專利名稱：降低了操作中隨時(shí)間的變化的發(fā)動(dòng)機(jī)和控制閥組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及控制閥，尤其涉及通過使用控制閥部件的外徑部上的環(huán)形座肩部 來關(guān)閉閥座而減少控制閥的操作中的變化性。
背景技術(shù)：
控制閥是眾所周知的并且廣泛用于各種各樣的液壓系統(tǒng)中。較小并且容易調(diào)節(jié)的 閥部件普遍用于控制流體流量和/或壓力，以影響較難精確控制的另一構(gòu)件如另一閥的狀 態(tài)。在另一些情形中，控制閥可用來簡單地控制各種流體系統(tǒng)中流體流動(dòng)的啟動(dòng)或停止。這 里所考慮的這些類型的控制閥的普通實(shí)例可由燃料噴射器領(lǐng)域獲知。在一種設(shè)計(jì)中，控制閥可與燃料噴射器聯(lián)接并且構(gòu)造成改變進(jìn)入閥的關(guān)閉液壓表 面上的控制壓力，該關(guān)閉閥用來噴射燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中。通過改變控制閥的位置，可交替 向關(guān)閉液壓表面作用高壓和低壓，控制進(jìn)入閥是打開還是關(guān)閉。雖然較高速度的控制閥的 使用已經(jīng)為技術(shù)人員提供了精確控制燃料噴射正時(shí)、流量整形和其它變量的機(jī)會(huì)，但常規(guī) 設(shè)計(jì)依然受制于多種缺點(diǎn)。例如，在一些情形中，閥操作會(huì)引起控制閥部件和/或其它構(gòu)件的變形。由于一般 希望控制閥在燃料噴射器的使用壽命期間致動(dòng)數(shù)百萬次、甚至數(shù)十億次，所以將容易地理 解對(duì)閥部件和相關(guān)構(gòu)件的構(gòu)成材料的嚴(yán)格要求。一種特定類型的損壞在本領(lǐng)域中稱為“座 擊入(seat beat in) ”，其中閥座和/或相關(guān)的控制閥部件由于多次沖擊而隨時(shí)間推移發(fā)生 損壞。閥部件的材料以及座的材料可被磨損或者變形至影響閥性能的程度。由于較高速度 的控制閥的許多優(yōu)點(diǎn)和未來前景與精確控制閥運(yùn)動(dòng)的能力有關(guān)，所以閥結(jié)構(gòu)中即使較小的 改變也會(huì)引起性能變化。此外，閥構(gòu)件損壞的本身不可預(yù)測的性質(zhì)會(huì)使得難以借助于常規(guī) 手段如電子微調(diào)來補(bǔ)償性能變化。從授予Pataki等人的美國專利No. 5，396，926已知一種控制閥組件。在Pataki 等人闡述的設(shè)計(jì)中，通過電磁致動(dòng)器致動(dòng)“三向”控制閥，以控制出口通道是否與高壓供應(yīng) 通道或排放通道連接。浮動(dòng)銷設(shè)置在可動(dòng)閥部件的腔內(nèi)并且包括沖擊吸收元件，當(dāng)電磁致 動(dòng)器斷電時(shí)該沖擊吸收元件吸收可動(dòng)閥部件的沖擊。據(jù)稱，該設(shè)計(jì)防止閥部件的關(guān)閉回彈， 這種回彈可與泄漏通路的形成相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括具有至少一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)箱體，所 述氣缸具有可在其中移動(dòng)的活塞。提供至少一個(gè)燃料噴射器，所述燃料噴射器包括其中設(shè) 置有直接控制式止回針閥的殼體；各自與該直接控制式止回針閥連接的控制通道和噴嘴供 應(yīng)通道；以及低壓排放部。該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括控制閥組件，其用于控制燃料經(jīng)由直接控制式 止回針閥噴射到所述至少一個(gè)氣缸中。該控制閥組件具有電致動(dòng)器，其構(gòu)造成在第一位置 與第二位置之間調(diào)節(jié)閥部件，在所述第一位置控制通道與低壓排放部隔斷，在所述第二位 置控制通道通向低壓排放部。閥部件包括一外徑部，該外徑部具有位于其上的環(huán)形座肩部。該殼體還包括在流體路徑上(流體地，fluidly)設(shè)置在控制通道與低壓排放部之間的錐形 閥座，該錐形閥座為當(dāng)閥部件處于第一位置時(shí)被座肩部關(guān)閉的外徑座。另一方面，一種減少閥在操作中的變化性的方法包括至少部分地通過使電致動(dòng)器 通電而使該閥從第一位置移至第二位置的步驟，在所述第一位置該閥關(guān)閉錐形閥座，在所 述第二位置該閥與錐形閥座分離。