專利名稱：單體式燃料噴射器的電氣致動控制閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總地涉及具有燃料噴入其中的氣缸的內燃機、并且具體涉及用于將柴油的高壓噴射引到發(fā)動機氣缸中的單體式/整體式噴射器。
背景技術：
一種已知發(fā)動機電子控制系統(tǒng)包括基于處理器的發(fā)動機控制器，該控制器處理來自各種來源的數據以產生用于控制發(fā)動機的某些功能的控制數據，包括通過將燃料直接噴入發(fā)動機氣缸的單體式燃料噴射器來對發(fā)動機加燃料。通常，已知一種類型的單體式燃料噴射器是ΗΕΠ噴射器，即表示液壓致動、電氣控制的單體式噴射器的四個字母簡寫。HEUI噴射器具有在壓力下與燃料源連通的燃料進入口，例如燃料軌中的加壓燃 料。ΗΕΠ噴射器還具有在壓力下與液壓流體源連通的燃油進入口，例如油軌中的加壓燃油。燃料通過設直在發(fā)動機氣缸頭端內的嗔嘴的末端中的嗔嘴口而從嗔射器中嗔出并嗔到發(fā)動機氣缸中。燃料的噴射通過電氣致動的控制閥來控制，該控制閥在被致動打開時，允許來自油軌的燃油通過油進入口而通至油排出口，用以將液壓力施加于設置在柱塞的一個端部處的活塞?；钊麑⒁簤毫鬟f給柱塞，并且由于柱塞具有比活塞小的直徑，因而使由柱塞施加于從燃料軌進入的燃料的壓力加強。經加強的壓力作用在燃料噴射器內的某些可動構件上。一種此種可動構件是燃料進入阻止件；而另一種可動構件是逆流阻止件。當控制閥被致動打開時，由柱塞施加于燃料的經加強的壓力迫使燃料進入阻止件將燃料進入口關閉，使得燃料無法通過燃料進入口而回流流出，而燃料已通過燃料進入口并且進入柱塞在其內進行導向的孔而進入。經加強的壓力還迫使逆流阻止件打開，從而使得經加強的壓力能使經彈簧偏置的閥針離開噴嘴中的內部閥座。閥針抵抗閥針偏置彈簧的反力而離開閥座將從柱塞至噴嘴口的高壓噴射通路打開，從而在柱塞被迫使延伸通過燃油通過控制閥所經由的孔時，迫使燃料通過該通路并且從噴嘴口中噴出并進入發(fā)動機氣缸。當控制閥被致動關閉時，燃油的流動停止，使柱塞施加于燃料的壓力很大程度地衰減。在活塞和柱塞延伸以迫使燃料噴射時被壓縮的復位彈簧現(xiàn)在迫使活塞和柱塞縮回。這致使閥針偏置彈簧使閥針重新回到閥針，并由此終止燃料噴射。在柱塞縮回時，逆流止回件關閉，以在該逆流阻止件和噴嘴之間的燃料中保持一定壓力，而燃料進入阻止件打開，以允許燃料進入并重新充填燃料噴射器。燃料噴射器的性能取決于各種因素，其中一個因素是致動器所能具有的將燃油進入口打開和關閉的速度。

發(fā)明內容
單體式燃料噴射器在精度增大的同時以逐漸增大的壓力來噴射燃料的能力對于燃燒質量和發(fā)動機性能可具有有利的意義。
本發(fā)明涉及一種單體式燃料噴射器，該單體式燃料噴射器的控制閥可提供更大的燃料輸送控制精度。本發(fā)明的總體方面涉及一種單體式燃料噴射器，該單體式燃料噴射器包括柱塞、加壓燃油源以及控制閥，該柱塞可沿著假想縱向軸線在孔腔內操作，以迫使燃料從該單體式噴射器中噴射，而控制閥用于加壓燃油源至孔腔打開，以致使該柱塞迫使燃料噴射，并且該孔腔用于加壓燃油源至孔腔關閉，以終止燃料噴射。該控制閥包括閥體，該閥體具有燃油進入口、燃油排出口、燃油泄放口以及滑閥，該燃油進入口打開至加壓油液源，該燃油排出口打開至孔腔，而滑閥可在一個移位界限和另一個移位界限之間在閥體的孔腔內移位，在一個移位界限處，燃油排出口至燃油進入口完全打開，同時燃油泄放口至燃油排出口關閉，而在另一個移位界限處，燃油排出口至燃油進入口關閉，同時燃油排出口至燃油泄放口打開。該滑閥包括滑閥體，該滑閥體具有幾何形狀和孔腔，該幾何形狀限定滑閥的外部封殼，而延伸通過滑閥體的孔腔平行于閥體孔腔。該滑閥還包括至少一個永磁體，至少一個永磁體設置在滑閥的外部封殼內部的滑閥體孔腔內。該控制閥包括至少一個電磁體，至少 一個電磁體與至少一個永磁體電磁I禹合，用以使滑閥在閥體孔腔內移位。本發(fā)明的另一總體方面涉及上述控制閥。通過本發(fā)明進一步詳細說明而實現(xiàn)的前述發(fā)明內容將存在于參見作為本發(fā)明一部分的以下附圖的下文詳細說明中。


