专利名称：用于喷嘴组件的高压容纳套筒以及使用其的燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及燃料喷射器中的喷嘴组件，特别地涉及包括压强容纳系统的喷嘴组件。
背景技术：
燃料喷射器的制造商不断地致力于提高燃料的喷射压强以降低发动机中不希望的排放以及提高燃料效率。但是，由于更小的燃料喷射器中的几何限制和空间约束，结构问题可能使得燃料喷射器不能够承受高于200MPa的压强。目前，燃料喷射器的喷嘴组件限定形成于金属末端中的心形空腔，以容纳喷嘴组件中的压强。美国专利73313 (’ 329专利)讨论通过将弹簧室连接到共轨而非低压排出口来降低静态泄漏，从而改进燃料效率。’3 专利的图4示出喷嘴组件的一种实施方式，其中燃料喷射器中不具有现有技术中通常具有的心形空腔。本发明旨在克服上述一种或多种问题。
发明内容
在一个方面，一种喷嘴组件包括限定喷嘴出口的末端部件。高压容纳套筒设置在喷射器主体壳体内。所述高压容纳套筒和所述末端部件部分地限定喷嘴室。针阀构件能够在关闭所述喷嘴出口的第一位置与打开所述喷嘴出口的第二位置之间运动。所述针阀构件包括暴露于所述喷嘴室中的流体压强的打开液压表面。所述针阀构件不与所述高压容纳套筒接触。在另一个方面，一种燃料喷射器包括喷射器主体，其包括限定喷嘴出口的末端部件和设置在喷射器主体壳体中的高压容纳套筒。所述高压容纳套筒和所述末端部件部分地限定喷嘴室。所述燃料喷射器还包括针阀构件，其设置在所述喷射器主体内，能够在关闭所述喷嘴出口的第一位置和打开所述喷嘴出口的第二位置之间运动。所述针阀构件包括暴露于所述喷嘴室中的流体压强的打开液压表面。所述针阀构件还包括暴露于针阀控制室中的流体压强的关闭液压表面。所述针阀构件不与所述高压容纳套筒接触；且控制阀组件流体连接至所述针阀控制室。在又一个方面，一种操作燃料喷射器的方法包括在高压容纳套筒中形成喷嘴室的步骤。该方法还包括通过所述高压容纳套筒的壁厚将压强容纳在所述喷嘴室中的步骤。该方法还包括通过分别将位于所述高压容纳套筒和末端部件之间以及所述高压容纳套筒和喷射器堆叠部件之间的环形密封面的尺寸形成为具有比所述高压容纳套筒的所述壁厚更小的径向宽度来密封所述喷嘴室。该方法还包括将针阀构件的打开液压表面暴露于所述喷嘴室中的流体压强，并且保持所述高压容纳套筒不与所述针阀构件接触。
图1示出燃料喷射器的剖视前视图2示出图1中的燃料喷射器的喷嘴组件的放大剖视前视图；且图3示出根据本发明的另一种实施方式的燃料喷射器的喷嘴组件的放大剖视图。
具体实施例方式本发明涉及包含部分地限定喷嘴室的高压容纳套筒的任何燃料喷射器的喷嘴组件。过去，喷嘴组件包括由末端部件的金属壁围绕的心形的空腔。随着燃料喷射器内的压强升高以实现更好的排放和燃料效率，喷嘴组件的心形空腔的金属壁可能形成裂缝和应力破裂。心形空腔可能仅在小型喷射器中会出现问题，在更高的压强下小型喷射器的壁厚是不够的。更大的燃料喷射器的心形空腔的壁则不会经历裂缝形成和应力破裂，因为燃料喷射器中有足够的空间以增加限定心形空腔的金属壁的壁厚。本发明通过引入高压容纳套筒来取代心形空腔，高压容纳套筒使得较小的燃料喷射器能够承受超过200MPa的燃料压强，而不会经历应力破裂。此外，本发明适用于所有类型的燃料喷射器，包括共轨、液压和凸轮致动的燃料喷射器以及不同尺寸的燃料喷射器。为了简化，对共轨燃料喷射器进行说明。但是，包含这里所说明的喷嘴组件的各种燃料喷射器都落在本发明的范围内。本发明对用高压容纳套筒取代心形空腔设计的喷嘴组件进行说明。参照图1和图2，燃料喷射器10包括具有喷射器主体壳体52的喷射器主体50、喷嘴组件60、控制阀组件30和在螺线管线圈25的作用下运动的衔铁组件20。喷嘴组件60 包括高压容纳套筒70，其设置在喷射器主体壳体52中并且与喷射器堆叠部件85和末端部件65密封接触。高压容纳套筒70、喷射器堆叠部件85和末端部件65限定喷嘴室61，针阀构件78可动地定位在喷嘴室61中。