是由穿過(guò)所述啟動(dòng)裝置和液壓聯(lián)接裝置以及所述閥殼的各部件的一些孔口構(gòu)成的。
22.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中閥門(mén)升程可以通過(guò)改變送向一電線圈的電流大小以施加一磁場(chǎng)于所述磁致伸縮式啟動(dòng)裝置而予以控制。
23.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中所述磁致伸縮件是一種金屬合金，包含鋱、鏑和鐵。
24.按照權(quán)利要求1所述的噴射閥，其中所述燃料是一氣態(tài)燃料。
25.按照權(quán)利要求24所述的噴射閥，其中所述液壓流體是一液體。
26.按照權(quán)利要求25所述的噴射閥，其中所述液壓流體選自馬達(dá)油和黃油。
27.一種用于把燃料射進(jìn)內(nèi)燃機(jī)燃燒室的噴射閥，所述噴射閥包括(a)一閥殼，包括一燃料入口；一內(nèi)腔，流體連通于所述燃料入口；一噴嘴，包括一閥座和一噴嘴孔眼，后者提供一條從所述內(nèi)腔到所述燃燒室的流體通路；(b)一啟動(dòng)裝置，設(shè)置在所述閥殼之內(nèi)，所述啟動(dòng)裝置包括一管狀磁致伸縮件，可啟動(dòng)以在一所施加的磁場(chǎng)的方向上伸展從而施加一強(qiáng)于一關(guān)閉力量的開(kāi)啟力量；一電線圈，圍繞所述磁致伸縮件設(shè)置；一磁通管，圍繞所述電線圈設(shè)置；以及一用于所述啟動(dòng)裝置的支座，此支座起到一磁極的作用并為所述磁致伸縮件一端提供相對(duì)于所述閥殼的一固定位置；(c)許多部分，接合在一起以構(gòu)成一整體閥針，設(shè)置在所述閥殼之內(nèi)，所述整體閥針包括一軸部，由一非鐵磁材料制成，所述軸部延伸穿過(guò)所述管狀磁致伸縮式啟動(dòng)裝置；一閥針端頭，由穿透硬度大于所述非鐵磁材料的材料制成，用于接觸所述閥座；以及一整體式活塞，所述閥門(mén)開(kāi)啟力量經(jīng)由它從所述啟動(dòng)裝置被傳遞給所述整體閥針；其中所述整體閥針可在所述閥針端頭接觸所述閥座以流體密封所述內(nèi)腔使之與所述噴嘴孔眼隔絕的關(guān)閉位置與所述閥針端頭與所述閥座間隔開(kāi)來(lái)從而所述內(nèi)腔流體連通于所述噴嘴孔眼的開(kāi)啟位置之間移動(dòng)；以及(d)一閥針彈簧，關(guān)聯(lián)于所述閥針，所述閥針彈簧可以壓縮以施加所述關(guān)閉力量給所述閥針用于將所述閥針偏壓在所述關(guān)閉位置上；以及(e)一被動(dòng)液壓聯(lián)接裝置，包括圍繞所述活塞件設(shè)置的密封的液壓缸體；置放在所述液壓缸體之內(nèi)的液壓流體，其中施加于所述閥針的所述開(kāi)啟和關(guān)閉力量經(jīng)由某一厚度的所述液壓流體傳遞，從而所述液壓流體起到一液壓聯(lián)接物的作用，而所述厚度可響應(yīng)于所述噴射閥各部件之間尺寸關(guān)系方面的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)以當(dāng)所述啟動(dòng)裝置被啟動(dòng)時(shí)保持一所需的閥門(mén)升程。
28.按照權(quán)利要求27所述的噴射閥，其中所述磁致伸縮件是一金屬合金，包含鋱、鏑和鐵。
全文摘要
一種直接啟動(dòng)式噴射閥(100)包括一空心閥殼(102)、一設(shè)置在空心閥殼之內(nèi)的閥針(104)、一閥針彈簧(114)，以及一設(shè)置在一圍繞一部分閥針的一環(huán)形空間之中的磁致伸縮式(130)啟動(dòng)裝置。一磁場(chǎng)啟動(dòng)磁致伸縮材料來(lái)改變其長(zhǎng)度以造成啟動(dòng)閥門(mén)的閥針(114)的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。閥針由許多部分組成。穿過(guò)磁致伸縮啟動(dòng)裝置的閥針部分(114a)由一種非鐵磁材料制成，而包括閥針端頭(114c)的閥針部分，接觸于閥座(111)，由一種比非鐵磁材料具有較高穿透硬度的不同材料制成。由一種非鐵磁材料制成的閥針部分可防止與經(jīng)由磁致伸縮件發(fā)出的磁通場(chǎng)相干擾。閥針端頭采取一種不同的材料可減少磨損效應(yīng)并提高耐久性。
文檔編號(hào)F02D41/20GK1511228SQ02810496
公開(kāi)日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月23日
發(fā)明者艾拉萬(wàn)·拉哈德加, 艾拉萬(wàn) 拉哈德加, 赫布斯, 邁克爾·赫布斯 申請(qǐng)人:韋斯特波特研究公司