本申請涉及一種用在燃油噴射器中的控制閥，以及包含這種控制閥的燃油噴射器、尤其是共軌噴射器。

背景技術：

燃油噴射器中通常包含控制閥和噴射閥，通過控制閥的開閉狀態(tài)控制噴射閥的噴油動作。圖1中示意性顯示了控制閥的一種局部結構，該控制閥包括閥座1，其形成有閥孔2和閥座面3；圓球形的閥芯4，其與閥座面3配合而實現(xiàn)閥孔2的打開和關閉；保持塊5，其容納著閥芯4的一部分，并且被用于將閥芯4推到關閉閥孔2的位置。閥孔2、閥芯4、保持塊5沿控制閥的縱向延伸的中心軸線Z布置。當通過保持塊5將閥芯4推抵于閥座面3時，實現(xiàn)噴射閥中的燃油蓄壓。在來自保持塊5的推力消失后，閥芯4會離開閥座面3，噴射閥中的燃油的一部分經(jīng)閥孔2流入控制閥中，使得噴射閥中出現(xiàn)壓差而實現(xiàn)噴射閥的噴油動作。

在閥孔2被打開時，閥芯4受到經(jīng)閥孔2引入的來自噴射閥的燃油的沖擊。因此，在長期使用中，如圖2所示，閥芯4的面對著閥孔2的部位可能會發(fā)生沖蝕而產(chǎn)生空蝕部位6。由于閥芯4呈圓球形，因此可相對于保持塊5繞縱向中心軸線Z以及與縱向中心軸線Z垂直的橫向軸線隨機緩慢地轉動，如圖中的箭頭所示。當空蝕部位6轉動到面對著閥座面3的位置時，如圖3所示，閥芯4就不能有效地封閉閥孔2。這會使得噴射閥中不能實現(xiàn)燃油蓄壓，從而導致燃油噴射器故障。

技術實現(xiàn)要素：

本申請的目的是對燃油噴射器作出改進，以減輕或消除現(xiàn)有技術中因閥芯沖蝕帶來的前述問題。

根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種用在燃油噴射器中的控制閥，包 括：閥座，其限定出閥座面和沿縱向穿通閥座面中心的閥孔，所述閥孔和閥座面限定出縱向中心軸線，并且所述閥孔與燃油噴射器的噴射閥相通；閥芯，其被構造成適于沿所述縱向中心軸線在閉閥位置和開閥位置之間移動，在閉閥位置，閥芯與閥座接觸配合而關閉閥孔，在開閥位置，閥芯離開閥座而打開閥孔；以及保持塊，其具有容槽，用以保持閥芯；其中，閥芯是以所述縱向中心軸線為回轉中心的回轉體，其在包含所述縱向中心軸線的縱截面中呈非圓形，以使閥芯能夠繞所述縱向中心軸線轉動，但不能繞與所述縱向中心軸線垂直的任何橫向中心軸線轉動。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述閥芯包括容納在所述容槽中的第一部分和從保持塊露出的第二部分，并且通過第一部分與容槽的形狀配合使得閥芯能夠繞所述縱向中心軸線轉動。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，還通過所述第一部分與容槽的形狀配合使得閥芯不能繞與所述縱向中心軸線垂直的任何橫向中心軸線轉動。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，通過所述第二部分與閥座面的形狀配合使得閥芯不能繞與所述縱向中心軸線垂直的任何橫向中心軸線轉動。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述閥芯為橢球體，具有沿所述縱向中心軸線的短半徑以及沿與所述縱向中心軸線垂直的橫向中心軸線方向的長半徑。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述控制閥還包括施力機構，用于選擇性地向保持塊施加推力，以借助保持塊帶動閥芯移動到閉閥位置。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述控制閥還包括復位機構，用于使施力機構沿著與其施力方向相反的方向回到原位。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，借助由閥孔引入的噴射閥腔中的高壓燃油將閥芯從閉閥位置推到開閥位置。

根據(jù)本申請的另一個方面，提供了一種燃油噴射器，尤其是共軌噴射器，包括如前所述的控制閥；以及與所述控制閥組合在一起的噴射閥；其中，通過控制閥的開閉實現(xiàn)噴射閥的噴油動作。

