專利名稱：用于燃料噴射器的雙向閥孔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及燃料噴射系統(tǒng)，具體涉及一種具有構(gòu)造成有利于流體排出的凸起閥座的雙向閥孔板/孔口板。
背景技術(shù)：
已知使用與每個(gè)氣缸相關(guān)的噴射器的內(nèi)燃機(jī)。典型的燃料噴射器包括操作成以受控方式將燃料噴射到氣缸內(nèi)的各種閥和閥裝置。這些閥通常由與每個(gè)燃料噴射器相關(guān)的電子致動(dòng)器控制。每個(gè)燃料噴射器都能夠在預(yù)定時(shí)間并以預(yù)定時(shí)段將一定量的燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)。典型的噴射器位于發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門蓋下方并與氣缸直接流體連通。在操作過(guò)程中，發(fā)送到燃料噴射器的電信號(hào)致動(dòng)將燃料噴射到氣缸內(nèi)的閥。共軌燃料系統(tǒng)通常利用多個(gè)燃料噴射器將高壓燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)。這些燃料噴射器中的每一個(gè)都可包括具有帶噴嘴供給通路的柱狀孔以及噴嘴出口的噴嘴組件。止回針閥以可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置在柱狀孔內(nèi)，并被偏壓向噴嘴出口被阻塞的關(guān)閉位置。響應(yīng)于預(yù)定的噴射請(qǐng)求，止回針閥可選擇性地移動(dòng)以打開(kāi)噴嘴出口，從而使得高壓燃料能夠從噴嘴供給通路流入燃燒室。通常，彈簧將噴射器的針偏壓向關(guān)閉位置。致動(dòng)器定期致動(dòng)以使針移動(dòng)或以其它方式允許針移至打開(kāi)或噴射位置，以將預(yù)定量的燃料分配到燃燒室內(nèi)。在一種燃料噴射器中，高壓燃料從高壓燃料源如共軌被泵吸到噴射室內(nèi)，流體形成趨于克服彈簧的力提升針的力。為防止針移動(dòng)，還向設(shè)置在針與噴射孔口相對(duì)的一端處的壓力平衡儲(chǔ)器提供高壓燃料以平衡噴射室內(nèi)的高壓燃料所施加的力。在適當(dāng)時(shí)刻，致動(dòng)機(jī)構(gòu)打開(kāi)閥以使高壓燃料從壓力平衡儲(chǔ)器排出并允許針移至打開(kāi)位置并將燃料噴射到燃燒室內(nèi)。1998年9月8日授權(quán)的美國(guó)專利No. 5，803，369中提供了這種燃料噴射器的一個(gè)示例。高壓燃料存在于壓力控制腔室內(nèi)，其中電磁閥提升球形部件使其離開(kāi)平板的環(huán)形座面以釋放壓力控制腔室內(nèi)的壓力。高壓燃料從壓力控制腔室流經(jīng)貫穿平板的限流孔，流過(guò)環(huán)形座面并流入環(huán)形溝槽通路，并經(jīng)徑向燃料溝槽通路向外流動(dòng)。在壓力釋放的情況下， 噴嘴針可向上移動(dòng)使得高壓燃料經(jīng)關(guān)閉的噴射孔排放。在圖1-8中所示的實(shí)施例中，平板的環(huán)形溝槽通路包括面對(duì)環(huán)形座面的凸起表面，該凸起表面具有相對(duì)于座面大體凸出的內(nèi)壁。隨著高壓燃料流過(guò)環(huán)形溝槽通路，由于流動(dòng)的燃料沖擊在環(huán)形溝槽通路的這些內(nèi)壁上而出現(xiàn)氣穴。隨著時(shí)間推移，氣穴可導(dǎo)致平板的凸起表面結(jié)構(gòu)損壞并形成影響燃料噴射器性能的碎屑。因此，需要一種用于閥孔板的新技術(shù)，該閥孔板可允許高壓燃料從壓力控制腔室排出而不導(dǎo)致孔板由于排出的燃料的氣穴而損壞。

發(fā)明內(nèi)容
在一方面，本發(fā)明針對(duì)一種用于燃料噴射裝置的壓力平衡孔板。該孔板可包括具有頂面、底面、環(huán)形外表面和本體縱向軸線的圓柱形本體、從頂面延伸到底面的平衡壓力釋放孔口、以及從頂面向上延伸并包圍壓力平衡釋放孔口的凸起閥座。該閥座可具有環(huán)繞平衡壓力釋放孔口的中心座表面和從該中心座表面徑向向外延伸并在其間限定排出通道的多個(gè)葉狀部分。排出通道的寬度W?？呻S著與平衡壓力釋放孔口的徑向距離增加而增加。在另一方面，本發(fā)明針對(duì)一種燃料噴射器，該燃料噴射器可包括用于控制燃料流入燃燒室的止回針、其中具有將止回針壓向關(guān)閉的燃料阻塞位置的加壓燃料的壓力平衡儲(chǔ)器、以及控制閥組件。該控制閥組件可包括壓力平衡孔板，該壓力平衡孔板可具有從其頂面延伸到其底面的平衡壓力釋放孔口，并且可具有從頂面向上延伸并包圍平衡壓力釋放孔口的凸起的閥座。該平衡壓力釋放孔口可與壓力平衡儲(chǔ)器流體連通，并且該凸起的閥座可具有環(huán)繞平衡壓力釋放孔口的中心座表面和從該中心座表面徑向向外延伸并在其間限定排出通道的多個(gè)葉狀部分。