該方法還包括通過使閥與錐形閥座多次接觸而使閥和錐 形閥座中至少一者變形的步驟。該方法還包括至少部分地通過使用設(shè)置在閥的外徑部上的 環(huán)形座肩部來關(guān)閉錐形閥座而抑制與錐形閥座相關(guān)的座直徑的改變的步驟。又一方面，一種控制閥組件包括電致動(dòng)器；殼體，其具有流體入口、第一流體出 口以及第二流體出口，該第二流體出口用于使流體入口或第一流體出口的壓力通達(dá)至與控 制閥組件可控地聯(lián)接的裝置。該控制閥組件還包括單件式閥，其與電致動(dòng)器聯(lián)接并且可在 殼體內(nèi)在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，在所述第一位置該閥關(guān)閉由殼體限定并且在流體 路徑上設(shè)置在流體入口與第一流體出口之間的錐形閥座，在所述第二位置該閥與錐形閥座 分離。在第一位置，第二流體出口通向流體入口并且與第一流體出口隔斷。在第二位置，第 二流體出口通向第一流體出口。該閥還包括一外徑部，該外徑部具有位于其上的環(huán)形座肩 部，該環(huán)形座肩部構(gòu)造成當(dāng)閥處于第一位置時(shí)接觸錐形閥座的截頭圓錐形表面，并且環(huán)形 座肩部還構(gòu)造成響應(yīng)于接觸錐形閥座的截頭圓錐表面發(fā)生變形而不會(huì)改變與其相關(guān)的座 直徑。再一方面，一種燃料噴射器包括具有高壓通道、低壓排放部和控制通道的殼體。該 燃料噴射器還包括直接控制式止回針閥，該直接控制式止回針閥設(shè)置在殼體中并且包括 暴露于控制通道的流體壓力的控制面；以及與直接控制式止回針閥聯(lián)接的控制閥組件。該 控制閥組件具有與閥部件聯(lián)接的電致動(dòng)器，該閥部件構(gòu)造成在第一位置與第二位置之間調(diào) 節(jié)閥部件，在所述第一位置控制通道與低壓排放部隔斷，在所述第二位置控制通道通向低 壓排放部。閥部件包括一外徑部，該外徑部具有位于其上的環(huán)形座肩部。該殼體還包括在流 體路徑上設(shè)置在控制通道與低壓排放部之間的錐形閥座，其中該錐形閥座包括外徑閥座， 當(dāng)閥部件處于第一位置時(shí)該外徑閥座由座肩部關(guān)閉。


圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示意性視圖；圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的燃料噴射器的分段側(cè)視簡圖；圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的控制閥組件的側(cè)視簡圖；以及圖4是圖3的控制閥組件的一部分的放大剖視圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)10，其包括其中具有一個(gè)或多個(gè)氣缸 14的發(fā)動(dòng)機(jī)箱體12。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)箱體12可包括多個(gè)氣缸14，各氣缸14均具 有可在其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞16。燃料噴射器20可與各氣缸14關(guān)聯(lián)并且構(gòu)造成在其中噴 射燃料。發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括直接噴射壓縮點(diǎn)燃式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其中各燃料噴射器20部分地 延伸到氣缸14中的相應(yīng)一個(gè)之中，并且相應(yīng)的活塞16使相應(yīng)氣缸內(nèi)的壓力上升至用于空 氣與噴射燃料的混合物的自動(dòng)點(diǎn)燃閾值。發(fā)動(dòng)機(jī)10還可包括共軌22，借助于與油盤28、燃料箱等流體聯(lián)接的泵26向該共軌供應(yīng)加壓流體如燃料、油或另一種流體。壓力傳感器30 可與共軌22聯(lián)接以感測其中的壓力并且將相應(yīng)信號(hào)傳送至也與泵26聯(lián)接的電子控制單元 25。各燃料噴射器20可裝設(shè)有控制閥組件40以控制燃料噴射活動(dòng)(如燃料噴射的初始化 和燃料噴射的結(jié)束)的正時(shí)，以及燃料噴射的各種其它特征，如文中進(jìn)一步描述。