在一种实施方式中，喷嘴弹簧59使针阀构件78偏置至关闭位置。喷嘴弹簧垫片96可以在喷嘴弹簧59上设置预载荷。高压容纳套筒70具有外壁表面71、内壁表面69、顶表面92和底表面94。高压容纳套筒70具有空心的、圆筒形的形状，这意味着高压容纳套筒70的形状是圆筒形，并且具有穿过高压容纳套筒70的顶表面92和底表面94的空心的内部孔。高压容纳套筒的壁厚由高压容纳套筒70的外壁表面71的半径与内壁表面69的半径之间的差限定。高压容纳套筒70的壁厚被设计为适应来自高压容纳套筒70中期望的压强水平的期望的环向应力。 本领域技术人员将理解，朝向高压容纳套筒70的中段的环向应力可能是最大的，因此根据高压容纳套筒70的中段的厚度来确定高压容纳套筒70的厚度。虽然高压容纳套筒70的厚度在其长度上可以变化，但是制造具有一致的厚度的高压容纳套筒70可能更加容易。在一种实施方式中，高压容纳套筒70沿着其大部分长度具有一致的壁厚，这意味着高压容纳套筒70在多于一半的长度上保持相同的壁厚。高压容纳套筒70包括位于高压容纳套筒70的顶表面92上的上密封面72和位于高压容纳套筒70的底表面94上的下密封面73。上密封面72和下密封面73可以是环形的，并且它们的径向表面宽度小于高压容纳套筒70的壁厚。径向表面宽度这一术语定义为密封面的外边缘的半径与密封面的内边缘的半径之间的差。本领域技术人员将理解，通过使密封面72和73的径向表面宽度小于高压容纳套筒70的壁厚，作用于密封面72和73上的夹持压强将更大，因此产生的密封效果更好。高压容纳套筒70的顶表面92和底表面94 可以具有倒角74、或是也使得密封面72和73的径向表面宽度比高压容纳套筒70的中段的壁厚更小的一些其他表面轮廓。高压容纳套筒70的底表面94和末端部件65的顶表面68接触并且形成密封，以防止流体从喷嘴室61漏出。高压容纳套筒70的外壁表面71与喷射器主体壳体52的内壁53之间隔开一空间， 该空间可称为泄漏路线88。泄漏路线88沿着喷射器主体壳体52的内壁53延伸进入燃料喷射器10的排出口(未示出)。除高压容纳套筒70外，喷嘴组件60包括末端部件65，其包括外壁66、顶表面68 和限定喷嘴出口 64的底端67。孔62限定于末端部件65中并且从末端部件65的顶表面 68朝末端部件65的底端67延伸，孔62在底端67处通往喷嘴出口 64。末端部件65部分地设置在喷射器主体壳体52中，并且末端部件65的外壁66可以与喷射器主体壳体52形成密封接触56，防止进入泄漏路线88的任何燃料从喷射器主体壳体52的内壁表面53与末端部件65的外表面66之间逸出。在图1和图2所示的实施方式中，喷射器堆叠部件85可以是引导件58。喷嘴室 61由高压容纳套筒70的内壁表面69、末端部件65的顶表面68和引导件58限定。在该实施方式中，引导件58是喷射器堆叠部件85，它可以在针阀构件78在打开位置和关闭位置之间移动时引导针阀构件78。针阀构件始终保持不与高压容纳套筒70接触。喷嘴弹簧59 将针阀构件78偏置至关闭位置。针阀构件78具有暴露于喷嘴室61中的流体压强的打开液压表面79和暴露于针阀控制室80中的压强的关闭液压表面82，针阀控制室80设置在喷嘴组件60内。针阀构件78部分地设置在末端部件65的孔62中并且能够在孔62中滑动。 针阀构件78可以由多个零件制成，但是图示的实施方式示出整体的结构，其包括下部阀构件89和引导段84。引导段84可以位于针阀构件78上并且可以沿着孔引导针阀构件78， 减少针阀构件78与末端部件65的孔62不对准的风险，因此使得喷嘴出口 64能够更准确地开关。喷嘴室61经燃料供给通道41流体连接至燃料喷射器10的轨道入口 14。喷嘴室 61允许进入轨道入口 14的高压燃料经燃料供给通道41进入喷嘴室61。压强连通通道42 将喷嘴室61流体连接至控制阀组件30。压强连通通道42也经第一限流器46流体连接至针阀控制室80，第一限流器46在压强连通通道42与针阀控制室80之间延伸。控制阀组件30包括在下部阀座37和上部阀座36之间运动的控制阀构件31。