專利名稱：具有流道插入物的燃油噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及燃油噴射器。更具體地，本發(fā)明涉及用于在燃 油噴射器的 一個或多個流道中4吏用的插入物。
背景技術(shù)：
為了符合越來越嚴(yán)格的排放條例，柴油發(fā)動機制造商正在開發(fā) 各種技術(shù)以減少柴油發(fā)動機排放物的規(guī)定成分。 一 種用于幫助實現(xiàn) 減少排放物的方法是在任何特定的燃燒過程中多次將燃油噴射入燃 燒室。例如，制造商現(xiàn)在使用多種不同的噴射策略， 一些策略包括 預(yù)噴射、主噴射、后噴射或這些或其他噴射類型的不同組合。雖然 在特定情況下所使用的適合的噴射策略取決于多種不同的因素，但 限制任何特定的多次噴射策略的可用性的 一 個潛在因素是用于執(zhí)行 噴射的燃油噴射器的響應(yīng)能力。如果燃油噴射器的響應(yīng)不夠，其一 致地噴射少量燃油或在短的時間窗口內(nèi)執(zhí)行多于一次噴射的能力將 受到嚴(yán)重的限制。
在很多情況下，對噴射器的噴射控制是通過液壓來完成的，使 用燃油或一些其他流體(例如發(fā)動機潤滑油或其他致動流體)來選 擇性地將閉合力施加到燃油噴射器的針閥上。通常，使用閥門來控 制流體向和/或自形成于噴射器內(nèi)的控制室的流動?？刂剖夷軌蚪邮?流體，并能夠使流體壓力向針閥或作用于針閥的構(gòu)件施加閉合力。
該流體通常經(jīng)由一個或多個控制通道引導(dǎo)在閥門和控制室之間。但 是，這些控制通道的體積越大，就需要越多的流體來填充，且噴射 器就會變得越"遲鈍，，。由于制造限制，在相對長的距離上形成小 直徑的孔或鉆孔的能力有限，通常難以將控制通道的直徑減小到一 定程度以下，所以4吏用其他減小體積的方法。噴射器制造商使用至少兩種不同的方法或技術(shù)來保持較小的控 制通道體積。 一種技術(shù)通過使控制閥和控制閥致動器(例如螺線管 或壓電晶體致動器)都位于噴射器主體內(nèi)從而允許控制閥位于控制 室的附近來減小控制通道的體積?？刂崎y位于控制室的附近的布置 有助于減小控制通道的長度，從而減小其體積。雖然能有效地減小 控制通道的體積，使控制閥致動器位于噴射器內(nèi)(而不是位于噴射 器頂部)的布置通常對闊門和致動器的組裝和成本提出挑戰(zhàn)。制造 商使用的另 一種技術(shù)通過延長針閥的長度使得形成于針閥頂部的控 制室接近控制閥和控制閥致動器所位于的噴射器頂部來減小控制通 道的體積。這一技術(shù)的不利之處在于針閥的延長增加了針閥的整體 重量，由于慣性力更大使得更難使閥門迅速移動。
于2000年10月27日提交的英國專利申請GB2，356，020 ( ，020 專利)公開了一種旨在用作壓力波消減裝置的布置，其包括在連接 控制室與共振室的內(nèi)腔中使用插入物。雖然該裝置可能有效地提供 壓力波消減，但插入物并不位于對控制通道的體積具有影響的位置。
需要提供一種克服上述一種或多種缺點的燃油噴射器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù) 一 種示例性的實施方式，用于噴射流體的噴射器包括用于 才妻收流體的室、控制閥、流道和插入物?？刂崎y可以在第一位置和 第二位置之間移動。流道可以延伸在控制閥和室之間，且流道可以 限定第一體積。插入物可以位于流道內(nèi)，且插入物可以占據(jù)第二體
積。使插入物位于流道內(nèi)4吏得流道的能用于接收流體的體積#:減小
至第三體積，第三體積等于第一體積減去第二體積。
根據(jù)另一種示例性的實施方式，燃油噴射器包括主體、控制室、 控制閥、控制通道、壓力室、4十閥和插入物。主體可以包括:燃油入 口、低壓出口和至少一個用于噴射燃油的孔口?？刂崎y可以在第一 位置和第二位置之間移動，在第 一 位置時控制室與燃油入口流體聯(lián)
接(fluidly coupled)而在第二位置時控制室與低壓出口流體聯(lián)接?？刂仆ǖ揽梢栽诳刂崎y與控制室之間延伸，且控制通道限定第 一 體 積。壓力室可以與燃油入口流體聯(lián)接。針閥構(gòu)件可以具有受到壓力 室內(nèi)的增壓流體作用的第一端以及受到控制室內(nèi)的增壓流體作用的 第二端。針閥構(gòu)件可以在第一位置和第二位置之間移動，在第一位
置時所述至少一個孔口與壓力室流體斷開(fluidly disconnected)而 在第二位置時所述至少 一 個孔口與壓力室流體聯(lián)接。插入物可以位 于控制通道內(nèi)且插入物可以占據(jù)第二體積。使插入物位于控制通道 內(nèi)使得控制通道的用于接收燃油的體積減小至第三體積，第三體積 等于第 一體積減去第二體積。