圖I是燃料噴射器的正視圖。圖2是更詳細地示出存在于圖I所示燃料噴射器中的滑閥組件的擴大視圖。圖3是圖2中橢圓區(qū)域3的放大視圖。圖4是沿圖2中的箭頭4-4的方向并且以略微放大比例觀察到的完整端視圖。
具體實施例方式圖I示出代表ΗΕΠ燃料噴射器的燃料噴射器10。燃料噴射器10包括大體圓筒形主體12，該圓筒形主體安裝在發(fā)動機的氣缸蓋(未示出)上，以將噴嘴16的末端14設置在氣缸孔的頭端中，而由活塞桿聯(lián)接于曲柄軸的活塞在該氣缸孔內往復運動。燃料噴射器10設計成用于柴油機，以將柴油直接噴射到氣缸中，而燃料在該氣缸中在空氣下燃燒，而該空氣已由活塞壓縮而產生如下壓力該壓力迫使活塞進行向下沖程并通過活塞桿將扭矩施加于曲柄軸。主體12具有假想的縱向軸線18和內部，該內部在軸向近端和軸向遠端處都敞開。噴嘴16的較大直徑部分設置在主體12的內部內，以通過使噴嘴16的外肩部抵靠于主體12的內肩部來關閉主體的打開遠端，同時噴嘴16包括末端14的較小直徑部分從主體12中朝遠側突出。燃料噴射器10還包括兩個圓盤，這兩個圓盤相互抵靠以協(xié)配地形成止回閥本體20，該止回閥本體12與軸線18共軸地設置在主體12的內部。增強筒22包括大體圓筒形的筒體24，該筒體將主體12的打開近端關閉。
筒體24具有平坦遠端面，該平坦遠端面在主體12的內部設置成抵靠于止回閥體20的近端面。筒體24包括通孔，該通孔與軸線18共軸并且包括較大直徑的圓孔部分26和較小直徑的圓孔部分30，該較大直徑的圓孔部分從筒體24的近端面延伸至肩部28，而較小直徑的圓孔部分30從肩部28延伸至筒體24的遠端面。增強筒22還包括活塞32、柱塞34以及復位彈簧36，該復位彈簧用于朝軸線18的近側來偏置活塞32和柱塞34。電氣致動的控制閥40安裝在筒體24的近端，且該控制閥40具有排出口 42和進入口 44，該排出口打開至孔部26，而當燃料噴射器10安裝在發(fā)動機上時，該進入口 44在壓力下與油軌(未示出)中的燃油連通?；钊?2包括圓形頭部46和裙狀部，該裙狀部從頭部46朝遠側延伸，以對活塞32進行導向，用以使活塞在孔部26內移位。柱塞34具有圓形的圓柱形形狀，該圓柱形形狀具有比活塞32的直徑小的直徑。柱 塞34在頭部46的內部朝遠側延伸，并且緊密地滑動配合在圓孔部分30內。肩部28為復位彈簧36遠端處的軸承提供支承。復位彈簧36的近端承靠于柱塞34的頭部48，而柱塞34又承靠于活塞頭部46，但柱塞頭部48并不附連于活塞頭部46。噴嘴16包括中心閥針導向孔50，該中心閥針導向孔50與軸線18共軸并且從平坦近端面朝遠側延伸至末端14。閥針52通過閥針導向孔50進行導向，用以沿軸線18移位。閥針導向孔50的中間部分容納閥針饋送空腔54。在末端14的內部，漸縮表面提供閥針座。在閥針52座落在閥針座上時，閥針座是位于閥針座下方的SAC容積(針閥壓力室容積)的近側交界部。一系列噴嘴口 56周向地圍繞末端14分布，并且通過噴嘴壁從SAC容積延伸至噴嘴外部。噴嘴16還包括傾斜通道58，該傾斜通道58從其平坦近端面延伸至閥針饋送空腔54。