根據(jù)本申請的一種可行實施方式，所述噴射閥包括噴射閥腔和布置在噴射閥腔中的閥針；當控制閥的閥芯處在開閥位置時，噴射閥腔中的高壓燃油的一部分通過控制閥的閥孔流入控制閥中，使得閥針前后兩側出現(xiàn)壓 差，該壓差導致閥針向后移動而打開噴射閥，實現(xiàn)噴油動作。

根據(jù)本申請，通過采用以縱向中心軸線為回轉中心的回轉體形式的閥芯(非圓球形)，使得閥芯能繞縱向中心軸線轉動，并且通過閥芯與保持塊之間的配合和/或閥座面之間的配合，使得閥芯不能繞任何橫向中心軸線轉動，從而即使閥芯發(fā)生沖蝕，也總能有效地確保處在閉閥狀態(tài)的控制閥的閥孔被嚴密地封閉，控制閥的功能能夠可靠地長久維持。

附圖說明

圖1是一種現(xiàn)有的用在燃油噴射器中的控制閥的局部示意性剖視圖。

圖2是解釋圖1中的控制閥的閥芯的沖蝕以及轉動的示意圖。

圖3是解釋圖1中的控制閥的閥芯因沖蝕帶來的問題的示意圖。

圖4是根據(jù)本申請的一種可行實施方式的燃油噴射器的示意性剖視圖。

圖5-7是圖4中的燃油噴射器的控制閥的閥芯的各方向視圖。

圖8是解釋本申請的閥芯的轉動能力的示意圖。

圖9是解釋本申請的閥芯的沖蝕的示意圖。

圖10-15是解釋本申請的閥芯的其它一些可行結構的示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖描述本申請的一些可行實施方式。

圖4中局部顯示了根據(jù)本申請的一種可行實施方式的用于向發(fā)動機噴射燃油的燃油噴射器，尤其是柴油共軌噴射系統(tǒng)中的噴射器。該燃油噴射器包含組裝在一起的控制閥和噴射閥，例如，它們可以組裝在公共的噴射器殼體8(未詳示)中。本申請的改進涉及控制閥，因此圖4中只顯示了控制閥的相關部分。噴射閥組合于控制閥的前側(圖1中的下側)，朝向發(fā)動機?？刂崎y可在開閥狀態(tài)和閉閥狀態(tài)之間切換。通過控制閥的開閉狀態(tài)，來控制噴射閥的噴油動作。

該控制閥具有縱向延伸的中心軸線Z，并且包括閥座1，其內形成有縱向延伸的閥孔2，以及由閥座面3和內周面7限定的閥座內腔。閥孔2的中心軸線與縱向中心軸線Z重合，且閥孔2的前端(圖1中的下端)通入噴射閥的噴射閥腔中、后端(圖1中的上端)開通于閥座內腔。供應到噴射 閥腔中的高壓燃油可經(jīng)閥孔2流入閥座內腔中，實現(xiàn)噴射閥腔的局部泄壓。閥座面3位于閥孔2與內周面7之間。閥座面3和內周面7都是圓錐面，但閥座面3的錐度大于內周面7。

控制閥還包括由橢圓繞中心軸線Z回轉形成的橢球體形式的閥芯4，其位于閥座內腔中，面對著閥座面3且與閥座面3配合而實現(xiàn)閥孔2的打開和關閉。閥座面3的錐度有助于閥芯4的對中。構成該閥芯4的橢球體具有沿縱向中心軸線Z的短半徑，以及沿與縱向中心軸線Z垂直的橫向中心軸線X、Y方向的長半徑(這兩個長半徑相等)，從而在垂直于縱向中心軸線Z所作的正視圖(圖5)和側視圖(圖6)中呈相同的橢圓形，在沿著縱向中心軸線Z所作的俯視圖(圖7)中呈圓形。

控制閥還包括保持塊5，其沿軸向位于閥芯4的后面，且形成有與閥芯4的第一部分(大致后半部分)的外形對應的容槽，以容納閥芯4的第一部分，閥芯4的第二部分(大致前半部分)露出且面對著閥座面3和閥孔2。閥芯4的這兩部分可以形成一體，也可以單獨制作再組裝到一起。