根據(jù)另 一種示例性的實施方式， 一種操作具有能選擇性地接收 增壓流體以向針閥構(gòu)件施加閉合力的控制室的燃油噴射器的方法包 括選擇性地在第 一 位置和第二位置之間致動控制閥的步驟。該方法 還包括通過內(nèi)部具有插入物的流道使流體在控制室與控制閥之間移 動的步驟。插入物可以占據(jù)流道所限定的總體積的至少25% 。


圖1為根據(jù)一種示例性實施方式的燃油系統(tǒng)的示意圖。 圖2為根據(jù)圖1的燃油系統(tǒng)的一種示例性實施方式的燃油噴射 器的側(cè)視剖面圖。
圖3為圖2的燃油噴射器的示意圖。
圖4為根據(jù)圖2的燃油噴射器的一種示例性實施方式的插入物
的端面剖視圖。
圖5為沿著圖4中A-A線截取的插入物的側(cè)剖浮見圖。
圖6為根據(jù)圖2的燃油噴射器的另一種示例性實施方式的插入
物的端面剖視圖。
具體實施例方式
參照圖1，示出了根據(jù)一種示例性實施方式的燃油系統(tǒng)10。燃 油系統(tǒng)IO是相互配合運送燃油(例如柴油、汽油、重油等)的組件的系統(tǒng)，其將燃油從其存儲的位置運送到發(fā)動機12的燃燒室，在燃 燒室中，燃油將燃燒且燃燒過程釋放的能量將被發(fā)動機12利用以產(chǎn) 生機械動力源。雖然圖1中示出的是用于柴油發(fā)動機的燃油系統(tǒng)， 但燃油系統(tǒng)10可以是任何類型的發(fā)動機(諸如柴油或汽油發(fā)動機的 內(nèi)燃機、渦輪機等)的燃油系統(tǒng)。根據(jù)一種示例性實施方式，燃油 系統(tǒng)10包括油箱14、輸油泵16、高壓泵18、共軌20、燃油噴射器 22和電子控制模塊(ECM) 24。
油箱14是存儲燃油系統(tǒng)10所輸送的燃油的存儲容器。輸油泵 16將燃油從油箱14泵出并以通常低的壓力將其輸送至高壓泵18。 高壓泵18再將燃油增壓至較高的壓力并將燃油輸送至共軌20。共軌 20用于保持在由高壓泵18所產(chǎn)生的高壓，共軌20被用作每個燃油 噴射器22的高壓燃油的來源。每個燃油噴射器22持續(xù)地供給來自 共軌20的燃油使得燃油噴射器22噴射的任何燃油被共軌20提供的 額外的燃油快速取代。ECM 24是從與發(fā)動機12的多種系統(tǒng)(包括 燃油系統(tǒng)10)相關(guān)聯(lián)的傳感器接收表示這多種系統(tǒng)操作狀況(如共 軌燃油壓力、燃油溫度、節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等)的多個輸入 信號的控制模塊。ECM 24使用這些輸入來控制高壓泵18和每個燃 油噴射器22以及其他發(fā)動機組件的操作。燃油系統(tǒng)10的目的是保 證燃油以合適的量、在正確的時間并以正確的方式纟皮不斷地提供給 發(fā)動才幾12以支持發(fā)動才幾12的運4亍。
現(xiàn)在參照圖2，每個燃油噴射器22位于發(fā)動機12內(nèi)能夠使其將 高壓燃油噴射入發(fā)動機12的燃燒室(在一些情況下噴射入預(yù)燃室或 燃燒室的上游端口)的位置并且通常用作控制燃油噴射入燃燒室的 時間、噴射量和噴射方式(例如噴油角度、噴射形式等)的計量裝 置。根據(jù)一種示例性實施方式，每個燃油噴射器22包括主體26、針 閥構(gòu)件28、控制閥30、致動器32和插入物33。
主體26 —般構(gòu)成燃油噴射器22的基本結(jié)構(gòu)，包括接收其他組 件的結(jié)構(gòu)、允許燃油從燃油噴射器2 2的 一 部分流向另 一 部分的流道、 以及保持燃油噴射器22處于組裝狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。主體26可以是由多
8個不同部件、零件或元件構(gòu)建成的組件，它們共同合作以形成燃油
噴射器22的一般結(jié)構(gòu)。根據(jù)一種示例性實施方式，主體26包括壓 力室34、針閥座36、孑L38、控制室40、供給通道42、排出通道44 和控制通道46。
根據(jù)一種示例性實施方式，壓力室34是形成于主體26內(nèi)的通 過供給通道42與共軌20流體聯(lián)接的室或腔，其以允許針閥構(gòu)件28 在打開位置和閉合位置之間往復(fù)運動的方式接收針閥構(gòu)件28。由此， 壓力室34基本用作待噴射的高壓燃油的儲油室。針閥座36位于壓 力室34內(nèi)且用作當(dāng)針閥構(gòu)件28處于閉合位置時落座或密封的表面， 以防止流體流出壓力室34?？卓?38是主體26中靠近針閥座36的孔， 當(dāng)針閥構(gòu)件28處于打開位置時其允許流體從壓力室34流出。
