专利名称：用于内燃机的气体燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的气体燃料喷射器，其具有在主权项 的前序部分中陈述的特征。
背景技术：
在相关技术领域中已知的燃料喷射器是由电磁致动器操作的开关 阀。燃料喷射器的功能是尽可能精确地测量每个内燃机周期中的汽 缸中燃烧的燃料的量。由于利用电磁铁打开的燃料的通道的截面具有 制造公差，并且还可能根据磨损的程度和温度而变化，所以通常用来 获得需要的测量精确度的解决方案是将校正的喷嘴与喷射器(通常 位于下游)串联连接起来，校正的喷嘴将气流限制为不变的固定值； 并且调节喷射器的打开时间，来获得所需要的喷射量。利用电磁铁打 开的燃料的通道的截面通常被选择等于校正后的喷嘴的所需要截面的 大约两倍的值。以这种方式，在喷射器的操作期间发生的电磁铁的移 动中的任何变化都不影响测量精确度。
从法国专利申请2843174得知一种具有上述特性的喷射器。这个 专利申请描述的喷射器具有本体，允许燃料通过进口管而进入本体中， 并且允许通过出口管而排放燃料。
电磁铁的活动衔铁被附着到隔板上，隔板将本体分开为两个腔室， 将衔铁保持居中，并且形成挡板，挡板可以以受控方式关闭呈圆形孔 的形式的座(seating)，座与出口管的一端重合。在隔板一侧上在本体 内形成的腔室的体积和隔板的另一侧的腔室的体积利用进口管而连接 到一起，进口管利用隔板的边缘而划分为2个。控制喷射器的打开的 电磁铁设有与出口管同轴的柱形线圈。
这种类型的喷射器的主要优点是，为了完全地打开座(呈圆形孔 的形式)的截面，需要较大的挡板移动，这个移动等于座的直径的1/4， 结果是，挡板移动这个距离所需要的时间相当长。同时，电磁铁必须 具有较大的气隙，并且由此具有较高的电感来产生需要的力，这进一 步减慢喷射器的速度。对于这个解决方案，仅仅通过成比例地增加座 的直径，可以实现用于给定燃料通道截面的移动(以及气隙)上的减 少。然而，另一方面，这使得作用在挡板(具有较大尺寸)的压力增 加，并且导致这样的情况，S卩实际上使用更大和由此更昂贵和移动 更慢的电磁体。而且，在这些装置中，为了不进一步增加电磁铁需要 的力，不使用能够对挡板施加关闭力的返回弹簧。结果是，当没有对 喷射器的压力时，挡板未被按压到其座上，留下这样的问题，即在密 封表面上，可能在燃料(具体地为LPG)中出现污垢或其他异物的沉 积，因此会损害其密封特性。
在这个已知解决方案中可能遇到的另一限制是放置与隔板的相 对侧上形成的两个腔室连通的燃料通道的区域被相对于挡板横向地布 置，从而在隔板上产生不对称的压力分布，当非常短持续时间(例如 一毫秒的级别)的移动时，可以尤其地看到这种不对称的压力分布。 这种压力不对称的分布导致在接近两个上述腔室之间的燃料通道的 区域中，进行隔板的更快速的移动；而且相反，在直径上相对的部分 上进行延迟的移动。结果是，挡板达到其稍微倾斜的端部，从而导致 更长的停止时间。而且因为，表示作为打开时间的函数喷射的物质的 曲线在比在挡板的移动端部处停止挡板所需要的时间更长的时间上变 成线性的，上述的现象降低了针对极短打开时间的燃料量的测量的精 确度。
在这种喷射器中可以注意到的另一个限制在于这样的事实，移动 衔铁呈现不变厚度的盘的形式，并且因此，用于在径向上的磁场通量 的通道的截面不需要向着外围增加，而是导致物质的不期望的增加，
物质的不期望增加减慢了喷射器的移动速度。衔铁的质量和电磁力之 间的关系可以使用具有在径向上的变化厚度的移动衔铁来最优化，但 是这使得生产成本的明显增加，通常不能被容易地接受。
从英国专利申请2334552得知了另一种喷射器解决方案，该申请
描述了与座相关联的挡板，座被放置在进口管和出口管之间，通过提 供闭合弹簧、利用电磁铁的移动衔铁来操作挡板，闭合弹簧施加负载， 用以将挡板移动到用于关闭通过座的燃料通道的位置上。这种喷射器 具有座，该座具有平坦密封表面，面对该平坦密封表面的挡板的对应 平坦表面与该平坦密封表面相关联。为了增加所喷射燃料的传输，在 喷射器中提供这样的座，该座具有单个环形或多个环形的形式的截面，
