专利名称：燃油喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃油喷射系统。
背景技术：
在内燃机的燃油喷射系统中设置了三通阀，三通阀可以选择地将形成在针阀内端面上的背压控制室和用于增加喷射压力的中间增压器活塞室连接到高压燃油供给通道或低压燃油返回通道。设计为使用此三通阀的燃油通道切换动作用于控制针阀的开启和关闭且用于控制由增压器活塞的喷射压力的增加的燃油喷射系统是已知的(例如见日本专利公布(A)No.2003-106235)。在此燃油喷射系统中，通过三通阀的燃油通道切换运行使得在针阀开启正时和通过增压器活塞的增压作用开始正时之间的相位差能被改变且因此使得燃油喷射率能被控制到希望的针对发动机运行状态的喷射率。
然而，在此燃油喷射系统中，在通过三通阀的燃油通道切换作用时，高压燃油供给通道结束为与低压燃油返回通道连接。作为结果，产生了在高压燃油供给通道内的大量高压燃油结束为泄漏到低压燃油返回通道内的问题。此外，如果大量高压燃油以此方式结束为泄漏，也产生了供给高压燃油的高压燃油泵变得在容量上不足的问题。
发明内容
本发明的目的时提供能防止在通过三通阀切换燃油通道的动作时，大量高压燃油泄漏到低压燃油返回通道内的燃油喷射系统。
根据本发明提供了燃油喷射系统，此燃油喷射系统设置有三通阀，三通阀能选择地将形成在针阀内端面上的背压控制室和用于增加喷射压力的增压器活塞的中间室连接到高压燃油供给通道或低压燃油返回通道，且通过使用通过三通阀的燃油供给通道切换动作进行开启和关闭针阀的控制和通过增压器活塞的喷射压力增加的控制，其中恒定地连接到背压控制室或中间室的压力切换室形成在三通阀中，高压燃油供给通道开启到压力切换室的一侧，设置了用于控制高压燃油供给通道的开口的开启和关闭的第一阀元件，低压燃油返回通道开启到压力切换室的另一侧，设置了用于控制此低压燃油返回通道的开口的开启和关闭的第二阀元件，三通阀设置有压力控制室，控制在该压力控制室内的燃油压力以便控制在第一阀元件的轴向方向上作用在第一阀元件两端的燃油压力的压力差和在第二阀元件的轴向方向上作用在第二阀元件两端的燃油压力的压力差，使得当将背压控制室或中间室的目的地从高压燃油供给通道切换为低压燃油返回通道时，其中第一阀元件开启且第二阀元件关闭的状态经过其中第一阀元件和第二阀元件都关闭的状态改变为其中第一阀元件关闭且第二阀元件开启的状态，且使得当将背压控制室或中间室的目的地从低压燃油返回通道切换到高压燃油供给通道时，其中第一阀元件关闭且第二开启的状态经过其中第一阀元件和第二阀元件都关闭的状态改变为其中第一阀元件开启且第二阀元件关闭的状态，且当第二阀元件开启或恒定地与压力控制室连接时背压控制室或中间室的另一个与压力切换室连接。
图1是燃油喷射系统的总图，图2是三通阀的第一实施例的侧截面视图，图3是三通阀的第一实施例的侧截面视图，图4是示出了喷射率等的变化的时间图表，图5是燃油喷射系统的总图，图6是三通阀的第二实施例的视图，图7是三通阀的第二实施例的侧截面视图，图8是示出了喷射率等的变化的时间图表，图9是示出了喷射率等的变化的时间图表，
图10是三通阀的第三实施例的侧截面视图，图11是燃油喷射系统的总图，图12是三通阀的第四实施例的侧截面视图，和图13是燃油喷射系统的总图。
具体实施例方式
图1概略地示出了燃油喷射系统的整体。在图1中，以单点划线围绕的零件1示出了接附到发动机的燃油喷射器。如在图1中示出，燃油喷射系统设置有共轨2，用于存储高压燃油。从燃油箱3通过高压燃油泵4为共轨2供给燃油。通过控制高压燃油泵4的排出量将共轨2内的燃油压力维持为对应于发动机运行状态的目标燃油压力。在共轨2内的维持为目标燃油压力的高压燃油通过高压燃油供给通道5供给到燃油喷射器1。
如在图1中示出，燃油喷射器1设置有用于将燃油喷射到燃烧室内的喷嘴部分6、用于增压喷射压力的增压器7和用于切换燃油通道的三通阀8。喷嘴部分6设置有针阀9。喷嘴部分6在其前端形成有喷射口10(未示出)，由针阀9的前端控制喷射口10的开启和关闭。绕针阀9形成了喷嘴室11，喷嘴室11内填充有被喷射的高压燃油。在针阀9的内侧端面上方形成了背压控制室12，其内填充有燃油。在背压控制室12内插入压缩弹簧12a，它向下，即在关闭方向偏置了针阀9。此背压控制室12一方面通过缩颈13和燃油流动通道14连接到三通阀8且另一方面连接到燃油流动通道15b且通过流动横截面积小于缩颈13的缩颈16连接到燃油流动通道15a。此外，喷嘴室11也通过燃油流动通道15c连接到燃油流动通道15a。此燃油流动通道15a通过单向阀17连接到燃油流动通道15，单向阀17仅使得能从燃油流动通道15向燃油流动通道15a连通。
