026]圖13是圖10的燃料噴射器的出口閥組件的分解立體圖。
[0027]圖14是圖13的燃料噴射器的出口閥組件的截面圖。
[0028]圖15是根據(jù)另一個實(shí)施例所示出的出口閥組件的分解立體圖。
[0029]圖16是圖15的燃料噴射器的出口閥組件的截面圖。
[0030]圖17是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖4的航空顯示控制系統(tǒng)的處理電子器件的大體示意性框圖。
[0031]圖18是用來感應(yīng)并控制根據(jù)示例性實(shí)施例所示出的圖1的燃料噴射器的電路的示意性。
[0032]圖19是根據(jù)示例性實(shí)施例所示出的圖1或圖10的燃料噴射器的線圈兩端的電壓的示圖。
[0033]圖20是根據(jù)示例性實(shí)施例所示出的圖18的電路的電流檢測電阻器兩端的電壓的示圖。
[0034]圖21-圖22是控制燃料噴射系統(tǒng)的過程的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]大體上參考附圖,根據(jù)示例性實(shí)施例示出了燃料噴射系統(tǒng)及其部件。示出燃料噴射系統(tǒng),以包括燃料噴射器和控制電路。噴射器包括往復(fù)活塞、入口閥、出口閥以及流體泵送室。噴射器還包括線圈致動器和磁場,其相互作用產(chǎn)生驅(qū)動活塞的電磁力。往復(fù)活塞在一個方向上減小流體泵送室的體積的運(yùn)動迫使燃料從噴射器中噴出。入口閥通常是打開的,當(dāng)活塞以足夠的速度移動在流體泵送室內(nèi)產(chǎn)生足夠的壓力時,入口閥關(guān)閉。當(dāng)活塞相對于入口閥主體的加速度足以克服入口閥彈簧的力時,入口閥也可以關(guān)閉?;钊趪娚淦鲀?nèi)的運(yùn)動迫使燃料在壓力下穿過孔口噴出,從而無需傳統(tǒng)的燃料噴射系統(tǒng)所要求的單獨(dú)的高壓燃料泵和壓力調(diào)節(jié)器,從而減少了生產(chǎn)起來通常很昂貴的部分和部件的數(shù)量。噴射器可以將燃料運(yùn)送到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)口、或直接運(yùn)送到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。盡管關(guān)于燃料和內(nèi)燃機(jī)對燃料噴射系統(tǒng)進(jìn)行了描述,但是,在其它應(yīng)用中該系統(tǒng)可以與其它流體一起使用。例如,噴射器可以用來噴灑或噴射其它液體,如水、飲料、涂料、墨水、染料、潤滑劑、芳香的油等。
[0036]提供了示例性電路,用于感應(yīng)并控制噴射器。感應(yīng)方法可以使用電路或其部分來直接確定活塞的速率并間接確定活塞的位置。控制方法可以使用電路或其部分,對于活塞的每個泵送沖程,用儀表測量所噴射的燃料的量。感應(yīng)和控制可以被結(jié)合起來形成噴射器的閉合環(huán)路控制系統(tǒng),以用儀表精確地測量正被噴射的燃料的量。在其它實(shí)施例中,噴射器可以被操作在開環(huán)回路系統(tǒng)中。
[0037]在進(jìn)一步討論燃料噴射系統(tǒng)和/或其部件的細(xì)節(jié)之前,應(yīng)注意的是,說明書中提到的“頂部”、“底部”、“向上”、“向下”、“內(nèi)部”、“外部”、“右”、“左”僅僅用來按照不同元件在附圖中的定向來識別不同的元件。因?yàn)椴煌脑诓煌膽?yīng)用中會存在不同的定向,因此這些術(shù)語并不意味著限制它們所描述的元件。
[0038]應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步注意的是,對于本公開的目的,術(shù)語“連結(jié)”的意思是直接或間接地將兩個元件彼此接合起來。這種接合本質(zhì)上可以是靜止的或本質(zhì)上可以是移動的,和/或這種接合可以允許兩個元件之間的流體、電、電信號或其它類型的信號或通信的流。這種接合可以由彼此集成地形成單個一體成型件的兩個元件、或兩個元件和任何額外的中間元件實(shí)現(xiàn),或者由彼此附接的兩個元件、或兩個元件和任何額外的中間元件實(shí)現(xiàn)。這種接合本質(zhì)上可以是永久的,或可替換地本質(zhì)上可以是可移除的或可松脫的。