根據(jù)一種示例性實施方式，控制室40是能夠與針閥構(gòu)件28相 互配合使得控制室40內(nèi)的流體壓力向針閥構(gòu)件28施加將針閥構(gòu)件 28推至閉合位置的力(直接地或通過中間構(gòu)件間接地)的室或腔。 通過控制室40內(nèi)的增壓流體向針閥構(gòu)件28選擇性地施加力的作用 能夠用來控制針閥構(gòu)件28在打開和閉合位置之間的移動。根據(jù)一種 示例性實施方式，針閥構(gòu)件28的一部分構(gòu)成限定控制室40的壁的 至少一個，使得控制室40內(nèi)的增壓流體將針閥構(gòu)件28的該部分向 外推?？刂剖?0與供給通道42和控制通道46流體聯(lián)接。供給通道 42和控制通道46中的一個或兩個可以纟是供合適的流量限制以控制 流入和/或流出控制室40的流體流速。
供給通道42、排出通道44和控制通道46均為位于燃油噴射器 22內(nèi)的流道、內(nèi)腔或孔并用于將流體引導(dǎo)至燃油噴射器22的一些部 分。根據(jù)一種示例性實施方式，供給通道42用于將流體從共軌20 引導(dǎo)至壓力室34、控制室40 (通過流量限制)以及控制閥30;排出 通道44用于將流體從控制閥30引導(dǎo)至油箱14 (例如低壓排液器)； 而控制通道46用于在控制閥30和控制室40之間引導(dǎo)流體。雖然每 個流道的直徑可以根據(jù)每個流道的長度和位置而變化，但特定的流 道的最小可用直徑受到制造因素的限制。例如，長的通道可能需要比短的通道更大的最小直徑。根據(jù)其他多種示例性的和替代的實施
方式，流道在燃油噴射器22中所經(jīng)過的特定的路徑是可以變化的。 例如，控制通道46可以被構(gòu)造成使其沿直線路徑的距離最大化。如 下文將更具體解釋的，這可以幫助使用更長(因此體積也更大)的 插入物33。
針閥構(gòu)件28是剛性構(gòu)件，其在打開位置和閉合位置之間移動以 選擇性地允許增壓流體從壓力室34通過孔口 38被噴入燃燒室。根 據(jù)一種示例性實施方式，針閥構(gòu)件28具有包括座表面48和壓力表 面50的第一端、以及包括壓力表面52的相對的第二端。座表面48 與主體26的針閥座38相互配合使得當(dāng)針閥構(gòu)件28處于閉合位置時 基本防止任何流體流出孔口 38。壓力表面50是針閥構(gòu)件28的表面， 當(dāng)針閥構(gòu)件28處于閉合位置時壓力室34中的增壓流體作用于壓力 表面50上以施加針打開力，將針閥構(gòu)件28推至打開位置。類似地， 壓力表面52是針閥構(gòu)件28的相反端上的表面，控制室40中的流體 作用于壓力表面52上以施加針閉合力，將針閥構(gòu)件28推至閉合位 置。由于作用于壓力表面50上的力與作用于壓力表面52上的力相 反，壓力表面50和52的面積^皮構(gòu)造成使得當(dāng)控制室40內(nèi)的流體壓 強與壓力室34內(nèi)的流體壓強大致相等時針閥構(gòu)件28保持在閉合位 置。示出為彈簧54的偏置構(gòu)件聯(lián)接在壓力室34的一部分和針閥構(gòu) 件28之間并且向針閥構(gòu)件28施加偏置力以將針閥構(gòu)件28推向閉合 位置。在壓力表面50和52的面積的配置中要考慮增加了整個針閉 合力的彈簧54所提供的偏置力。根據(jù)多種替代的和示例性的實施方 式，壓力表面50和52的面積可以互相相對地變化，且彈簧54的偏 置力可以變化，但是面積和彈簧54的偏置力應(yīng)當(dāng)使得當(dāng)控制室40 內(nèi)的流體壓強與壓力室34內(nèi)的流體壓強大致相等時針閥構(gòu)件28能 夠保持在閉合位置。類似地，彈簧54提供的偏置力應(yīng)當(dāng)足夠小，使 得壓力室34中的增壓流體施加于針閥構(gòu)件28的針打開力能夠克服 彈簧54的偏置力。
