流动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种流动控制系统，特别是用于内燃机的燃料喷射器的流动控制系统。
【背景技术】
[0002]在流体动力应用中，流动控制系统是重要的组成部分，它们直接限定了其所隶属的装置/设备的精度、可靠性、效率和成本。相对应地，流动控制系统必须消耗最小的能量以控制给定的流体动力，同时是不昂贵的、简单的、可靠的且耐久的，且满足需要的控制精度需求。对于流动控制系统的特别需求应用的一个示例是柴油燃料喷射器。现代的例如重载卡车发动机的柴油燃料喷射系统被要求在极短爆发中以几乎不可想象的精度输出高的液压动力:可通常实现在40kW的量级上的瞬时流体动力，其输出被精确地控制且然后完全终止，这都在大约Ims或更短的时隙内进行。燃料喷射器必须对于多达十亿个循环安全地且有效地持续如此工作，同时在其持续寿命中保持良好的可控制性。同时，作为对于发动机的总成本的明显的贡献因素，燃料喷射器受到明显高的成本降低的关注。燃料喷射器也必须是能量有效的，以使得发动机作为整体获得良好的燃料经济性，同时提供足够好的可控制性，以允许燃料的有效和清洁的燃烧。
[0003]为了尝试满足如此大量的相互冲突的要求，相对应地已提出了大量的不同的燃料喷射器及其流动控制系统。然而，即使现有技术系统中的最好的系统也具有一定的缺点。例如，利用三通电磁阀致动器的流动控制系统在受益于可在控制精度方面的给出的优点的同时具有相对高的成本和与致动器相关的复杂性，从而使该方法仅对于很少的选择的制造商是可行的，但也存在其自身的特别地在耐久性和效率方面的问题。其它流动控制系统，例如在JP2011202545中描述的流动控制系统基于较简单的双通电磁阀致动器，且因此较便宜且可更具有耐久性，但同时这些倾向于具有在液压回路中的相对高的控制泄漏(该相对高的控制泄露放大了初级控制器的指令)且因此要求极精密的公差，以保持相对有效。另夕卜，该类型的现有技术的流动控制系统/喷射器要求在液压效率(控制泄漏率)和响应时间(特别是与阀关闭/喷射结束相关的时间)之间的折中。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供流动控制系统，其中至少部分地避免了前述问题。该目的通过以下的流动控制系统来实现，该流动控制系统包括:
[0005]-入口端口，该入口端口用于接收具有相对高压的流体；
[0006]-出口，该出口用于允许所述加压流体离开；
[0007]-返回端口，该返回端口用于将所述流体的部分返回到具有相对低压的体积空间；
[0008]-双通控制阀，该双通控制阀包括:控制阀构件；第一座；第一弹性装置，该第一弹性装置构造成将所述控制阀构件朝向所述座推压以关闭所述控制阀；第一抵接部，该第一抵接部限制所述控制阀构件被从所述第一座提离；
[0009]-主阀，该主阀包括主阀构件、第二座、主控制室、以及与所述入口端口流体连通的出口室，所述主阀构件被构造成由所述主控制室中的压力朝向所述第二座推压以关闭到所述出口的开口；
[0010]-往复阀，该往复阀包括往复阀体、往复控制室和第三座，所述往复阀体被构造成与所述第三座接合，以关闭在所述入口端口和所述主控制室之间的开口 ；
[0011 ]-连接通道，该连接通道被构造成将所述往复控制室与所述主控制室连接，
[0012]其中，所述控制阀被构造成关闭和打开所述往复控制室和所述返回端口之间的连接并由所述第一弹性装置朝向所述控制阀的关闭位置偏置，所述往复阀由第二弹性装置偏置而关闭，所述主阀被构造成打开和关闭所述入口端口和所述出口之间的连接并由所述第二弹性装置偏置而关闭，
[0013]此外，其中所述往复阀被构造成使得所述往复控制室中的压力趋向于打开往复阀而所述主控制室中的压力趋向于关闭往复阀，其中所述主阀被构造成使得所述主控制室中的所述压力趋向于关闭主阀而所述出口室中的压力趋向于打开主阀，
[0014]其中，所述控制阀的所述第一座以可滑动方式布置在所述往复控制室中，并且其中，还设有用于所述第一座的端部止动件，使得所述往复控制室中的压力趋向于将所述第一座朝向所述端部止动件移动，此外，当所述第一座与所述阀构件机械接触时，所述第一座能够将所述弹性装置的力的至少一部分在所述往复阀的打开方向上传递到所述往复阀体上。