控制阀组件30可以由螺线管线圈25电致动，螺线管线圈控制衔铁组件20在第一衔铁位置和第二衔铁位置之间的运动。控制阀组件30经阀供给通道43和第二限流器47流体连接至针阀控制室80。第二限流器47流体连接至针阀控制室80，且第二限流器47的流通面积可以大于第一限流器46的流通面积。根据控制阀构件31落座于上部阀座36或是下部阀座37，控制阀组件30可以将阀供给通道43分别流体连接至低压排出口或是压强连通通道42。一般地，因为能够经轨道入口 14与共轨(未示出)不受阻碍地流体连接，所以喷嘴室61和压强连通通道42总是处于高压。但是，针阀控制室80内的压强在高压和低压之间变化。当螺线管线圈25被去能，衔铁组件20处于第一衔铁位置且控制阀构件32落座于下部阀座37。压强连通通道42与阀供给通道43流体连接，阀供给通道43又经第二限流器47连接至针阀控制室80。压强连通通道42经第一限流器46不断地将高压燃料供给至针阀控制室80，因此当螺线管线圈25被去能时针阀控制室80暴露于高压燃料。当螺线管线圈25被供能时，衔铁组件20移动至第二衔铁位置且控制阀构件32落座于上部阀座36。压强连通通道42与阀供给通道之间的流体连接被阻止。而是，阀供给通道43流体连接至低压排出口(未示出)，使得燃料从针阀控制室80流至低压排出口。因为第二限流器47的流通面积比第一限流器46更大，所以离开针阀控制室80的燃料比进入的燃料更多，因此使得针阀控制室80中的压强降低。参照图3，示出喷嘴组件160的另一种实施方式。图3中出现的附图标记与图1和图2中的类似，例如72与172、74与174用于表示它们代表类似的部件。整体参照图1、图2和图3，本领域技术人员将理解，喷嘴组件可以具有不同的形状和形式。图1和图2示出喷嘴组件60的一种实施方式，其中没有控制孔口部件186且针阀控制室80与喷嘴室61通过喷射器堆叠部件85隔开。图3示出燃料喷射器100的另一种实施方式的喷嘴组件160，其中针阀控制室180部分地由控制孔口部件186和浮置单向阀引导件175限定。喷嘴组件160包括高压容纳套筒170，其设置在喷射器主体壳体152中并且与喷射器堆叠部件185和末端部件165密封接触。高压容纳套筒170可以是单向阀举升套筒170。单向阀举升套筒170、喷射器堆叠部件85和末端部件165限定喷嘴室161，针阀构件178可动地定位在喷嘴室161中。在一种实施方式中，喷嘴弹簧159将针阀构件178偏置至关闭位置。喷嘴弹簧垫片196可以在喷嘴弹簧159上设置预载荷。单向阀举升套筒170具有外壁表面171、内壁表面169、顶表面192和底表面194。 单向阀举升套筒170具有空心的、圆筒形的形状，这意味着单向阀举升套筒170的形状是圆筒形，并且具有穿过单向阀举升套筒170的顶表面192和底表面194的空心的内部孔。单向阀举升套筒170的壁厚由单向阀举升套筒170的外壁表面171的半径与内壁表面169的半径之间的差限定。单向阀举升套筒170的壁厚被设计为适应来自单向阀举升套筒170中期望的压强水平的期望的环向应力。本领域技术人员将理解，朝向单向阀举升套筒170的中段的环向应力可能是最大的，因此根据单向阀举升套筒170的中段的厚度来确定单向阀举升套筒170的厚度。虽然单向阀举升套筒170的厚度在其长度上可以变化，但是制造具有一致的厚度的单向阀举升套筒170可能更加容易。在一种实施方式中，单向阀举升套筒 170沿着其大部分长度具有一致的壁厚，这意味着单向阀举升套筒170在多于一半的长度上保持相同的壁厚。在一种实施方式中，单向阀举升套筒170包括位于单向阀举升套筒170的顶表面 192上的上密封面172和位于单向阀举升套筒170的底表面194上的下密封面173。上密封面172和下密封面173可以是环形的，并且它们的径向表面宽度小于单向阀举升套筒170 的壁厚。径向表面宽度这一术语定义为密封面的外边缘的半径与密封面的内边缘的半径之间的差。