共軌噴射器中的限流通道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及供給共軌直接燃料噴射器。特別地，本發(fā)明涉及閉合噴嘴燃料噴射器。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機通常使用共軌燃料噴射器作為直接燃料噴射系統(tǒng)，以將燃料脈沖栗送到燃燒室中。通常使用的燃料噴射器是包括噴嘴組件的閉合噴嘴噴射器，噴嘴組件具有針閥，針閥與噴嘴孔口相鄰地設(shè)置，以在允許燃料被噴射到氣缸中的同時阻止廢氣流回到噴射器的增壓室或計量室中。針閥設(shè)置在噴嘴腔內(nèi)并且被設(shè)計成被朝向閉合位置偏置，以阻擋燃料流過噴嘴孔口。持續(xù)需要一種改進的閉合噴嘴噴射器設(shè)計，相比于現(xiàn)有噴嘴噴射器設(shè)計，該設(shè)計提供例如更有效的制造選擇和/或增強的性能特征。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的實施方式包括一種用于將高壓下的燃料噴射到發(fā)動機的燃燒室中的噴射器。該噴射器具有噴射器主體，所述噴射器主體包括:噴射器腔體，其限定內(nèi)壁和縱軸；噴射器孔口，其與所述噴射器腔體的一端連通，以排放燃料。所述噴射器還包括柱塞，所述柱塞可滑動地設(shè)置在所述噴射器腔體內(nèi)，與所述噴射器孔口相鄰。所述柱塞包括在縱向上沿著所述柱塞位于不同位置處的外部部分和內(nèi)部部分。所述外部部分具有第一橫截面面積。所述內(nèi)部部分具有比所述第一橫截面面積大的第二橫截面面積和多個表面部分，所述多個表面部分包括引導(dǎo)部分，所述引導(dǎo)部分被構(gòu)造成基本上與所述噴射器腔體的內(nèi)壁相配合。所述引導(dǎo)部分引導(dǎo)所述柱塞在沿著縱軸的方向上可滑動地移動并且基本上防止所述柱塞在所述噴射器腔體內(nèi)橫向平移。所述多個表面部分還包括:限制部分，其被構(gòu)造成在軸向上沿著所述內(nèi)部部分的長度在所述內(nèi)部部分的外表面和所述噴射器腔體的內(nèi)壁之間形成限制腔體，從而沿著所述限制腔體產(chǎn)生壓降并且將針朝向閉合位置偏置。
[0004]雖然公開了多個實施方式，但根據(jù)下面示出和描述本發(fā)明的例示性實施方式的【具體實施方式】，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，本發(fā)明的其它實施方式將變得清楚。因此，附圖和【具體實施方式】將被視為本質(zhì)上是例證性的，而非限制性的。
【附圖說明】
[0005]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料噴射器組件的示意性剖視圖。
[0006]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料噴射器的替代實施方式的示意性縱向剖視圖。
[0007]圖3和圖4分別是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的沿著圖2的線3-3和線4_4截取的燃料噴射器的示意性橫向剖視圖。
[0008]圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料噴射器的替代實施方式的示意性縱向剖視圖。
[0009]圖7和圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料噴射器的替代實施方式的示意性橫向視圖。
[0010]圖9和圖10分別是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的燃料噴射器的替代實施方式的示意性縱向剖視圖。
[0011]圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圖9中的燃料噴射器的限制通過區(qū)域的示意性縱向礎(chǔ)視圖。
[0012]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的圖10的燃料噴射器的限制通過區(qū)域的示意性縱向剖視圖。
[0013]雖然本發(fā)明能被修改成各種修改形式和替代形式，但【具體實施方式】以示例方式在附圖中示出并且在以下進行詳細描述。然而，本發(fā)明將不把本發(fā)明限于描述的特定實施方式。相反，本發(fā)明旨在涵蓋落入隨附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改形式、等同形式和替代形式。
【具體實施方式】
[0014]在整個本申請中，詞語“向內(nèi)”、“最靠內(nèi)”、“向外”和“最靠外”將分別對應(yīng)于朝向和背離燃料從噴射器實際噴射到發(fā)動機的燃燒室中的點的方向。詞語“上”和“下”將是指當噴射器可操作地安裝在發(fā)動機上時噴射器組件的分別最遠離和最靠近發(fā)動機氣缸的那些部分。