另一方面，增压器7设置有整体形成的增压器活塞，增压器活塞包括大直径活塞18和小直径活塞19。在大直径活塞18的顶面上方、小直径活塞19的相对侧处形成了高压室20，高压室20填充有高压燃油。此高压室20通过高压燃油通道21连接到高压燃油供给通道5。因此，在高压室20内，共轨2内的燃油压力(以下简称为“共轨压力”)恒定地作用。与此相对，在大直径活塞18的端面上的绕小直径活塞19处形成了中间室22，中间室22填充有燃油。在此中间室22内插入了压缩弹簧23用于将大直径活塞18向高压室20偏置。此中间室22通过缩颈24和燃油流动通道15d连接到燃油流动通道15。此外，在小直径活塞19的端面上方、大直径活塞18的相对侧形成了填充有燃油的增压器室25。此增压器室25与燃油流动通道15a连接。
另一方面，除例如高压燃油供给通道5和燃油流动通道14和15外，三通阀8具有与它连接的低压燃油返回通道26，低压燃油返回通道26连接到燃油箱3的内。此三通阀8由电磁阀或压电设备或其他这样的促动器27驱动。因为此三通阀8，燃油流动通道14和15选择地与高压燃油供给通道5或低压燃油供给返回通道26连接。
图1示出了其中通过三通阀8的燃油通道切换作用引起燃油流动通道15与高压燃油供给通道5连接的情形。在此情形中，在喷嘴部分6处，喷嘴室11内和背压控制室12内变成共轨压力。在此时，因喷嘴室11内的燃油压力引起的、作用为升起针阀9的力小于因背压控制室12内的燃油压力和压缩弹簧13引起的、作用为下降针阀9的力。因此原因，使得针阀9下降。作为结果，针阀9关闭，所以从喷射口10的燃油喷射停止。另一方面，考虑增压器7，在此时，高压室20内、中间室22内和增压器室25内全处于共轨压力。因此，在此时如图1中所示，包括大直径活塞18和小直径活塞19的增压器活塞保持在由压缩弹簧23的弹簧力升起的状态。
另一方面，当三通阀8的通道切换作用引起三通阀8进入到图1中示出的切换状态时，即当燃油流动通道15与低压燃油返回通道26连接时，中间室22的燃油压力下降，所以包括大直径活塞18和小直径活塞19的增压器活塞受到大的向下方向的力且作为结果增压器室25的燃油压力变得高于共轨压力。因此，在此时，通过燃油流动通道15a、15c连接到增压器室25内的喷嘴室11的燃油压力也变得高于共轨压力。然后，当通过三通阀8的通道切换作用引起三通阀8进入图1中由8b示出的切换状态时，即不仅燃油流动通道15而且燃油流动通道14与低压返回通道26连接，喷嘴口6的背压控制室12的燃油压力下降，所以针阀9升起且作为结果针阀9开启且喷嘴室11内的燃油从喷射口10喷射。因此，通过改变三通阀从切换状态8a切换到切换状态8b的时间，可以改变通过包括大直径活塞18和小直径活塞19的增压器的活塞的喷射压力增压开始正时和针阀9的开启正时之间的相位差。
然后，当通过三通阀8的燃油通道切换作用如图1所示引起燃油流动通道15又与高压燃油供给通道5连接时，喷嘴部分6的背压控制室12变成共轨压力且作为结果燃油喷射停止。此外，在此时，增压器7的中间室22也变成共轨压力，增压器室25也变成共轨压力，且大直径活塞18和小直径活塞19保持在被压缩弹簧23的弹簧力升起的状态，如又在图1中示出。以此方式，通过三通阀8的燃油通道切换作用用于控制燃油喷射。
图2(A)示出了图1中示出的三通阀8的第一实施例。参考图2(A)，在三通阀8内，高压燃油供给通道5的部分，即高压燃油供给通道5a、5b和低压燃油返回通道26，即低压燃油返回通道26a、26b延伸。此外，在三通阀8内形成了压力切换室30。在此第一实施例中，压力切换室30恒定地与燃油流动通道15连接。压力切换室30的一侧开启到高压燃油供给通道5a，而压力切换室30的另一侧开启到低压燃油返回通道26a。此高压燃油供给通道5a的开口31被第一阀元件32控制开启和关闭，而低压燃油返回通道26a的开口33被第二阀元件34控制开启和关闭。
第一阀元件32设置有在轴向方向形成在中心处的且能将开口31从压力切换室30侧密封的圆锥形密封部分35、圆柱形内端36和圆柱形外端37，而第二阀元件34设置有在轴向方向形成在中心处的且能将开口33从压力切换室30侧密封的圆锥形密封部分38、空心圆柱形形状的内端39和圆柱形外端40。如在图2(A)中示出，第一阀元件32和第二阀元件34布置在共同的轴线上，且第一阀元件32的圆柱形内端36可滑动地与第二阀元件34的空心圆柱形形状的内端39配合。
第一阀元件32的圆柱形外端37可滑动地插入到圆柱形凹陷41内。在由此第一阀元件32的圆柱形外端37所限定的圆柱形凹陷41内形成了压力控制室42。在此压力控制室42内插入了压缩弹簧43用于将第一阀元件32向第二阀元件34偏置。压力控制室42通过缩颈开口44连接到低压燃油返回通道26b。此缩颈开口44由排放控制阀45控制开启和关闭，排放控制阀45由促动器27驱动。