本领域技术人员将理解，通过使密封面172和173的径向表面宽度小于单向阀举升套筒170的壁厚，作用于密封面172和173上的夹持压强将更大，因此产生的密封效果更好。在本发明的一种实施方式中，单向阀举升套筒170的顶表面192和底表面194可以具有倒角174，这也使得密封面172和173的径向表面宽度比单向阀举升套筒170的中段的壁厚更小。单向阀举升套筒170的底表面194和末端部件165的顶表面168接触并且形成密封，以防止流体从喷嘴室161漏出。单向阀举升套筒170的外壁表面171与喷射器主体壳体152的内壁153之间隔开一空间。单向阀举升套筒170的外壁表面171与喷射器主体壳体152的内壁153之间的该空间限定泄漏路线188。泄漏路线188沿着喷射器主体壳体152的内壁153延伸进入燃料喷射器100的排出口(未示出)。除单向阀举升套筒170外，喷嘴组件160包括末端部件165，其包括外壁166、顶表面168和限定喷嘴出口 164的底端167。孔162限定于末端部件165中并且从末端部件165 的顶表面168朝着末端部件165的底端167延伸，孔162在底端167处通往喷嘴出口 164。 末端部件165部分地设置在喷射器主体壳体152中，并且末端部件165的外壁166可以与喷射器主体壳体152形成密封接触156，防止进入泄漏路线188的任何燃料从喷射器主体壳体152的内壁表面153与末端部件165的外表面166之间逸出。在图3所示的实施方式中，喷射器堆叠部件85是控制孔口部件186。喷嘴室161 由单向阀举升套筒170的内壁表面169、末端部件165的顶表面168和控制孔口部件186的底表面198限定。在该实施方式中，浮置单向阀引导件175被喷嘴弹簧159偏压至与控制孔口部件186的底表面198相接触。浮置单向阀引导件175可以在针阀构件178在打开位置和关闭位置之间移动时引导针阀构件178。针阀构件178始终保持不与单向阀举升套筒170 接触。喷嘴弹簧159也将针阀构件178偏置至关闭位置。针阀构件178具有暴露于喷嘴室 161中的流体压强的打开液压表面179和暴露于针阀控制室180的关闭液压表面182，针阀控制室180设置在喷嘴组件160内。针阀构件178部分地设置在末端部件165的孔162中并且能够在孔162中滑动。针阀构件178可以由多个零件制成，包括下部阀构件189，下部阀构件189可以与引导段184接触。引导段184可以位于针阀构件178上并且可以沿着孔引导针阀构件178，减少针阀构件178与末端部件165的孔162不对准的风险，因此使得喷嘴出口 164能够更准确地开关。喷嘴组件160是燃料喷射器100(在图3中部分示出)的一部分，其与图1和图2 所示的喷嘴组件60具有很多类似的特征，但是与图1和图2所示的喷嘴组件60略微不同之处在于喷嘴室161由单向阀举升套筒170的内壁表面169、末端部件165的顶表面168和孔口控制部件186的底表面198限定。此外，浮置单向阀引导件175限定第一限流器146， 且浮置单向阀引导件175与针阀构件178和孔口控制部件186的底表面198 —起限定针阀控制室180。喷嘴弹簧垫片196可以用于设置喷嘴弹簧159的预载荷。在一种实施方式中， 针阀控制室180和喷嘴室161通过第一限流器146流体连接，第一限流器146限定在浮置单向阀引导件175中。与图3所示的实施方式相对的，图2所示的实施方式示出第一限流器46将针阀控制室80与压强连通通道42流体连接。本领域技术人员还能够理解，本发明涉及的喷嘴组件60可以在多种燃料喷射器中实施。这里所公开的内容可以属于一些类型的燃料喷射器，例如共轨燃料喷射器。但是， 本发明的范围并不限于这里所说明的实施方式，而是落在本发明的精神内的所有实施方式。工业实用性本发明可以应用于任何发动机或机器的燃料喷射器和燃油系统中。本发明一般地适用于小型发动机用燃料喷射器，特别是适用于在诸如超过200MPa的高压下操作的小型燃料喷射器。本发明所说明的喷嘴组件60和160可以用于操作任何燃料喷射器。