并且具有平坦的密封表面；并且提供利用对应的环而形成的挡板，该
挡板具有相同数量的平坦密封表面，这些平坦密封表面通过径向壁而 彼此连接。将电磁铁的衔铁作为分离的和独立的部件生产，并且利用 机械连接元件来致动挡板。这种设计的解决方案是特别复杂的，特别 因为在喷射器的移动部件中设置的部件的数量，部件的数量也增加了 总的质量。电磁铁的移动是大量部件的尺寸的结果，从而不能以可接 受的精确度获得，即使当在上述部件上具有精密公差时也不能获得。 因此，在这种解决方案中，提供用于校正电磁铁的移动的系统，这进 一步复杂化了设计解决方案。
而且，相当重的喷射器的移动部件导致喷射器的响应时间增加。
另一个限制是因为这样的事实平坦表面之间的密封对于杂质的 存在是特别敏感的。这些杂质可能会出现在挡板和座的平坦表面之间， 从而这些平坦表面不能更靠近一起移动并且进行接触，从而确保密封。 因此，可能不时发生的小量连续泄漏最终导致测量的不精确。
而且，对于在挡板上的给定压力，挡板的环之间的连接径向壁的 存在导致燃料通道的截面的减少，并且因此导致利用电磁铁的可用力能够获得的最大传输量的减少。
发明内容
本发明解决的技术问题是生产一种用于内燃机的气体燃料喷射 器，这种气体燃料喷射器在结构和功能上被设计用以克服参考引用的 已知技术而注意到的讨厌的限制和缺点。
通过根据所附的权利要求生产的喷射器，利用本发明解决了这个 问题。
参考附图并根据仅仅地利用非限制性的例子描述的本发明的实施 例中的一些优选例子的以下详细描述，本发明的特性和优点将变得显 而易见，在附图中
图1是根据本发明的喷射器的第一例子的轴向截面视图1A是由图1中的箭头A指示的细节的放大比例的部分截面视
图2是在变型实施例中的图1中的装置的一部分的轴向截面视图； 图3是在另一变型实施例中的图2中的一部分的轴向截面视图4和5分别是从图3中的部分的上面和下面看到的部分平面图6是在图3中的细节的放大比例的截面图7是作为一组喷射器的一部分的根据本发明的喷射器的第二例
子的轴向截面图8是图7中的一部分的轴向截面图； 图9是图8中的部分从上面看的平面图10和11是在相应另外变型实施例中的图8中的部分的上面看 的部分平面图12和13分别是在前述附图中的装置的一部分的正视截面图和 从上看的平面截面图14是图1中的一部分从上看的平面图。
具体实施例方式
首先参考图1，数字1表示作为整体的、设计用在内燃机中的根 据本发明生产的气体燃料喷射器。
喷射器1包括具有进口孔4和出口孔5的本体2。
本体还包括阀座6，该阀座6与对应的挡板元件7相关联，且可 以以受控方式、利用电磁铁8将挡板元件7从与座6接触的位置移动 以及将挡板元件7移动到这个位置，从而打开或关闭通过其传输的燃 料流。
挡板元件7包括隔板9，该隔板9能够在居中位置支持电磁铁的 移动衔铁IO。字母X指示挡板的主轴线，与该主轴线同轴地布置了座 6和电磁铁8，如在图1中可以清楚看到的。
隔板9被沿着本体2和盖11之间的隔板8的周边上的边缘9a保 持，本体2和盖11可以彼此紧固，盖构成电磁铁8的壳体。边缘9a 还起到将盖11结合到本体2的密封衬垫元件的作用。
隔板9被做成使得其在中央处与移动衔铁IO成为一体。在被包括 在周边边缘9a和其连接到移动衔铁10的中央部分之间的区域中，隔 板9具有多个通孔12，这些通孔12被布置为与每个其他对应的腔室 13、 14连通，其中在本体2和盖11之间形成的空间中，腔室13、 14 被隔板9限定出。数字15表示中央通过隔板9和移动衔铁10的孔， 并且该孔也被布置为使得腔室13和14彼此连通。有利地是，孔15被 制造为与轴线X同轴延伸的通孔。
座6具有燃料通道截面，该燃料通道截面呈狭槽的形式，该狭槽 相对于横向发展的第二方向主要在发展的第一方向上延伸。在这里所
描述的例子中，截面呈环形狭槽6a的形式，其中，第一方向沿周向延 伸，并且该第一方向相对于径向行进的横向发展的第二方向是主要的。
