專利名稱：燃油噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃油噴射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機的燃油噴射系統(tǒng)中設(shè)置了三通閥，三通閥可以選擇地將形成在針閥內(nèi)端面上的背壓控制室和用于增加噴射壓力的中間增壓器活塞室連接到高壓燃油供給通道或低壓燃油返回通道。設(shè)計為使用此三通閥的燃油通道切換動作用于控制針閥的開啟和關(guān)閉且用于控制由增壓器活塞的噴射壓力的增加的燃油噴射系統(tǒng)是已知的(例如見日本專利公布(A)No.2003-106235)。在此燃油噴射系統(tǒng)中，通過三通閥的燃油通道切換運行使得在針閥開啟正時和通過增壓器活塞的增壓作用開始正時之間的相位差能被改變且因此使得燃油噴射率能被控制到希望的針對發(fā)動機運行狀態(tài)的噴射率。
然而，在此燃油噴射系統(tǒng)中，在通過三通閥的燃油通道切換作用時，高壓燃油供給通道結(jié)束為與低壓燃油返回通道連接。作為結(jié)果，產(chǎn)生了在高壓燃油供給通道內(nèi)的大量高壓燃油結(jié)束為泄漏到低壓燃油返回通道內(nèi)的問題。此外，如果大量高壓燃油以此方式結(jié)束為泄漏，也產(chǎn)生了供給高壓燃油的高壓燃油泵變得在容量上不足的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的時提供能防止在通過三通閥切換燃油通道的動作時，大量高壓燃油泄漏到低壓燃油返回通道內(nèi)的燃油噴射系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明提供了燃油噴射系統(tǒng)，此燃油噴射系統(tǒng)設(shè)置有三通閥，三通閥能選擇地將形成在針閥內(nèi)端面上的背壓控制室和用于增加噴射壓力的增壓器活塞的中間室連接到高壓燃油供給通道或低壓燃油返回通道，且通過使用通過三通閥的燃油供給通道切換動作進行開啟和關(guān)閉針閥的控制和通過增壓器活塞的噴射壓力增加的控制，其中恒定地連接到背壓控制室或中間室的壓力切換室形成在三通閥中，高壓燃油供給通道開啟到壓力切換室的一側(cè)，設(shè)置了用于控制高壓燃油供給通道的開口的開啟和關(guān)閉的第一閥元件，低壓燃油返回通道開啟到壓力切換室的另一側(cè)，設(shè)置了用于控制此低壓燃油返回通道的開口的開啟和關(guān)閉的第二閥元件，三通閥設(shè)置有壓力控制室，控制在該壓力控制室內(nèi)的燃油壓力以便控制在第一閥元件的軸向方向上作用在第一閥元件兩端的燃油壓力的壓力差和在第二閥元件的軸向方向上作用在第二閥元件兩端的燃油壓力的壓力差，使得當(dāng)將背壓控制室或中間室的目的地從高壓燃油供給通道切換為低壓燃油返回通道時，其中第一閥元件開啟且第二閥元件關(guān)閉的狀態(tài)經(jīng)過其中第一閥元件和第二閥元件都關(guān)閉的狀態(tài)改變?yōu)槠渲械谝婚y元件關(guān)閉且第二閥元件開啟的狀態(tài)，且使得當(dāng)將背壓控制室或中間室的目的地從低壓燃油返回通道切換到高壓燃油供給通道時，其中第一閥元件關(guān)閉且第二開啟的狀態(tài)經(jīng)過其中第一閥元件和第二閥元件都關(guān)閉的狀態(tài)改變?yōu)槠渲械谝婚y元件開啟且第二閥元件關(guān)閉的狀態(tài)，且當(dāng)?shù)诙y元件開啟或恒定地與壓力控制室連接時背壓控制室或中間室的另一個與壓力切換室連接。


圖1是燃油噴射系統(tǒng)的總圖，圖2是三通閥的第一實施例的側(cè)截面視圖，圖3是三通閥的第一實施例的側(cè)截面視圖，圖4是示出了噴射率等的變化的時間圖表，圖5是燃油噴射系統(tǒng)的總圖，圖6是三通閥的第二實施例的視圖，圖7是三通閥的第二實施例的側(cè)截面視圖，圖8是示出了噴射率等的變化的時間圖表，圖9是示出了噴射率等的變化的時間圖表，
圖10是三通閥的第三實施例的側(cè)截面視圖，圖11是燃油噴射系統(tǒng)的總圖，圖12是三通閥的第四實施例的側(cè)截面視圖，和圖13是燃油噴射系統(tǒng)的總圖。
具體實施例方式
圖1概略地示出了燃油噴射系統(tǒng)的整體。在圖1中，以單點劃線圍繞的零件1示出了接附到發(fā)動機的燃油噴射器。如在圖1中示出，燃油噴射系統(tǒng)設(shè)置有共軌2，用于存儲高壓燃油。從燃油箱3通過高壓燃油泵4為共軌2供給燃油。通過控制高壓燃油泵4的排出量將共軌2內(nèi)的燃油壓力維持為對應(yīng)于發(fā)動機運行狀態(tài)的目標(biāo)燃油壓力。在共軌2內(nèi)的維持為目標(biāo)燃油壓力的高壓燃油通過高壓燃油供給通道5供給到燃油噴射器1。
如在圖1中示出，燃油噴射器1設(shè)置有用于將燃油噴射到燃燒室內(nèi)的噴嘴部分6、用于增壓噴射壓力的增壓器7和用于切換燃油通道的三通閥8。噴嘴部分6設(shè)置有針閥9。噴嘴部分6在其前端形成有噴射口10(未示出)，由針閥9的前端控制噴射口10的開啟和關(guān)閉。繞針閥9形成了噴嘴室11，噴嘴室11內(nèi)填充有被噴射的高壓燃油。在針閥9的內(nèi)側(cè)端面上方形成了背壓控制室12，其內(nèi)填充有燃油。在背壓控制室12內(nèi)插入壓縮彈簧12a，它向下，即在關(guān)閉方向偏置了針閥9。此背壓控制室12一方面通過縮頸13和燃油流動通道14連接到三通閥8且另一方面連接到燃油流動通道15b且通過流動橫截面積小于縮頸13的縮頸16連接到燃油流動通道15a。此外，噴嘴室11也通過燃油流動通道15c連接到燃油流動通道15a。此燃油流動通道15a通過單向閥17連接到燃油流動通道15，單向閥17僅使得能從燃油流動通道15向燃油流動通道15a連通。