本发明所说明的喷嘴组件60和160可以适用于希望实现更高燃料喷射压强的共轨燃料喷射器。本领域技术人员将理解通过螺线管致动的阀组件控制通过喷嘴出口的燃料流的多种方法。本发明说明包括图1、图2和图3所示的喷嘴组件60、160的电致动共轨燃料喷射器10、100中的喷射事件的序列。本领域技术人员将认识到，说明喷射事件的序列的公开内容并不仅限于所公开的实施方式，而是落在本发明的精神内的所有其他实施方式。喷射事件开始于电致动器25被供能的时刻，并且终结于电致动器25被去能的时刻。在喷射事件之前，电致动器25被去能，且衔铁组件20处于第一衔铁位置。控制阀构件 31落座于下部阀座37，从而使得阀供给通道43、143流体连接至压强连通通道42、142。当针阀控制室80、180连接至低压通道时控制阀组件30具有第一配置，且当针阀控制室80、 180与低压通道被阻断时控制阀组件30具有第二配置。在该时间段，燃料通过轨道入口 14 进入燃料喷射器10且通过燃料供给通道41、141进入喷嘴室61、161。喷嘴室61、161容纳高压燃料，高压燃料作用于针阀构件78、178的打开液压表面79、179。在图2所示的实施方式中，高压燃料流经压强连通通道42并且经第一限流器46进入针阀控制室80。但是在图 3的实施方式中，高压燃料经第一限流器146通过喷嘴室161流入针阀控制室186。当控制阀构件31位于下部阀座37时，来自压强连通通道42、142的燃料也可以经第二限流器47、 147进入阀供给通道43、143和针阀控制室80、180。当针阀控制室80、180与低压排出口流体阻断时控制阀30处于第一配置。因为针阀控制室80、180中存在高压燃料，所以关闭液压表面82、182也暴露于高压。该压强与喷嘴弹簧59、159的预载荷联合将针阀构件78、178 保持处于关闭位置，从而使得任何燃料不能从喷嘴室61、161漏出喷嘴出口 64、164。喷嘴室61、161中的燃料处于高压，且高压容纳套筒70、170的上密封面72、172与下密封面73、 173阻止燃料漏入泄漏线路88、188。可能从喷嘴室61、161到泄漏线路88、188的泄漏可以流至处于低压强的排出口。随着电致动器25被供能，衔铁组件20从第一衔铁位置移动至第二衔铁位置。控制阀构件31也从下部阀座37移动至上部阀座36，并且保持在上部阀座36处直至致动器25 被去能。来自阀供给通道43、143的燃料可以经下部阀座37流入低压排出口(未示出)， 而不是经上部阀座36流至压强连通通道42、142。燃料可以继续从第一限流器46、146流入针阀控制室80、180，但是因为阀供给通道43现在连接至低压排出口，所以高压燃料从针阀控制室80、180经第二限流器47、147和阀供给通道43、143流至排出口，因为第二限流器 47,147的流通面积比第一限流器46更大。针阀控制室80、180现在可以具有较低的压强， 于是较低的压强作用于针阀构件78、178的关闭液压表面82、182。当致动器25被供能且针阀控制室80、180具有较低的压强时，作用于针阀构件78、 178的打开液压表面79、179的力超过喷嘴弹簧59、159的预载荷和作用于关闭液压表面 82、182的力。释放针阀控制室80、180中的作用于针阀构件78、178的关闭液压表面82、182 的压强使得针阀构件78、178能够移动至打开位置，使得喷嘴出口 64、164打开。在一种实施方式中，因为第一限流器46、146和第二限流器47、147之间的相互作用在针阀构件78、178 碰到喷射器堆叠部件85、185之前液压地停止针阀构件78、178，所以针阀构件78、178的关闭液压表面82、182不接触喷射器堆叠部件85、185。在图2所示的喷嘴组件60中，喷射器堆叠部件85是引导件58，而在图3所示的喷嘴组件中，喷射器堆叠部件85是控制孔口部件186。来自喷嘴室61、161的燃料流经喷嘴出口 64、164，直至喷嘴出口 64、164再次关闭。 当致动器25被供能时，控制阀30处于第二配置，将针阀控制室80、180流体连接至低压排出口。