各個(gè)控制 閥組件40的構(gòu)型將提供超越公知設(shè)計(jì)(特別是有關(guān)其對(duì)于隨時(shí)間推移出現(xiàn)的損壞和性能 惡化和/或變化的敏感性)的優(yōu)點(diǎn)。還可設(shè)想，根據(jù)本發(fā)明的控制閥組件40的使用將能夠例如通過電子微調(diào)相對(duì)更 容易地補(bǔ)償所出現(xiàn)的任何性能變化，通過以下描述這將更加顯而易見。雖然文中將發(fā)動(dòng)機(jī) 10描述為直接噴射壓縮點(diǎn)燃式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，但在另一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10可為火花點(diǎn)燃 式發(fā)動(dòng)機(jī)、端口噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)或某種其它構(gòu)型。此外，在一些實(shí)施例中發(fā)動(dòng)機(jī)10可僅包括 單個(gè)氣缸和單個(gè)燃料噴射器，本發(fā)明的特定方面甚至可應(yīng)用于燃料系統(tǒng)范圍之外的領(lǐng)域。來看圖2，示出了與圖1所示的噴射器20相似的燃料噴射器20，其被更詳細(xì)地示 出。噴射器20可包括其中具有控制閥組件40和電致動(dòng)器42的噴射器本體60?？刂崎y組 件40可構(gòu)造成通過控制止回針閥34的狀態(tài)而控制經(jīng)由噴射器20的燃料噴射。在一個(gè)實(shí) 施例中，噴射器本體60可包括高壓入口 55，可借助于圖1所示的供應(yīng)管線32從軌道22向 該高壓入口供應(yīng)加壓流體。噴嘴供應(yīng)通道44可與入口 55連接并且向止回針閥34供應(yīng)加 壓燃料。在一個(gè)實(shí)施例中，止回針閥34包括閥針36，該閥針具有一個(gè)或多個(gè)形成在其上的 開口液壓表面39。在適當(dāng)?shù)臈l件下，經(jīng)由通道44供應(yīng)的加壓燃料可作用在表面39上以提 升閥針36并允許燃料從一個(gè)或多個(gè)孔口 38噴出。高壓通道49可與噴嘴供應(yīng)通道44連接 以提供高壓燃料來控制閥組件40。在另一些實(shí)施例中，可使用未與噴嘴供應(yīng)通道44連接的 獨(dú)立通道向控制閥組件40供應(yīng)高壓流體。此外，流體可經(jīng)由第一流體子系統(tǒng)供應(yīng)到控制閥 組件40，并且經(jīng)由分開的流體子系統(tǒng)供應(yīng)到止回針閥34。高壓通道49也可經(jīng)由孔口 33a 供應(yīng)高壓流體以作用于閥針36的關(guān)閉液壓表面35。第二孔口 33b也允許借助于控制通道 47從控制閥組件40供應(yīng)流體來作用于關(guān)閉液壓表面35?？刂崎y組件40可包括殼體51，其具有至少部分設(shè)置在其中的控制閥部件50。在 一個(gè)實(shí)施例中，閥部件50可與電致動(dòng)器42聯(lián)接使得可在希望的時(shí)間調(diào)節(jié)閥部件50以改變 控制通道47中的流體壓力?？赏ㄟ^常規(guī)方式進(jìn)行控制閥組件40的操作以對(duì)關(guān)閉液壓表面 35交替地作用較高壓力與較低壓力。應(yīng)該注意，孔口 33a和33b可構(gòu)造成允許閥針36從阻 塞出口 38的關(guān)閉位置向打開位置移動(dòng)而不會(huì)接觸機(jī)械止擋件。這種構(gòu)型在本領(lǐng)域是已知 的，在此構(gòu)型中當(dāng)閥針36處于縮回位置而不是表面35接觸噴射器20的另一部分時(shí)可理解 為“懸停(hovering) ”。排放通道45還可形成在殼體51中以使閥部件50能夠交替地將控 制通道47與來自通道49的高壓流體或來自通道45的低壓流體連接，這也能采用可由三向 閥獲知的常規(guī)方式。第一偏壓裝置46以及第二偏壓裝置48可設(shè)置在噴射器本體60內(nèi)，它 們有助于以希望的方式移動(dòng)閥部件50。另一偏壓裝置37可與閥針36聯(lián)接。各偏壓裝置 46、48和37可包括螺旋彈簧。現(xiàn)在來看圖3，更詳細(xì)地示出了控制閥組件40。殼體51可包括與高壓通道49連 接的流體入口 84，與控制通道47連接的第一流體出口 86，該控制通道中具有流量限制部 53，以及與排放通道45連接的第二流體出口 88。