燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】燃料噴射系統(tǒng)
[0001]相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年10月25日提交、美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1/718，524的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其整體合并于本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)大體上涉及內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。更具體地，本申請(qǐng)涉及用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]燃料噴射系統(tǒng)向內(nèi)燃機(jī)提供燃料。典型的燃料噴射系統(tǒng)包括高壓泵和噴射器。泵向噴射器提供來(lái)自箱的加壓燃料，噴射器用儀表測(cè)量進(jìn)入進(jìn)氣口或燃燒室的燃料。典型的燃料噴射器使用螺線管或壓電系統(tǒng)使針移動(dòng)，從而允許或防止加壓燃料的流經(jīng)由燃料噴射器到出口噴嘴。使用燃料噴射系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)通常比汽化式引擎具有更清潔的射出物；然而，在許多小型引擎中，由于燃料噴射系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度，汽化器在世界上的許多地方仍被廣泛使用。因此，需要改進(jìn)的燃料噴射系統(tǒng)。進(jìn)一步地，需要改進(jìn)的低成本燃料噴射系統(tǒng)。進(jìn)一步地，需要在被噴灑之前抑制燃料過熱(例如，蒸發(fā)、煮沸等)的燃料噴射系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一個(gè)實(shí)施例涉及燃料噴射器，燃料噴射器包括套筒、活塞、泵送室、和通常打開的入口閥。套筒具有接近出口的第一端；活塞滑動(dòng)地容納在套筒中，活塞具有接近出口的第一端；泵送室至少部分地由套筒限定在出口與活塞的第一端之間；燃料穿過通常打開的入口閥進(jìn)入泵送室。當(dāng)活塞具有足夠的速率在流體泵送室內(nèi)部產(chǎn)生足夠的壓力來(lái)關(guān)閉入口閥時(shí)，入口閥可以關(guān)閉。入口閥還可以包括閥主體，閥彈簧使閥主體從閥座偏斜，其中，當(dāng)活塞具有足夠的速率在流體泵送室內(nèi)部產(chǎn)生足夠的壓力來(lái)克服入口閥彈簧的力時(shí)，入口閥關(guān)閉。燃料噴射器可以包括連結(jié)到套筒第一端的通常關(guān)閉的出口閥。入口閥可以位于活塞中。活塞可以包括連結(jié)到入口閥的壁，壁和入口閥至少部分地限定活塞中的腔，其中，燃料穿過腔進(jìn)入泵送室。燃料噴射器可以包括由殼體支撐并連結(jié)到活塞的磁性致動(dòng)組件，磁性致動(dòng)組件被配置成使活塞平移。磁性致動(dòng)組件可以包括磁體和線圈。
[0006]另一個(gè)實(shí)施例涉及燃料噴射器，燃料噴射器包括套筒、通常關(guān)閉的出口閥、活塞、通常打開的入口閥、以及泵送室。套筒具有第一端和遠(yuǎn)離第一端的第二端；通常關(guān)閉的出口閥連結(jié)到套筒的第一端；活塞容納在套筒中并且在第一位置與第二位置之間是能滑動(dòng)的，活塞具有接近出口閥的第一端和遠(yuǎn)離第一端的第二端；燃料穿過通常打開的入口閥進(jìn)入泵送室，入口閥連結(jié)到活塞的第一端；泵送室至少部分地由套筒限定在入口閥和出口閥之間?；钊麖牡诙恢玫降谝晃恢玫囊苿?dòng)迫使流體從泵送室穿過出口閥，活塞從第一位置到第二位置的移動(dòng)將流體穿過入口閥抽入到泵送室中?；钊诘谝晃恢门c第二位置之間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以使燃料噴射器起到正移位泵或脈沖壓力泵的作用。