該控制閥組件還可包括閥部件，該閥部件可具有平坦表面，該平坦表面構(gòu)造成接合凸起的閥座并在其間形成密封以防止流體流經(jīng)平衡壓力釋放孔口。該閥部件可選擇性地控制加壓燃料從壓力平衡儲(chǔ)器到排出口的流動(dòng)，以使得當(dāng)閥部件在閥部件與閥座之間形成密封時(shí)加壓燃料將止回針維持在關(guān)閉的燃料阻塞位置。當(dāng)閥部件與閥座分離時(shí)加壓燃料可經(jīng)平衡壓力釋放孔口排出以允許止回針移至打開(kāi)的燃料噴射位置。在又一方面，本發(fā)明針對(duì)一種用于內(nèi)燃機(jī)中的燃料噴射器系統(tǒng)。該燃料噴射器系統(tǒng)可包括高壓燃料源、與該高壓燃料源流體連通的噴射室、用于控制加壓燃料從噴射室流入燃燒室的止回針、與高壓燃料源流體連通的壓力平衡儲(chǔ)器——其中該儲(chǔ)器中的加壓燃料將止回針壓向關(guān)閉的燃料阻塞位置、以及控制閥組件。該控制閥組件可包括壓力平衡孔板——該孔板可具有從壓力平衡孔板的頂面延伸到其底面的平衡壓力釋放孔口，并且可具有從頂面向上延伸并包圍平衡壓力釋放孔口的凸起的閥座。該平衡壓力釋放孔口可與壓力平衡儲(chǔ)器流體連通，并且該凸起的閥座可具有環(huán)繞平衡壓力釋放孔口的中心座表面和從該中心座表面徑向向外延伸并在其間限定排出通道的多個(gè)葉狀部分。該控制閥組件還可包括閥部件，該閥部件可具有平坦表面，該平坦表面構(gòu)造成接合凸起的閥座并在其間形成密封以防止加壓燃料流經(jīng)平衡壓力釋放孔口。該閥部件可選擇性地控制加壓燃料從壓力平衡儲(chǔ)器到排出口的流動(dòng)以使得當(dāng)閥部件在閥部件與閥座之間形成密封時(shí)加壓燃料將止回針維持在關(guān)閉的燃料阻塞位置，并且當(dāng)閥部件與閥座分離時(shí)加壓燃料可經(jīng)平衡壓力釋放孔口排出以允許止回針移至打開(kāi)的燃料噴射位置。本發(fā)明另外的方面通過(guò)本專利的權(quán)利要求來(lái)限定。


圖1是結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的雙路閥孔板的燃料噴射器的剖視圖；圖2是包括雙路閥孔板的圖1的燃料噴射器的一部分的放大剖視圖；圖3是圖1的燃料噴射器的雙路閥的球形部件的透視圖；圖4是圖1的燃料噴射器的雙路閥孔板的俯視圖；圖5是圖3的雙路閥孔板的閥座和第一閥體座的俯視圖；圖6是圖1的燃料噴射器的雙路閥孔板的替換實(shí)施例的俯視圖；以及圖7是圖6的雙路閥孔板的閥座和第一閥體座的俯視圖。
具體實(shí)施例方式盡管下文闡述了本發(fā)明的多個(gè)不同實(shí)施例的詳細(xì)描述，但應(yīng)理解，本發(fā)明的法定范圍通過(guò)在本專利最后闡述的權(quán)利要求的詞句來(lái)限定。詳細(xì)描述應(yīng)該僅被解釋為示例性的且并未描述本發(fā)明每一個(gè)可能的實(shí)施例，因?yàn)槊枋雒恳粋€(gè)可能的實(shí)施例將是不現(xiàn)實(shí)的，盡管并非不可能?？梢允褂卯?dāng)前技術(shù)或在本專利的提交日期之后開(kāi)發(fā)的技術(shù)實(shí)施多個(gè)替換實(shí)施例，這些實(shí)施例仍將落入限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。還應(yīng)理解，除非在本專利中使用句子“如本文所用的，術(shù)語(yǔ)—在此被定義為意味著...”或類似句子來(lái)清楚地定義術(shù)語(yǔ)，否則無(wú)意明確地或通過(guò)暗示限制該術(shù)語(yǔ)的含義超過(guò)其一般或普通含義，并且這種術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該基于本專利的任何部分作出的任何陳述(權(quán)利要求的語(yǔ)言以外)而被解釋為范圍受到限制。就本專利最后的權(quán)利要求中敘述的任何術(shù)語(yǔ)在本專利中以與單一含義一致的方式被談及這方面而言，這樣只是為了清楚以便不會(huì)使讀者混淆，且并非旨在通過(guò)暗示或以其它方式將這種權(quán)利要求術(shù)語(yǔ)限制在該單一含義。最后，除非通過(guò)敘述詞語(yǔ)“裝置”和功能而不敘述任何結(jié)構(gòu)來(lái)限定權(quán)利要求元件，否則并非旨在基于 35U. S. C. § 112第六段的應(yīng)用來(lái)解釋任何權(quán)利要求元件的范圍。圖1示出可實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的閥孔板的燃料噴射器10的示例。該燃料噴射器可在高壓燃料入口 12處接收來(lái)自加壓燃料源如共軌的高壓燃料。