熟悉與其它三向閥相似的控制閥的技術(shù)人 員將會(huì)認(rèn)識(shí)到這種一般的管道設(shè)置策略，不過本文設(shè)想的控制閥組件在另一些實(shí)施例中可具有不同的管道設(shè)置。包括截頭圓錐形座面75的錐形閥座72可以在流體路徑上設(shè)置在出 口 86與出口 88之間使得通道47可基于閥部件50的位置按需與通道45流體連接。因此 在至少一些實(shí)施例中座72可包括“低壓”座。另一圓錐形閥座76可以在流體路徑上設(shè)置在入口 84與出口 86之間。控制閥領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)該容易理解的是，閥部件50可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，在該第一 位置通道47與通道45隔斷，在該第二位置通道47通向通道45但與通道49隔斷。閥部件 50可還包括與電致動(dòng)器42聯(lián)接的第一端57，以及可經(jīng)由間隔件46與偏壓裝置48聯(lián)接的 第二端59。相應(yīng)地，電致動(dòng)器42的通電能使閥部件50從其第一位置移至其第二位置，大致 如圖所示，在該第二位置其與座72分離并通過張緊/膨脹偏壓裝置48關(guān)閉座76。閥部件 50可至少部分地借助于偏壓裝置48的偏壓作用返回至其第一位置，阻塞座72。在一個(gè)實(shí)施例中，座76包括內(nèi)徑座，其中座直徑G由殼體51限定。閥部件50的 外徑部截頭圓錐形表面74將在閥部件50的第二位置接觸座76以阻止流體流過座76。在 一些實(shí)施例中，座76 (高壓座)的這種構(gòu)型可與特定的常規(guī)控制閥組件相似。相反，座72 的構(gòu)型不同于已知設(shè)計(jì)。座72可包括外徑座，其由位于閥部件50的外徑部70上的環(huán)形座 肩部78關(guān)閉。因此與座72相關(guān)的座直徑D由閥部件50的環(huán)形座肩部78限定，其意義將 通過以下描述而顯而易見?？紤]設(shè)計(jì)具有所示構(gòu)型的閥部件50，以允許閥部件50和/或座72由于它們之間 的反復(fù)接觸發(fā)生變形而不會(huì)引起座直徑D的改變。通過抑制與閥座72相關(guān)的座直徑的改 變，可預(yù)期能減少控制閥組件40和相關(guān)裝置(如噴射器20)在操作中隨時(shí)間推移的變化 性，如文中進(jìn)一步描述。與本發(fā)明相關(guān)的其它優(yōu)點(diǎn)涉及閥部件50的幾何形狀以及閥部件50在殼體51內(nèi) 被引導(dǎo)的方式。閥部件50的下部段64可理解為閥部件50的在臺(tái)肩78與間隔件46之間 延伸并且與上部段61相對(duì)的部分。上部段61可理解為閥部件50的包括在位于閥部件50 上的邊緣83與致動(dòng)器42之間延伸的均勻外徑部82的部分。因此臺(tái)肩78可定位于下部段 64與中部段62之間并且鄰接它們中的每一者。中部段62鄰接下部段64和上部段61，并 且在邊緣83與臺(tái)肩78之間延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，中部段62包括臺(tái)階部66，該臺(tái)階部具有大于座直徑D的直徑并 且提供額外的液壓表面區(qū)域以幫助使得閥部件50朝其第二位置移動(dòng)。上部段61的直徑可 以等于座直徑D，而下部段64的平均直徑小于座直徑D。中部段62還可具有在臺(tái)階部66 與臺(tái)肩78之間的長度L，其大于以下關(guān)于圖4進(jìn)一步描述的使用壽命距離。殼體51可包括 引導(dǎo)部81，在使閥部件50在其第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)該引導(dǎo)部81引導(dǎo)上部段61。經(jīng) 由間隔件46與偏壓裝置48聯(lián)接的閥部件50的下部段64未由殼體51引導(dǎo)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在 許多情形中，閥部件50可僅經(jīng)由引導(dǎo)部81和上部段61的外徑部82之間的相互作用成功 引導(dǎo)。換句話說，殼體51經(jīng)由引導(dǎo)部81構(gòu)造成當(dāng)閥部件50在其第一和第二位置之間移動(dòng) 時(shí)通過引導(dǎo)上部段61而非下部段64來引導(dǎo)閥部件50。本引導(dǎo)裝置與其中借助于殼體與閥部件的上部以及下部之間的相互作用來引導(dǎo) 控制閥部件的早期設(shè)計(jì)形成對(duì)比。而且已發(fā)現(xiàn)這種策略減少或消除了與使閥部件50抵靠 著座72移至其第一位置相關(guān)的壓力峰。據(jù)認(rèn)為這至少部分是由于以下事實(shí)下引導(dǎo)部的消 除以及平均直徑較小的下部段64的設(shè)置提供了較大的流體體積來衰減壓力峰。許多早期