[0007]另一個(gè)實(shí)施例涉及用于燃料噴射器的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以包括一個(gè)電路，該電路被配置成測(cè)量燃料噴射器中線圈兩端的電壓，該電壓對(duì)應(yīng)于線圈穿過磁場(chǎng)的速率?？刂葡到y(tǒng)可以包括被配置成測(cè)量電流檢測(cè)電阻器兩端的電壓的電路。控制系統(tǒng)可以包括處理電子器件，處理電子器件被配置成控制燃料噴射器中活塞的速率和/或位置，例如響應(yīng)于線圈兩端的電壓和/或電流檢測(cè)電阻器兩端的電壓?？刂葡到y(tǒng)可以包括被配置成自校準(zhǔn)控制系統(tǒng)的處理電子器件。
[0008]另一個(gè)實(shí)施例涉及燃料噴射器，燃料噴射器包括套筒、活塞、泵送室、以及通常打開的閥。套筒具有接近出口的第一端；活塞滑動(dòng)地容納在套筒中，活塞具有接近出口的第一端；泵送室至少部分地由套筒限定在出口與活塞的第一端之間；燃料穿過通常打開的閥進(jìn)入或離開泵送室。通常打開的閥可以包括連結(jié)到活塞的第一端的入口閥。閥可以在下行沖程開始的期間保持在打開的狀態(tài)。當(dāng)活塞有足夠的速率在流體泵送室內(nèi)部產(chǎn)生足夠的壓力時(shí)，或者當(dāng)活塞具有足夠的加速度來(lái)關(guān)閉入口閥時(shí)，閥可以關(guān)閉。閥可以包括閥主體，閥彈簧使閥主體從閥座偏斜，當(dāng)活塞具有足夠的速率在流體泵送室內(nèi)部產(chǎn)生足夠的壓力時(shí)或活塞相對(duì)于閥主體具有足夠的加速度來(lái)克服閥彈簧的力時(shí)，閥可以關(guān)閉。出口可以包括連結(jié)到套筒的第一端的通常關(guān)閉的出口閥?；钊诘谝晃恢门c第二位置之間是能滑動(dòng)的，活塞從第二位置到第一位置的移動(dòng)可以迫使流體從泵送室穿過出口閥，活塞從第一位置到第二位置的移動(dòng)可以將流體穿過閥抽入到泵送室中?；钊诘谝晃恢门c第二位置之間是能滑動(dòng)的，活塞在第一位置與第二位置之間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以使燃料噴射器用作正位移泵或脈沖壓力泵?；钊梢园ㄟB結(jié)到入口閥的活塞壁，壁和入口閥至少部分地限定活塞中的腔，其中，燃料穿過腔進(jìn)入泵送室。燃料噴射器可以包括由殼體支撐并連結(jié)到活塞的磁性致動(dòng)組件，其中，磁性致動(dòng)組件可以包括至少一個(gè)磁體和線圈，并被配置成使活塞平移。燃料噴射器可以包括電磁致動(dòng)組件，電磁致動(dòng)組件可以包括具有磁場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)磁體、一片或多片低磁阻材料、以及金屬絲線圈；低磁阻材料用來(lái)使一個(gè)或多個(gè)磁體的磁場(chǎng)跨過一個(gè)或多個(gè)高磁阻間隙聚焦，金屬絲線圈至少部分地位于一個(gè)或多個(gè)高磁阻間隙中使得當(dāng)電流被應(yīng)用到金屬絲線圈時(shí)，電流與磁場(chǎng)相互作用以產(chǎn)生一個(gè)力。電磁致動(dòng)組件可選地還可以包括下文所描述的電磁制動(dòng)組件實(shí)施例的任一個(gè)特征或全部特征。燃料噴射器可以包括活塞組件，活塞組件可以包括活塞、入口閥、保持器、以及閥彈簧。活塞可以包括活塞壁，活塞壁從活塞的第一端延伸并至少部分地限定活塞腔和位于活塞的第一端處的閥座；入口閥連結(jié)到包括提升閥的活塞，提升閥可以包括被配置成抵靠閥座密封的閥主體和從閥主體延伸的閥桿；保持器連結(jié)到閥桿并被配置成限制提升閥相對(duì)于活塞的行進(jìn)；閥彈簧連結(jié)到活塞并使提升閥朝向通常打開的和通常關(guān)閉的閥位置偏斜?