[0015]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的由數(shù)字10表示的燃料噴射器(也被描述為閉合噴嘴燃料噴射器，或更一般地，共軌燃料噴射器)的第一實施方式的簡化剖視示意圖。燃料噴射器10用于將高壓下的燃料噴射到發(fā)動機的燃燒室(未示出)中。燃料噴射器10可適于與各種噴射器和燃料系統(tǒng)一起使用。例如，燃料噴射器10可從高壓共軌接收高壓燃料，或者另選地，從專用栗組件(諸如，在噴射器主體中裝入例如機動柱塞的栗-線-噴嘴系統(tǒng)或單元噴射器系統(tǒng)中的專用栗組件)接收高壓燃料。燃料噴射器10通常包括噴射器主體12，噴射器主體12包括噴嘴13和噴射器腔體14 (也被描述為內(nèi)部區(qū)域、孔或腔)，噴射器腔體14包括燃料入口 17和噴射孔口 42。噴射器腔體14限定內(nèi)壁15和縱軸XI。噴射器腔體14容納針閥16 (也被描述為柱塞)和針閥致動系統(tǒng)18，針閥16被安裝成沿著縱軸XI在噴射器腔體14中來回運動。
[0016]如圖1中所示，針閥16具有設(shè)置在內(nèi)端23處的閥座部分26，當針閥16處于閉合位置時，內(nèi)端23密封地接合噴嘴13的閥座28。針閥16的外端22根據(jù)需要與針閥致動系統(tǒng)18相互作用。在一些實施方式中，通過噴射器腔體14內(nèi)的偏置機構(gòu)(例如，偏置彈簧32和針閥致動系統(tǒng)18)將針閥16偏置到閉合位置。針閥致動系統(tǒng)18控制進入噴射器腔體14的入口 17和外端22的燃料的流動，以有助于控制針閥16在打開位置和閉合位置之間的移動。在名稱為“Closed Nozzle Fuel Injector With Improved Controllability (具有改進操控性的閉合噴嘴燃料噴射器)”的美國專利N0.6，499，467中大體描述了包括偏置彈簧32和針閥致動系統(tǒng)18的偏置機構(gòu)，該美國專利的全文以引用方式并入本文中。
[0017]根據(jù)一些實施方式，針閥16還包括針閥偏置特征20，用于增強針閥16的打開和閉合速率，以更準確地控制燃料噴射。針閥偏置特征20可選地包括針閥16的內(nèi)部部分30和外部部分24，更具體地，內(nèi)部部分30和外部部分24相對地確定尺寸，以在噴射事件期間在針閥16上實現(xiàn)理想的燃料壓力偏置力。在一些實施方式中，內(nèi)部部分30可包括比外部部分24的橫截面面積(Ao)大的橫截面面積(Ai)(還就徑向長度、直徑或另選的橫向尺寸進行描述)，以產(chǎn)生壓降并且在針閥16上形成偏置閉合力。
[0018]針偏置特征20還可選地包括形成限制通道58 (也被描述為通道、腔體、狹槽或間隙)的內(nèi)部部分30。限制通道58在燃料噴射器10處于打開位置時限制燃料從外部腔體34流入內(nèi)部控制體積52中，以在針閥16上形成所需的力分布。內(nèi)部控制體積52是環(huán)繞閥座部分26并且包含當燃料噴射器10處于打開位置時噴射到發(fā)動機燃燒室中的燃料的區(qū)域。流動限制造成限制通道58上的小壓降，從而在噴射器腔體14中形成比內(nèi)部控制體積52高的壓力。因此，限制通道58有助于通過在趨向閉合位置的針閥16上形成燃料壓力偏置力而在噴射事件期間增大針閥16上最終力。
[0019]總之，針偏置特征有助于，在針被抬離其閥座28的情況下，使用由限制通道58形成的外部腔體34和內(nèi)部控制體積52之間的小壓降，而在針閥16上產(chǎn)生顯著的向下力(Fc)。通過在針閥16上產(chǎn)生所需閉合力(Fc)而實現(xiàn)的優(yōu)點包括放慢針閥16的打開以及加速針閥16的閉合，以大體增強燃料噴射控制和準確度并且改善排放。
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的由數(shù)字110表示的燃料噴射器的第二實施方式的示意性縱向剖視圖。如所示出的，燃料噴射器110、10的第一實施方式和第二實施方式可選地基本類似，因此與之前討論的燃料噴射器10關(guān)聯(lián)地描述燃料噴射器110的第二實施方式的各種特征。根據(jù)一些實施方式，在圖2中更詳細地示出燃料噴射器110。在圖2中，針閥116包括外部部分124，外部部分124具有外周長度，該外周長度的尺寸被確定并且設(shè)置成在噴射器腔體114的內(nèi)壁115和外部部分之間形成流動通道。根據(jù)一些實施方式，噴射器主體112的內(nèi)壁115和外部部分124的外表面之間的流動通道可選地在外部部分124與形成噴射器腔體114的噴射器主體112的相對表面之間產(chǎn)生流動。在一些實施方式中，偏置彈簧32圍繞外部部分124的至少一部分設(shè)置。
[0021]針閥116還包括內(nèi)部部分130，內(nèi)部部分130具有環(huán)繞內(nèi)部部分130的外表面沿周向間隔開的多個表面部分138。在一些實施方式中，多個表面部分138包括引導(dǎo)部分160 (也被描述為第一部分或引導(dǎo)特征)、限制部分162(也被描述為第二部分、槽溝孔口(gainorifice)、限制孔口、限制特征或偏置特征)、間隙部分164(也被描述為第三部分或間隙孔口)、和/或它們的