現(xiàn)在參照圖2和圖3，控制閥30是用于選擇性地將控制通道46聯(lián)接到供給通道42或排出通道44的閥門。換句話說，控制閥30 用于選擇性地將控制通道46聯(lián)接到共軌20或油箱14。根據(jù)一種示 例性實施方式，控制閥30是能夠在排出位置56和增壓位置58之間 移動的三通閥?？刂崎y30聯(lián)接到致動器32,致動器32控制控制閥 30在排出位置56和增壓位置58之間的移動。在排出位置56，控制 閥30將控制通道46并因此將控制室40流體聯(lián)接至排出通道44,排 出通道最終通向油箱14。在增壓位置58,控制閥30將控制通道46 并因此將控制室40流體聯(lián)接至供給通道42,供給通道連接到共軌 20。由此，當(dāng)控制閥30處于排出位置56時，控制室40與油箱14 流體聯(lián)接，從而導(dǎo)致控制室40內(nèi)的流體壓強下降到小于壓力室34 中的流體壓強。控制室40中流體壓強的下降則允許壓力室34內(nèi)的 流體將針閥構(gòu)件28推至打開位置。當(dāng)控制閥30處于增壓位置58時， 控制室40與供給通道42流體聯(lián)接，從而導(dǎo)致控制室40內(nèi)的流體壓 強增加至例如與壓力室34中的流體壓強大致相等?？刂剖?0與壓 力室34中的流體壓強大致相等，結(jié)合彈簧54提供的偏置力以及壓 力表面50和52的相對面積，形成作用于針閥構(gòu)件28的凈向下力， 從而將針閥構(gòu)件28移動至閉合位置。根據(jù)多種替代性的和示例性的 實施方式，控制閥可以釆用多種不同配置中的任意一種。例如，控 制閥可以是二通閥、短管閥或任何其他類型的閥門?？刂崎y也可以 由一個閥門元件或多于一個閥門元件構(gòu)成(例如其本質(zhì)上可以由兩 個或更多閥門元件共同工作以完成上述流體連接)。
致動器32是連接到控制閥30并且用于選擇性地使控制閥30在 排出位置56和增壓位置58之間移動的裝置。根據(jù)一種示例性實施 方式，致動器32是電子控制裝置，其響應(yīng)于ECM24提供的電信號 產(chǎn)生移動。根據(jù)多種示例性的和替代的實施方式，電子控制裝置可 以包括螺線管和相應(yīng)的銜鐵、壓電晶體致動器或用于控制控制閥的 移動的任何其他合適的致動裝置。
總的參照圖2至圖6，插入物33是位于控制通道46內(nèi)占據(jù)體積 的結(jié)構(gòu)、元件、構(gòu)件或芯，其用于消耗或占據(jù)控制通道46所限定的體積的至少一部分。通過消耗控制通道46所限定的一些體積，插入 物33減小控制通道46的有效體積，有效體積可以:帔限定為控制通 道46內(nèi)的流體可占據(jù)的體積?？刂仆ǖ?6有效體積的減小凈皮認(rèn)為 能夠提高針閥構(gòu)件28以及因此燃油噴射器22的液壓響應(yīng)。根據(jù)多 種示例性的和替代的實施方式，插入物33可以采用多種不同的形狀 和配置中的任意一種，并且可以消耗控制通道46所限定的整個體積 的不同部分。例如，根據(jù)多種示例性的和替代的實施方式，插入物 33可以占據(jù)控制通道46總體積的約25%到75%，且更特別地為總 體積的約30%到50%。根據(jù)其他示例性的和替代的實施方式，插入 物33可以消耗控制通道46總體積的任何部分。根據(jù)其他多種示例 性的和替代的實施方式，插入物33的長度約等于控制通道46的最 大直線部分的長度。根據(jù)其他示例性的和替代的實施方式，插入物 33的長度可以是控制通道46的最大直線部分的長度的任一部分。根 據(jù)另 一些其他的示例性的和替代的實施方式，插入物能夠被插入控 制通道46的非直線的一個或多個部分。根據(jù)其他示例性的和替代的 實施方式，插入物33可以延伸進入控制室40并且消庫毛控制室40的 總體積的一部分。
現(xiàn)在參照圖4和圖5，根據(jù)一種示例性實施方式，插入物33可 以采用構(gòu)件60的形式。根據(jù)一種示例性實施方式，構(gòu)件60由將基 本平的、長方形的材料部件62巻成基本圓柱形而構(gòu)成。在平的狀態(tài) 下，部件62包括相反的表面64和66、相反的邊緣68和70、相反 的末端65和67、長度71以及厚度73。 一旦部件62 一皮巻成圓柱形， 邊緣68和70通常彼此面對且隔開以限定較小的間距72。表面64 限定在構(gòu)件60的長度上延伸的內(nèi)部通道74,而表面66限定構(gòu)件60 的外徑。在該配置下，當(dāng)構(gòu)件60被插入控制通道46時，構(gòu)件60的 材料占據(jù)控制通道46的體積的很大部分。流體能夠占據(jù)的僅有的體 積(即控制通道46的有效體積)是由內(nèi)部通道74所限定的較小體 積和由間距72所限定的較小體積。為了便于將構(gòu)件60插入控制通 道46并減小插入時形成隆起的可能性，外表面66可以包括分別靠