另一方面，增壓器7設(shè)置有整體形成的增壓器活塞，增壓器活塞包括大直徑活塞18和小直徑活塞19。在大直徑活塞18的頂面上方、小直徑活塞19的相對側(cè)處形成了高壓室20，高壓室20填充有高壓燃油。此高壓室20通過高壓燃油通道21連接到高壓燃油供給通道5。因此，在高壓室20內(nèi)，共軌2內(nèi)的燃油壓力(以下簡稱為“共軌壓力”)恒定地作用。與此相對，在大直徑活塞18的端面上的繞小直徑活塞19處形成了中間室22，中間室22填充有燃油。在此中間室22內(nèi)插入了壓縮彈簧23用于將大直徑活塞18向高壓室20偏置。此中間室22通過縮頸24和燃油流動通道15d連接到燃油流動通道15。此外，在小直徑活塞19的端面上方、大直徑活塞18的相對側(cè)形成了填充有燃油的增壓器室25。此增壓器室25與燃油流動通道15a連接。
另一方面，除例如高壓燃油供給通道5和燃油流動通道14和15外，三通閥8具有與它連接的低壓燃油返回通道26，低壓燃油返回通道26連接到燃油箱3的內(nèi)。此三通閥8由電磁閥或壓電設(shè)備或其他這樣的促動器27驅(qū)動。因為此三通閥8，燃油流動通道14和15選擇地與高壓燃油供給通道5或低壓燃油供給返回通道26連接。
圖1示出了其中通過三通閥8的燃油通道切換作用引起燃油流動通道15與高壓燃油供給通道5連接的情形。在此情形中，在噴嘴部分6處，噴嘴室11內(nèi)和背壓控制室12內(nèi)變成共軌壓力。在此時，因噴嘴室11內(nèi)的燃油壓力引起的、作用為升起針閥9的力小于因背壓控制室12內(nèi)的燃油壓力和壓縮彈簧13引起的、作用為下降針閥9的力。因此原因，使得針閥9下降。作為結(jié)果，針閥9關(guān)閉，所以從噴射口10的燃油噴射停止。另一方面，考慮增壓器7，在此時，高壓室20內(nèi)、中間室22內(nèi)和增壓器室25內(nèi)全處于共軌壓力。因此，在此時如圖1中所示，包括大直徑活塞18和小直徑活塞19的增壓器活塞保持在由壓縮彈簧23的彈簧力升起的狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)三通閥8的通道切換作用引起三通閥8進入到圖1中示出的切換狀態(tài)時，即當(dāng)燃油流動通道15與低壓燃油返回通道26連接時，中間室22的燃油壓力下降，所以包括大直徑活塞18和小直徑活塞19的增壓器活塞受到大的向下方向的力且作為結(jié)果增壓器室25的燃油壓力變得高于共軌壓力。因此，在此時，通過燃油流動通道15a、15c連接到增壓器室25內(nèi)的噴嘴室11的燃油壓力也變得高于共軌壓力。然后，當(dāng)通過三通閥8的通道切換作用引起三通閥8進入圖1中由8b示出的切換狀態(tài)時，即不僅燃油流動通道15而且燃油流動通道14與低壓返回通道26連接，噴嘴口6的背壓控制室12的燃油壓力下降，所以針閥9升起且作為結(jié)果針閥9開啟且噴嘴室11內(nèi)的燃油從噴射口10噴射。因此，通過改變?nèi)ㄩy從切換狀態(tài)8a切換到切換狀態(tài)8b的時間，可以改變通過包括大直徑活塞18和小直徑活塞19的增壓器的活塞的噴射壓力增壓開始正時和針閥9的開啟正時之間的相位差。
然后，當(dāng)通過三通閥8的燃油通道切換作用如圖1所示引起燃油流動通道15又與高壓燃油供給通道5連接時，噴嘴部分6的背壓控制室12變成共軌壓力且作為結(jié)果燃油噴射停止。此外，在此時，增壓器7的中間室22也變成共軌壓力，增壓器室25也變成共軌壓力，且大直徑活塞18和小直徑活塞19保持在被壓縮彈簧23的彈簧力升起的狀態(tài)，如又在圖1中示出。以此方式，通過三通閥8的燃油通道切換作用用于控制燃油噴射。
圖2(A)示出了圖1中示出的三通閥8的第一實施例。參考圖2(A)，在三通閥8內(nèi)，高壓燃油供給通道5的部分，即高壓燃油供給通道5a、5b和低壓燃油返回通道26，即低壓燃油返回通道26a、26b延伸。此外，在三通閥8內(nèi)形成了壓力切換室30。在此第一實施例中，壓力切換室30恒定地與燃油流動通道15連接。壓力切換室30的一側(cè)開啟到高壓燃油供給通道5a，而壓力切換室30的另一側(cè)開啟到低壓燃油返回通道26a。此高壓燃油供給通道5a的開口31被第一閥元件32控制開啟和關(guān)閉，而低壓燃油返回通道26a的開口33被第二閥元件34控制開啟和關(guān)閉。
第一閥元件32設(shè)置有在軸向方向形成在中心處的且能將開口31從壓力切換室30側(cè)密封的圓錐形密封部分35、圓柱形內(nèi)端36和圓柱形外端37，而第二閥元件34設(shè)置有在軸向方向形成在中心處的且能將開口33從壓力切換室30側(cè)密封的圓錐形密封部分38、空心圓柱形形狀的內(nèi)端39和圓柱形外端40。如在圖2(A)中示出，第一閥元件32和第二閥元件34布置在共同的軸線上，且第一閥元件32的圓柱形內(nèi)端36可滑動地與第二閥元件34的空心圓柱形形狀的內(nèi)端39配合。