第二阀元件34的圆柱形外端40可滑动地插入到圆柱形孔46内且伸出到高压燃油供给通道5b内。另一方面，相互接合的第一阀元件32的圆柱形内端36和第二阀元件34的空心的圆柱形形状的内端39在它们之间形成了中间压力室47。此中间压力室47一方面通过燃油通道48和形成在第一阀元件32内的缩颈49连接到压力控制室42，且另一方面通过燃料通道50和形成在第二阀元件34内的缩颈51连接到高压燃油供给通道5b。
注意到在图2(A)中示出的第一实施例中，第一阀元件32的圆柱形内端36的直径和圆柱形外端37的直径和开口31、33的直径都相同，且第二阀元件34的圆柱形外端40与此直径相比具有更小的直径。因此，第一阀元件32仅通过压力控制室42内的燃油压力和中间压力室47内的燃油压力在轴向起作用。通过第一阀元件32的座部分35的开口31的开启和关闭动作，即第一阀元件32的开启和关闭动作通过向轴向方向上作用在第一阀元件32外端37的燃油压力和向轴向方向上作用在第一阀元件32的内端36的燃油压力之间的压力差控制。此压力差由压力控制系统控制，压力控制系统包括促动器27和排放控制阀45。
另一方面，中间压力室47内的燃油压力作用在第二阀元件34的内端39上，而高压燃油供给通道5b内的燃油压力作用在第二阀元件34的外端40上。也在此第二阀元件34中，根据向轴向方向作用在第二阀元件34的外端40上的燃油压力和向轴向方向作用在第二阀元件34的内端39上的燃油压力的差，由第二阀元件34的座部分38基本上控制开口33的开启和关闭动作，即第二阀元件34的开启和关闭动作。此压力差由压力控制系统控制，压力控制系统包括促动器27和排放控制阀45。
另一方面，如在图2(A)中所示出，第二阀元件34的空心的圆柱形形状内端39的外圆周形成有完整地围绕其延伸的脊52。此脊52的外圆周形成有沿压力切换室30的内圆周滑动的滑动密封面53。此外，脊52形成有多个连通孔54，连通孔54连接了压力切换室30的在图2(A)中的脊52上方和下方的部分。此外，压力切换室30的内圆周形成有能被第二阀元件34的滑动密封面53密封的压力控制口55。此压力控制口55通过燃油流动通道14连接到背压控制室12。如在图2(A)中示出，当第二阀元件34关闭时，此压力控制口55由第二阀元件34的滑动密封面53密封。
图4(A)和(B)示出了当排放控制阀45开启用于燃油喷射时第一阀元件32的提升量的变化、第二阀元件34的提升量的变化、喷射压力的变化、针阀9的提升量的变化和喷射率的变化。此外，图4(A)示出了其中排放控制阀45的提升量大的情形而图4(B)示出了其中排放控制阀45的提升量小的情形。然后，参考图1到图4，将解释根据本发明的燃油喷射方法。
如在图2(A)中示出，当排放控制阀45密封了缩颈开口44时，压力控制阀42和中间压力室47仅与高压燃油供给通道5b连接，因此在此时，压力控制室42和中间压力室47变得与高压燃油供给通道5b内的燃油压力相等。注意到下文中在高压燃油供给通道5、5a和5b内的燃油压力将称为“高燃油压力”，而在低压燃油返回通道26、26a和26b内的燃油压力将称为“低燃油压力”。
以此方式，当在中间压力室47内的燃油压力变成高燃油压力时，作用在第二阀元件34上的高燃油压力的工作面积在此时变得内端39处远远大于外端40处，所以第二阀元件34保持在图2(A)中示出的关闭状态。在此时，如上所解释，压力控制口55由第二阀元件34的滑动密封面53密封。此外，在此时在压力控制室42内的燃油压力和在中间压力室47内的燃油压力都变成高燃油压力，所以第一阀元件32通过压缩弹簧43的弹簧力向第二阀元件34移动，直至它撞击到第二阀元件34。作为结果，如在图2(A)中所示，第一阀元件32保持在开启状态。在此时，燃油流动通道15通过压力切换室30和开口31连接到高压燃油供给通道5a。
当将燃油流动通道15的目的地切换为从高压燃油供给通道5a到低压燃油返回通道26a时，排放控制阀45开启缩颈开口44。如果排放控制阀45开启缩颈开口44，则压力控制室42内的燃油开始排放到低压燃油返回通道26b内且作为结果压力控制室42的燃油压力逐渐地下降。然后，如果压力控制室42的燃油压力下降到用于关闭第一阀元件32的关闭压力下，则第一阀元件32如在图2(B)中示出关闭。在此情形中，当排放控制阀45开启缩颈44时如果排放控制阀45的提升量是大的，则在压力控制室42内的燃油压力下降的速度将是快的，所以如在图4(A)中所示出，第一阀元件32将迅速地关闭。与此相对，如果当排放控制阀45开启缩颈开口44时排放控制阀45的提升量是小的，则在压力控制室42内的燃油压力的下降的速度将是慢的，所以如在图4(B)中所示出，第一阀元件32将缓慢地关闭。