12近末端65和67的過渡區(qū)域76和78。才艮據(jù)一種示例性實施方式，過 渡區(qū)域76和78基本是直的、漸細的區(qū)域，其直徑隨著朝向構(gòu)件60 的中央延伸逐漸增大。根據(jù)其他示例性的和替代的實施方式，過渡 區(qū)域可以使用多種不同形狀和配置的任意一種。例如，過渡區(qū)域可 以是輻射式的、彎曲的、凹的、凸的、部分直的、部分彎曲的、階 梯狀的和/或其他形狀和配置。根據(jù)其他替代的和示例性的實施方式， 構(gòu)件可以不包括任何過渡區(qū)域，或者可以僅包括 一 個過渡區(qū)域。
根據(jù)多種示例性的和替代的實施方式，可以通過改變構(gòu)件60的 長度71來調(diào)整構(gòu)件60所消耗的體積。由此，為了實現(xiàn)控制通道46 的有效體積最小，長度71應(yīng)當(dāng)最大化。類似地，為了實現(xiàn)控制通道 46的有效體積較大，長度71應(yīng)當(dāng)小于最大長度。根據(jù)其他多種示例 性的和替代的實施方式，可以通過改變構(gòu)件60的厚度73來調(diào)節(jié)構(gòu) 件60所占據(jù)的體積。由此，為了實現(xiàn)控制通道46的有效體積最小， 厚度73應(yīng)當(dāng)最大化。類似地，為了實現(xiàn)控制通道46的有效體積較 大，厚度73應(yīng)當(dāng)小于最大厚度。根據(jù)另一些多種示例性的和替代的 實施方式，可以通過改變構(gòu)件60的形狀來調(diào)節(jié)構(gòu)件60所占據(jù)的體 積。例如，構(gòu)件60可以具有橢圓形的截面而不是基本圓形的截面， 由于橢圓形構(gòu)件的截面形狀與控制通道46的截面形狀不匹配，因此 流體可用體積不僅形成于橢圓形構(gòu)件內(nèi)部和間距內(nèi)，也形成于在橢 圓形構(gòu)件的外表面與限定控制通道46的表面之間的一些區(qū)域處。
現(xiàn)在參照圖6,根據(jù)其他示例性的實施方式，插入物33可以采 用構(gòu)件80的形式。根據(jù)一種示例性實施方式，構(gòu)件80為具有兩個 相反的弧82和84的結(jié)構(gòu)，如果延伸相反的弧82和84則能限定圓 85?；?2和84在兩端^皮兩個相對的平的部分86和88隔開，平的 部分86和88由環(huán)85的兩個平行的弦限定。在這種配置下，構(gòu)件80 將消^^控制通道46的除了平的部分86和88與控制通道46的相應(yīng) 內(nèi)表面之間的空間所限定的體積之外的全部相應(yīng)體積。由此，可以 通過調(diào)整平的部分86和88距離圓85的中心的距離來調(diào)整控制通道 46的有效體積。根據(jù)多種替代的和示例性的實施方式，限定圓85的切除部分90和92的平的部分可以被以下部分所耳又代彎曲的部 分或三角形的部分；或凹槽、狹縫或通道；或限定多種不同切除部 分形狀中的任意一種的其他部分或形狀。根據(jù)其他的替代的和示例 性的實施方式，每個切除部分沿著構(gòu)件長度的路徑可以是直線的、 可以是彎曲的、可以是螺旋形的、或者可以具有任何其他路徑，只 要該路徑允許流體從插入物外部或內(nèi)部流過。與構(gòu)件60—樣，可以 通過改變構(gòu)件80的長度來調(diào)整構(gòu)件80所消耗的體積。也可以通過 改變切除部分的形狀和/或切除部分?jǐn)?shù)量來調(diào)整所消耗的體積。通過 進行這些調(diào)整，構(gòu)件80可以具有多種不同結(jié)構(gòu)中的一種并且可以被 調(diào)整以實現(xiàn)控制通道46內(nèi)希望的有效體積。
根據(jù)多種替代的和示例性的實施方式，插入物33可以由多種不 同材料中的任意一種構(gòu)成。例如，插入物可以由多種金屬、合金、 聚合體、陶資或其它適合的材料構(gòu)成。根據(jù)其他多種替代的和示例 性的實施方式，插入物可以由多種不同的制造技術(shù)中的一種或多種 來制造。例如，至少部分取決于構(gòu)成插入物的一種或多種材料，插 入物可以被模制、鑄造、機加工、鍛造、壓制或通過其他方式操作 以實現(xiàn)其最終形狀和形式。根據(jù)其他的示例性的和替代的實施方式， 插入物可以以多種不同方式中的一種插入或》文置于控制通道46內(nèi)。 例如，插入物可以緊密配合在控制通道46內(nèi)并且可以與控制通道46 具有壓配合；插入物可以被冷卻(例如通過使用冷凍技術(shù))然后放 置于控制通道46內(nèi)，在通道內(nèi)隨著插入物溫度回升并擴張，插入物 與控制通道46的壁形成緊密接觸；插入物能夠進行相對松的配合或 者"浮，，在控制通道46內(nèi)并且可以簡單地被插入控制通道46;插入 物可以沿著插入物的長度與限定控制通道46的表面接合和/或在其 末端與表面接合(例如在控制通道46彎曲的點)；插入物可以連續(xù) 地或間斷地接合控制通道46;和/或插入物可以使用多種其他技術(shù)中 的一種或多種來放入或插入或保持在控制通道46內(nèi)。根據(jù)其他示例 性的和替代的實施方式，插入物能夠適于不同的燃油(例如超低硫 柴油燃油、JP8、生物柴油等)或者多種其他流體中的一種或多種。工業(yè)實用性