控制閥還包括布置在閥座1后面的中間環(huán)9和布置在中間環(huán)9后面的導向筒10。該導向筒10包括軸向延伸的圓筒部10a和從圓筒部10a的前端徑向向外延伸的法蘭盤10b，該法蘭盤10b中形成有多個軸向貫通的通孔10c。

控制閥還包括布置在法蘭盤10b后面的組裝套筒11，其通過螺紋嚙合或其它方式固定在噴射器殼體8中。組裝套筒11與圓筒部10a之間形成圓環(huán)形空間。此外，閥座1的前端推抵于噴射器殼體8中的相應臺階。這樣,閥座1、中間環(huán)9、導向筒10被組裝套筒11沿軸向夾緊。

控制閥還包括銜鐵芯12，其本體為軸向延伸的圓柱形，并且靠近本體的前端形成或組裝有徑向突出的環(huán)形凸緣12a。銜鐵芯12的本體以可軸向滑動的方式穿過圓筒部10a的內孔，環(huán)形凸緣12a處在法蘭盤10b前面，且大體位于中間環(huán)9的內部空間中。通孔10c將中間環(huán)9的內部空間與組裝套筒11與圓筒部10a之間的圓環(huán)形空間連通，中間環(huán)9的內部空間又與閥座內腔相通。

銜鐵芯12的本體的前端貼合于保持塊5的后端。銜鐵芯12的本體的后端(未示出)由圓筒部10a的后端伸出。壓縮彈簧13安置在組裝套筒11 與圓筒部10a之間的圓環(huán)形空間中，且前端推抵于法蘭盤10b的后端面，后端借助于未示出的元件或結構向銜鐵芯12的本體的后端施加軸向向后的推力。

控制閥還包括未示出的電磁線圈，用于在通電時在銜鐵芯12中感應出軸向向前的推力。電磁線圈產(chǎn)生的向前推力克服了壓縮彈簧13產(chǎn)生的向后推力以及閥孔2中的燃油壓力，以使得銜鐵芯12位于圖4中所示的前進位置，從而借助保持塊5將閥芯4推壓在閥座面3上，以封閉閥孔2，從而實現(xiàn)閉閥狀態(tài)。在此位置，環(huán)形凸緣12a的后端面與法蘭盤10b的前端面之間分開一小段軸向距離。為了清楚顯示，該軸向距離在圖中被夸大，但實際中該軸向距離是非常小的。當電磁線圈斷電后，電磁線圈產(chǎn)生的向前推力消失，銜鐵芯12在壓縮彈簧13的向后推力以及閥孔2中的燃油壓力作用下軸向向后移動，直到環(huán)形凸緣12a的后端面與法蘭盤10b的前端面接觸；閥芯4也在閥孔2中的燃油壓力作用下與銜鐵芯12一起軸向向后移動，從而離開閥座面3而打開閥孔2，達到開閥狀態(tài)。

前面描述的控制閥的各個組成元件大致以縱向中心軸線Z為其中心軸線。

噴射閥具有布置在其噴射閥腔中的閥針(未示出)，通過該閥針的軸向移動控制噴射閥的開閉，以實現(xiàn)燃油的噴射。當控制閥中的電磁線圈啟動而使得控制閥處在圖4所示的閉閥狀態(tài)時，供應到噴射閥腔中的燃油(例如來自共軌)處在蓄壓狀態(tài)，直到噴射閥腔中的各個部分都達到高壓，噴射閥中的閥針關閉噴射閥。之后，控制閥中的電磁線圈斷電，使得控制閥達到開閥狀態(tài)，這樣，噴射閥腔中的燃油的一部分經(jīng)閥孔2流入控制閥中，使得閥針后部的燃油壓力降低，從而在閥針前后兩側出現(xiàn)壓差，該壓差實現(xiàn)閥針向后移動而打開噴射閥，實現(xiàn)噴油動作。經(jīng)閥孔2流入控制閥中的燃油依次流經(jīng)閥座內腔、中間環(huán)9的內部空間、通孔10c、組裝套筒11與圓筒部10a之間的圓環(huán)形空間，并且返回到油箱。之后，控制閥中的電磁線圈再次啟動，使得控制閥再次達到閉閥狀態(tài)，從而噴射閥中切換到蓄壓狀態(tài)，直到閥針前后兩側壓力相同，此時閥針在其復位元件的作用下關閉噴射閥。然后可以進行下一次噴油動作。