另一方面，如果排放控制阀45被开启且压力控制室42的燃油压力开始下降，则中间压力室47内的燃油开始通过燃油通道48流出到压力控制室42且作为结果中间压力室47的燃油压力也开始下降。然而，燃油通道48设置有缩颈49且此外燃油被从高压燃油供给通道5b通过燃油通道50供给到中间压力室47，所以中间压力室47的燃油压力下降比压力控制室42的燃油压力下降慢。因此，如在图2(B)和图4中示出，即使第一阀元件32关闭，第二阀元件34也保持在关闭状态。
然后，当中间压力室47的燃油压力进一步下降且中间压力室47的燃油压力下降到低于用于开启第二阀元件34的开启压力时，如在图3(A)中所示，第一阀元件32保持关闭且在此状态第二阀元件34开始开启。作为结果，燃油流动通道15通过压力切换室30和开口33连接到低压燃油返回通道26a。
如果燃油流动通道15与低压燃油返回通道26连接，则增压器7的中间室22的燃油压力逐渐地下降。作为结果，包括大活塞18和小活塞19的增压器活塞的增压作用导致喷嘴室11的燃油压力，即喷射压力逐渐地增加，如在图4(A)和图4(B)中示出。注意到如将从图4(A)和4(B)中很好地理解，在此时间喷射压力的增加速度大体上不由排放控制阀45的提升量所影响。此外，当第二阀元件34开始开启时，如在图3(A)中示出，压力控制口55维持被第二阀元件34的滑动密封面53密封。
如果中间压力室47的燃油压力进一步下降，则第二阀元件34的提升量增加，且第二阀元件34的提升量超过了在图4(A)和图4(B)中示出的预先确定的提升量X，即如果第二阀元件34开启某一开启度或更多，如在图3(B)中示出，则压力控制阀55在压力切换室30处开启，且作为结果背压控制室12通过压力切换室30和开口33连接到低压燃油返回通道26a。如果背压控制室12与低压燃油返回通道26a连接，如在图3(A)和图4(B)中示出，针阀9被开启且燃油喷射开始。
如以上所解释，如果第一阀元件32关闭，则第二阀元件34开启，但在此时，如果排放控制阀45在提升量上是大的，则第二阀元件34迅速地开启，如在图4(A)中示出，而如果排放控制阀45在提升量上是小的，则第二阀元件34缓慢地开启，如在图4(B)中示出。如果第二阀元件34迅速地开启，如在图4(A)中示出，则针阀9在喷射压力增加前开启，作为结果在喷射开始时喷射率缓慢地变得更大。与此相反，如果第二阀元件34缓慢地开启，如在图4(B)中示出，则针阀9在喷射压力增加后开启且作为结果在喷射开始时喷射率迅速地变得更大。
以此方式，在此实施例中可以改变排放控制阀45的提升量以改变在压力控制室42内的燃油压力的下降的速度且因此很大地改变在喷射开始时的喷射率。此外，可以不改变排放控制阀45的提升量，但是改变排放阀45的开启速度，以改变在压力控制室42内的燃油压力的下降速度且因此改变在喷射开始时的喷射率。
如以上所解释，当将燃油流动通道15的目的地从高压燃油供给通道5a切换到低压燃油返回通道26a时，如图2(A)中示出的其中第一阀元件32开启且第二阀元件34关闭的状态经过如图2(B)中示出的其中第一阀元件32和第二阀元件34都关闭的状态切换为如图3(A)和3(B)示出的其中第一阀元件32关闭且第二阀元件34开启的状态。另一方面，当将燃油流动通道15的目的地从低压燃油返回通道26a切换到高压燃油供给通道5a时，排放控制阀45关闭了缩颈开口44。当排放控制阀45关闭缩颈开口44时，中间压力室47和压力控制室42从高压燃油供给通道5a供给以燃油。在此时，压力控制室42的燃油压力的升高慢于中间压力室47的燃油压力的升高，直至达到高燃油压力。
因此，在此时，第一阀元件32和第二阀元件34从图3(B)中示出的状态经过图3(A)和图2(B)中示出的状态切换到图2(A)中示出的状态。即在此时，其中第一阀元件32关闭且第二阀元件34开启的状态经过其中第一阀元件32和第二阀元件34都关闭的状态切换到其中第一阀元件32开启且第二阀元件34关闭的状态。
以此方式，当将燃油流动通道15的目的地从高压燃油供给通道5a切换到低压燃油返回通道26a时，使阀元件32和34以图2(A)、图2(B)和图3(A)、图3(B)的次序移动，但如将从图2(A)、图2(B)和图3(A)、图3(B)中理解，在此时间期间，高压燃油供给通道5a不与低压燃油返回通道26a在压力切换室30内连接，且因此大量的高压燃油不泄漏到低压燃油返回通道26a内。另一方面，即使当将燃油流动通道15的目的地从低压燃油返回通道26a切换到高压燃油供给通道5a，高压燃油供给通道5a也不与低压燃油返回通道26a在压力切换室30内连接，且因此可防止大量的高压燃油泄漏到低压燃油返回通道26a内。