[0039]參考圖1-圖9,根據(jù)示例性實(shí)施例示出了噴射器10 (例如噴灑器、燃料噴射器、正位移泵(positive displacement pump)等)。噴射器10包括殼體2,殼體2被示出以包括被示為端蓋4的第一(或上部)部分以及被示為下部部分6、連結(jié)到端蓋4的第二部分。端蓋4被示出,以包括燃料入口 31、蒸汽出口 29、和電氣的插頭或連接件24。一個或多個燃料過濾器(未示出)可以被安裝在燃料入口 31和/或蒸汽出口 29上。端蓋4限定主腔30,并容納和支撐磁性致動組件(例如電磁致動組件)。磁性致動組件包括一個或多個磁體,如磁體11所示。磁性致動組件還包括一片或多片低磁阻材料,低磁阻材料被配置成使一個或多個磁體的磁場跨過一個或多個高磁阻間隙聚焦。根據(jù)所示出的示例性實(shí)施例,一片或多片低磁阻材料包括極片12和板13 (例如前板、底板等)。線圈15 (例如金屬絲線圈等)至少部分地位于一個或多個高磁阻間隙,使得當(dāng)電流被應(yīng)用到線圈15時,電流與磁場相互作用產(chǎn)生一個力。下部部分6限定被配置成將活塞17容納在其中的腔?;钊?7通過保持架(cage) 16連結(jié)到磁性致動組件,保持架16在活塞17和磁性致動組件之間傳遞運(yùn)動和力。磁體11、極片12、板13、線圈15、保持架16、線圈架(former) 38、和活塞17被示為沿著軸線8(例如縱向軸線)軸向?qū)?zhǔn)。根據(jù)不同的實(shí)施例,磁性致動組件的部件、保持架16、線圈架38、和活塞17中的一個或多個以軸線8為中心。盡管各個部件和元件被示出并被描述為在端蓋4中或在下部部分6中,但是可以考慮的是,在不同的實(shí)施例中(例如下文更詳細(xì)地描述的噴射器610),給定的部件或元件可以在殼體的任一部分中或兩個部分中,或者噴射器10可以包括一體成型的殼體。
[0040]磁體11可以是連結(jié)在極片12與板13之間(例如夾在極片12與板13之間、使極片12與板13互相連接等)的被軸向磁化的永久磁體,極片12和板13均由具有高導(dǎo)磁性的材料(例如鐵、低碳鋼等)制成。根據(jù)其它實(shí)施例,“音圈”型致動器中所發(fā)現(xiàn)的其它配置可以用來產(chǎn)生相同的功能,例如,與線圈15同心、并且在線圈15的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)的被徑向磁化的永久磁體。極片12和板13徑向在其間限定環(huán)形間隙14。線圈15位于間隙14中,距極片12和板13具有足夠的向內(nèi)和向外的徑向空隙,分別以允許線圈15軸向移動。線圈15經(jīng)由線圈架38連結(jié)到保持架16,保持架16連結(jié)到活塞17。線圈15從具有絕緣的導(dǎo)電材料(例如銅或鋁)卷繞。保持架16具有至少一個狹縫,狹縫允許燃料從其穿過并使保持架16的重量和拖累最小化。
[0041 ] 根據(jù)所示出的示例性實(shí)施例,磁性致動組件包括移動線圈型致動器(例如“音圈”型致動器)。移動線圈型致動器有利地提供低電感和磁滯,這非常適合于高頻工作。而且,作用在線圈15上的力隨著從其流過的電流線性增加,并且力貫穿其整個沖程保持幾乎恒定。這些特性促進(jìn)了對致動器的控制。而且,移動型致動器在其穿過極片12與板13之間的磁性間隙14移動時,產(chǎn)生與其速度成比例的大的反EMF電壓。反EMF電壓可以用來感應(yīng)速率并導(dǎo)出線圈15的位置。如下文在示例性實(shí)施例中所描述的,該信息可以用在閉合回路反饋控制方案中,甚至在擾動出現(xiàn)時(例如蒸汽氣泡出現(xiàn)時且供電電壓變化時),來用儀表精確地測量正被噴射或噴灑的流體的量。根據(jù)其它實(shí)施例,可以使用螺線管型致動器。螺線管型致動器中電樞的位置改變螺線管線圈的電抗,這影響流過螺線管線圈的電流并且可以用來檢測電樞或鐵心(plunger)的速率和位置。