第一閥元件32的圓柱形外端37可滑動地插入到圓柱形凹陷41內(nèi)。在由此第一閥元件32的圓柱形外端37所限定的圓柱形凹陷41內(nèi)形成了壓力控制室42。在此壓力控制室42內(nèi)插入了壓縮彈簧43用于將第一閥元件32向第二閥元件34偏置。壓力控制室42通過縮頸開口44連接到低壓燃油返回通道26b。此縮頸開口44由排放控制閥45控制開啟和關(guān)閉，排放控制閥45由促動器27驅(qū)動。
第二閥元件34的圓柱形外端40可滑動地插入到圓柱形孔46內(nèi)且伸出到高壓燃油供給通道5b內(nèi)。另一方面，相互接合的第一閥元件32的圓柱形內(nèi)端36和第二閥元件34的空心的圓柱形形狀的內(nèi)端39在它們之間形成了中間壓力室47。此中間壓力室47一方面通過燃油通道48和形成在第一閥元件32內(nèi)的縮頸49連接到壓力控制室42，且另一方面通過燃料通道50和形成在第二閥元件34內(nèi)的縮頸51連接到高壓燃油供給通道5b。
注意到在圖2(A)中示出的第一實施例中，第一閥元件32的圓柱形內(nèi)端36的直徑和圓柱形外端37的直徑和開口31、33的直徑都相同，且第二閥元件34的圓柱形外端40與此直徑相比具有更小的直徑。因此，第一閥元件32僅通過壓力控制室42內(nèi)的燃油壓力和中間壓力室47內(nèi)的燃油壓力在軸向起作用。通過第一閥元件32的座部分35的開口31的開啟和關(guān)閉動作，即第一閥元件32的開啟和關(guān)閉動作通過向軸向方向上作用在第一閥元件32外端37的燃油壓力和向軸向方向上作用在第一閥元件32的內(nèi)端36的燃油壓力之間的壓力差控制。此壓力差由壓力控制系統(tǒng)控制，壓力控制系統(tǒng)包括促動器27和排放控制閥45。
另一方面，中間壓力室47內(nèi)的燃油壓力作用在第二閥元件34的內(nèi)端39上，而高壓燃油供給通道5b內(nèi)的燃油壓力作用在第二閥元件34的外端40上。也在此第二閥元件34中，根據(jù)向軸向方向作用在第二閥元件34的外端40上的燃油壓力和向軸向方向作用在第二閥元件34的內(nèi)端39上的燃油壓力的差，由第二閥元件34的座部分38基本上控制開口33的開啟和關(guān)閉動作，即第二閥元件34的開啟和關(guān)閉動作。此壓力差由壓力控制系統(tǒng)控制，壓力控制系統(tǒng)包括促動器27和排放控制閥45。
另一方面，如在圖2(A)中所示出，第二閥元件34的空心的圓柱形形狀內(nèi)端39的外圓周形成有完整地圍繞其延伸的脊52。此脊52的外圓周形成有沿壓力切換室30的內(nèi)圓周滑動的滑動密封面53。此外，脊52形成有多個連通孔54，連通孔54連接了壓力切換室30的在圖2(A)中的脊52上方和下方的部分。此外，壓力切換室30的內(nèi)圓周形成有能被第二閥元件34的滑動密封面53密封的壓力控制口55。此壓力控制口55通過燃油流動通道14連接到背壓控制室12。如在圖2(A)中示出，當(dāng)?shù)诙y元件34關(guān)閉時，此壓力控制口55由第二閥元件34的滑動密封面53密封。
圖4(A)和(B)示出了當(dāng)排放控制閥45開啟用于燃油噴射時第一閥元件32的提升量的變化、第二閥元件34的提升量的變化、噴射壓力的變化、針閥9的提升量的變化和噴射率的變化。此外，圖4(A)示出了其中排放控制閥45的提升量大的情形而圖4(B)示出了其中排放控制閥45的提升量小的情形。然后，參考圖1到圖4，將解釋根據(jù)本發(fā)明的燃油噴射方法。
如在圖2(A)中示出，當(dāng)排放控制閥45密封了縮頸開口44時，壓力控制閥42和中間壓力室47僅與高壓燃油供給通道5b連接，因此在此時，壓力控制室42和中間壓力室47變得與高壓燃油供給通道5b內(nèi)的燃油壓力相等。注意到下文中在高壓燃油供給通道5、5a和5b內(nèi)的燃油壓力將稱為“高燃油壓力”，而在低壓燃油返回通道26、26a和26b內(nèi)的燃油壓力將稱為“低燃油壓力”。
以此方式，當(dāng)在中間壓力室47內(nèi)的燃油壓力變成高燃油壓力時，作用在第二閥元件34上的高燃油壓力的工作面積在此時變得內(nèi)端39處遠遠大于外端40處，所以第二閥元件34保持在圖2(A)中示出的關(guān)閉狀態(tài)。在此時，如上所解釋，壓力控制口55由第二閥元件34的滑動密封面53密封。此外，在此時在壓力控制室42內(nèi)的燃油壓力和在中間壓力室47內(nèi)的燃油壓力都變成高燃油壓力，所以第一閥元件32通過壓縮彈簧43的彈簧力向第二閥元件34移動，直至它撞擊到第二閥元件34。作為結(jié)果，如在圖2(A)中所示，第一閥元件32保持在開啟狀態(tài)。在此時，燃油流動通道15通過壓力切換室30和開口31連接到高壓燃油供給通道5a。
當(dāng)將燃油流動通道15的目的地切換為從高壓燃油供給通道5a到低壓燃油返回通道26a時，排放控制閥45開啟縮頸開口44。如果排放控制閥45開啟縮頸開口44，則壓力控制室42內(nèi)的燃油開始排放到低壓燃油返回通道26b內(nèi)且作為結(jié)果壓力控制室42的燃油壓力逐漸地下降。然后，如果壓力控制室42的燃油壓力下降到用于關(guān)閉第一閥元件32的關(guān)閉壓力下，則第一閥元件32如在圖2(B)中示出關(guān)閉。在此情形中，當(dāng)排放控制閥45開啟縮頸44時如果排放控制閥45的提升量是大的，則在壓力控制室42內(nèi)的燃油壓力下降的速度將是快的，所以如在圖4(A)中所示出，第一閥元件32將迅速地關(guān)閉。與此相對，如果當(dāng)排放控制閥45開啟縮頸開口44時排放控制閥45的提升量是小的，則在壓力控制室42內(nèi)的燃油壓力的下降的速度將是慢的，所以如在圖4(B)中所示出，第一閥元件32將緩慢地關(guān)閉。