图5示出了燃油喷射系统的第二实施例，而图6(A)示出了在图5中示出的三通阀8。参考图6(A)，同样地在此第二实施例中，在三通阀8内高压燃油供给通道5的部分，即高压燃油供给通道5a、5b，和低压燃油返回通道26的部分，即低压燃油返回通道26a、26b延伸。此外，在三通阀8内形成了压力切换室60。此压力切换室60恒定地与燃油流动通道15连接。
如在图5中示出，此燃油流动通道15一方面通过单向阀17和燃油流动通道15a与喷嘴11和增压器室25连接，且另一方面通过燃油流动通道15d和缩颈24与中间室22连接。压力切换室60的一侧在它处开启高压燃油供给通道5a而压力切换室60的另一侧在它处开启低压燃油返回通道26a。此高压燃油供给通道5a的开口61被第一阀元件62控制以开启和关闭，而低压燃油返回通道26a的开口63被第二阀元件64控制以开启和关闭。
第一阀元件62形成了空心的圆柱形形状。第一阀元件62在其外端65形成有圆锥形密封部分66，密封部分66能从高压燃油供给通道5a侧密封开口61。图6(C)是此第一阀元件62的平面视图。另一方面，第二阀元件64在其内端68形成有圆锥形密封部分69，密封部分69能从低压燃油返回通道26a侧密封开口63。图6(B)是此第二阀元件64的平面视图。在此第二阀元件64的内端面上方形成了环形槽71，环形槽71形成了绕第二阀元件64的轴线的环形形状。如在图6(A)中示出，第一阀元件62和第二阀元件64共轴线布置，且在第一阀元件62的空心圆柱形内端67可滑动地配合到形成在第二阀元件64内的环形槽71内。
第二阀元件64的圆柱形外端70可滑动地插入到圆柱形凹陷72内。在由此第二阀元件64的圆柱形外端70限定的圆柱形凹陷72内形成了压力控制室73。此压力控制室73一方面通过缩颈74连接到高压燃油供给通道5b，另一方面通过缩颈开口75连接到低压燃油返回通道26b。此缩颈开口75被由促动器27驱动的排放控制阀45控制开启和关闭。此外，此压力控制室73通过燃油流动通道14恒定地连接到背压控制室12，如在图5中示出。
环形槽71的最深部分和第一阀元件62的内端面在其间形成了环形室76。如在图6(A)和图6(B)中示出，此环形室76通过多个形成在第二阀元件64内的连通孔77连接到压力控制室73。因此，环形室76的燃油压力维持为与压力控制室73内的燃油压力相同。另一方面，形成在第一阀元件62内的空心室78恒定地与高压燃油供给通道5a连接。因此，此空心室78恒定地具有导入到它内的高压燃油供给通道5a的高压燃油。此高压燃油的燃油压力作用在空心室78内的第二阀元件64的面向内的端面上。在此空心室78内插入压缩弹簧78用于在离开第一阀元件62的方向上偏置第二阀元件64。
注意到，如果检查图6(A)中示出的第二实施例内在轴向方向上作用在阀元件62、64上的燃油压力的有效工作面积，即工作面积减去其上作用有相反的燃油压力的工作面积，则在压力控制室73内作用在第二阀元件64的外端的燃油压力的有效工作面积减去高压燃油供给通道5a内作用在第二阀元件64的内端的有效工作面积得到的有效工作面积的差形成为大于在压力控制室73内作用在第一阀元件62的内端的燃油压力的有效工作面积减去在高压燃油供给通道5a内作用在第一阀元件62的外端上的燃油压力的有效工作面积得到的有效工作面积的差。
同样地在此第二实施例中，由第一阀元件62的座部分66开启和关闭开口61的动作，即第一阀元件62的开启和关闭动作由高压燃油供给通道5a内向轴向方向作用在第一阀元件62的外端65的燃油压力和压力控制室73内向轴向方向作用在第一阀元件62的内端67上的燃油压力之间的差控制，而第二阀元件64的座部分69开启和关闭开口63的动作，即第二阀元件64的开启和关闭动作由压力控制室73内向轴线方向作用在第二阀元件64的外端70上的燃油压力和高压燃油供给通道5a内向轴向方向作用在第二阀元件64的内端68上的燃油压力之间的差控制。
更特定地，第一阀元件62和第二阀元件64的开启和关闭动作通过以排放阀45控制压力控制室73内的燃油压力进行。在此情形中，在第一阀元件62处的有效工作面积差和第二阀元件64处的有效工作面积差的差引起了第一阀元件62的开启和关闭的正时和第二阀元件64的开启和关闭正时之间的时间差。