在閥針52和閥針導向孔50之間存在徑向間隙，用以使燃料能從閥針饋送空腔54沿著閥針的長度而通向閥針座。燃料噴射器30是若干與其類似的安裝在發(fā)動機氣缸蓋中的燃料噴射器中的一個。服務于所有的燃料噴射器的燃料供給系統(tǒng)(未示出)中的壓力下的燃料可通過形成燃料噴射器10的燃料進入口的孔60而進入主體12?？?0軸向地位于近側圓形槽62和遠側圓形槽64之間，且該近側圓形槽和遠側圓形槽圍繞主體12的外部延伸并且容納O形圈密封件，用以對主體12暴露于燃料供給系統(tǒng)中的燃料的外部區(qū)域進行密封。圓筒形彈簧罩66的遠端面設置成抵靠于噴嘴16的較大直徑部分的近端面。彈簧罩66包括內部，該內部在近端和遠端都敞開并容納偏置彈簧68，該偏置彈簧68用于將閥針52偏置成座落在末端14內部的閥針座上。偏置彈簧68的近端承靠于環(huán)形墊片70，該環(huán)形墊片70還承靠于止回閥體20的遠端面的中心區(qū)域。閥針提升銷72的近端在具有間隙的條件下通過墊片70和偏置彈簧68的敞開中心。當閥針座落在閥針座上時，閥針提升銷72的長度小于止回閥體20的遠端面和閥針52的近端面之間的軸向距離，用以限制閥針提升離開閥針座。偏置彈簧68的遠端承靠于圓盤74的平坦近側表面的外緣，以迫使該圓盤74的遠側表面的中心處朝遠側升起的凸臺抵靠于閥針52的平坦近端。主體12內部的燃料空間76敞開至孔60。主體12和筒體24緊緊地固定在一起，以將止回閥體20、彈簧罩66以及噴嘴16的較大直徑部分軸向地捕獲在主體12內部。燃料進入阻止件78(滾珠)設置在進口燃料通道中，該進口燃料通道從燃料空間76通過止回閥體20延伸至較小直徑的孔部分30，而逆流阻止件80 (盤)設置在出口燃料通道中，該出口燃料通道從較小直徑的孔部分30通過止回閥體20延伸至通道82，而該通道82平行于軸線18而延伸通過彈簧罩66，以與噴嘴16中的傾斜通道58的入口相遇。通過止回閥體20、通道82、傾斜通道58、閥針饋送空腔54以及閥針導向孔腔50的從閥針饋送空腔54至噴嘴口 56的部分的出口燃料通道形成用于柱塞34的高壓噴射通路，以迫使燃料從噴嘴口 56中流出。當控制閥40被致動打開時，燃油通過，以將液壓力施加于活塞32的頭部46?；钊?2將液壓力傳遞給較小直徑的柱塞34，而該柱塞34將經加強的壓力施加于已從燃料軌進入孔腔部分30的燃料。該經加強的壓力用于將燃料進入阻止件78關閉，使得燃料無法通過孔60回流流出，并且用于將逆流阻止件81打開，從而經加強的壓力使閥針52離開噴嘴16中的閥針座，由此將通至噴嘴口 56的高壓噴射通路打開。由于閥座52的幾何形狀，燃料壓力作用在閥針上，以朝近側引導的分力克服偏置彈簧68朝遠側引導的力，從而導致閥針52離開閥座。柱塞34的持續(xù)移位迫使燃料通過高壓噴射通路、從噴嘴口 56中流出并進入發(fā)動機氣缸，并且在該過程中壓縮復位彈簧36。 當控制閥40被致動關閉時，燃油的流動停止，使柱塞34施加于燃料的壓力很大程度地衰減。復位彈簧36現(xiàn)在迫使活塞32和柱塞34縮回。偏置彈簧68使閥針52重新座落于閥座，以終止燃料噴射。逆流阻止件80關閉，以在存在于該逆流阻止件和噴嘴16之間的燃料中保持一定壓力，而燃料進入阻止件78打開，以允許燃料進入并重新充填燃料噴射器10?？刂崎y40用于通過控制排出口 42至進入口 44打開和關閉而控制燃料噴射的時序?？刂崎y40包括具有孔腔91的閥體90，滑閥92設置在該閥體90內，用以沿軸線94且橫向于軸線18受限地移位。在滑閥移位的一個界限處，排出口 42至進入口 44完全打開。在滑閥移位的相對界限處，排出口 42至進入口 44完全關閉。