8系統(tǒng)還在它們的排放通道中包括流量限制部。在至少一些實(shí)施例中，控制閥組件40將不會(huì) 具有位于排放通道45中的流量限制部，這被認(rèn)為是一種進(jìn)一步幫助減少或消除壓力峰的 設(shè)計(jì)特征。這種閥幾何形狀的另一特征是位于臺(tái)肩78下方的增大的表面積。通道45中的壓 力通常將較低。如下文進(jìn)一步論述，座擊入可導(dǎo)致閥部件50的行進(jìn)距離增加。增加行進(jìn)距 離可使得電致動(dòng)器42更難以提升閥部件50離開其抵靠座72的位置。位于臺(tái)肩78下方的 由于引導(dǎo)裝置和下部段64的相關(guān)的小直徑引起的較大的表面區(qū)域能使得在座72下方獲得 的任何壓力比早期設(shè)計(jì)更加有助于從座72提升閥部件50。工業(yè)實(shí)用件如前所述，可以致動(dòng)控制閥組件40以使閥部件50在其第一和第二位置之間移動(dòng)， 交替地阻塞和打開座72和76。以這種方式移動(dòng)閥部件50允許改變噴射器20的通道47中 的壓力，控制作用于閥針36的關(guān)閉液壓表面35的壓力，并且允許止回針閥34打開以允許 燃料按需噴出孔口 38。例如，用于發(fā)動(dòng)機(jī)10中的膨脹循環(huán)的典型燃料噴射可包括較小的 預(yù)噴射(引燃噴射)，較大的主噴射，然后另一較小的后噴射?？赏ㄟ^借助于控制閥組件40 控制作用于表面35的壓力而使用止回針閥34改變噴射正時(shí)、流量整形和其它因素。在許 多操作循環(huán)的進(jìn)程中，控制閥組件50可能開始變形。在其中的低壓座為內(nèi)徑座的早期系統(tǒng) 中，控制閥部件和/或座的變形趨于引起控制閥的響應(yīng)度的改變。特別地，閥部件普遍變得 較難從其抵靠低壓座的位置提升。這可能是由于閥的行進(jìn)距離增加以及閥趨于變得液壓失 衡所致?，F(xiàn)在來看圖4，示出了閥部件50的放大圖，其更充分地示出本發(fā)明借以克服以上 及其它問題的特定特征。當(dāng)閥部件50開始進(jìn)行工作時(shí)，環(huán)形臺(tái)肩78通常將在一圓形界面接 觸座72。在圖4中，點(diǎn)P被示出為大致處于與位于臺(tái)肩78和表面75之間的初始圓形接觸 界面相交的位置。隨著控制閥40多次被致動(dòng)，閥部件50可由于反復(fù)沖擊而開始變形。在 一個(gè)實(shí)施例中，閥部件50可包括隨著閥部件50多次沖擊座72而磨損的犧牲材料73。除材 料73的磨損之外或代替材料73的磨損，可出現(xiàn)其它類型的變形。當(dāng)材料73磨損或閥部件50以別的方式變形時(shí)，座肩部78所處的實(shí)際位置可趨于 使外徑部70朝向由點(diǎn)Q表示的位置上移距離X。座肩部78的位置遷移可使閥部件50在其 兩個(gè)座之間的行進(jìn)距離變化距離X。外徑部70可在鄰接臺(tái)肩78的區(qū)域中具有直圓柱形狀， 并因此在至少有距離X那么大的長度上具有一致的寬度。這將幫助抑制座直徑D由于閥變 形而改變，如文中進(jìn)一步描述?？深A(yù)期在不同的控制閥組件中行進(jìn)距離方面的變化X至少 在一定程度上是均勻的，且因此可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10的各個(gè)控制閥組件40以及它們相關(guān)的燃料 噴射器20的操作具有相對(duì)可預(yù)測的影響。因此，在許多情形中，可基于用于整組噴射器20 的特定操作參數(shù)的標(biāo)稱值對(duì)單獨(dú)的噴射器20進(jìn)行電子微調(diào)。使用常規(guī)內(nèi)徑座作為它們的 低壓座的早期設(shè)計(jì)趨于在操作中具有較難預(yù)測的變化并因此難以或不可能進(jìn)行電子微調(diào)。在圖4中，在點(diǎn)Q與另一點(diǎn)R之間延伸的虛線L大致表示閥部件50在材料73磨 損后或閥部件50以別的方式變形之后支靠在座72上的外表面?？勺⒁獾?，在閥部件50已 變形后，其可在與由點(diǎn)P表示的圓形界面相對(duì)的截頭圓錐形表面界面(由線L表示)關(guān)閉 座70。