另一方面，如果排放控制閥45被開啟且壓力控制室42的燃油壓力開始下降，則中間壓力室47內(nèi)的燃油開始通過燃油通道48流出到壓力控制室42且作為結(jié)果中間壓力室47的燃油壓力也開始下降。然而，燃油通道48設(shè)置有縮頸49且此外燃油被從高壓燃油供給通道5b通過燃油通道50供給到中間壓力室47，所以中間壓力室47的燃油壓力下降比壓力控制室42的燃油壓力下降慢。因此，如在圖2(B)和圖4中示出，即使第一閥元件32關(guān)閉，第二閥元件34也保持在關(guān)閉狀態(tài)。
然后，當(dāng)中間壓力室47的燃油壓力進一步下降且中間壓力室47的燃油壓力下降到低于用于開啟第二閥元件34的開啟壓力時，如在圖3(A)中所示，第一閥元件32保持關(guān)閉且在此狀態(tài)第二閥元件34開始開啟。作為結(jié)果，燃油流動通道15通過壓力切換室30和開口33連接到低壓燃油返回通道26a。
如果燃油流動通道15與低壓燃油返回通道26連接，則增壓器7的中間室22的燃油壓力逐漸地下降。作為結(jié)果，包括大活塞18和小活塞19的增壓器活塞的增壓作用導(dǎo)致噴嘴室11的燃油壓力，即噴射壓力逐漸地增加，如在圖4(A)和圖4(B)中示出。注意到如將從圖4(A)和4(B)中很好地理解，在此時間噴射壓力的增加速度大體上不由排放控制閥45的提升量所影響。此外，當(dāng)?shù)诙y元件34開始開啟時，如在圖3(A)中示出，壓力控制口55維持被第二閥元件34的滑動密封面53密封。
如果中間壓力室47的燃油壓力進一步下降，則第二閥元件34的提升量增加，且第二閥元件34的提升量超過了在圖4(A)和圖4(B)中示出的預(yù)先確定的提升量X，即如果第二閥元件34開啟某一開啟度或更多，如在圖3(B)中示出，則壓力控制閥55在壓力切換室30處開啟，且作為結(jié)果背壓控制室12通過壓力切換室30和開口33連接到低壓燃油返回通道26a。如果背壓控制室12與低壓燃油返回通道26a連接，如在圖3(A)和圖4(B)中示出，針閥9被開啟且燃油噴射開始。
如以上所解釋，如果第一閥元件32關(guān)閉，則第二閥元件34開啟，但在此時，如果排放控制閥45在提升量上是大的，則第二閥元件34迅速地開啟，如在圖4(A)中示出，而如果排放控制閥45在提升量上是小的，則第二閥元件34緩慢地開啟，如在圖4(B)中示出。如果第二閥元件34迅速地開啟，如在圖4(A)中示出，則針閥9在噴射壓力增加前開啟，作為結(jié)果在噴射開始時噴射率緩慢地變得更大。與此相反，如果第二閥元件34緩慢地開啟，如在圖4(B)中示出，則針閥9在噴射壓力增加后開啟且作為結(jié)果在噴射開始時噴射率迅速地變得更大。
以此方式，在此實施例中可以改變排放控制閥45的提升量以改變在壓力控制室42內(nèi)的燃油壓力的下降的速度且因此很大地改變在噴射開始時的噴射率。此外，可以不改變排放控制閥45的提升量，但是改變排放閥45的開啟速度，以改變在壓力控制室42內(nèi)的燃油壓力的下降速度且因此改變在噴射開始時的噴射率。
如以上所解釋，當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從高壓燃油供給通道5a切換到低壓燃油返回通道26a時，如圖2(A)中示出的其中第一閥元件32開啟且第二閥元件34關(guān)閉的狀態(tài)經(jīng)過如圖2(B)中示出的其中第一閥元件32和第二閥元件34都關(guān)閉的狀態(tài)切換為如圖3(A)和3(B)示出的其中第一閥元件32關(guān)閉且第二閥元件34開啟的狀態(tài)。另一方面，當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從低壓燃油返回通道26a切換到高壓燃油供給通道5a時，排放控制閥45關(guān)閉了縮頸開口44。當(dāng)排放控制閥45關(guān)閉縮頸開口44時，中間壓力室47和壓力控制室42從高壓燃油供給通道5a供給以燃油。在此時，壓力控制室42的燃油壓力的升高慢于中間壓力室47的燃油壓力的升高，直至達到高燃油壓力。
因此，在此時，第一閥元件32和第二閥元件34從圖3(B)中示出的狀態(tài)經(jīng)過圖3(A)和圖2(B)中示出的狀態(tài)切換到圖2(A)中示出的狀態(tài)。即在此時，其中第一閥元件32關(guān)閉且第二閥元件34開啟的狀態(tài)經(jīng)過其中第一閥元件32和第二閥元件34都關(guān)閉的狀態(tài)切換到其中第一閥元件32開啟且第二閥元件34關(guān)閉的狀態(tài)。
以此方式，當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從高壓燃油供給通道5a切換到低壓燃油返回通道26a時，使閥元件32和34以圖2(A)、圖2(B)和圖3(A)、圖3(B)的次序移動，但如將從圖2(A)、圖2(B)和圖3(A)、圖3(B)中理解，在此時間期間，高壓燃油供給通道5a不與低壓燃油返回通道26a在壓力切換室30內(nèi)連接，且因此大量的高壓燃油不泄漏到低壓燃油返回通道26a內(nèi)。另一方面，即使當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從低壓燃油返回通道26a切換到高壓燃油供給通道5a，高壓燃油供給通道5a也不與低壓燃油返回通道26a在壓力切換室30內(nèi)連接，且因此可防止大量的高壓燃油泄漏到低壓燃油返回通道26a內(nèi)。