在燃料入口 12處的高壓燃料可流經(jīng)一系列高壓燃料通路14-18并流入噴嘴外殼22內(nèi)的噴射室20。取決于燃料噴射器10的特定構(gòu)型，高壓燃料通路14-18可分別形成在燃料噴射器10對(duì)應(yīng)的多個(gè)構(gòu)件中，例如閥體對(duì)、壓力平衡孔板沈和止回導(dǎo)板28。止回套筒30可設(shè)置在噴嘴外殼22內(nèi)并進(jìn)一步限定噴射室20。止回套筒30可在止回導(dǎo)板觀與止回提升墊片32之間延伸，其中止回提升墊片32接合從噴嘴外殼22的噴嘴開(kāi)口 36伸出的噴嘴末端34。當(dāng)燃料噴射器10被組裝好時(shí)，由孔板沈、止回導(dǎo)板觀、止回套筒30、止回提升墊片32和噴嘴末端34組成的整個(gè)組件(stack)可密封接合在一起而形成密封，該密封在閥體M被附接到噴嘴外殼22上時(shí)防止高壓燃料從燃料噴射器10泄漏。 止回導(dǎo)板觀、止回套筒30、止回提升墊片32和噴嘴末端34可具有軸向鉆孔40-46，止回閥桿38設(shè)置在其中。止回導(dǎo)板觀的軸向鉆孔40可具有略大于止回閥桿38的上部的外徑的內(nèi)徑，使得所述上部適貼地配合在軸向鉆孔40內(nèi)并由軸向鉆孔40引導(dǎo)以使得止回閥桿38可在噴射室20內(nèi)軸向地上下移動(dòng)。相反，止回套筒30和止回提升墊片32的軸向鉆孔42、44可分別具有大于止回閥桿38的中心部分的外徑的內(nèi)徑，使得噴射室20具有高壓燃料所需的容積以用于燃料噴射器10的適當(dāng)操作。噴嘴末端34的軸向鉆孔46可具有小于軸向鉆孔42、 44的內(nèi)徑，但仍在軸向鉆孔46與設(shè)置在其中的止回閥桿38的針48之間提供環(huán)形空間以允許高壓燃料流至噴嘴末端；34的噴射孔口 50。針48的末端和噴嘴末端34的端部可構(gòu)造成當(dāng)針48接合噴嘴末端34的端部時(shí)形成密封以防止燃料流經(jīng)噴射孔口 50。止回閥桿38的向上運(yùn)動(dòng)使得針48與噴嘴末端34的端部分離以允許燃料被噴射到燃燒室內(nèi)。針48的環(huán)形臺(tái)肩52具有略小于軸向鉆孔46的內(nèi)徑的外徑，該環(huán)形臺(tái)肩52使針48在噴嘴末端34內(nèi)對(duì)準(zhǔn)同時(shí)允許燃料流向噴射孔口 50(有可能借助于形成在其中的溝槽、孔口或其它流動(dòng)通道)。設(shè)置在止回套筒30內(nèi)的止回閥桿38的中心部分包括上環(huán)形臺(tái)肩54，該環(huán)形臺(tái)肩 54具有小于軸向鉆孔42的內(nèi)徑的外徑以允許燃料流經(jīng)噴射室20。設(shè)置在環(huán)形臺(tái)肩M與止回導(dǎo)板觀的底面之間的彈簧56提供將止回閥桿38偏壓向噴嘴末端34的力，使得針48形成防止燃料離開(kāi)噴射孔口 50的密封。如果有必要，具有適當(dāng)厚度的墊片58可被安放在彈簧56與環(huán)形臺(tái)肩M的上表面之間以控制彈簧56的壓縮。為保持止回閥桿38落座直到將燃料噴射到燃燒室內(nèi)的適當(dāng)時(shí)間，在止回導(dǎo)板觀的軸向孔口 40的上端處設(shè)置將被充裝有加壓燃料的壓力平衡儲(chǔ)器60。參看圖2，示出燃料噴射器10的中心部分。壓力平衡儲(chǔ)器60形成在軸向鉆孔40的上端處并由軸向鉆孔40的內(nèi)壁、止回導(dǎo)板觀的凸起的落座表面、止回閥桿38的端部和孔板沈的底面限定。高壓燃料由形成在閥體M的底面中的高壓燃料平衡通路62從高壓燃料通路14、16分流。高壓燃料平衡通路62延伸到平衡壓力孔口 64的開(kāi)口，該開(kāi)口延伸穿過(guò)孔板26。高壓燃料平衡通路62和平衡壓力孔口 64使得壓力平衡儲(chǔ)器60與高壓燃料入口 12流體連通。在向噴射室20提供高壓燃料的同時(shí)，壓力平衡儲(chǔ)器60被高壓燃料加壓。在如圖 1中所示止回閥桿38落座并且壓力平衡儲(chǔ)器60被加壓時(shí)，燃料噴射器10將保持關(guān)閉直到壓力從壓力平衡儲(chǔ)器60釋放。噴射室20和壓力平衡儲(chǔ)器60暴露于在高壓燃料入口 12處提供的相同高壓燃料，但存在沿向下方向的壓力引起的凈力以維持針48的落座，因?yàn)獒?8 在座下方的部分未暴露于高壓燃料。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，止回閥桿38在軸向鉆孔40內(nèi)的部分的直徑可為大約5. Omm(大約0. 197英寸)并且針48與噴嘴末端34之間的閥座可呈圓形且可具有大約2. 7mm(大約0.106英寸)的直徑。結(jié)果，壓力平衡儲(chǔ)器60內(nèi)的加壓燃料作用在大約19. 6mm2(大約0. 030平方英寸)的垂直于止回閥桿38的縱向軸向的液壓表面積上，而噴射室20內(nèi)的加壓燃料作用在大約13. 