针阀构件78、178通过针阀构件78、178与末端部件65、165之间的相互作用而被引导。在一种实施方式中，针阀构件78、178的引导段84、184沿着末端部件65、165的孔62、 162弓丨导针阀构件78、178，且引导段84、184可以防止针阀构件78、178与末端部件65、165 的孔62、162不对准。本领域技术人员将理解保持针阀构件78、178相对于末端部件65、165 的孔62、162和喷嘴组件60、160对准的重要性，因为保持孔62、162与针阀构件78、178对准将减少由于针阀构件78、178与孔62、162摩擦而导致的磨损和划伤，并且提高喷嘴出口 64、164开关的准确性。为了终结喷射事件，通过使致动器25去能而关闭喷嘴出口 64、164。当致动器25 被去能时，衔铁组件20从第二衔铁位置移动至第一衔铁位置，由此使控制阀构件31从上部阀座36移回到下部阀座37。一旦控制阀构件32位于下部阀座37，则阀供给通道43、143 与低压排出口之间的流体连接被断开。而是，阀供给通道43、143再次流体连接至压强连通通道42、142，使得来自压强连通通道42、142的高压燃料能够流至阀供给通道43、143。在图2所示的喷嘴组件60中，来自压强连通通道42的燃料使针阀控制室80充满高压燃料， 因为高压燃料经过第一限流器46和第二限流器47 二者进入针阀控制室80。在图3所示的喷嘴组件160中，来自喷嘴室161的燃料经第一限流器146进入针阀控制室180，且来自压强连通通道142的燃料经第二限流器147进入针阀控制室180。针阀控制室80、180中的高压作用于针阀构件78、178的关闭液压表面82、182，使得针阀构件78、178能够从打开位置移动至关闭位置。由此，喷嘴出口 64、164关闭且喷射事件结束。本领域技术人员将理解，喷嘴室61、161中的压强取决于轨道压强。此外，因为轨道入口 14和喷嘴室61、161之间的流体连接不受阻碍，且喷嘴出口 64、164的流通面积小于燃料供给通道41、41的流通面积，所以喷嘴室61、161在喷射事件中和在喷射事件之间保持尚压。而且，高压容纳套筒70、170的密封面72、172和73、173可以是环形的并且在宽度上可以比高压容纳套筒70、170的壁厚更小。密封面72、172和73、173阻止高压燃料漏入泄漏线路88、188。因为燃料喷射器10、100的部件被夹在一起以容纳燃料压强，所以力作用于燃料喷射器10、100的各个部件上。通过减小部件的密封面的表面面积，密封面的表面上的压强增加，实现更好的密封性能。参照图3，示出根据本发明的另一种实施方式的燃料喷射器100的喷嘴组件160。 喷嘴组件160与图1和图2所示的喷嘴组件60类似，但是在结构上有一些不同。喷嘴组件 160包括浮置单向阀引导件175，其与针阀构件178和喷射器堆叠部件85的底表面接触。在该实施方式中，控制孔口部件186是喷射器堆叠部件85的一种实施方式。浮置单向阀引导件175被喷嘴弹簧159偏置以与控制孔口部件186平座密封接触。浮置单向阀引导件175限定在喷嘴室161和针阀控制室180之间延伸的第一限流器146，并从而保持喷嘴室161和针阀控制室180在喷射事件中和喷射事件之间的无阻碍的流体连接。第二限流器147限定在控制孔口部件186中并且在针阀控制室180和阀供给通道143之间延伸。与图1和图2所示的实施方式类似，在将针阀构件从关闭位置运动到打开位置之后，喷嘴组件160液压地停止针阀构件。第一限流器146将喷嘴室161与针阀控制室180流体连接，针阀控制室中始终存在流体，因此针阀构件始终具有作用于关闭液压表面的流体压强。当作用于关闭液压表面182的压强与弹簧159的预载荷等于喷嘴室161中作用于针阀构件178的打开液压表面179的压强时，针阀构件178停止。喷嘴组件160与图1和图2所示的喷嘴组件60的不同之处还在于针阀控制室180 由浮置单向阀引导件175、控制孔口部件186和针阀构件178限定。