图8和图9示出了当开启排放控制阀45用于燃油喷射时压力控制室73内燃油压力的变化、第一阀元件62的提升量的变化、第二阀元件64的提升量的变化、喷射压力的变化、针阀9的提升量的变化和喷射率的变化。此外，图8示出了其中排放控制阀45为大的提升量的情形，而图9示出了其中排放控制阀45为小提升量的情形。然后，将参考图5到图9用于解释燃油喷射的方法。
如在图6(A)中示出，当排放控制阀45关闭缩颈开口75时，压力控制室73仅与高压燃油供给通道5b连接。因此，在此时，在压力控制室73内的燃油压力变成与高压燃油供给通道5b内的燃油压力相同的高燃油压力。在此时，恒定地与压力控制室73连接的背压控制室12内的燃油压力也变成高燃油压力。因此，在此时，如在图5中示出，针阀9关闭且从喷射口10的燃油喷射停止。
另一方面，当压力控制室73内的燃油压力变成以上解释的高燃油压力时，在此时作用在第二阀元件64上的高燃油压力的有效工作面积变得在外端70处远大于在内端68处，所以如在图6(A)中示出的第二阀元件64保持在关闭状态。此外，在此时，环形室76也是高燃油压力且作用在第一阀元件62的内端67上的高燃油压力的有效工作面积等于作用在第一阀元件62的外端65上的高燃油压力的有效工作面积，所以第一阀元件62由压缩弹簧79的弹簧力在离开第二阀元件64的方向上移动，且作为结果，如在图6(A)中示出，第一阀元件62保持在开启状态。在此时，燃油流动通道15通过压力切换室60和开口61连接到高压燃油供给通道5a。因此，在此时，喷嘴室11的内部、高压室20的内部、中间室22的内部和增压器室25的内部全变成高燃油压力，即共轨压力。因此，在此时，如在图5中示出，大直径活塞18和小直径活塞19保持在由压缩弹簧23的弹簧力升起的状态。
当将燃油流动通道15的目的地从高压燃油供给通道5a切换到低压燃油返回通道26a时，排放控制阀45开启缩颈开口75。如果排放控制阀45开启缩颈开口75，则在压力控制室73内的燃油开始排放到低压燃油返回通道26b内，且作为结果压力控制室73的燃油压力逐渐地下降。然后，当压力控制室73的燃油压力下降到低于用于关闭第一阀元件62的关闭压力时，第一阀元件62关闭，如在图7(A)中示出。在此情形中，在排放控制阀45开启缩颈开口75时当排放控制阀45为大的提升量时，压力控制室73的燃油压力下降的速度快，所以如在图8中示出，第一阀元件62迅速地关闭。与此相反，在排放控制阀45开启缩颈开口75时当排放控制阀45为小的提升量时，压力控制室73的燃油压力的下降速度慢，所以如在图8中示出，第一阀元件62缓慢地关闭。
另一方面，压力控制室73内作用在第二阀元件64的外端70上的燃油压力的有效工作面积相当地大于作用在第二阀元件64的内端68上的高燃油压力的有效工作面积，所以除非压力控制室73的压力下降到某一程度，第二阀元件64将不开启。因此，如在图7(A)、图8和图9中示出，即使当第一阀元件62关闭，第二阀元件64也保持在关闭状态。
然后，当压力控制室73的压力进一步下降且压力控制室73的燃油压力下降到低于用于开启第二阀元件64的开启压力下时，如在图7(B)中示出，第一阀元件62保持关闭且在此状态第二阀元件64开启。作为结果，燃油流动通道15通过压力切换室60和开口63连接到低压燃油返回通道26a。如果燃油流动通道15与低压燃油返回通道26a连接，则增压器7的中间室22的燃油压力逐渐地下降，作为结果，包括大活塞18和小活塞19的增压器活塞的增压动作引起喷嘴室11内的燃油压力，即喷射压力逐渐地增加，如在图8和图9中示出。然后，如在图8和图9中示出，当压力控制室73的燃油压力，即背压控制室12的燃油压力下降到低于针阀9的开启压力Y时，针阀9开启且燃油喷射开始。
在此实施例中，如在图8中示出，如果导致压力控制室73的燃油压力迅速地下降，则针阀9在喷射压力增加前开启且作为结果在喷射开始前喷射率缓慢地增加。与此相对，如在图9中示出，如果导致压力控制室73的燃油压力缓慢地下降，则针阀9在喷射压力增加后开启且作为结果在喷射开始时的喷射率迅速地增加。
以此方式，同样地在此实施例中，可以改变排放控制阀45提升量以改变压力控制室73的燃油压力下降的速度且因此很大地改变在喷射开始时的喷射率。此外，同样地在此实施例中可以不改变排放控制阀45的提升量，但改变排放控制阀45的开启速度，以改变压力控制室73内的燃油压力的下降的速度且因此改变在喷射开始时的喷射率。
另一方面，同样地在此实施例中，当将燃油流动通道15的目的地从高压燃油供给通道5a切换到低压燃油返回通道26a时，如在图6(A)中示出的其中第一阀元件62开启且第二阀元件64关闭的状态经过如在图7(A)中示出的其中第一阀元件62和第二阀元件64都关闭的状态切换到如在图7(B)中示出的其中第一阀元件62关闭且其中第二阀元件64开启的状态。另一方面，当燃油流动通道15的目的地从低压燃油返回通道26a切换到高压燃油供给通道5a时，排放控制阀45关闭缩颈开口75。当排放控制阀45关闭缩颈开口75时，压力控制室73供给有来自高压燃油供给通道5a的燃油。在此时，压力控制室73内的燃油压力逐渐地升高，直至到达高燃油压力。