如上文所討論的，燃油噴射器22被用于將高壓燃油噴射入發(fā)動機12的燃燒室(在一些情況下噴射入預(yù)燃室或燃燒室的上游端口 )并且通常用作控制燃油噴射入燃燒室的時間、噴射量和噴射方式的計量裝置。根據(jù)一種示例性實施方式，燃油噴射器22以下述方法進行操作。燃油噴射器22從共軌20接收增壓燃油。在燃油噴射器22內(nèi)，供給通道42將增壓燃油引導(dǎo)至壓力室34、控制室40和控制閥30。在壓力室34內(nèi)，增壓燃油作用于針閥構(gòu)件28的壓力表面50并且向針閥構(gòu)件28施加將針閥構(gòu)件28推向打開位置的針打開力。在控制室40內(nèi)，增壓燃油作用于針閥構(gòu)件28的壓力表面52并且向針閥構(gòu)件28施加將針閥構(gòu)件28推向閉合位置的針閉合力。除了壓力室34和控制室40內(nèi)的增壓燃油作用于針閥構(gòu)件28的力之外，彈簧54以向針閥構(gòu)件28施加額外的針閉合力的方式聯(lián)接到針閥構(gòu)件28。
彈簧54、壓力表面50和壓力表面52能夠互相配合使得當(dāng)壓力室34內(nèi)的燃油壓強與控制室40內(nèi)的燃油壓強基本相等時，作用于針閥構(gòu)件28的總合力是使針閥構(gòu)件28移動至、或?qū)⑨橀y構(gòu)件28保持在閉合位置的針閉合力。當(dāng)針閥構(gòu)件28處于閉合位置時，針閥構(gòu)件28防止(或基本防止)任何燃油流出孔口 38。但是，當(dāng)控制室40內(nèi)的燃油壓強降低足夠的量，控制室40內(nèi)的燃油與彈簧54所提供的總的針閉合力將降低到壓力室34內(nèi)的增壓燃油(通常為大致等于共軌20的壓強)所提供的針打開力大于總的針閉合力的程度。當(dāng)這一情況發(fā)生時，針閥構(gòu)件28移動至打開位置且允許壓力室34的增壓燃油流出孔口 38并被噴射(直4妄或間接地)入發(fā)動機12的燃燒室。
控制閥30 —般用于通過控制控制室40內(nèi)的燃油壓力來控制燃油噴射器22的燃油噴出(例如從孔口 38噴出的燃油流動)。為了控制控制室40內(nèi)的壓力，控制閥30在增壓位置58和排出位置56之間移動以選擇性地將控制通道46和控制室40分別聯(lián)接至供給通道42 (與共軌20的增壓燃油流體聯(lián)接)或排出通道44 (與油箱14流體聯(lián)接)。為了開始噴射，控制閥30從增壓位置58移動至排出位置56。這將控制室40聯(lián)接至油箱14,從而允許作用于針閥構(gòu)件28的針打開力克服針閉合力，使得針閥構(gòu)件28移動至打開位置。為了結(jié)束噴射，控制閥30從排出位置56移動至增壓位置58。這將控制室40 (借助控制通道46和一直與控制室40流體聯(lián)接的供給通道42 )聯(lián)接至共軌20，從而允許作用于針閥構(gòu)件28的針閉合力克服針打開力，使得針閥構(gòu)件28移動至閉合位置。由ECM24控制的致動器32控制控制閥30在增壓位置58和排出位置56之間的移動。
限制燃油噴射器提供可控的、 一致的短間歇時間少量噴射的能力的一個因素是快速停止噴射過程的能力。影響噴射過程停止快慢的一個重要因素是控制通道*和控制室40內(nèi)的燃油壓強增加的速
度。需要增加至更大壓強的燃油的總體積又影響壓強能夠增加的速度?？偟膩碚f，需要增加至更大壓強的燃油的體積越大，將燃油增壓至特定的更高壓強所需要的時間越長，且停止噴射所需要的時間也越長。
根據(jù)本發(fā)明，占據(jù)一定體積的插入物33可以被插入或通過其他方式放置于控制通道46內(nèi)以提供控制通道46的小于其實際體積的有效體積。插入物33的使用是減小填充控制通道46和控制室40所需要的燃油體積的相對簡單、可靠且成本低的方法，并由此改進了燃油噴射器22的響應(yīng)能力。根據(jù)多種示例性的和替代的實施方式，