[0042]根據(jù)所示出的實(shí)施例,活塞17包括基本圓柱形的壁,壁具有接近板13的第一(或頂)端以及遠(yuǎn)離板13的第二(或底)端?;钊谙薅v向活塞腔,流體在活塞泵送循環(huán)(即噴射循環(huán))期間穿過縱向活塞腔?;钊?7的底端被示出,以包括形成在活塞17底端的活塞端面39和入口閥座33?;钊?7容納在套筒21中,套筒21依次容納在殼體2的下部部分6。套筒21被配置成允許活塞17在其中平移或滑動。套筒21可以形成為殼體2的一部分(例如在其中形成為或制造為鉆孔),或者套筒21可以獨(dú)立于殼體2形成并且隨后連結(jié)到殼體2。套筒21還包括突出部或臺階狀物20,保持架16也包括突出部或臺階狀物19。主彈簧18位于保持架16上的臺階狀物19與套筒21上的臺階狀物20之間,并且使保持架16朝向板13偏斜。根據(jù)另一個實(shí)施例,主彈簧18可以使保持架16朝向出口閥保持器102偏斜。活塞17的上升沖程或吸氣沖程完全由線圈15的力啟動;而線圈17的下行沖程可以由主彈簧18單獨(dú)提供動力或由反方向線圈力的幫助來提供動力。該實(shí)施例允許更加精確地控制活塞17的沖程。
[0043]新到的燃料經(jīng)由燃料入口 31進(jìn)入到主腔30(例如燃料室)中。根據(jù)一個實(shí)施例,液體燃料經(jīng)由一個或多個穿過活塞17壁的孔25從主腔30進(jìn)入活塞腔。根據(jù)另一個實(shí)施例,液體燃料可以在活塞17從板13移開時穿過保持架16并穿過活塞17的頂端進(jìn)入活塞腔(參見圖2和圖3)0
[0044]燃料入口 31在噴射器10上的位置相對于主腔30和蒸汽出口 29相對較低。噴射器10中的任何蒸汽由于浮力上升到噴射器10的頂部并從蒸汽出口 29離開。噴射器10中出現(xiàn)的燃料蒸汽可以來自燃料供給(例如通過燃料入口 31),和/或可以由于壓力的降低和/或溫度的升高在噴射器10內(nèi)部生成。如圖所示,燃料入口 31基本是水平的;然而,燃料入口 31可以與端蓋4成向下的角度延伸,以阻止燃料蒸汽逆流穿過燃料入口 31行進(jìn)。一系列孔、開口、孔口等可以形成穿過極片12、磁體11、和板13延伸的低阻力路徑或通路,以允許出現(xiàn)在燃料噴射器中的燃料蒸汽穿過作為端蓋4 一部分的蒸汽出口 29溢出。例如,根據(jù)一個實(shí)施例,這些孔可以沿著縱向軸線8在中央對準(zhǔn),如通路28所示。根據(jù)另一個實(shí)施例,這些孔可以從軸線8偏移,如通路27所示。根據(jù)另一個實(shí)施例,蒸汽通路可以包括極片12和殼體2之間的分隔。燃料蒸汽的這種排放方式有助于在熱工作情況下提供燃料噴射器的可靠工作。
[0045]具體參考圖4,根據(jù)示例性實(shí)施例,入口閥50位于活塞17的底端。如圖所示,入口閥50是提升閥(poppet valve),提升閥包括連結(jié)到入口閥桿34的入口閥主體32、入口閥保持器35、和入口閥彈簧36。入口閥主體32抵靠活塞17底端處的入口閥座33密封。入口閥主體32被示出以具有半球形的形狀,而入口閥座33被示出以具有圓錐形的形狀,從而提供入口閥主體32到入口閥座33的自對準(zhǔn),這提高了其間的密封。入口閥主體32上的圓形唇狀物減小了流進(jìn)流體泵送室40中的燃料的壓降。根據(jù)所示出的實(shí)施例,入口閥主體32經(jīng)由過盈配合連結(jié)到入口閥桿34。入口閥桿34通過入口閥保持器35被孔眼(例如開口、孔、中央孔等)容納并在其內(nèi)軸向平移(例如滑動)。入口閥保持器35被示出以包括允許燃料從其穿過的至少一個狹縫,并(例如)經(jīng)由過盈配合或粘合劑連結(jié)到活塞17。如圖所示,入口閥保持器35是杯形,該形狀可以通過相對便宜的方法(例如沖壓等)由薄片構(gòu)成,并且可以提供與活塞的過盈配合,無需引起其變形的過度的力。根據(jù)另一個實(shí)施例,入口閥主體32可以與入口閥桿34 —體成型或集成地形成,入口閥桿34依次經(jīng)由過盈配合連結(jié)到法蘭37 (例如凸出物、短截部等)。