因此，在此时，第一阀元件62和第二阀元件64从图7(B)中示出的状态经过图7(A)中示出的状态切换到图6(A)中示出的状态。即在此时其中第一阀元件62关闭且第二阀元件64开启的状态经过其中第一阀元件62和第二阀元件64都关闭的状态切换到其中第一阀元件62开启且第二阀元件64关闭的状态。
当将燃油流动通道15的目的地从高压燃油供给通道5a切换到低压燃油返回通道26a时，使阀元件62和阀元件64以图6(A)、图7(A)和图7(B)的次序移动，但在此时间期间高压燃油供给通道5a不与低压燃油返回通道26a在压力切换室60内连接且因此大量的高压燃油不泄漏到低压燃油返回通道26a内。另一方面，即使当将燃油流动通道15的目的地从低压燃油返回通道26a切换到高压燃油供给通道5a时，高压燃油供给通道5a也不与低压燃油返回通道26a在压力切换室60内连接且因此可防止大量的高压燃油泄漏到低压燃油返回通道26a内。
图10示出了具有与图2(A)中示出的三通阀8严格地相同的结构的三通阀8。然而，在图10中示出的实施例中，与图2(A)中示出的实施例不同，燃油流动通道14恒定地与压力切换室30连接，且燃油流动通道15与压力控制口55连接。也就是说，当使用在图10中示出的三通阀8时燃油喷射系统变成在图11中示出的完整的一个。如将从图10和图11中理解，压力切换室30通过燃油流动通道14与背压控制室12连接，而压力控制口55通过燃油流动通道15、15a、15d连接到喷嘴室11、中间室22、增压器室25。注意到在此实施例中，高压燃油通过具有燃油流动通道15而供给到喷嘴室11、中间室22、增压器室25，燃油流动通道15通过缩颈80连接到燃油流动通道14。此缩颈80具有比缩颈13和缩颈24更小的流动横截面积。
图12示出了具有与图6(A)中示出的三通阀8严格地相同的结构的三通阀8。然而，在图12中示出的实施例中，与图6(A)中示出的实施例不同，燃油流动通道14恒定地与压力切换室60连接，且燃油流动通道15d与压力控制室73连接。即当使用在图12中示出的三向阀8时燃油喷射系统变成在图13中示出的完整的一个。如在图12和图13中示出，压力切换室60通过燃油流动通道14、15a连接到喷嘴室11、背压控制室12和增压器室25，而压力控制室73通过燃油流动通道15d连接到中间室22。
在图10到图13中示出的实施例中，当排放阀45开启时，针阀9开启且燃油喷射开始，然后包括大活塞部分18和小活塞部分19的增压器活塞作用以增加喷射压力。因此，在这些实施例中，在喷射开始时的喷射率是小的，且在喷射开始后，喷射率少量增加。注意到同样地在这些实施例中，可以改变排放控制阀45的提升量或开启速度，以将喷射率增加的正时控制到用于发动机运行状态的最佳正时。
权利要求
1.一种设有三通阀的燃油喷射系统，该三通阀能选择地将形成在针阀内端面上的背压控制室和用于增加喷射压力的增压器活塞中间室连接到高压燃油供给通道或低压燃油返回通道，且通过使用由三通阀的燃油通道切换动作进行开启和关闭针阀的控制和通过增压器活塞的喷射压力增加的控制，其中恒定地连接到该背压控制室或中间室的压力切换室形成在所述三通阀中，高压燃油供给通道开启到压力切换室的一侧，设置有用于控制高压燃油供给通道的开口开启和关闭的第一阀元件，低压燃油返回通道开启到压力切换室的另一侧，设置有用于控制此低压燃油返回通道的开口开启和关闭的第二阀元件，所述三通阀设置有压力控制室，控制在压力控制室内的燃油压力以便控制在第一阀元件的轴向方向上作用在第一阀元件两端的燃油压力的压力差和在第二阀元件的轴向方向上作用在第二阀元件两端的燃油压力的压力差，使得当将背压控制室或中间室的目的地从高压燃油供给通道切换为低压燃油返回通道时，其中第一阀元件开启且第二阀元件关闭的状态经过其中第一阀元件和第二阀元件都关闭的状态改变为其中第一阀元件关闭且第二阀元件开启的状态，且使得当将背压控制室或中间室的目的地从低压燃油返回通道切换到高压燃油供给通道时，其中第一阀元件关闭且第二阀元件开启的状态经过其中第一阀元件和第二阀元件都关闭的状态改变为其中第一阀元件开启且第二阀元件关闭的状态，且当第二阀元件开启或恒定地与压力控制室连接时背压控制室或中间室的另一个与压力切换室连接。