9mm2 (大約0. 022平方英寸)(止回閥桿38的面積減針48在座下方的面積)的液壓表面積上。當(dāng)加壓燃料如下所述從壓力平衡儲(chǔ)器60排出時(shí)，平衡壓力釋放并允許止回閥桿38在噴射室20內(nèi)的加壓燃料所施加的力的作用下向上移動(dòng)并使針48離座(unseat)。為促進(jìn)所述離座，彈簧56的尺寸設(shè)計(jì)為提供小于該向上力的向下力。一旦針48離座，加壓燃料便作用在止回閥桿38的全部液壓表面積 (即，大約19.6mm2/0.030平方英寸)上。當(dāng)要使針48重新落座以停止噴射加壓燃料時(shí)，壓力平衡儲(chǔ)器60再次被高壓燃料加壓。由于壓力平衡儲(chǔ)器60和噴射室20內(nèi)的加壓燃料在針48離座的狀態(tài)下作用在相同尺寸的液壓表面積上，所以這些力達(dá)到平衡并彼此抵消，并且針48在彈簧56的偏壓力的作用下移回落座位置。加壓燃料通過(guò)孔板沈經(jīng)由平衡壓力釋放孔口 66從壓力平衡儲(chǔ)器60排出。燃料通過(guò)壓力釋放孔口 66的排出由雙向電磁閥68控制，該電磁閥操作成使球形部件或滾珠70 交替地接合孔板26的閥座以防止流體流動(dòng)，以及與閥座分離以允許排出。如圖3中更詳細(xì)所示，滾珠70具有球形部分70a和將接合孔板沈的閥座的平坦落座部分70b。球形部分 70a容許滾珠70旋轉(zhuǎn)并與閥座自對(duì)準(zhǔn)以確保閥座與落座部分70b之間的充分接觸。落座部分70b具有將與落座表面的幾何形狀相結(jié)合的相關(guān)直徑DS以確定落座部分70b與閥座之間的接觸面積，如下文更充分地說(shuō)明的。返回圖1，滾珠70可設(shè)置在電樞銷72的凹部?jī)?nèi)，該電樞銷72在閥體M的軸向鉆孔74內(nèi)向上延伸到設(shè)置在電樞殼體78內(nèi)的電樞76。電樞銷72可被彈簧80向下偏壓，該彈簧80設(shè)置在安裝在電樞銷72上的套環(huán)82與墊片84之間，該墊片84可被固定成使得墊片84相對(duì)于閥體M保持靜止。電樞76設(shè)置成緊鄰電磁閥68的螺線管86使得電樞76可受螺線管86形成的磁場(chǎng)影響。當(dāng)螺線管86末被致動(dòng)時(shí)，電樞76和電樞銷72被彈簧80的偏壓力向下迫壓使得滾珠70的落座部分70b接合孔板沈的閥座以密封壓力平衡儲(chǔ)器60。
7當(dāng)螺線管86被致動(dòng)時(shí)，電樞76被螺線管86所生成的磁場(chǎng)向上拉動(dòng)，并且電樞銷72被向上提升使得滾珠70受平衡壓力釋放孔口 66中的加壓燃料的作用而離座以允許燃料從壓力平衡儲(chǔ)器60排出。在燃料噴射器10的正常操作期間，電磁閥68被高頻致動(dòng)和退動(dòng)(de-actuate)，使得閥體M內(nèi)由于螺線管86中的電流以及電樞76和電樞銷72的往復(fù)運(yùn)動(dòng)而發(fā)熱。為了調(diào)節(jié)閥體M內(nèi)的溫度，可在冷卻劑入口 88處提供冷卻劑。冷卻劑入口 88被布置成通過(guò)低壓流體通路90與閥體M的軸向鉆孔74流體連通。一旦處于軸向鉆孔74內(nèi)，除其它構(gòu)件外， 冷卻劑便在電樞銷72、電樞76、電樞殼體78、彈簧80、套環(huán)82和墊片84周圍循環(huán)以從這些構(gòu)件吸熱。在吸熱之后，冷卻劑在經(jīng)排出孔口 96從燃料噴射器10流出之前經(jīng)由第二低壓流體通路92離開(kāi)軸向鉆孔74來(lái)到噴嘴外殼22中的排出儲(chǔ)器94。當(dāng)滾珠70離座時(shí)，排出儲(chǔ)器94還提供用于經(jīng)平衡壓力釋放孔口 66釋放的高壓燃料的出口。返回參見(jiàn)圖2，孔板沈的頂面可具有凸起座的構(gòu)造，其提供用于來(lái)自平衡壓力釋放孔口 66的燃料流過(guò)該頂面來(lái)到孔板沈的邊緣并流入排出儲(chǔ)器94的溝槽或通路。圖 4和5示出構(gòu)造成用于將燃料排出到排出儲(chǔ)器94的孔板沈的實(shí)施例?？装迳蚩删哂协h(huán)形外表面98和大體平坦頂面100。高壓燃料通路16、平衡壓力孔口 64和平衡壓力釋放孔口 66可從頂面100至底面延伸穿過(guò)孔板沈以提供如上所述的流體流，并且平衡壓力釋放孔口 66可設(shè)置在孔板沈的縱向軸線處。頂面100可包括環(huán)繞平衡壓力釋放孔口 66的凸起的閥座102、環(huán)繞高壓燃料通路16和平衡壓力孔口 64兩者的凸起的閥體座104、以及提供用于閥體M的接觸面積的一個(gè)或更多個(gè)附加凸起墊106?？装迳蜻€可包括延伸穿過(guò)其的多個(gè)定位孔108，其可與閥體M和/或止回導(dǎo)板觀的對(duì)應(yīng)孔對(duì)準(zhǔn)以在燃料噴射器10的組裝過(guò)程中確保適當(dāng)?shù)膶?duì)準(zhǔn)。