還可注意到，點(diǎn)P和Q相對(duì)于外徑部70大致處于一條直線上，這是由于外徑部70的 典型的直圓柱形構(gòu)型所致。因而，使外徑部70形成為直圓柱形狀可如上所述地抑制座直徑D的改變，因?yàn)榕_(tái)肩78從點(diǎn)P至點(diǎn)Q的遷移路徑將是線性的。盡管存在閥部件50與座72 之間的實(shí)際界面由于座和/或閥變形而改變的事實(shí)，但座直徑D將不會(huì)隨時(shí)間推移發(fā)生實(shí) 質(zhì)上的改變。本發(fā)明公開的控制閥構(gòu)型和操作的不同之處在于這樣的設(shè)計(jì)，在該設(shè)計(jì)中限定了 一特定座的座直徑的元件是座本身的一部分，而非由閥部件限定座直徑。許多早期設(shè)計(jì)采 用在殼體中形成的座邊緣，其承靠著閥外徑部的截頭圓錐形表面。在圖3中，高壓座76為 內(nèi)徑座的實(shí)例，而低壓座72為外徑座，如前文所述。如文中所述，已發(fā)現(xiàn)在特定控制閥中的 低壓座是內(nèi)徑座的情況下，閥和/或座的變形可導(dǎo)致閥性能隨時(shí)間推移而變化。特別地，在至少一些已知設(shè)計(jì)中，內(nèi)徑低壓座的座邊緣的變形趨于導(dǎo)致座直徑變 得越來越小，因?yàn)樵跉んw中形成的最初較鋒利的座邊緣變形成更呈錐形。在內(nèi)徑座中引起 這種變形還可趨于堵塞或消除閥部件的一部分，當(dāng)相關(guān)的座被關(guān)閉時(shí)該一部分預(yù)先暴露于 液壓壓力。換句話說，內(nèi)徑座中的座邊緣的變形可趨于改變相關(guān)閥部件的液壓平衡。在本 發(fā)明中，由于座直徑D即使在座擊入后也保持不變，因此閥部件50的有效液壓區(qū)域以及液 壓平衡不會(huì)改變。此外，由于閥部件50的幾何形狀，控制閥組件40的打開可比其它閥構(gòu)型 相對(duì)更快，并且關(guān)閉所需的偏壓力更小。本說明書只是基于說明的目的，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為以任何方式縮小了本發(fā)明的 范圍。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可對(duì)當(dāng)前公開的實(shí)施例作出各種改型而不脫離本發(fā) 明的全部和合理范圍和精神。例如，雖然本文公開的一種結(jié)構(gòu)包括僅通過其上部段被引導(dǎo) 的閥部件50，但常規(guī)地被引導(dǎo)的閥部件依然可落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn) 將在審閱附圖和所附權(quán)利要求后變得顯而易見。
權(quán)利要求
一種發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，包括具有至少一個(gè)氣缸(14)的發(fā)動(dòng)機(jī)箱體(12)，所述至少一個(gè)氣缸具有可在其中移動(dòng)的活塞(16)；至少一個(gè)燃料噴射器(20)，所述至少一個(gè)燃料噴射器包括其中設(shè)置有直接控制式止回針閥(34)的殼體(51)、各自與所述直接控制式止回針閥(34)連接的控制通道(47)和噴嘴供應(yīng)通道(44)、以及低壓排放部(45)；和控制閥組件(40)，用于經(jīng)由所述直接控制式止回針閥(34)控制燃料噴射到所述至少一個(gè)氣缸(14)中，所述控制閥組件(40)具有電致動(dòng)器(42)，所述電致動(dòng)器構(gòu)造成在第一位置與第二位置之間調(diào)節(jié)閥部件(50)，在所述第一位置所述控制通道(47)與所述低壓排放部(45)隔斷，在所述第二位置所述控制通道(47)通向所述低壓排放部(45)，所述閥部件(50)具有一外徑部(70)，所述外徑部具有位于其上的環(huán)形座肩部(78)；所述殼體(51)還包括在流體路徑上設(shè)置在所述控制通道(47)與所述低壓排放部(45)之間的錐形閥座(72)，其中所述錐形閥座(72)包括外徑座，當(dāng)所述閥部件(50)處于所述第一位置時(shí)由所述座肩部(78)關(guān)閉所述外徑座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于所述錐形閥座(72)具有與其相關(guān)的座直徑，其中所述環(huán)形座肩部(78)構(gòu)造成由于接 