圖5示出了燃油噴射系統(tǒng)的第二實施例，而圖6(A)示出了在圖5中示出的三通閥8。參考圖6(A)，同樣地在此第二實施例中，在三通閥8內(nèi)高壓燃油供給通道5的部分，即高壓燃油供給通道5a、5b，和低壓燃油返回通道26的部分，即低壓燃油返回通道26a、26b延伸。此外，在三通閥8內(nèi)形成了壓力切換室60。此壓力切換室60恒定地與燃油流動通道15連接。
如在圖5中示出，此燃油流動通道15一方面通過單向閥17和燃油流動通道15a與噴嘴11和增壓器室25連接，且另一方面通過燃油流動通道15d和縮頸24與中間室22連接。壓力切換室60的一側(cè)在它處開啟高壓燃油供給通道5a而壓力切換室60的另一側(cè)在它處開啟低壓燃油返回通道26a。此高壓燃油供給通道5a的開口61被第一閥元件62控制以開啟和關(guān)閉，而低壓燃油返回通道26a的開口63被第二閥元件64控制以開啟和關(guān)閉。
第一閥元件62形成了空心的圓柱形形狀。第一閥元件62在其外端65形成有圓錐形密封部分66，密封部分66能從高壓燃油供給通道5a側(cè)密封開口61。圖6(C)是此第一閥元件62的平面視圖。另一方面，第二閥元件64在其內(nèi)端68形成有圓錐形密封部分69，密封部分69能從低壓燃油返回通道26a側(cè)密封開口63。圖6(B)是此第二閥元件64的平面視圖。在此第二閥元件64的內(nèi)端面上方形成了環(huán)形槽71，環(huán)形槽71形成了繞第二閥元件64的軸線的環(huán)形形狀。如在圖6(A)中示出，第一閥元件62和第二閥元件64共軸線布置，且在第一閥元件62的空心圓柱形內(nèi)端67可滑動地配合到形成在第二閥元件64內(nèi)的環(huán)形槽71內(nèi)。
第二閥元件64的圓柱形外端70可滑動地插入到圓柱形凹陷72內(nèi)。在由此第二閥元件64的圓柱形外端70限定的圓柱形凹陷72內(nèi)形成了壓力控制室73。此壓力控制室73一方面通過縮頸74連接到高壓燃油供給通道5b，另一方面通過縮頸開口75連接到低壓燃油返回通道26b。此縮頸開口75被由促動器27驅(qū)動的排放控制閥45控制開啟和關(guān)閉。此外，此壓力控制室73通過燃油流動通道14恒定地連接到背壓控制室12，如在圖5中示出。
環(huán)形槽71的最深部分和第一閥元件62的內(nèi)端面在其間形成了環(huán)形室76。如在圖6(A)和圖6(B)中示出，此環(huán)形室76通過多個形成在第二閥元件64內(nèi)的連通孔77連接到壓力控制室73。因此，環(huán)形室76的燃油壓力維持為與壓力控制室73內(nèi)的燃油壓力相同。另一方面，形成在第一閥元件62內(nèi)的空心室78恒定地與高壓燃油供給通道5a連接。因此，此空心室78恒定地具有導(dǎo)入到它內(nèi)的高壓燃油供給通道5a的高壓燃油。此高壓燃油的燃油壓力作用在空心室78內(nèi)的第二閥元件64的面向內(nèi)的端面上。在此空心室78內(nèi)插入壓縮彈簧78用于在離開第一閥元件62的方向上偏置第二閥元件64。
注意到，如果檢查圖6(A)中示出的第二實施例內(nèi)在軸向方向上作用在閥元件62、64上的燃油壓力的有效工作面積，即工作面積減去其上作用有相反的燃油壓力的工作面積，則在壓力控制室73內(nèi)作用在第二閥元件64的外端的燃油壓力的有效工作面積減去高壓燃油供給通道5a內(nèi)作用在第二閥元件64的內(nèi)端的有效工作面積得到的有效工作面積的差形成為大于在壓力控制室73內(nèi)作用在第一閥元件62的內(nèi)端的燃油壓力的有效工作面積減去在高壓燃油供給通道5a內(nèi)作用在第一閥元件62的外端上的燃油壓力的有效工作面積得到的有效工作面積的差。
同樣地在此第二實施例中，由第一閥元件62的座部分66開啟和關(guān)閉開口61的動作，即第一閥元件62的開啟和關(guān)閉動作由高壓燃油供給通道5a內(nèi)向軸向方向作用在第一閥元件62的外端65的燃油壓力和壓力控制室73內(nèi)向軸向方向作用在第一閥元件62的內(nèi)端67上的燃油壓力之間的差控制，而第二閥元件64的座部分69開啟和關(guān)閉開口63的動作，即第二閥元件64的開啟和關(guān)閉動作由壓力控制室73內(nèi)向軸線方向作用在第二閥元件64的外端70上的燃油壓力和高壓燃油供給通道5a內(nèi)向軸向方向作用在第二閥元件64的內(nèi)端68上的燃油壓力之間的差控制。
更特定地，第一閥元件62和第二閥元件64的開啟和關(guān)閉動作通過以排放閥45控制壓力控制室73內(nèi)的燃油壓力進行。在此情形中，在第一閥元件62處的有效工作面積差和第二閥元件64處的有效工作面積差的差引起了第一閥元件62的開啟和關(guān)閉的正時和第二閥元件64的開啟和關(guān)閉正時之間的時間差。
圖8和圖9示出了當(dāng)開啟排放控制閥45用于燃油噴射時壓力控制室73內(nèi)燃油壓力的變化、第一閥元件62的提升量的變化、第二閥元件64的提升量的變化、噴射壓力的變化、針閥9的提升量的變化和噴射率的變化。此外，圖8示出了其中排放控制閥45為大的提升量的情形，而圖9示出了其中排放控制閥45為小提升量的情形。然后，將參考圖5到圖9用于解釋燃油噴射的方法。
如在圖6(A)中示出，當(dāng)排放控制閥45關(guān)閉縮頸開口75時，壓力控制室73僅與高壓燃油供給通道5b連接。因此，在此時，在壓力控制室73內(nèi)的燃油壓力變成與高壓燃油供給通道5b內(nèi)的燃油壓力相同的高燃油壓力。在此時，恒定地與壓力控制室73連接的背壓控制室12內(nèi)的燃油壓力也變成高燃油壓力。因此，在此時，如在圖5中示出，針閥9關(guān)閉且從噴射口10的燃油噴射停止。