環(huán)繞平衡壓力釋放孔口 66的凸起的閥座102可具有帶多個(gè)從其向外延伸的葉狀部分112的中心座表面110。中心座表面110可包括與壓力平衡釋放孔口 66同軸的孔114 并且可具有大于平衡壓力釋放孔口 66的內(nèi)徑的直徑，使得孔114可看上去像埋頭孔或沉孔?？?14的增加的直徑可允許通過(guò)提供恒定的高壓燃料作用在其上的表面區(qū)域，在不影響電磁閥68的性能的情況下，在燃料噴射器10中實(shí)現(xiàn)帶有最高達(dá)孔114的直徑的不同尺寸的平衡壓力釋放孔口 66的孔板沈。葉狀部分112從中心座表面110向外延伸，并具有可在緊鄰中心座表面110處較窄且隨著與中心座表面110的徑向距離增加而增加的寬度I。 葉狀部分112從中心座表面110延伸一定距離，但沿頂面100從環(huán)形外表面98向內(nèi)終止。中心座表面110和相鄰的葉狀部分112的相交處可具有限定其間的彎曲表面的曲率半徑R使得可在閥座102的周界周圍形成大體連續(xù)、不中斷的邊緣。相鄰的葉狀部分112 之間的空間可形成從中心座表面110向外延伸的排出通道116。當(dāng)滾珠70離座時(shí)，來(lái)自壓力平衡儲(chǔ)器60的高壓燃料可流過(guò)中心座表面110，向下流入排出通道116，流過(guò)頂面100，并離開(kāi)孔板26的外緣流入排出儲(chǔ)器94。在所示的實(shí)施例中，葉狀部分112的尺寸設(shè)計(jì)為使得排出通道116的寬度Wc隨著與中心座表面110的徑向距離增加而增加。增加排出通道116 的寬度相應(yīng)增加了排出通道116的體積，這使得排出的燃料的速率隨著其從平衡壓力釋放孔口 66向外流動(dòng)而降低。如上所述，閥體座104環(huán)繞高壓燃料通路16和平衡壓力孔口 64。通過(guò)在高壓燃料通路16與平衡壓力孔口 64之間提供連續(xù)凸起的表面，閥體座104和高壓燃料平衡通路62形成關(guān)閉的通道，該通道使得當(dāng)閥體M和孔板沈?qū)?zhǔn)并彼此接觸時(shí)高壓燃料通路14、 16與平衡壓力孔口 64流體連通。與閥座102和平衡壓力釋放孔口 66 —樣，閥體座104可包括與平衡壓力孔口 64同軸并具有大于平衡壓力孔口 64的內(nèi)徑的直徑的孔118。在圖4和5中所示的實(shí)施例中，閥座102可定向成使排出通道116之一朝閥體座 104開(kāi)口。在此定向下，從平衡壓力釋放孔口 66排出并進(jìn)入特定排出通道116的高壓燃料將流入閥體座104的內(nèi)表面120。為促進(jìn)排出燃料的流動(dòng)并燃料撞擊內(nèi)表面120時(shí)防止燃料氣穴，內(nèi)表面120存在朝向?qū)?yīng)的排出通道116的大體凸出形狀。在所示的實(shí)施例中，內(nèi)表面120具有圓形中心部分和大體平直橫向部分，其將排出的燃料引導(dǎo)到閥體座104周圍并引向孔板26的環(huán)形外表面98。當(dāng)然，可為閥體座104的內(nèi)表面120實(shí)施其它凸出的幾何形狀，其將促進(jìn)燃料的排出并減少或消除流體在內(nèi)表面120處形成氣穴，并且發(fā)明人預(yù)期這種幾何形狀在根據(jù)本發(fā)明的孔板中有用。作為又一示例，圖6和7示出具有組合的閥和閥體座130的孔板沈的替換實(shí)施例。 為了清楚和簡(jiǎn)潔，將使用與圖4和5的閥座102和閥體座104的對(duì)應(yīng)構(gòu)件相同的附圖標(biāo)記來(lái)標(biāo)識(shí)組合的閥和閥體座130的類似構(gòu)件。組合的閥和閥體座130可具有大體類似于如上所述的閥座102和閥體座104的閥座部分132和閥體座部分134。葉狀部分112從中心座表面110向外延伸并在其間限定排出通道116。閥體座部分134環(huán)繞高壓燃料通路16和平衡壓力孔口 64。在本實(shí)施例中，閥座部分132相對(duì)于閥座102的定向旋轉(zhuǎn)大約45°，材料的狹部(isthmus) 136連接座部132、134。閥體座部134緊鄰閥座部分132的內(nèi)表面138 與對(duì)應(yīng)的葉狀部分112相結(jié)合以限定排出通道140，該排出通道140將排出的燃料引向孔板 26的環(huán)形外表面98。在所示的實(shí)施例中，內(nèi)表面138可大致平行于葉狀部分112的限定排出通道140的相對(duì)邊界的壁，以使得排出通道140在中心座表面110處的圓形內(nèi)表面之后具有恒定的寬度和截面積。然而，如果需要，內(nèi)表面138可定向成和/或具有一定曲率使得內(nèi)表面138與對(duì)應(yīng)的葉狀部分112的壁之間的距離隨著與中心座表面110的徑向距離增加而增加，從而導(dǎo)致燃料的速率隨著燃料向外流向孔板的環(huán)形外表面98而降低。