；钊M件可選地還可以包括下文所描述的活塞組件實(shí)施例的任一個(gè)特征或全部特征。燃料噴射器可以包括出口閥組件，出口閥組件可以包括出口閥、出口閥可以包括閥座、閥主體以及彈簧，彈簧使閥主體抵靠閥座偏斜使得出口閥組件通常是關(guān)閉的；其中，閥在壓力下被動(dòng)地打開。出口閥組件可選地進(jìn)一步包括下文所描述的出口閥組件實(shí)施例的任一個(gè)特征或全部特征。燃料噴射器可以包括電磁線圈和控制系統(tǒng)，電磁線圈被配置成使活塞移動(dòng)，控制系統(tǒng)可以包括處理電子器件。處理電子器件可以被配置成測(cè)量流過燃料噴射器的線圈的電流，并基于電流確定線圈穿過磁場(chǎng)的速率和位置中的至少一個(gè)。控制系統(tǒng)可選地進(jìn)一步包括下文描述的控制系統(tǒng)實(shí)施例的任一個(gè)特征或全部特征。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系統(tǒng)、和/或子系統(tǒng)的任一個(gè)或全部可以結(jié)合起來(lái)使用。
[0009]另一個(gè)實(shí)施例涉及用于燃料噴射器的活塞組件。活塞組件包括活塞和閥。活塞包括活塞壁和閥座，活塞壁從活塞的第一端延伸并至少部分地限定活塞腔，閥座位于活塞的第一端。閥包括提升閥，提升閥包括閥主體和閥桿，閥主體被配置成抵靠閥座密封，閥桿從閥主體延伸?；钊M件還包括保持器和彈簧，保持器連結(jié)到閥桿并被配置成限制提升閥相對(duì)于活塞的行進(jìn)，彈簧連結(jié)到活塞并使提升閥朝向通常打開的和通常關(guān)閉的閥位置偏斜。彈簧可以使活塞向通常打開的位置偏斜。當(dāng)活塞具有足夠的速率在流體泵送室內(nèi)部產(chǎn)生足夠的壓力時(shí)，或當(dāng)活塞相對(duì)于閥主體具有足夠的加速度來(lái)克服入口閥彈簧的力時(shí)，閥可以關(guān)閉?；钊梢曰瑒?dòng)地容納在套筒中，套筒具有至少一袋圍繞套筒的燃料，以減少到活塞的熱傳遞?；钊牡谝欢丝梢孕纬砷y座。在工作期間，燃料可以穿過活塞腔體并且可以穿過閥離開活塞。保持器可以限定允許燃料從其穿過的至少一個(gè)通路。彈簧可以位于活塞腔中并且抵靠保持器作用。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系統(tǒng)、和/或子系統(tǒng)的任一個(gè)或全部可以結(jié)合起來(lái)使用。
[0010]另一個(gè)實(shí)施例涉及用于燃料噴射器的電磁致動(dòng)組件。電磁致動(dòng)組件包括具有磁場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)磁體、一片或多片低磁阻材料、以及金屬絲線圈。低磁阻材料用來(lái)使一個(gè)或多個(gè)磁體的磁場(chǎng)穿過一個(gè)或多個(gè)高磁阻間隙聚焦；金屬絲線圈至少部分地位于一個(gè)或多個(gè)高磁阻間隙中，使得當(dāng)電流應(yīng)用到金屬絲線圈時(shí)，電流與磁場(chǎng)相互作用以產(chǎn)生一個(gè)力。一片或多片低磁阻材料中的至少一片可以被配置，使得其到一個(gè)或多個(gè)磁體以及一片或多片低磁阻材料的另一片中的至少一個(gè)的接近度可以被調(diào)整，以校準(zhǔn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。一片或多片低磁阻材料的至少一片可以包括如下部分:該部分被配置成是偏離的或是變形的，以改變其到一個(gè)或多個(gè)磁體和/或一片或多片低磁阻材料的另一片中至少一個(gè)的接近度，從而校準(zhǔn)磁場(chǎng)的強(qiáng)度。被配置成是偏離的或是變形的以校準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的部分可以限定多個(gè)狹縫，以減小偏離或變形所需要的力。