觸所述錐形閥座(72)發(fā)生變形而不會(huì)改變所述座直徑；所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)包括直接噴射壓縮點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其中所述至少一個(gè)燃料噴射 器(20)至少部分地延伸到相應(yīng)的至少一個(gè)氣缸(14)中，并且所述活塞(16)構(gòu)造成將所述 至少一個(gè)氣缸(14)中的壓力增加至壓縮點(diǎn)燃閾值；以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)箱體(12)包括多個(gè)氣缸(14)，各氣缸具有與其相關(guān)的活塞(16)，其中所述 至少一個(gè)燃料噴射器(20)包括多個(gè)燃料噴射器(20)，各燃料噴射器構(gòu)造成將燃料噴射到 所述氣缸(14)之一中，并且所述發(fā)動(dòng)機(jī)(10)還包括與各個(gè)所述燃料噴射器(20)流體連接 的共軌(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于，各個(gè)所述燃料噴射器(20)的殼體(51) 包括在流體路徑上設(shè)置在所述控制通道(47)與高壓通道(49)之間的第二錐形閥座(76)， 所述第二錐形閥座(76)包括內(nèi)徑座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，其特征在于所述閥部件(50)包括與所述電致動(dòng)器(42)聯(lián)接的第一端(57)和與偏壓裝置(48)聯(lián) 接的第二端(59)，其中所述環(huán)形座肩部(78)設(shè)置在所述第一和第二端(57，59)之間，并且 所述電致動(dòng)器(42)構(gòu)造成使所述閥部件(50)與所述偏壓裝置(48)的偏壓相對(duì)地朝向所 述閥部件的第二位置移動(dòng)；以及所述閥部件(50)包括鄰接所述第一端(57)的上部段(61)和鄰接所述第二端(59)的 下部段(64)，其中所述殼體(51)構(gòu)造成借助于與所述上部段(61)而非所述下部段(64)的 相互作用在所述閥部件的第一和第二位置之間引導(dǎo)所述閥部件(50)并包括位于所述上部 段(61)周圍的引導(dǎo)部(81)。
5.一種減少閥(50)在操作中的變化性的方法，包括以下步驟至少部分地通過使電致動(dòng)器(42)通電而使所述閥(50)從第一位置移動(dòng)至第二位置， 在所述第一位置所述閥(50)關(guān)閉錐形閥座(72)，在所述第二位置所述閥(50)與所述錐形閥座(72)分離；通過使所述閥(50)與所述錐形閥座(72)多次接觸而使所述閥(50)和所述錐形閥座 (72)中的至少一個(gè)變形；以及至少部分地通過利用設(shè)置在所述閥(50)的外徑部(70)上的環(huán)形座肩部(78)關(guān)閉所 述錐形閥座(72)而抑制與所述錐形閥座(72)相關(guān)的座直徑的改變。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，還包括至少部分地通過使偏壓彈簧(48)收縮 而使所述閥(50)從所述第二位置返回所述第一位置的步驟；其中所述抑制步驟還包括還部分地通過將所述閥(50)的外徑部(70)形成有鄰接所述 環(huán)形座肩部(78)的直圓柱形狀而抑制所述座直徑的改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于，還包括至少部分地借助于所述移動(dòng)步驟控制 燃料噴射活動(dòng)的正時(shí)的步驟。
8.一種控制閥組件(40)，包括:電致動(dòng)器(42)；殼體(51)，所述殼體具有流體入口(84)、第一流體出口(86，88)以及第二流體出口 (86，88)，所述第二流體出口用于使所述流體入口(84)或所述第一流體出口(86，88)的壓 力通達(dá)至與所述控制閥組件(40)可控地聯(lián)接的裝置(34)；以及單件式閥(50)，所述單件式閥與所述電致動(dòng)器(42)聯(lián)接并且可在所述殼體(51)內(nèi)在 第一位置與第二位置之間移動(dòng)，在所述第一位置所述閥(50)關(guān)閉由所述殼體(51)限定并 且在流體路徑上設(shè)置在所述流體入口(84)與第一流體出口(86，88)之間的錐形閥座(72)， 在所述第二位置所述閥(50)與所述錐形閥座(72)分離，其中，在所述第一位置，所述第二 流體出口(86，88)通向所述流體入口(84)并與所述第一流體出口(86，88)隔斷，并且在所 