本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚，所示和所述的內(nèi)表面138的構(gòu)型將最小化或消除燃料在流經(jīng)排出通道140時(shí)的氣穴。工業(yè)適用性前述的發(fā)明應(yīng)用于各種工業(yè)應(yīng)用中，例如內(nèi)燃機(jī)，其中燃料噴射器每秒內(nèi)被致動(dòng)數(shù)百或數(shù)千個(gè)循環(huán)。在這種環(huán)境中，分配給燃料噴射器的空間可能有限，并且可能希望在燃料噴射器的構(gòu)件的尺寸和操作燃料噴射器所需的能量方面有效地操作。燃料噴射器的使用壽命也很重要，因?yàn)橄Ｍ剂蠂娚淦鞅话惭b在其內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)以最少的維護(hù)操作幾千小時(shí)。在當(dāng)前設(shè)計(jì)中，閥座102、130和滾珠70的構(gòu)型允許電磁閥68和對(duì)應(yīng)的彈簧80的尺寸被最小化，同時(shí)當(dāng)滾珠70的落座部分70b接合閥座102、130時(shí)仍提供充分的密封。該設(shè)計(jì)還以形成不希望有的氣穴的方式促進(jìn)加壓燃料的排出。當(dāng)向壓力平衡儲(chǔ)器60提供高壓燃料時(shí)彈簧80必須提供充分的力以保持滾珠70緊緊地落座在閥座102、130上?？朔邏喝剂蠈L珠70保持在適當(dāng)位置所需的力的大小由壓力平衡儲(chǔ)器60中的燃料的壓力和孔114的直徑?jīng)Q定，并且彈簧80在閥座102、130處施加的密封壓力由落座部分70b與閥座 102,130之間的表面接觸區(qū)域的尺寸決定。施加至該接觸區(qū)域的壓力的大小與該接觸區(qū)域的尺寸成反比。因此，相同的彈力對(duì)較小的接觸區(qū)域施加更大的壓力，從而形成更緊密的密封以防止從壓力平衡儲(chǔ)器60泄漏。鑒于此，根據(jù)本發(fā)明的中心座表面110和葉狀部分112的尺寸可設(shè)計(jì)為減少與滾珠70的平坦落座部分70b的接觸面積，并相應(yīng)減小使?jié)L珠70落座所需的彈簧80的尺寸以及克服彈簧80的力使?jié)L珠70離座所需的螺線管86的尺寸。在一個(gè)示例性的實(shí)施方案中， 燃料噴射器10可具有大約250MPa(大約36. 3kpsi)的最大操作壓力，而在閥座102、130的表面處的孔114可具有大約0.45mm(大約0.018英寸)的內(nèi)徑。當(dāng)滾珠70落座并且壓力平衡儲(chǔ)器60在最大操作壓力被加壓時(shí)，加壓燃料作用在大約0. 16mm2 (大約0. 0002平方英寸)的面積上，引起大約40N(大約9. Ollb力)的向上力通過(guò)高壓燃料施加在滾珠70上。 彈簧80必須施加大于40N(9. Olb力)的彈力以克服流體壓力并使?jié)L珠70落座，但應(yīng)當(dāng)使用大得多的力來(lái)防止泄漏。因此，彈簧80可選擇成施加大約125Ν(大約觀.Ilb力)的組裝負(fù)載。滾珠70的平坦落座部分70b的直徑Ds可為大約2. Omm(大約0. 079英寸)，而中心座表面110的直徑能以大約0. 8mm (大約0. 031英寸)的值顯著更小。平衡壓力釋放孔口 66可具有在0. 2-0. 3mm(0. 008-0. 012英寸)的范圍內(nèi)的直徑。因此，當(dāng)滾珠70落座時(shí)，平坦落座部分70b與中心座表面110之間的接觸面積為大約0. 34mm2 (大約0. 0005平方英寸)。 通過(guò)葉狀部分112增加另外的接觸面積，但該面積通過(guò)寬度I如圖所示在緊鄰中心座表面 110處最小化而最小化。寬度I的范圍可從緊鄰中心座表面110處最小的大約0. 30mm(大約0. 012英寸)到在與平衡壓力釋放孔口 66的中心相距大約1. Omm(大約0. 039英寸)的距離處的大約0. 51mm(大約0. 020英寸)，該距離大致與距滾珠70的平坦落座部分70b的外緣的距離一致。所述尺寸提供大約1. 138mm2 (大約0. 0018平方英寸)的平坦落座部分 70b與閥座102、130之間的接觸面積。在125M28. Ilb力)的彈力下，當(dāng)滾珠70落座時(shí)彈簧80提供大約IlOMPa(大約16. Okpsi)的密封壓力以形成基本防漏的密封。較大的接觸面積將需要相應(yīng)較大的彈力來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的密封壓力。在加壓流體生成大約40N(大約9. Olb 力)力并且彈簧80提供大約125N(大約28. Ilb力)力的情況下，螺線管86必須生成大于 85N(19. lib力)的向上力以克服該彈力并使?jié)L珠70離座。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，前述為根據(jù)本發(fā)明的孔板沈的一個(gè)示例，并且發(fā)明人預(yù)期了這種孔板沈在具有不同尺寸和操作壓力的燃料噴射器10中的應(yīng)用。