在圖2-4中示出滑閥92自身，該滑閥包括若干部件的組件，而這些部件包括滑閥體96、永磁體98以及永磁體100。在滑閥體的外部，該滑閥體96包括由平臺隔開的若干周向槽。閥體孔腔91包括與滑閥體96的槽和平臺協(xié)配的槽和平臺。當滑閥92處于使排出口 42至進入口 44完全關閉的移位界限處時，某些平臺在進入口 44和排出口 42之間產生阻擋作用。當滑閥92處于使排出口 42至進入口 44完全打開的移位界限處時，這些平臺允許燃油從進入口 44通至排出口 42。通過選擇性地操作打開電磁體102和關閉電磁體102可將滑閥92設置在兩個移位界限之間，打開電磁體102和關閉電磁體104設置在閥體90的兩個相對軸向端部處并且通過螺栓和螺母緊固件105而牢牢地保持抵靠于閥體90的端部。打開電磁體102與永磁體98電磁耦合，而關閉電磁體104與永磁體100電磁耦合。為了操作控制閥40而使其從使排出口 42至進入口 44關閉的一個移位界限轉換至使排出口 42至進入口 44完全打開的另一移位界限，通過電流脈沖來激勵打開電磁體102，而同時關閉電磁體104不被激勵。為了操作控制閥40而使其從使排出口 42至進入口 44完全打開的另一移位界限轉換至使排出口 42至進入口 44關閉的一個移位界限，通過電流脈沖來激勵關閉電磁體104，而同時打開電磁體102不被激勵。在滑閥92通過關閉電磁體104的激勵而移位時，某些平臺開始允許燃油從排出口 42通至泄放口 106，而該泄放口打開至引向油箱的通道。由于活塞32和柱塞34縮回，該泄放通路保持打開，從而允許活塞32能迫使燃油從增強筒22中流出?；y體96包括硬質耐磨材料，從而在燃料噴射器10的特定使用壽命中預期會發(fā)生的滑閥92的各種反復循環(huán)過程中，提供使得控制閥40能持續(xù)適當地操作的堅固性。燃料噴射的精度隨某些因素而變化，這些因素包括電磁體102、104與滑閥92的電磁耦合的緊密程度、電磁體的響應時間以及滑閥92的電磁性能。永磁體98、100包括諸如釤鈷之類的永久磁化的材料或等同物，此種材料具有在電磁體102、104被激勵時提供快速反應的高剩余磁通?；y體96在通孔111的兩個相對軸向端部處包括圓形沉孔108、110，且通孔111與閥體孔腔91平行。相應的永磁體98、100以任何適宜地合適方式固定地設置在相應的沉孔108、110中，這些方式可包括在沉孔的直徑和永磁體的外部直徑之間使用粘合劑。每 個磁體98、100具有平坦端面和相應的圓形內表面112、114，且該圓形內表面的直徑基本上與通孔111的直徑相同。每個永磁體98、100的軸向長度小于裝配有該永磁體的相應沉孔108,110的軸向長度。于是，可使滑閥體96具有外部封殼，這允許滑閥92由如下滑閥所替代該滑閥具有相同的封殼以及外部堅固性，但缺乏由永磁體98、100所提供的電磁特性。永磁體98、100被軸向地磁化，以在內表面處具有南極而在外表面處具有北極，而該內表面抵靠于相應沉孔108、110的內端處的相應肩部。
權利要求
1.一種單體式燃料噴射器,包括 柱塞，所述柱塞可沿假想縱向軸線而在孔腔內操作，以迫使燃料從所述單體式噴射器中噴出； 加壓燃油源；以及 控制閥，所述控制閥用于使所述加壓燃油源至所述孔腔打開，以致使所述柱塞迫使進行燃料噴射，并且所述控制閥用于使所述加壓燃油源至所述孔腔關閉，以終止所述燃料噴射； 所述控制閥包括閥體，所述閥體具有燃油進入口、燃油排出口、燃油泄放口以及滑閥，所述燃油進入口打開至所述加壓燃油源，所述燃油排出口打開至所述孔腔，而所述滑閥可在一個移位界限和另一個移位界限之間設置在所述閥體的孔腔內，在所述一個移位界限處，所述燃油排出口至所述燃油進入口完全打開，同時所述燃油泄放口至所述燃油排出口關閉，而在所述另一個移位界限處，所述燃油排出口至所述燃油進入口關閉，同時所述燃油排出口至所述燃油泄放口打開； 