另一方面，當(dāng)壓力控制室73內(nèi)的燃油壓力變成以上解釋的高燃油壓力時，在此時作用在第二閥元件64上的高燃油壓力的有效工作面積變得在外端70處遠大于在內(nèi)端68處，所以如在圖6(A)中示出的第二閥元件64保持在關(guān)閉狀態(tài)。此外，在此時，環(huán)形室76也是高燃油壓力且作用在第一閥元件62的內(nèi)端67上的高燃油壓力的有效工作面積等于作用在第一閥元件62的外端65上的高燃油壓力的有效工作面積，所以第一閥元件62由壓縮彈簧79的彈簧力在離開第二閥元件64的方向上移動，且作為結(jié)果，如在圖6(A)中示出，第一閥元件62保持在開啟狀態(tài)。在此時，燃油流動通道15通過壓力切換室60和開口61連接到高壓燃油供給通道5a。因此，在此時，噴嘴室11的內(nèi)部、高壓室20的內(nèi)部、中間室22的內(nèi)部和增壓器室25的內(nèi)部全變成高燃油壓力，即共軌壓力。因此，在此時，如在圖5中示出，大直徑活塞18和小直徑活塞19保持在由壓縮彈簧23的彈簧力升起的狀態(tài)。
當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從高壓燃油供給通道5a切換到低壓燃油返回通道26a時，排放控制閥45開啟縮頸開口75。如果排放控制閥45開啟縮頸開口75，則在壓力控制室73內(nèi)的燃油開始排放到低壓燃油返回通道26b內(nèi)，且作為結(jié)果壓力控制室73的燃油壓力逐漸地下降。然后，當(dāng)壓力控制室73的燃油壓力下降到低于用于關(guān)閉第一閥元件62的關(guān)閉壓力時，第一閥元件62關(guān)閉，如在圖7(A)中示出。在此情形中，在排放控制閥45開啟縮頸開口75時當(dāng)排放控制閥45為大的提升量時，壓力控制室73的燃油壓力下降的速度快，所以如在圖8中示出，第一閥元件62迅速地關(guān)閉。與此相反，在排放控制閥45開啟縮頸開口75時當(dāng)排放控制閥45為小的提升量時，壓力控制室73的燃油壓力的下降速度慢，所以如在圖8中示出，第一閥元件62緩慢地關(guān)閉。
另一方面，壓力控制室73內(nèi)作用在第二閥元件64的外端70上的燃油壓力的有效工作面積相當(dāng)?shù)卮笥谧饔迷诘诙y元件64的內(nèi)端68上的高燃油壓力的有效工作面積，所以除非壓力控制室73的壓力下降到某一程度，第二閥元件64將不開啟。因此，如在圖7(A)、圖8和圖9中示出，即使當(dāng)?shù)谝婚y元件62關(guān)閉，第二閥元件64也保持在關(guān)閉狀態(tài)。
然后，當(dāng)壓力控制室73的壓力進一步下降且壓力控制室73的燃油壓力下降到低于用于開啟第二閥元件64的開啟壓力下時，如在圖7(B)中示出，第一閥元件62保持關(guān)閉且在此狀態(tài)第二閥元件64開啟。作為結(jié)果，燃油流動通道15通過壓力切換室60和開口63連接到低壓燃油返回通道26a。如果燃油流動通道15與低壓燃油返回通道26a連接，則增壓器7的中間室22的燃油壓力逐漸地下降，作為結(jié)果，包括大活塞18和小活塞19的增壓器活塞的增壓動作引起噴嘴室11內(nèi)的燃油壓力，即噴射壓力逐漸地增加，如在圖8和圖9中示出。然后，如在圖8和圖9中示出，當(dāng)壓力控制室73的燃油壓力，即背壓控制室12的燃油壓力下降到低于針閥9的開啟壓力Y時，針閥9開啟且燃油噴射開始。
在此實施例中，如在圖8中示出，如果導(dǎo)致壓力控制室73的燃油壓力迅速地下降，則針閥9在噴射壓力增加前開啟且作為結(jié)果在噴射開始前噴射率緩慢地增加。與此相對，如在圖9中示出，如果導(dǎo)致壓力控制室73的燃油壓力緩慢地下降，則針閥9在噴射壓力增加后開啟且作為結(jié)果在噴射開始時的噴射率迅速地增加。
以此方式，同樣地在此實施例中，可以改變排放控制閥45提升量以改變壓力控制室73的燃油壓力下降的速度且因此很大地改變在噴射開始時的噴射率。此外，同樣地在此實施例中可以不改變排放控制閥45的提升量，但改變排放控制閥45的開啟速度，以改變壓力控制室73內(nèi)的燃油壓力的下降的速度且因此改變在噴射開始時的噴射率。
另一方面，同樣地在此實施例中，當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從高壓燃油供給通道5a切換到低壓燃油返回通道26a時，如在圖6(A)中示出的其中第一閥元件62開啟且第二閥元件64關(guān)閉的狀態(tài)經(jīng)過如在圖7(A)中示出的其中第一閥元件62和第二閥元件64都關(guān)閉的狀態(tài)切換到如在圖7(B)中示出的其中第一閥元件62關(guān)閉且其中第二閥元件64開啟的狀態(tài)。另一方面，當(dāng)燃油流動通道15的目的地從低壓燃油返回通道26a切換到高壓燃油供給通道5a時，排放控制閥45關(guān)閉縮頸開口75。當(dāng)排放控制閥45關(guān)閉縮頸開口75時，壓力控制室73供給有來自高壓燃油供給通道5a的燃油。在此時，壓力控制室73內(nèi)的燃油壓力逐漸地升高，直至到達高燃油壓力。