被配置成是偏離的或是變形的以校準(zhǔn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的部分可以是圓頂狀部分。一個(gè)或多個(gè)磁體中的第一個(gè)可以具有第一側(cè)和第二側(cè)，一片或多片低磁阻材料中的第一片低磁阻材料可以位于磁體的第一側(cè)，一片或多片低磁阻材料的第二片低磁阻材料可以位于磁體的第二側(cè)。電磁致動(dòng)組件可以包括一片或多片低磁阻材料中的位于磁體的第一側(cè)的第三片低磁阻材料。電磁致動(dòng)組件可以包括一片或多片低磁阻材料中的位于磁體的第二側(cè)的第四片低磁阻材料。一片或多片低磁阻材料中的第一片低磁阻材料可以限定一個(gè)或多個(gè)高磁阻間隙中第一個(gè)高磁阻間隙的內(nèi)部部分，一片或多片低磁阻材料中的第二片低磁阻材料可以包括杯子的形狀，杯子的形狀可以限定一個(gè)或多個(gè)高磁阻間隙中的第一個(gè)高磁阻間隙的外部部分，一個(gè)或多個(gè)高磁阻間隙的第一個(gè)高磁阻間隙可以是環(huán)形的。一片或多片低磁阻材料中的每一個(gè)可以是足夠薄的，可以通過沖壓形成。一個(gè)或多個(gè)磁體和一片或多片低磁阻材料中的每一個(gè)可以限定從其穿過的孔；電磁致動(dòng)組件可以包括銷，銷穿過一個(gè)或多個(gè)磁體和一片或多片低磁阻材料中的每一個(gè)中的孔延伸。銷可以保持一個(gè)或多個(gè)磁體和一片或多片低磁阻材料中的每一個(gè)關(guān)于彼此的相對(duì)位置。銷可以是彈簧銷。銷可以在軸線方向延伸，磁體可以是被軸向磁化的永久磁體。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系統(tǒng)、和/或子系統(tǒng)的任一個(gè)或全部可以結(jié)合起來(lái)使用。
[0011]另一個(gè)實(shí)施例涉及用于燃料噴射器的出口閥組件。出口閥組件包括出口閥，出口閥包括閥座、閥主體以及彈簧，彈簧抵靠閥座使閥主體偏斜使得出口閥組件通常是關(guān)閉的。出口閥在壓力下被動(dòng)地打開。閥主體可以包括位于閥座下游側(cè)的球。彈簧可以位于閥座的上游。彈簧可以位于閥座的下游。出口閥組件可以包括位于閥座下游的孔口板?？卓诎蹇梢园ㄖ辽僖粋€(gè)孔口，至少一個(gè)孔口被配置成使穿過孔口的燃料流霧化。孔口板可以包括凹口，凹口被配置成使彈簧對(duì)準(zhǔn)并對(duì)其進(jìn)行約束。通過使孔口板朝向閥主體形成凹口來(lái)增大閥彈簧上的預(yù)負(fù)荷，可以校準(zhǔn)組件的流速。出口閥組件可以包括位于閥座與孔口板之間的第二板。第二板可以被配置成增大穿過孔口的燃料流的霧化，或改進(jìn)對(duì)噴灑樣式的控制。通過使孔口版朝向閥主體形成凹口來(lái)減小板的孔口與第二板之間的間隙，可以校準(zhǔn)組件的流速。出口閥組件可以包括與孔口板的上游側(cè)相鄰的第二板以及與第二板的上游側(cè)相鄰的第一版。第一板和第二板可以協(xié)作，以增大或引起穿過第一板和第二板的燃料流中的紊流。第一板可以限定具有第一直徑的孔眼，第二板可以限定具有大于第一直徑的第二直徑的孔目艮，孔口板中的孔口可以向第一直徑外徑向間隔。第一板和第二板中的每一個(gè)可以限定多個(gè)徑向延伸的狹縫。第一板可以限定多個(gè)環(huán)繞地延伸的狹縫。出口閥組件可以包括形成閥座的閥座主體，并且可以包括從閥座延伸到多個(gè)板的膛孔，其中，膛孔限定囊。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系統(tǒng)、和/或子系統(tǒng)的任一個(gè)或全部可以結(jié)合起來(lái)使用。