2.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其中第一阀元件和第二阀元件布置在共同的轴线上，第一阀元件的内端和第二阀元件的内端接合以能相互滑动，所述的压力控制室形成在第一阀元件的外端处，使在所述的压力控制室内的燃油压力向轴向方向作用在第一阀元件外端上，中间压力室形成在已接合的第一阀元件的内端和第二阀元件的内端之间，使在所述的中间压力室内的燃油压力向轴向方向作用在第一阀元件的内端上和第二阀元件的内端上，使在高压燃油供给通道内的燃油压力向轴向方向作用在第二阀元件的外端上，在压力切换室的内圆周上滑动的滑动密封面形成在第二阀元件的外圆周上，压力控制口形成在压力切换室的内圆周面，当第二阀元件关闭时该压力控制口被所述的滑动密封面密封且当第二阀元件被开启某一开口度或开启更多时该压力控制口开启到压力切换室，在第一阀元件开启且第二阀元件关闭的状态下，当将所述的背压控制室或中间室的其中一个的目的地从高压燃油供给通道切换到低压燃油返回通道时，所述的背压控制室或中间室的另一个与所述的压力控制口连接，压力控制室内的燃油压力下降到低于第一阀元件的关闭压力以使得第一阀元件关闭，然后中间压力室内的压力下降到低于第二阀元件的开启压力使得第二阀元件开启，且，在第一阀元件关闭且第二阀元件开启的状态下，当将所述的背压控制室或中间室的其中一个的目的地从低压燃油返回通道切换到高压燃油供给通道时，中间压力室内的燃油压力上升到高于第二阀元件的关闭压力使得第二阀元件关闭，然后压力控制室内的燃油压力上升到高于第一阀元件的开启压力使得第一阀元件开启。
3.根据权利要求2所述的燃油喷射系统，其中压力控制室通过燃油通道和形成在第一阀元件内的缩颈连接到中间压力室，中间压力室通过燃油通道和形成在第二阀元件内的缩颈连接到高压燃油供给通道，设置用于导致在压力控制室内的燃油排放的排放控制阀，且控制所述的排放控制阀开启和关闭以控制在压力控制室内的燃油压力和在中间压力室内的燃油压力。
4.根据权利要求1所述的燃油喷射系统，其中第一阀元件和第二阀元件布置在共同的轴线上，第一阀元件的内端和第二阀元件的内端接合以能相互滑动，所述的压力控制室形成在第二阀元件的外端处，使在所述的压力控制室内的燃油压力向轴向方向作用在第一阀元件的内端和第二阀元件的外端，使在高压燃油供给通道内的燃油压力在轴向方向作用在第一阀元件的外端和第二阀元件的内端，在第一阀元件开启且第二阀元件关闭的状态，当将所述的背压控制室或中间室的其中一个的目的地从高压燃油供给通道切换到低压燃油返回通道时，所述的背压控制室或中间室的另一个恒定地与压力控制室连接，在压力控制室内的燃油压力逐渐地降低以使得第一阀元件关闭，然后使得第二阀元件开启，且，在第一阀元件关闭且第二阀元件开启的状态，当将所述的背压控制室或中间室的其中一个的目的地从低压燃油返回通道切换到高压燃油供给通道时，压力控制室内的燃油压力逐渐地增加以使得第二阀元件关闭，然后使得第一阀元件开启。
5.根据权利要求4所述的燃油喷射系统，其中在压力控制室内作用在第二阀元件的外端的燃油压力的有效工作面积减去在高压燃油供给通道内作用在第二阀元件的内端的燃油压力的有效工作面积得到的有效工作面积差形成为大于在压力控制室内作用在第一阀元件内端的燃油压力的有效工作面积减去在高压燃油供给通道内作用在第一阀元件外端上的燃油压力的有效工作面积得到的有效工作面积的差，压力控制室通过缩颈连接到高压燃油供给通道，设置用于使在压力控制室内的燃油排放的排放控制阀，且控制所述的排放控制阀开启和关闭以控制压力控制室内的燃油压力。
6.根据权利要求5所述的燃油喷射系统，其中与所述的压力控制室连接且形成绕所述的共同的轴线的环形形状的环形槽形成在第二阀元件内，形成了空心圆柱形形状的第一阀元件可滑动地从第二阀元件的内端侧插入到所述的环形槽，在高压燃油供给通道内的燃油被导入到第一阀元件的空心部分，且此燃油的燃油压力作用在第二阀元件的内端。
全文摘要
第一阀元件(32)和第二阀元件(34)布置在三通阀(8)的压力切换室(30)内。当将燃油流动通道(15)的目的地从高压燃油供给通道(5a)切换到低压燃油返回通道(26a)时，其中第一阀元件(32)开启且第二阀元件(34)关闭的状态经过其中第一阀元件(32)和第二阀元件(34)都关闭的状态切换到其中第一阀元件(32)关闭且第二阀元件(34)开启的状态。被形成在第二阀元件(34)的外圆周处的滑动密封面(53)密封的压力控制口(55)的燃油压力用于控制针阀(9)的开启正时。
文档编号F02M47/02GK1969119SQ200580019350
公开日2007年5月23日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年10月1日
发明者大前和广, 渡边义正 申请人:丰田自动车株式会社