因此，在此時，第一閥元件62和第二閥元件64從圖7(B)中示出的狀態(tài)經(jīng)過圖7(A)中示出的狀態(tài)切換到圖6(A)中示出的狀態(tài)。即在此時其中第一閥元件62關(guān)閉且第二閥元件64開啟的狀態(tài)經(jīng)過其中第一閥元件62和第二閥元件64都關(guān)閉的狀態(tài)切換到其中第一閥元件62開啟且第二閥元件64關(guān)閉的狀態(tài)。
當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從高壓燃油供給通道5a切換到低壓燃油返回通道26a時，使閥元件62和閥元件64以圖6(A)、圖7(A)和圖7(B)的次序移動，但在此時間期間高壓燃油供給通道5a不與低壓燃油返回通道26a在壓力切換室60內(nèi)連接且因此大量的高壓燃油不泄漏到低壓燃油返回通道26a內(nèi)。另一方面，即使當(dāng)將燃油流動通道15的目的地從低壓燃油返回通道26a切換到高壓燃油供給通道5a時，高壓燃油供給通道5a也不與低壓燃油返回通道26a在壓力切換室60內(nèi)連接且因此可防止大量的高壓燃油泄漏到低壓燃油返回通道26a內(nèi)。
圖10示出了具有與圖2(A)中示出的三通閥8嚴(yán)格地相同的結(jié)構(gòu)的三通閥8。然而，在圖10中示出的實施例中，與圖2(A)中示出的實施例不同，燃油流動通道14恒定地與壓力切換室30連接，且燃油流動通道15與壓力控制口55連接。也就是說，當(dāng)使用在圖10中示出的三通閥8時燃油噴射系統(tǒng)變成在圖11中示出的完整的一個。如將從圖10和圖11中理解，壓力切換室30通過燃油流動通道14與背壓控制室12連接，而壓力控制口55通過燃油流動通道15、15a、15d連接到噴嘴室11、中間室22、增壓器室25。注意到在此實施例中，高壓燃油通過具有燃油流動通道15而供給到噴嘴室11、中間室22、增壓器室25，燃油流動通道15通過縮頸80連接到燃油流動通道14。此縮頸80具有比縮頸13和縮頸24更小的流動橫截面積。
圖12示出了具有與圖6(A)中示出的三通閥8嚴(yán)格地相同的結(jié)構(gòu)的三通閥8。然而，在圖12中示出的實施例中，與圖6(A)中示出的實施例不同，燃油流動通道14恒定地與壓力切換室60連接，且燃油流動通道15d與壓力控制室73連接。即當(dāng)使用在圖12中示出的三向閥8時燃油噴射系統(tǒng)變成在圖13中示出的完整的一個。如在圖12和圖13中示出，壓力切換室60通過燃油流動通道14、15a連接到噴嘴室11、背壓控制室12和增壓器室25，而壓力控制室73通過燃油流動通道15d連接到中間室22。
在圖10到圖13中示出的實施例中，當(dāng)排放閥45開啟時，針閥9開啟且燃油噴射開始，然后包括大活塞部分18和小活塞部分19的增壓器活塞作用以增加噴射壓力。因此，在這些實施例中，在噴射開始時的噴射率是小的，且在噴射開始后，噴射率少量增加。注意到同樣地在這些實施例中，可以改變排放控制閥45的提升量或開啟速度，以將噴射率增加的正時控制到用于發(fā)動機運行狀態(tài)的最佳正時。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有三通閥的燃油噴射系統(tǒng)，該三通閥能選擇地將形成在針閥內(nèi)端面上的背壓控制室和用于增加噴射壓力的增壓器活塞中間室連接到高壓燃油供給通道或低壓燃油返回通道，且通過使用由三通閥的燃油通道切換動作進行開啟和關(guān)閉針閥的控制和通過增壓器活塞的噴射壓力增加的控制，其中恒定地連接到該背壓控制室或中間室的壓力切換室形成在所述三通閥中，高壓燃油供給通道開啟到壓力切換室的一側(cè)，設(shè)置有用于控制高壓燃油供給通道的開口開啟和關(guān)閉的第一閥元件，低壓燃油返回通道開啟到壓力切換室的另一側(cè)，設(shè)置有用于控制此低壓燃油返回通道的開口開啟和關(guān)閉的第二閥元件，所述三通閥設(shè)置有壓力控制室，控制在壓力控制室內(nèi)的燃油壓力以便控制在第一閥元件的軸向方向上作用在第一閥元件兩端的燃油壓力的壓力差和在第二閥元件的軸向方向上作用在第二閥元件兩端的燃油壓力的壓力差，使得當(dāng)將背壓控制室或中間室的目的地從高壓燃油供給通道切換為低壓燃油返回通道時，其中第一閥元件開啟且第二閥元件關(guān)閉的狀態(tài)經(jīng)過其中第一閥元件和第二閥元件都關(guān)閉的狀態(tài)改變?yōu)槠渲械谝婚y元件關(guān)閉且第二閥元件開啟的狀態(tài)，且使得當(dāng)將背壓控制室或中間室的目的地從低壓燃油返回通道切換到高壓燃油供給通道時，其中第一閥元件關(guān)閉且第二閥元件開啟的狀態(tài)經(jīng)過其中第一閥元件和第二閥元件都關(guān)閉的狀態(tài)改變?yōu)槠渲械谝婚y元件開啟且第二閥元件關(guān)閉的狀態(tài)，且當(dāng)?shù)诙y元件開啟或恒定地與壓力控制室連接時背壓控制室或中間室的另一個與壓力切換室連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射系統(tǒng)，其中第一閥元件和第二閥元件布置在共同的軸線上，第一閥元件的內(nèi)端和第二閥元件的內(nèi)端接合以能相互滑動，所述的壓力控制室形成在第一閥元件的外端處，使在所述的壓力控制室內(nèi)的燃油壓力向軸向方向作用在第一閥元件外端上，中間壓力室形成在已接合的第一閥元件的內(nèi)端和第二閥元件的內(nèi)端之間，使在所述的中間壓力室內(nèi)的燃油壓力向軸向方向作用在第一閥元件的內(nèi)端上和第二閥