在前面描述的例子中，通過電磁線圈和銜鐵芯12產(chǎn)生作用于保持塊5 的向前推力?？梢岳斫?，也可以采用其它形式的施力機構來向保持塊5施加向前的推力，以使得閥芯4推抵于閥座面2而封閉閥孔2。

此外，在前面描述的例子中，通過壓縮彈簧13使銜鐵芯12復位而解除施加到保持塊5的向前推力?？梢岳斫?，也可以采用其它形式的復位機構迫使施力機構后退到其原位，以使得閥芯4能夠離開閥座面3而打開閥孔2。

此外，需要指出，由于銜鐵芯12與保持塊5之間存在油膜，并且保持塊5總是受到來自閥孔2的燃油壓力(直接，或從閥芯4傳遞到保持塊5)，因此，在銜鐵芯12移動時，保持塊5總保持與銜鐵芯12貼合。為了確保二者之間的正確定位，可在二者之間的界面處設置形狀配合的定位結構。

如圖8所示，由于本申請的閥芯4為繞縱向中心軸線Z回轉形成的橢球體，并且保持塊5中設有與其形狀匹配的用于容納其第一部分的容槽，因此其相對于保持塊5以及閥座1具有繞縱向中心軸線Z緩慢轉動的能力，如圖中的箭頭所示，但不能繞其兩條橫向中心軸線X、Y轉動。

當控制閥從閉閥狀態(tài)向開閥狀態(tài)變化時，隨著閥芯4軸向向后離開閥座面3，經(jīng)閥孔2從噴射閥引入的高壓燃油會以噴流的形式?jīng)_擊閥芯4。在長期操作中，該噴流，主要是噴流中的氣態(tài)形式的燃油，會導致閥芯4的面對著閥孔2的部分沖蝕而產(chǎn)生空蝕部位6，見圖9。然而，由于閥芯4不會繞其橫向中心軸線X、Y轉動，因此，即使閥芯4繞縱向中心軸線Z轉動，該空蝕部位6總是面對著閥孔2，而不會到達面對閥座面3的位置。這樣，即使閥芯4產(chǎn)生了空蝕部位6，也不會導致閥孔2封閉不良。此外，繞縱向中心軸線Z的橢球體形式的閥芯4的這種只能繞縱向中心軸線Z轉動的能力使得其與閥座面3之間的接觸部位保持為圓形，從而有效地確保控制閥在閉閥狀態(tài)下的封閉，控制閥的功能不會下降。

在上面描述的閥芯4的例子中，通過橢球體形式的閥芯4與保持塊5之間的配合，消除了閥芯4繞其任何橫向中心軸線的轉動能力。可以理解，閥芯4也可以采用其它回轉體形式，以實現(xiàn)同樣的功能。

例如，在圖10所示的可行實施方式中，閥芯4由配合在保持塊5中的半橢球體形式的第一部分和從保持塊5露出的半圓球體形式的第二部分組合而成，這兩個部分都以縱向中心軸線Z為回轉中心。通過半橢球體形式 的第一部分與保持塊5中的匹配容槽之間的配合，使得閥芯4具有繞縱向中心軸線Z的轉動能力、但不具有繞任何橫向中心軸線的轉動能力。

在圖11所示的可行實施方式中，閥芯4由配合在保持塊5中的截頭圓錐體形式的第一部分和從保持塊5露出的半圓球體形式的第二部分組合而成，這兩個部分都以縱向中心軸線Z為回轉中心。通過截頭圓錐體形式的第一部分與保持塊5中的匹配容槽之間的配合，使得閥芯4具有繞縱向中心軸線Z的轉動能力、但不具有繞任何橫向中心軸線的轉動能力。

在圖12所示的可行實施方式中，閥芯4由配合在保持塊5中的圓柱體形式的第一部分和從保持塊5露出的半圓球體形式的第二部分組合而成，這兩個部分都以縱向中心軸線Z為回轉中心。通過圓柱體形式的第一部分與保持塊5中的匹配容槽之間的配合，使得閥芯4具有繞縱向中心軸線Z的轉動能力、但不具有繞任何橫向中心軸線的轉動能力。