但是燃料喷射器100的操作保持与参照图1和图2所示的喷嘴组件60所说明的燃料喷射器10的操作类似。本发明改进燃料喷射器承受高喷射压强的能力。通过使用具有充分的壁厚且没有应力集中表面特征(例如与现有技术的心形空腔相关联的)的高压容纳套筒，较小的燃料喷射器可以承受更高的压强，而不会形成应力破裂。高压容纳套筒的制造的简便也降低了生产这些燃料喷射器的制造成本，因为加工金属围绕的心形空腔的成本更高。此外，设计具有环形密封面的高压容纳套筒可以提供能够在更长的喷射器寿命内承受更高的压强的更好的密封。应当理解上述说明仅意于是示例性的，而不意于以任何方式限制本发明的范围。 因此，本领域技术人员将理解，本发明的其他方面可以根据附图、说明书和权利要求书获知。
权利要求
1.一种喷嘴组件(60，160)，包括末端部件(65，165)，其限定喷嘴出口(64，164)； 高压容纳套筒(70)，其设置在喷射器主体壳体(52、15 内； 所述高压容纳套筒(70)和所述末端部件(65,16 部分地限定喷嘴室(61，161)； 针阀构件(78，178)，其能够在关闭所述喷嘴出口(64，164)的第一位置与打开所述喷嘴出口(64，164)的第二位置之间运动；所述针阀构件(78，178)包括暴露于所述喷嘴室(61，161)中的流体压强的打开液压表面(79，179)；且所述针阀构件(78，178)不与所述高压容纳套筒(70)接触。
2.根据权利要求1所述的喷嘴组件(60，160)，其中，所述高压容纳套筒(70)具有空心的、圆筒形的形状和壁厚；所述高压容纳套筒(70)包括环形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的径向表面宽度小于所述壁厚；其中所述密封面(72，73，172，173)与所述末端部分(65，165)接触。
3.根据权利要求1所述的喷嘴组件(60，160)，其中所述高压容纳套筒(70)是空心的并且在所述高压容纳套筒(70)的大部分长度上具有一致的壁厚；所述高压容纳套筒(70)包括环形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的径向表面宽度小于所述一致的壁厚；其中所述密封面(72，73，172，173)与所述末端部件(65,16 和喷射器堆叠部件(85)接触。
4.一种燃料喷射器(10)，包括 喷射器主体(150)，其包括末端部件(65，165)，其限定喷嘴出口(64，164)； 高压容纳套筒(70)，其设置在喷射器主体壳体(52,15 中； 所述高压容纳套筒(70)和所述末端部件(65,16 部分地限定喷嘴室(61，161)； 针阀构件(78，178)，其设置在所述喷射器主体(150)内，并能够在关闭所述喷嘴出口 (64，164)的第一位置和打开所述喷嘴出口(64，164)的第二位置之间运动；所述针阀构件(78，178)包括暴露于所述喷嘴室(61，161)中的流体压强的打开液压表面(79，179)和暴露于针阀控制室(80，180)中的流体压强的关闭液压表面(82，182)； 所述针阀构件(78，178)不与所述高压容纳套筒(70)接触；以及控制阀组件(30)，其流体连接至所述针阀控制室(80，180)。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射器(10)，其中所述高压容纳套筒(70)具有空心的圆筒形的形状并且与所述末端部件(65，165)和喷射器堆叠部件(8 接触；所述高压容纳套筒(70)具有壁厚；所述高压容纳套筒(70)包括环形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的径向表面宽度小于所述壁厚；其中所述密封面(72，73，172，173)与所述末端部件(65，165)接触。