此外，還預(yù)想了孔板26的其它構(gòu)型。例如，在一些實(shí)施方案中，高壓燃料通路18和/或平衡壓力孔口 64 可設(shè)置在孔板26以外的構(gòu)件中，同時(shí)仍使壓力平衡儲(chǔ)器60與高壓燃料入口 12流體連通。 在這種實(shí)施方案中，閥體座104或閥體座部分134可由于缺少高壓燃料通路18和平衡壓力孔口 64中的一個(gè)或兩個(gè)而重構(gòu)或去除。雖然前文闡述了本發(fā)明的多個(gè)不同實(shí)施例的詳細(xì)描述，但應(yīng)理解，本發(fā)明的法定范圍通過(guò)在本專利最后闡述的權(quán)利要求的詞句來(lái)限定。詳細(xì)描述應(yīng)該僅被解釋為示例性的且并未描述本發(fā)明每一個(gè)可能的實(shí)施例，因?yàn)槊枋雒恳粋€(gè)可能的實(shí)施例將是不現(xiàn)實(shí)的，盡管并非不可能?？梢允褂卯?dāng)前技術(shù)或在本專利的提交日期之后開(kāi)發(fā)的技術(shù)實(shí)施多個(gè)替換實(shí)施例，這些實(shí)施例仍將落入限定本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。附圖標(biāo)記列表10燃料噴射器12高壓燃料入口
14高壓燃料通路16高壓燃料通路18高壓燃料通路20噴射室22噴嘴外殼24 閥體26 孔板沘止回導(dǎo)板30止回套筒32止回提升墊片34噴嘴末端36噴嘴開(kāi)口38止回閥桿40軸向鉆孔42軸向鉆孔44軸向鉆孔46軸向鉆孔48 針50噴射孔口52環(huán)形臺(tái)肩M上環(huán)形臺(tái)肩56 彈簧58 墊片60壓力平衡儲(chǔ)器62高壓燃料平衡通路64平衡壓力孔口66平衡壓力釋放孔口68電磁閥70球形件70a球形部分70b平坦部分72電樞銷74軸向鉆孔76 電樞78電樞殼體80 彈簧82 套環(huán)84 墊片86螺線管
88冷卻劑入口90低壓流體通路92低壓流體通路94排出儲(chǔ)器96排出孔口98外表面100 頂面102 閥座104閥體座106凸起的墊108定位孔110中心座表面112葉狀部分114 孔116排出通道118 孔120內(nèi)表面130組合的閥和閥體座132閥座部分134閥體座部分136 狹部138內(nèi)表面140排出通道
權(quán)利要求
1.一種用于燃料噴射器裝置的壓力平衡孔板，包括圓柱形本體，該圓柱形本體具有頂面、底面、環(huán)形外表面和本體縱向軸線；從所述頂面延伸到所述底面的平衡壓力釋放孔口 ；以及凸起的閥座，該閥座從所述頂面向上延伸并包圍所述平衡壓力釋放孔口，所述閥座具有環(huán)繞所述平衡壓力釋放孔口的中心座表面和從所述中心座表面徑向向外延伸并在其間限定排出通道的多個(gè)葉狀部分，其中所述排出通道的寬度W。隨著與所述平衡壓力釋放孔口的徑向距離增加而增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡孔板，其特征在于，還包括從所述頂面延伸到所述底面的高壓燃料通路；以及從所述頂面延伸到所述底面的平衡壓力孔口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓力平衡孔板，其特征在于，還包括從所述頂面向上延伸并包圍所述高壓燃料通路和所述平衡壓力孔口的凸起的閥體座。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力平衡孔板，其特征在于，所述排出通路之一朝所述閥體座延伸，并且所述閥體座具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面面向所述排出通道并呈朝所述排出通道大體凸出的形狀以引導(dǎo)流體經(jīng)所述排出通道在所述閥體座周圍流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓力平衡孔板，其特征在于，所述閥座和所述閥體座相交而形成組合的閥和閥體座。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡孔板，其特征在于，所述中心座表面具有大約0.8毫米的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力平衡孔板，其特征在于，所述葉狀部分的寬度I隨著與所述平衡壓力釋放孔口的徑向距離增加而增加。