具有上述功能的第一部分的其它形狀(包括組合形狀)也可以構想出來。

作為前面描述的通過閥芯4與保持塊5之間的配合(可稱作靜態(tài)配合，因為閥芯4與保持塊5之間的配合狀態(tài)總是維持著的)消除閥芯4繞橫向中心軸線轉動能力的方案的替代，可以通過閥芯4與閥座面3之間的配合(可稱作動態(tài)配合，因為閥芯4與閥座面3之間的配合僅發(fā)生在控制閥關閉時)消除閥芯4繞橫向中心軸線轉動能力。例如，在圖13所示的可行實施方式中，閥芯4的配合在保持塊5中的第一部分為半圓球體形式，從保持塊5露出的第二部分的主體為大致圓柱體，但前端周緣處(圓柱面與平坦的前端面之間的過渡部位)形成圓錐面部分4a，其錐度與閥座面3的錐度相等，構成與閥座面3接觸密封的部位。在控制閥關閉時，保持塊5將電磁線圈在銜鐵芯12中感應出的軸向向前的推力傳遞到閥芯4，以將閥芯4強制推壓在閥座面3上，圓錐面部分4a與閥座面3之間的配合使得閥芯4自動對中。這樣，可消除閥芯4的任何可能有的繞任何橫向中心軸線的微量轉動，從而閥芯4的面對著閥孔2的部位不會沿橫向錯位。

在圖14所示的可行實施方式中，閥芯4的配合在保持塊5中的第一部分為半圓球體形式，從保持塊5露出的第二部分為大致圓錐體的形式。此外，閥座面3的與閥芯4的第二部分對應的部位的錐度被修改成與閥芯4 的第二部分的錐度相等。這樣，通過閥芯4的第二部分與閥座面3的對應部位之間的動態(tài)配合，實現(xiàn)閥芯4自動對中，以消除閥芯4的任何可能有的繞任何橫向中心軸線的微量轉動。

具有上述功能的第二部分的其它形狀(包括組合形狀)也可以構想出來，從而設計出各種通過閥芯4與閥座面3之間的動態(tài)配合防止閥芯4繞橫向中心軸線的轉動的方案。在這種情況下，閥芯4繞縱向中心軸線Z的轉動能力仍是由閥芯4的第一部分與保持塊5中的匹配容槽之間的配合實現(xiàn)的。

此外，可以設想，可以將閥芯4與保持塊5之間的靜態(tài)配合方案和閥芯4與閥座面3之間的動態(tài)配合方案組合，來避免閥芯4的繞橫向中心軸線的轉動。例如在圖15所示的可行實施方式中，閥芯4的配合在保持塊5中的第一部分為截頭圓錐體形式(類似于圖11中的)，從保持塊5露出的第二部分的主體為大致圓柱體，但前端周緣處形成圓錐面部分4a(類似于圖13中的)。這樣，可利用閥芯4的第一部分與保持塊5之間的靜態(tài)配合消除閥芯4繞任何橫向中心軸線的轉動能力，利用閥芯4的第二部分與閥座面3之間的配合賦予閥芯4自動對中功能，進一步防止其繞任何橫向中心軸線轉動。其它組合配合方案也可以構想出來。

可以看出，通過采用以縱向中心軸線Z為回轉中心的回轉體形式的閥芯4，使其具有繞縱向中心軸線轉動的能力(這為控制閥的裝配和操作提供了靈活性)，但閥芯4在包含所述縱向中心軸線Z的縱截面中呈非圓形，并且通過閥芯4與保持塊5之間的配合(靜態(tài)配合)和/或與閥座面3之間的配合(動態(tài)配合)，使得閥芯4繞任何橫向中心軸線的轉動被防止。這樣，閥芯4的面對著閥孔2的部位保持不沿橫向錯位，從而不會偏移到面對著閥座面3的位置。即使閥芯4的面對著閥孔2的部位發(fā)生沖蝕，閥芯4也總能有效地確保處在閉閥狀態(tài)的控制閥的閥孔封閉，控制閥的功能能夠可靠地長久維持。這使得控制閥、乃至整個燃油噴射器的壽命能夠延長。

雖然這里參考具體的實施方式描述了本申請，但是本申請的范圍并不局限于所示的細節(jié)。在不偏離本申請的基本原理的情況下，可針對這些細節(jié)做出各種修改。