环形狭槽6a还具有面对挡板7的密封边缘6b，该密封边缘6b具有基 本上成圆形截面的顶部，其能够与座协作而与挡板7的平坦表面7a密 封接触。即使在座上出现杂质的情况下，这种形式的密封边缘6b也确 保了与挡板的表面7a的接触的较好密封效果。
座6在出口孔5的方向上延伸，进入到环形通道6c中，该环形通 道6c的彼此面对的侧壁分别属于阀体2以及与轴线X同轴地配合在阀 体中的管状元件16。管状元件16在与座6轴向相对的端部处形成内密 封边缘6b，并具有可以与阀体2—体制造的端部，该端部延伸远至自 由端，燃料进口孔4在自由端中形成，从而管状元件16的中央腔16a 形成了允许燃料进入喷射器的导管。
数字17表示具有环形附着基座17a的弹簧，从该附着基座17a延 伸出来一对弹性可变形附件17b，这对附件17b被布置构成弹簧返回装 置(图14)。优选从冲压片得到弹簧17，在一个位置处，利用弹簧17 的附着基座17a，将弹簧17紧固到盖11上，使得弹簧返回附件17b作 用于挡板7上，并且不会干扰电磁铁的移动衔铁IO的磁性吸引区域， 从而施加负载，将挡板7向着座6的闭合位置移动。
电磁铁8设有呈马蹄形式的固定衔铁18，其中相对臂18a、 18b 的每个都设有相应线圈19a、 19b，线圈19a、 19b结合地构成了电磁铁 8的绕组。如从图13可以得知，磁通量所通过的所述臂18a、 18b的每 个的截面都被选择为其具有的尺寸大约等于移动衔铁10的径向截面 (其中具有通孔15)，这也是磁通量所通过的位置，并具这有双重优 点中央孔15执行使得腔室13和14连通的作用，同时减轻移动衔铁 的重量(具有对于速度的优点)，而不会引起可用磁力的减少。
参考数字15b表示施加到面对电磁铁的固定衔铁的挡板的表面的
涂层(优选是橡胶的)。该涂层的功能作用是双重的，用于缓冲移动 结束的冲击以及用于防止电磁铁的固定衔铁和移动衔铁之间的接触， 从而能够排除任何实质的剩磁，在断开电流时，剩磁会在喷射器关闭 时减慢喷射器。
当实施例的这个例子操作时，气体燃料通过导管16在座6中的某
区域处被接收到腔室14中，并且经由孔15将气体燃料部分地传输到 腔室13，并且从腔室13，通过隔板中的孔12，将气体燃料传输到座的 外部区域附近的腔室14中。当通过操作电磁铁8 (由此吸引挡板)来 打开座6时，允许燃料进入座6的通道截面中，如图1所示，燃料从 两个侧边缘流入其中。因为座呈环形狭槽的形式，并且该环形狭槽具 有相对于主要周向发展可以基本忽略的径向宽度，所以有利地可以获 得用于确定座的完全打开的挡板的轴向移动的非常小的值(狭槽宽度 的一半)，该值小于给定打开截面以及具有环形孔的座所需要的值(孔 直径的1/4)。
图2示出之前例子的阀体2的变型实施例，其中，用于来自喷射 器的燃料的进口导管和出口导管基本倒置。在这种情况下，允许燃料 通过孔20进入腔室14中。部分燃料流被引导到座的外侧上，同时通 过孔12、腔室13和中央孔15将剩余部分的燃料流传输到座的内侧上。 利用径向孔21，将从座向下游延伸的环形通道6c连接到在导管16的 中央处形成的盲轴向孔22，而导管16在其相对轴向自由端处形成出口 孔5。
要注意，座在图1中的例子和图2中的变型中是如何通过以下步 骤来获得的将彼此同心的两个独立且分开的部件结合到一起；并且 当结合到一起时，形成座的通道截面的相对边缘6b，还形成了环形通 道6c的相应侧壁。
图3示出根据本发明的阀体2的另一变型，该变型与之前例子主要的不同在于这样的事实座被完全在形成阀体2的一个单个部件中。 更具体地，座6的环形通道6C在座的下游延伸一定距离，并继续以流
体连通，从而形成多个孔25，这些孔25平行于轴线X地轴向延伸， 并被沿周向布置，彼此间隔开预定角距离。如图6中放大细节所示， 孔25延伸成使得它们部分地与环形通道6c相交，优选地相交由图中 L2所示的轴向距离，该轴向距离等于或大于在图中以Ll表示的一对 连续孔25之间的距离的至少一半。对于该距离的比率的最小值允许对 通过座进入孔中的流被排出，而不会减少用于燃料的通道截面。