8.一種燃料噴射器，包括用于控制燃料流入燃燒室的止回針；壓力平衡儲(chǔ)器，在該壓力平衡儲(chǔ)器中具有加壓燃料，所述加壓燃料將所述止回針向關(guān)閉的燃料阻塞位置施壓；以及控制閥組件，該控制閥組件包括壓力平衡孔板，該壓力平衡孔板具有從所述壓力平衡孔板的頂面延伸至其底面的平衡壓力釋放孔口，并具有從所述頂面向上延伸并包圍所述平衡壓力釋放孔口的凸起的閥座， 其中所述壓力平衡釋放孔口與所述壓力平衡儲(chǔ)器流體連通，并且所述凸起的閥座具有環(huán)繞所述平衡壓力釋放孔口的中心座表面和從所述中心座表面徑向向外延伸并在其間限定排出通道的多個(gè)葉狀部分；和閥部件，該閥部件具有平坦表面，所述平坦表面構(gòu)造成接合所述凸起的閥座并在其間形成密封以防止流體流經(jīng)所述平衡壓力釋放孔口，其中所述閥部件選擇性地控制加壓燃料從所述壓力平衡儲(chǔ)器到排出口的流動(dòng)，以使得當(dāng)所述閥部件在所述閥部件與所述閥座之間形成密封時(shí)所述加壓燃料將所述止回針維持在所述關(guān)閉的燃料阻塞位置，并且當(dāng)所述閥部件與所述閥座分離時(shí)所述加壓燃料經(jīng)所述平衡壓力釋放孔口排出以允許所述止回針移至開(kāi)啟的燃料噴射位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射器，其特征在于，所述壓力平衡孔板具有從所述頂面延伸到所述底面的高壓燃料通路、從所述頂面延伸到所述底面并使所述高壓燃料通路與所述壓力平衡儲(chǔ)器流體連通以將所述加壓燃料供應(yīng)給所述壓力平衡儲(chǔ)器的平衡壓力孔口、 以及從所述頂面向上延伸并包圍所述高壓燃料通路和所述平衡壓力孔口的凸起的閥體座。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射器，其特征在于，所述排出通路之一朝所述閥體座延伸，并且所述閥體座具有內(nèi)表面，所述內(nèi)表面面向所述排出通道并呈朝所述排出通道大體凸出的形狀以引導(dǎo)加壓燃料經(jīng)所述排出通道在所述閥體座周圍流動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射器，其特征在于，所述閥座和所述閥體座相交而形成組合的閥和閥體座。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射器，其特征在于，所述中心座表面具有大約0.8毫米的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射器，其特征在于，所述葉狀部分的寬度WJ逭著與所述平衡壓力釋放孔口的徑向距離增加而增加。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射器，其特征在于，所述排出通道的寬度W。隨著與所述平衡壓力釋放孔口的徑向距離增加而增加。
15.一種用于內(nèi)燃機(jī)中的燃料噴射器系統(tǒng)，包括高壓燃料源；與所述高壓燃料源流體連通的噴射室；用于控制加壓燃料從所述噴射室流入燃燒室的止回針；與所述高壓燃料源流體連通的壓力平衡儲(chǔ)器，該壓力平衡儲(chǔ)器中的加壓燃料將所述止回針向關(guān)閉的燃料阻塞位置施壓；以及控制閥組件，包括壓力平衡孔板，該壓力平衡孔板具有從所述壓力平衡孔板的頂面延伸至其底面的平衡壓力釋放孔口，并具有從所述頂面向上延伸并包圍所述平衡壓力釋放孔口的凸起的閥座， 其中所述壓力平衡釋放孔口與所述壓力平衡儲(chǔ)器流體連通，并且所述凸起的閥座具有環(huán)繞所述平衡壓力釋放孔口的中心座表面和從所述中心座表面徑向向外延伸并在其間限定排出通道的多個(gè)葉狀部分；和閥部件，該閥部件具有平坦表面，所述平坦表面具有構(gòu)造成接合所述凸起的閥座并在其間形成密封以防止流體流經(jīng)所述平衡壓力釋放孔口，其中所述閥部件選擇性地控制加壓燃料從所述壓力平衡儲(chǔ)器到排出口的流動(dòng)，以使得當(dāng)所述閥部件在所述閥部件與所述閥座之間形成密封時(shí)所述加壓燃料將所述止回針維持在所述關(guān)閉的燃料阻塞位置，并且當(dāng)所述閥部件與所述閥座分離時(shí)所述加壓燃料經(jīng)所述平衡壓力釋放孔口排出以允許所述止回針移至開(kāi)啟的燃料噴射位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于燃料噴射器裝置的壓力平衡孔板，該孔板可包括具有頂面、底面、環(huán)形外表面和本體縱向軸線的圓柱形本體、從頂面延伸到底面的平衡壓力釋放孔口、以及從頂面向上延伸并包圍壓力平衡釋放孔口的凸起的閥座。該閥座可具有環(huán)繞平衡壓力釋放孔口的中心座表面和從中心座表面徑向向外延伸并在其間限定排出通道的多個(gè)葉狀部分。排出通道的寬度WC可隨著與平衡壓力釋放孔口的徑向距離增加而增加。
文檔編號(hào)F02M61/16GK102465807SQ201110331119
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者A·R·馬努伯魯, B·D·摩爾, G·W·海福勒 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司