所述滑閥包括滑閥體，所述滑閥體具有幾何形狀和孔腔，所述幾何形狀限定所述滑閥的外部封殼，而延伸通過所述滑閥體的所述孔腔平行于所述閥體孔腔，并且所述滑閥還包括至少一個永磁體，所述至少一個永磁體設置在所述滑閥的外部封殼內部的所述滑閥體孔腔內；以及 所述控制閥包括至少一個電磁體，所述至少一個電磁體與所述至少一個永磁體電磁耦合，用以使所述滑閥在所述閥體孔腔內移位。
2.如權利要求I所述的單體式噴射器，其特征在于，所述滑閥體孔腔包括通孔。
3.如權利要求I所述的單體式噴射器，其特征在于，所述滑閥體通孔在兩個相對端部處包括相應的沉孔，而所述至少一個永磁體包括設置在所述沉孔中的一個內的打開永磁體和設置在所述沉孔中的另一個內的關閉永磁體。
4.如權利要求3所述的單體式噴射器，其特征在于，所述至少一個電磁體包括與所述打開永磁體電磁耦合的打開電磁體和與所述關閉永磁體電磁耦合的關閉電磁體。
5.如權利要求I所述的單體式噴射器，其特征在于，所述至少一個永磁體包括釤鈷或等同物。
6.一種用于單體式燃料噴射器的控制閥，包括 閥體，所述閥體具有燃油進入口、燃油排出口、燃油泄放口以及滑閥，所述滑閥可在一個移位界限和另一個移位界限之間在所述閥體的孔腔內移位，在所述一個移位界限處，所述燃油排出口至所述燃油進入口完全打開，同時所述燃油泄放口至所述燃油排出口關閉，而在所述另一個移位界限處，所述燃油排出口至所述燃油進入口關閉，同時所述燃油排出口至所述燃油泄放口打開； 所述滑閥包括滑閥體，所述滑閥體具有幾何形狀和孔腔，所述幾何形狀限定所述滑閥的外部封殼，而延伸通過所述滑閥體的所述孔腔平行于所述閥體孔腔，并且所述滑閥還包括至少一個永磁體，所述至少一個永磁體設置在所述滑閥的外部封殼內部的所述滑閥體孔腔內；以及 至少一個電磁體，所述至少一個電磁體與所述至少一個永磁體電磁耦合，用以將所述滑閥設置在所述閥體孔腔內。
7.如權利要求6所述的控制閥，其特征在于，所述滑閥體孔腔包括通孔。
8.如權利要求6所述的控制閥，其特征在于，所述滑閥體通孔在兩個相對端部處包括相應的沉孔，而所述至少一個永磁體包括設置在所述沉孔中的一個內的打開永磁體和設置在所述沉孔中的另一個內的關閉永磁體。
9.如權利要求8所述的控制閥，其特征在于，所述至少一個電磁體包括與所述打開永磁體電磁耦合的打開電磁體和與所述關閉永磁體電磁耦合的關閉電磁體。
10.如權利要求6所述的控制閥，其特征在于，所述至少一個永磁體包括釤鈷或等同物。
全文摘要
一種單體式燃料噴射器(10)，該單體式燃料噴射器具有控制閥(40)，其中滑閥(92)可在一個移位界限和另一個移位界限之間在閥體(90)的孔腔(91)內移位，在一個移位界限處，燃油排出口(42)至燃油進入口(14)完全打開，同時燃油泄放(106)至燃油排出口關閉，而在另一個移位界限處，燃油排出口至燃油進入口關閉，同時燃油排出口至燃油泄放口打開。閥滑具有滑閥體(96)，該滑閥體的幾何形狀限定滑閥的外部封殼。永磁體(98、100)設置在滑閥體在外部封殼內部的孔腔內，而電磁體(102、104)與永磁體電磁耦合，用以使滑閥在閥體孔腔內移位。
文檔編號F02M51/06GK102678411SQ201210031220
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權日2011年1月21日
發(fā)明者G·西尤切特, M·S·埃爾-貝舍爾畢施, R·馬爾豪曲 申請人:萬國引擎知識產權有限責任公司