元件的內(nèi)端上，使在高壓燃油供給通道內(nèi)的燃油壓力向軸向方向作用在第二閥元件的外端上，在壓力切換室的內(nèi)圓周上滑動的滑動密封面形成在第二閥元件的外圓周上，壓力控制口形成在壓力切換室的內(nèi)圓周面，當(dāng)?shù)诙y元件關(guān)閉時該壓力控制口被所述的滑動密封面密封且當(dāng)?shù)诙y元件被開啟某一開口度或開啟更多時該壓力控制口開啟到壓力切換室，在第一閥元件開啟且第二閥元件關(guān)閉的狀態(tài)下，當(dāng)將所述的背壓控制室或中間室的其中一個的目的地從高壓燃油供給通道切換到低壓燃油返回通道時，所述的背壓控制室或中間室的另一個與所述的壓力控制口連接，壓力控制室內(nèi)的燃油壓力下降到低于第一閥元件的關(guān)閉壓力以使得第一閥元件關(guān)閉，然后中間壓力室內(nèi)的壓力下降到低于第二閥元件的開啟壓力使得第二閥元件開啟，且，在第一閥元件關(guān)閉且第二閥元件開啟的狀態(tài)下，當(dāng)將所述的背壓控制室或中間室的其中一個的目的地從低壓燃油返回通道切換到高壓燃油供給通道時，中間壓力室內(nèi)的燃油壓力上升到高于第二閥元件的關(guān)閉壓力使得第二閥元件關(guān)閉，然后壓力控制室內(nèi)的燃油壓力上升到高于第一閥元件的開啟壓力使得第一閥元件開啟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃油噴射系統(tǒng)，其中壓力控制室通過燃油通道和形成在第一閥元件內(nèi)的縮頸連接到中間壓力室，中間壓力室通過燃油通道和形成在第二閥元件內(nèi)的縮頸連接到高壓燃油供給通道，設(shè)置用于導(dǎo)致在壓力控制室內(nèi)的燃油排放的排放控制閥，且控制所述的排放控制閥開啟和關(guān)閉以控制在壓力控制室內(nèi)的燃油壓力和在中間壓力室內(nèi)的燃油壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射系統(tǒng)，其中第一閥元件和第二閥元件布置在共同的軸線上，第一閥元件的內(nèi)端和第二閥元件的內(nèi)端接合以能相互滑動，所述的壓力控制室形成在第二閥元件的外端處，使在所述的壓力控制室內(nèi)的燃油壓力向軸向方向作用在第一閥元件的內(nèi)端和第二閥元件的外端，使在高壓燃油供給通道內(nèi)的燃油壓力在軸向方向作用在第一閥元件的外端和第二閥元件的內(nèi)端，在第一閥元件開啟且第二閥元件關(guān)閉的狀態(tài)，當(dāng)將所述的背壓控制室或中間室的其中一個的目的地從高壓燃油供給通道切換到低壓燃油返回通道時，所述的背壓控制室或中間室的另一個恒定地與壓力控制室連接，在壓力控制室內(nèi)的燃油壓力逐漸地降低以使得第一閥元件關(guān)閉，然后使得第二閥元件開啟，且，在第一閥元件關(guān)閉且第二閥元件開啟的狀態(tài)，當(dāng)將所述的背壓控制室或中間室的其中一個的目的地從低壓燃油返回通道切換到高壓燃油供給通道時，壓力控制室內(nèi)的燃油壓力逐漸地增加以使得第二閥元件關(guān)閉，然后使得第一閥元件開啟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃油噴射系統(tǒng)，其中在壓力控制室內(nèi)作用在第二閥元件的外端的燃油壓力的有效工作面積減去在高壓燃油供給通道內(nèi)作用在第二閥元件的內(nèi)端的燃油壓力的有效工作面積得到的有效工作面積差形成為大于在壓力控制室內(nèi)作用在第一閥元件內(nèi)端的燃油壓力的有效工作面積減去在高壓燃油供給通道內(nèi)作用在第一閥元件外端上的燃油壓力的有效工作面積得到的有效工作面積的差，壓力控制室通過縮頸連接到高壓燃油供給通道，設(shè)置用于使在壓力控制室內(nèi)的燃油排放的排放控制閥，且控制所述的排放控制閥開啟和關(guān)閉以控制壓力控制室內(nèi)的燃油壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃油噴射系統(tǒng)，其中與所述的壓力控制室連接且形成繞所述的共同的軸線的環(huán)形形狀的環(huán)形槽形成在第二閥元件內(nèi)，形成了空心圓柱形形狀的第一閥元件可滑動地從第二閥元件的內(nèi)端側(cè)插入到所述的環(huán)形槽，在高壓燃油供給通道內(nèi)的燃油被導(dǎo)入到第一閥元件的空心部分，且此燃油的燃油壓力作用在第二閥元件的內(nèi)端。
全文摘要
第一閥元件(32)和第二閥元件(34)布置在三通閥(8)的壓力切換室(30)內(nèi)。當(dāng)將燃油流動通道(15)的目的地從高壓燃油供給通道(5a)切換到低壓燃油返回通道(26a)時，其中第一閥元件(32)開啟且第二閥元件(34)關(guān)閉的狀態(tài)經(jīng)過其中第一閥元件(32)和第二閥元件(34)都關(guān)閉的狀態(tài)切換到其中第一閥元件(32)關(guān)閉且第二閥元件(34)開啟的狀態(tài)。被形成在第二閥元件(34)的外圓周處的滑動密封面(53)密封的壓力控制口(55)的燃油壓力用于控制針閥(9)的開啟正時。
文檔編號F02M47/02GK1969119SQ200580019350
公開日2007年5月23日 申請日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者大前和廣, 渡邊義正 申請人:豐田自動車株式會社