6.根据权利要求4所述的燃料喷射器(10)，还包括浮置单向阀引导件(75，175)，其设置在所述喷嘴室(61，161)中； 所述浮置单向阀引导件(75，175)部分地限定所述针阀控制室(80，180)；且所述浮置单向阀引导件(75,17 不与所述高压容纳套筒(70)接触； 喷射器主体壳体(52，152)，其具有内壁表面(53，153)，且所述高压容纳套筒(70)具有外壁表面(71，171)；泄漏路线(88，188)，其限定在所述喷射器主体壳体(52,15 的内壁表面(53，153)和所述高压容纳套筒(70)的外壁表面(71，171)之间。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射器(10)，其中所述高压容纳套筒(70)具有空心的、圆筒形的形状，并且在所述高压容纳套筒(70)的大部分长度上具有一致的壁厚；所述高压容纳套筒(70)包括环形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的径向表面宽度小于所述一致的壁厚；其中所述密封面(72，73，172，17 分别与所述末端部件(65,16 和喷射器堆叠部件(85) 接触。
8.一种操作燃料喷射器(10)的方法，包括下述步骤 在高压容纳套筒(70)中形成喷嘴室(61，161)；通过所述高压容纳套筒(70)的壁厚将压强容纳在所述喷嘴室(61，161)中； 通过分别将位于所述高压容纳套筒(70)和末端部件(65,16 之间以及所述高压容纳套筒(70)和喷射器堆叠部件(8 之间的环形密封面(72，73，172，17 的尺寸形成为具有比所述高压容纳套筒(70)的所述壁厚更小的径向宽度来密封所述喷嘴室(61，161)；将针阀构件(78，178)的打开液压表面(79，179)暴露于所述喷嘴室(61，161)中的流体压强；保持所述高压容纳套筒(70)不与所述针阀构件(78，178)接触。
9.根据权利要求8所述的操作燃料喷射器(10)的方法，还包括下述步骤至少部分地通过释放所述针阀控制室(80，180)中的压强来将所述针阀构件(78，178) 移动至打开位置；在所述移动步骤后，液压地停止所述针阀构件(78，178)；通过所述针阀构件(78，178)和限定喷嘴出口(64，164)的末端部件(65，165)之间的相互作用引导所述针阀构件(78，178)。
10.根据权利要求8所述的操作燃料喷射器(10)的方法，还包括下述步骤 通过喷嘴弹簧(59，159)将所述针阀构件(78，178)朝向第一位置偏置；将针阀构件(78，178)的关闭液压表面(82，182)暴露于针阀控制室(80，180)中的流体压强；以及通过控制阀组件(30)来控制所述针阀控制室(80，180)中的流体压强； 通过所述喷嘴弹簧(59，159)将浮置单向阀引导件(75,17 偏置至与喷射器堆叠部件 (85)接触；以及在喷射事件中和喷射事件之间，在所述喷嘴室(61，161)与所述针阀控制室(80，180) 之间保持不受阻碍的流体通道；以及在喷射事件之间保持所述喷嘴室(61，161)中的高压。
全文摘要
一种能够承受高压的用于燃料喷射器(10)的喷嘴组件(60，160)包括由高压容纳套筒(70)限定的喷嘴室(61，161)、限定喷嘴出口(64，164)的末端部件(65，165)、以及喷射器堆叠部件(85)。泄漏路线(88，188)限定在喷射器主体壳体(52，152)和高压容纳套筒(70)的外壁表面(71，171)之间，且打开和关闭喷嘴出口(64，164)的针阀构件(78，178)不与高压容纳套筒(70)接触。高压容纳套筒(70)具有空心的、圆柱形的形状并且具有内壁(69)，所述内壁(69)暴露于喷嘴室(61，161)中的流体压强，喷嘴室不具有与现有技术的心形空腔相关联的应力集中表面的特征。
文档编号F02M61/16GK102171439SQ200980138947
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年10月1日
发明者A·玛纽伯鲁, S·刘易斯 申请人:卡特彼勒公司