[0015]如在上文中在现有技术的论述中所述，在基于使用简单双通控制阀(该简单双通控制阀联接到液压放大级以处理高液压动力的通过量)的流动控制系统中，在流动控制系统的可控制性和流动控制系统的液压效率之间存在冲突。这是因为在调节为更快且更精确地响应于控制指令的现有技术的系统中，需要较高的控制流动率以对液压控制室较快地再加压且产生足以致动阀的力。该较高的控制流动率通常也导致较高的控制泄漏率，且作为结果导致整个系统的较差的液压效率和其它不希望的效果，例如过度的流体加热。
[0016]通过将控制阀的机械弹性装置的作用也延伸到往复阀(该往复阀是液压放大单元的一部分)，可防止较高的泄漏率。弹性装置的该延伸的作用替代了控制流动，否则需要该控制流动以在流动控制系统的解除激活的指令下对往复阀的控制室进行初始地再加压，且由此降低系统的控制泄漏同时实现快的控制响应。
[0017]另外的优点通过实施从属权利要求的一个或几个特征来实现。
[0018]控制阀的可滑动座可精确配合到其引导部以限制从往复控制室到返回端口的泄露，该返回端口将所述座和控制阀的实际密封表面旁通。可滑动座可进一步在其端部止动件处设有另外的座表面，该端部止动件限制可滑动座从往复阀移动离开，使得当处于端部止动件处时该座表面与往复控制室将形成形状密封以完全地防止座旁通泄漏。往复阀可设有暴露于入口端口中压力的差压区，以便改善在阀上发生的力平衡且进一步缩短对于用于终止受控流动的指令的响应时间。流动控制系统的另一改进可实施为提升阀(poppet)的形式，该提升阀在往复控制阀的座和主控制室之间附接到往复控制阀，主控制室也可有利地构造有提升阀限制部，该提升阀限制部替换了在主控制室和往复控制室之间的所述固定的限制部。凭借该方式，往复阀的动态行为可被进一步改进以用于较高的响应性，这是因为提升阀限制部有助于造成在往复控制室和主控制室之间的正压差，且同时起作用以增加往复控制室中的压力的有效区，且由此促进更快地打开往复控制阀以缩短对于用于终止受控流体流动的指令的响应时间。
[0019]根据本发明，流动控制系统也可包括燃料喷射喷嘴以用于另外调节系统的流动控制特性。所述喷射喷嘴可借助于其入口而连接到所述主阀的出口，且所述喷射喷嘴可以是弹簧关闭式的，因此在对于流动控制系统的相对应的流动初始化和终止指令下提供了较快的流动升高和流动降低。所述喷嘴可构造成具有:针，该针由针弹簧偏置关闭；和针控制室，其中在针控制室中的正压将针向关闭喷嘴偏置。流动控制系统的主控制室可液压连接到该针控制室，以用于系统的修改的控制特性。替代地，往复控制室也可液压连接到针控制室，以获得受控流体流动的略微较慢的开始和该流动的略微较快的终止。
[0020]本发明的另一个实施例也可包括溢流阀，该溢流阀连接在高压出口和具有相对低压的体积空间之间，以用于为本发明的流动控制系统提供控制流动特性的另外的可能性且提供额外的安全特征。根据该实施例，在穿过流动控制系统的受控流体流动的终止之后溢流阀的打开将释放在主控制阀和喷嘴之间的残余压力，且因此防止了穿过喷嘴的可能的不希望的泄漏，该喷嘴可能由于磨损或其它损坏而失去其液压密封性。
[0021]通过使得溢流阀安装在返回端口和所述具有相对低压的体积空间之间且高压出口连接到溢流阀的入口，另一个实施例可构造为用于进一步改进的液压效率。在该实施例中，溢流阀在控制阀打开以开始受控流体流动之前关闭。这降低了到所述具有相对低压的体积空间的泄漏，且替代地在系统打开的开始时将由控制阀释放的压力引导到喷嘴的入口中，使得来自主控制阀的出口室的较少液压能量然后将用于对喷嘴入口体积空间加压。
【附图说明】
[0022]在下文给出的本发明的详细描述中，参考了附图，其中:
[0023]图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的、处于操作序列(sequence)的一个特定状态中的流动控制系统；
[0024]图2示意性地示出了处于其操作序列的另一个状态中的流动控制系统的第一实施例；
[0025]图3示意性地示出了流动控制系统的第二实施例；
[0026]图4示意性地示出了流动控制系统的第三实施例；
[0027]图5示意性地示出了流动控制系统的第四实施例；
[0028]图6示意性地示出了流动控制系统的第五实施例。
【具体实施方式】
[0029]在下文中将结合附图描述本发明的各个方面，所提供的附图用于说明而非限制本发明，在附图中，相同的标记指示相同的元件。
[0030]图1示意性地示出了根据本发明的流动控制系统I的第一实施例。系统I包括:用于加压流体的入口 2 ;用于加压流体的出口 3 ;返回端口 4，该返回端口 4连接到具有相对低压的体积空间5 ;控制阀40，该控制阀40具有控制阀构件6、第一座7和第一抵接部8