述第二位置，所述第二流體出口(86，88)通向所述第一流體出口(86，88)；其中所述閥(50)包括一外徑部(70)，所述外徑部具有位于其上的環(huán)形座肩部(78)，所 述環(huán)形座肩部(78)構(gòu)造成當(dāng)所述閥(50)處于所述第一位置時(shí)接觸所述錐形閥座(72)的 截頭圓錐形表面(75)，并且所述環(huán)形座肩部(78)還構(gòu)造成響應(yīng)于接觸所述錐形閥座(72) 的所述截頭圓錐形表面(75)發(fā)生變形而不會(huì)改變與其相關(guān)的座直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的控制閥組件(40)，其特征在于所述錐形閥座(72)包括第一座(72)，并且其中所述殼體(51)包括由處于所述第二位 置的所述閥(50)關(guān)閉的第二錐形閥座(76)，所述控制閥組件(40)還包括偏壓裝置(48)， 所述偏壓裝置與所述閥(50)聯(lián)接并且將所述閥(50)偏壓向其關(guān)閉所述第一座(72)的第 一位置；所述環(huán)形座肩部(78)限定所述第一錐形閥座(72)的座直徑，所述閥(50)還包括上部 段(61)以及與所述上部段(61)相對(duì)的下部段(64)，所述上部段由所述殼體(51)引導(dǎo)并且 與直徑等于所述座直徑的所述電致動(dòng)器(42)聯(lián)接，所述下部段的平均直徑小于所述座直 徑，所述環(huán)形座肩部(78)設(shè)置在所述上部段和下部段(61，64)之間；所述閥(50)還包括鄰接所述環(huán)形座肩部(78)的中部段(62)，所述中部段(62)具有直 圓柱形狀和與所述座直徑相等的直徑，以及直徑大于所述座直徑的臺(tái)階部(66)；以及所述中部段(62)還具有在所述環(huán)形座肩部(78)與所述臺(tái)階部(66)之間的長度，并且 所述閥(50)在所述環(huán)形座肩部(78)與所述臺(tái)階部(66)之間限定出小于所述長度的使用壽命距離。
10. 一種燃料噴射器(20)，包括殼體(51)，所述殼體具有高壓通道(49)、低壓排放部(45)和控制通道(47)； 直接控制式止回針閥(34)，所述直接控制式止回針閥設(shè)置在所述殼體(51)中并且包 括暴露于所述控制通道(47)的流體壓力的控制面(35)；以及與所述直接控制式止回針閥(34)聯(lián)接的控制閥組件(40)，所述控制閥組件(40)具有 電致動(dòng)器(42)，所述電致動(dòng)器與閥部件(50)聯(lián)接并且構(gòu)造成在第一位置與第二位置之間 調(diào)節(jié)所述閥部件(50)，在所述第一位置所述控制通道(47)與所述低壓排放部(45)隔斷，在 所述第二位置所述控制通道(47)通向所述低壓排放部(45)，所述閥部件(50)具有一外徑 部(70)，所述外徑部具有位于其上的環(huán)形座肩部(78)；所述殼體(51)還包括在流體路徑上設(shè)置在所述控制通道(47)與所述低壓排放部(45) 之間的錐形閥座(72)，并且其中所述錐形閥座(72)包括外徑閥座(72)，當(dāng)所述閥部件(50) 處于所述第一位置時(shí)所述外徑閥座由所述座肩部(78)關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制閥組件(40)，包括單件式閥(50)，該單件式閥可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，在該第一位置閥(50)關(guān)閉由殼體(51)限定并且在流體路徑上設(shè)置在流體入口(84)與第一流體出口(88)之間的座(72)，在該第二位置閥(50)與座(72)分離。閥(50)包括一外徑部(70)，該外徑部具有位于其上的環(huán)形座肩部(72)，該環(huán)形座肩部構(gòu)造成當(dāng)閥(50)處于第一位置時(shí)接觸座(72)的截頭圓錐形表面(75)，并且環(huán)形座肩部(78)還構(gòu)造成響應(yīng)于接觸截頭圓錐形表面發(fā)生變形而不會(huì)改變與其相關(guān)的座直徑。使用環(huán)形座肩部(78)來關(guān)閉座(72)減少了閥(50)隨時(shí)間推移的性能變化。
文檔編號(hào)F02M63/00GK101910605SQ200880122889
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者D·R·伊布拉西姆, D·方, S·R·劉易斯 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司