[0012]另一個(gè)實(shí)施例涉及用于燃料噴射器的控制系統(tǒng)，燃料噴射器具有活塞和被配置成使活塞移動(dòng)的電磁線圈?？刂葡到y(tǒng)包括處理電子器件，處理電子器件被配置成測(cè)量流過燃料噴射器中的線圈的電流，并基于電流確定穿過磁場(chǎng)的線圈的速率和位置中的至少一個(gè)。處理電子器件可以被配置成:響應(yīng)于線圈的速率和位置中的至少一個(gè)，控制流過線圈的電流。處理電子器件通過測(cè)量電流檢測(cè)電阻器兩端的電壓來(lái)測(cè)量流過線圈的電流。處理電子器件可以被配置成基于流過線圈的電流確定噴射的開始。處理電子器件可以被配置成確定燃料是否正迅速汽化并且是否響應(yīng)于噴射開始的計(jì)時(shí)。處理電子器件可以被配置成:響應(yīng)于確定燃料正迅速汽化，控制流過線圈的電流以補(bǔ)償燃料蒸汽。處理電子器件可以被配置成基于流過線圈的電流確定噴射的結(jié)束。噴射的結(jié)束可以包括活塞接觸泵送室的底部。處理電子器件可以被配置成基于噴射結(jié)束的計(jì)時(shí)確定噴射器中是否有燃料。處理電子器件可以被配置成:響應(yīng)于確定出噴射器中沒有燃料，關(guān)閉燃料噴射器。處理電子器件可以被配置成:響應(yīng)于流過線圈的電流，確定噴射開始與噴射結(jié)束之間的基線經(jīng)過時(shí)間；確定基線經(jīng)過時(shí)間后，在預(yù)定數(shù)量的循環(huán)之后，響應(yīng)于電流檢測(cè)電阻器兩端的電壓，確定噴射開始與噴射結(jié)束之間的第二經(jīng)過時(shí)間；相比于基線經(jīng)過時(shí)間，基于第二經(jīng)過時(shí)間確定噴射器流速是否已改變。處理電子器件可以被配置成:響應(yīng)于確定噴射器流速是否已改變，校準(zhǔn)控制系統(tǒng)。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系統(tǒng)、和/或子系統(tǒng)的任一個(gè)或全部可以結(jié)合起來(lái)使用。
[0013]前文只是綜述，因此不可避免地進(jìn)行了簡(jiǎn)化、概括，并省略了細(xì)節(jié)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，這個(gè)綜述僅僅是解釋性的，意不在以任何方式進(jìn)行限制。在本文所列并結(jié)合【附圖說明】的詳細(xì)描述中，設(shè)備和/或步驟的其它方面、創(chuàng)造性特征、以及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)。
【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出在第一狀態(tài)的燃料噴射器的截面圖。
[0015]圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出在第二狀態(tài)的圖1的燃料噴射器的截面圖。
[0016]圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出在第三狀態(tài)的圖1的燃料噴射器的截面圖。
[0017]圖4是圖1的燃料噴射器的磁性結(jié)構(gòu)和移動(dòng)部件的局部被切掉的立體圖。
[0018]圖5是根據(jù)示例性實(shí)施例的示出在第一狀態(tài)的圖1的燃料噴射器的一部分的截面圖。
[0019]圖6是圖1的燃料噴射器的出口閥組件的分解立體圖。
[0020]圖7是圖6的燃料噴射器的出口閥組件的截面圖。
[0021]圖8是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的圖1的燃料噴射器的出口閥組件的分解立體圖。
[0022]圖9是圖8的燃料噴射器的出口閥組件的截面圖。
[0023]圖10是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的示出在第一狀態(tài)的燃料噴射器切去四分之一的立體圖。
[0024]圖11是根據(jù)示例性實(shí)施例所示出的圖10的燃料噴射器切去一半的立體圖。
[0025]圖12是根據(jù)示例性實(shí)施例所示出的沿著圖11的線A-A的截面圖。
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