易地插入燃油噴射器22中。插入物33的使用還使得更容易使控制閥(及相應(yīng)的致動器)位于不緊靠控制室的位置，從而提供更多的設(shè)計靈活性。由此，通過使用插入物33,不需要將控制閥及相應(yīng)的致動器移動至燃油噴射器內(nèi)相對靠近控制室的內(nèi)部位置。類似地，不需要延長針閥構(gòu)件的長度使得控制室能夠靠近位于燃油噴射器頂部的控制閥和相應(yīng)的致動器。
需要注意，在示例及替代的實施方式中所示出的燃 噴射器和插入物的元件的構(gòu)造和布置僅是示例性的。雖然在本發(fā)明中具體描述了所述主題的一些實施方式，但是評閱了本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易理解，在不實質(zhì)性地脫離所述主題的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點的情況下可能進行很多修改(例如大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、各個元件的形狀和比例、參數(shù)值、安置方法、材料使用、方向等的變化)。例如，示出的整體地形成的元件可以由多個零件構(gòu)成，或者被示出為多個零件的元件可以整體地形成，接觸面(例如座表面、閥門位置等)的操作可以顛倒或通過其他方式改變，以及/或者系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和/或構(gòu)件或連接器或其他元件的長度、寬度或厚度可以改變。應(yīng)當(dāng)注意，燃油噴射器的元件和/或組裝體，包括插入物，可以由提供足夠強度或耐久度的許多材料中的任意 一種，以許多種結(jié)構(gòu)或組合中的任意一種，并且通過許多種適合的制造工藝中的任意一種或多種制造而成。還應(yīng)當(dāng)注意，插入物可以用于燃油噴射器內(nèi)多種不同通道內(nèi)的
任意一種；可以用于多種不同類型的燃油噴射器(包括但不限于機械或液壓致動的組合噴射器)；可以用于諸如不同液壓組件的多種其他應(yīng)用的任意一種，包括但不限于燃油泵、用于控制發(fā)動機的氣門系統(tǒng)的一部分的液壓閥系統(tǒng)等；或者可以用于多種不同的目的。因此，本發(fā)明的范圍意于包含所有這些修改。在不脫離所述主題的精神的條件下，可以對示例性和替代的實施方式的設(shè)計、操作狀況、以及布置進行其他替換、修正、變化或省略。
1權(quán)利要求
1.一種用于噴射流體的噴射器，包括室，其用于接收流體；控制閥，其能夠在第一位置和第二位置之間移動；流道，其在所述控制閥和所述室之間延伸，所述流道限定第一體積；以及插入物，其位于所述流道內(nèi)，所述插入物占據(jù)第二體積；其中，使所述插入物位于所述流道內(nèi)使得所述流道的能用于接收流體的流道體積減小至第三體積，第三體積等于第一體積減第二體積。
2. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述室為控制室。
3. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述流道為控制通道。
4. 如權(quán)利要求3所述的噴射器，還包括具有第一端和第二端的針閥構(gòu)件，所述控制室內(nèi)的流體向所述第 一 端施加力。
5. 如權(quán)利要求4所述的噴射器，還包括用于接收流體的壓力室，其中，所述針閥構(gòu)件的所述第二端與所述壓力室內(nèi)的流體接觸。
6. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述第二體積是所述第一體積的至少25% 。
7. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述插入物為包括允許流體繞著所述插入物流動的至少 一 個縱向切除部分的基本圓柱形構(gòu)件。
8. 如權(quán)利要求7所述的噴射器，其中，所述插入物包括兩個相對的縱向平面，所述兩個平面形成所述圓柱形構(gòu)件的弦狀切除部分。
9. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述插入物限定允許流體/人所述插入物中流過的內(nèi)部通道。
10. 如權(quán)利要求9所述的噴射器，其中，所述插入物是由基本為長方形的材料部件巻成管狀。
11. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述插入物是直的。
12. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述插入物具有靠近所述控制室的第一端和相反的第二端，并且所述第一端和所述第二端中的至少 一個是漸細的。
13. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述控制通道包括直的部分，且其中所述插入物的長度約等于所述控制通道的所述直的部分的長度。
14. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述插入物是金屬的。
15. —種燃油噴射器，包括主體，其包括燃油入口、低壓出口和用于燃油噴射的至少一個孔口 ；控制室；控制閥，其能夠在第一位置和第二位之間移動，在第一位置時所述控制室與所述燃油入口流體聯(lián)接而在第二位置時所述控制室與所述^f氐壓出口流體聯(lián)接；控制通道，其在所述控制閥與所述控制室之間延伸，且所述控制通道限定第一體積；壓力室，其與所述燃油入口流體聯(lián)接；針閥構(gòu)件，其具有受到所述壓力室內(nèi)的增壓流體作用的第 一 端以及受到所述控制室內(nèi)的增壓流體作用的第二端，所述針閥構(gòu)件能夠在第一位置和第二位置之間移動，在第一位置時所述至少一個孔口與所述壓力室流體斷開而在第二位置時所述至少一個孔口與所述壓力室流體聯(lián)接；以及插入物，其位于所述控制通道內(nèi)，且所述插入物占據(jù)第二體積；其中，使所述插入物位于所述控制通道內(nèi)使得所述控制通道的能用于接收燃油的體積減小至第三體積，第三體積等于第 一 體積減去第二體積。
16. 如權(quán)利要求15所述的燃油噴射器，其中，所述插入物為包括允許流體繞著所述插入物流動的至少 一 個縱向切除部分的基本圓柱形構(gòu)件。
17. 如權(quán)利要求15所述的燃油噴射器，其中，所述插入物限定 允許流體/人所述插入物中流過的內(nèi)部通道。
18. 如權(quán)利要求15所述的燃油噴射器，其中，所述插入物具有 靠近所述控制室的第一端和相反的第二端，其中第一端和第二端中 的至少一個是漸細的。
19. 如權(quán)利要求15所述的燃油噴射器，其中，所述控制通道包 括直的部分，且其中所述插入物的長度約等于所述控制通道的所述 直的部分的長度。
20. 如權(quán)利要求15所述的燃油噴射器，其中，所述插入物能夠 壓配合到所述控制通道中。
21. 如權(quán)利要求15所述的燃油噴射器，其中，所述插入物是金 屬的。
22. 如權(quán)利要求15所述的燃油噴射器，其中，第二體積是第一 體積的至少25% 。
23. —種操作具有能夠選擇性地接收增壓流體以向針閥構(gòu)件施 加閉合力的控制室的燃油噴射器的方法，該方法包括如下步驟選擇性地在第 一 位置和第二位置之間致動控制閥；以及 通過內(nèi)部具有插入物的流道使流體在控制室與控制閥之間移 動，所述插入物消耗流道所限定的總體積的至少23% 。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，還包括當(dāng)控制閥在第一位置時 將控制室流體聯(lián)接至增壓燃油源的步驟。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，還包括當(dāng)控制閥在第二位置時 將控制室流體聯(lián)接至低壓排液器的步驟。
26. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述插入物為包括允許 流體繞著所述插入物流動的至少 一 個縱向切除部分的基本圓柱形的 構(gòu)件。
27. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述插入物限定允許流 體從所述插入物中流過的內(nèi)部通道。
全文摘要
具有相對大體積的控制通道的燃油噴射器的響應(yīng)能力可能有限。本文描述的噴射器可以通過提供用于接收流體的室(40)、控制閥(30)、流道(46)和插入物(33)來幫助減小控制通道的體積并提高響應(yīng)能力?？刂崎y可以在第一位置和第二位置之間移動。流道可以在控制閥和室之間延伸，且流道可以限定第一體積。插入物可以位于流道內(nèi)，且插入物可以占據(jù)第二體積。使插入物位于流道內(nèi)使得流道的能用于接收流體的體積被減小至第三體積，第三體積等于第一體積減去第二體積。
文檔編號F02M47/02GK101688503SQ200880023693
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者D·H·吉布森, 孫金輝 申請人:卡特彼勒公司