[0046]根據(jù)所示出的示例性實(shí)施例,入口閥主體32通過入口閥彈簧36從入口閥座33偏斜,使得其通常是打開的,即通常允許燃料從活塞腔的內(nèi)部進(jìn)入到流體泵送室40中。入口閥桿34遠(yuǎn)離入口閥主體32的一端上的法蘭37限制入口閥主體32在打開位置的行進(jìn)。流體泵送室40在頂部由活塞端面39和入口閥主體32基本限定、在底部由出口閥保持器102的頂面101和出口閥座主體103基本限定、且在側(cè)面由套筒21的內(nèi)側(cè)壁基本限定。
[0047]通常打開的入口閥50允許燃料單獨(dú)通過重力進(jìn)入流體泵送腔40,這降低了使泵起動的(priming)要求,尤其在流體泵送室40充滿燃料蒸汽時或在噴射器10中根本沒有燃料時。通常打開的入口閥50與其大的流面積相結(jié)合還在活塞17的上升沖程期間減小了壓降,這減少了燃料蒸汽的形成。而且,使入口閥50在噴射循環(huán)開始時是打開的允許活塞17獲得速率,并且沒有明顯的阻力。一旦入口閥50關(guān)閉,活塞17已獲得足夠的速率,以在流體泵送室40內(nèi)部產(chǎn)生高壓,這增加了穿過出口的孔口板112的初始燃料霧化的量。進(jìn)一步地,活塞17增加的速率可以在流體泵送室40中產(chǎn)生足夠的壓力,以將其中的燃料蒸汽氣泡擠破或使其冷凝。在關(guān)閉入口閥50后,流體泵送室40中的壓力大幅增加。部分地還由于移動部件的小質(zhì)量,這個大的壓力使活塞17迅速減速。通過監(jiān)控電流檢測電阻器兩端的電壓(對應(yīng)于流過線圈15的電流)可以觀察到速率的大幅降低,以標(biāo)記噴射事件的開始。根據(jù)另一個實(shí)施例,除了在活塞17以外,入口閥50還可以位于其它地方(例如位于套筒21上),同時仍然與流體泵送室40流體連通。根據(jù)另一個實(shí)施例,入口閥50還可以與另一個止回閥一起使用,使得一個閥負(fù)責(zé)將流體引入到流體泵送室40中,而另一個閥用于排出蒸汽。
[0048]通常打開的入口閥50的另一個優(yōu)點(diǎn)在于:其允許流體泵送室40中的燃料蒸汽由于噴射器10的定向和燃料蒸汽相對于液體燃料的浮力穿過入口閥50。流體泵送室40中的燃料蒸汽氣泡的存在潛在地使容積式泵用儀表測量不準(zhǔn)確的燃料的量。這是由于氣泡的存在會改變用儀表測量的燃料的容積密度(bulk density),使得被噴射的燃料的相同體積不對應(yīng)相同的質(zhì)量。尤其當(dāng)燃料噴射器是熱的時且在活塞17的上升沖程期間(其中,超出入口閥50約束的燃料流使燃料的壓力降低),產(chǎn)生燃料蒸汽氣泡或?qū)⑵鋷У搅黧w泵送室中的機(jī)會很高。根據(jù)下文更詳細(xì)地描述的實(shí)施例,噴射器10提供沖程的初始低壓部分,在該沖程中,入口閥50不關(guān)閉,并且在流體泵送室40中出現(xiàn)的任何蒸汽氣泡穿過入口閥50離開和/或冷凝為液體形式??紤]在其它實(shí)施例中,燃料穿過通常打開的閥不進(jìn)入流體泵送室中,通常打開的閥可以流體連結(jié)到流體泵送室40,以允許蒸汽離開流體泵送室40,直到在流體泵送室40中產(chǎn)生足夠的壓力來關(guān)閉閥。這種通常打開的閥可以流體連結(jié)到蒸汽出口
29 ο
[0049]參考圖3,活塞17在向下的方向行進(jìn)時被出口閥保持器102限制。根據(jù)一個實(shí)施例,端面39接觸(例如觸碰、壓緊、輕觸等)出口閥保持器102的頂面101。接觸頂面101的端面39可以包括以下實(shí)施例:端面39通過最少量的殘留流體與頂面101隔開。殘留流體可以充當(dāng)端面39與頂面101之間的減震器。根據(jù)示例性實(shí)施例,流體泵送室40中的流體減小或限制當(dāng)活塞17接近出口閥保持器102時活塞17的速度,從而在流體的最后剩余部分被推出流體泵送室40時吸收部分接觸震動。根據(jù)另一個實(shí)施例,碟形彈簧可以位于出口閥保持器102的頂部,以減小活塞17的撞擊力。根據(jù)其它實(shí)施例,活塞17不接觸出口閥保持器102。然而,在沖程的高壓部分期間,流體泵送室40中的燃料由于壓力的增大而具有升高的溫度。在沖程的高壓部分之后,高壓縮室內(nèi)部的熱燃