参考图7，根据本发明的喷射器的第二例子整体被表示为la，其 中，与之前例子中相似的部分被用相同的参考数字来表示。装置la与 之前所述主要不同在于这样的事实，座6具有呈狭槽6d的形式的燃料 通道截面，该狭槽6d相对于横向发展的方向主要沿着纵向发展的方向 直线延伸。
实施例的优选形式提供利用一对分开的直线狭槽6d形成的座6， 这对直线狭槽6d被彼此平行地布置在关于主轴线X镜像对称的位置 上，如图9清楚示出。直线狭槽形状具有期望的利用模铸来生产座的 优点。
或者，还提供座6的另外构造，这些构造在直线狭槽的数量、相 对布置和纵向尺寸上不同。图IO仅仅通过例子示出了具有相同纵向延 伸部、沿着中心在轴线X上的方形的边布置的四个狭槽6d的构造。图 ll示出了另外的替代性构造，其中，提供两对直线狭槽6d，这些直线 槽具有各个不同的纵向延伸部、彼此平行，并且被放置为关于主轴线X
的镜像。
座6完全形成于阀体2中，并且优选地通过模铸(具体地通过塑 料材料的模铸)来获得。
图7提出了一种变型，该变型将多个喷射器结合到具有共有进给 口和独立出口的组合。喷射器la的数量等于热机的汽缸数量，并且这
些喷射器la被配合到相同的空气连接缸28中。燃料经由纵向进给孔 26被接收到每个喷射器la中，该纵向进给孔26连接了所有平行的喷 射器的入口。从孔26处，燃料通过环形通道29和多个孔20通入到腔 室14中。作为结构的例子，喷射器la使用呈一对线性狭槽6d的形式 的变型座。
这种解决方案的优点是可以从腔室14进入每个狭槽的两侧，并 且简化了燃料的通道，通道不再必须通过隔板(隔板中不再具有孔)、 腔室13和挡板中的中央孔15。在这种情况下，中央孔15的功能作用 仅仅是平衡隔板的两侧上的压力。
在狭槽6d的下游处，燃料被传输到在空气连接缸28中形成的轴 向导管27中。
要注意，即便在座被选择为具有呈上述类型的直线狭槽的形式的 截面的情况下，与设有相同尺寸的圆形孔截面的情况相比，对于所传 输的给定质量的燃料，也可以获得用于有利地减少挡板移动的可能性。
因此，本发明解决了提出的问题，并且与已知方案相比获得了很 多优点。
主要优点在于这样的事实在根据本发明的喷射器中能够同时获 得移动系统的非常短的移动距离和较低的质量，而不会减少燃料通道 截面，和不会增加施加在挡板上的压力，从而确保相当短的响应时间。 这个事实使得喷射器能够精确地测量甚至非常小的燃料量，而且不会 损失测量较大量的性能，从而提供用于调节热机的操作的较好可能性。
第二个优点是移动系统的移动是具有适度值的有限数量的总和的结
果，因此其包括有限的误差，从而使得公差可以接受，并且因此不需
要提供用于校正移动的系统。
另一优点是根据本发明的装置的电磁铁具有力和移动衔铁的质 量之间的较高比率，这允许在响应时间上的进一步和更多的实质减少。
另一优点是因为利用中央孔在由隔板形成的腔室之间提供连接， 因此在移动系统的快速移动时获得更好的情况，同时获得移动衔铁的 重量减轻，但是不会导致可用力的损失。
又一优点是因为提供座的圆形边缘，所以获得在挡板和阀座之 间的更好和更可靠的机械接触，从而即使由于在传输的燃料中存在杂 质而导致在座上有污垢时，也能确保密封。
权利要求
1.一种用于内燃机的气体燃料的喷射器，包括阀体(2)，通过进口孔(4)将燃料接纳到阀体中，并且通过出口孔(5)从阀体排出燃料；与对应的挡板(7)相关联的座(6)，所述挡板(7)包括隔板(9)和利用所述隔板(9)而维持在居中位置处的电磁铁(8)的移动衔铁(10)，所述电磁铁能够以受控方式使得挡板(7)相对于座(6)往复于所述座关闭的位置，从而允许燃料流过所述座(6)或者切断燃料的流动，其特征在于所述座(6)具有用于燃料的通道的截面，所述截面具有至少一个狭槽(6a，6d)的形状，所述狭槽相对于所述截面的横向发展的第二方向主要沿着发展的第一方向延伸；而且，所述截面具有周边密封边缘(6b)，所述周边密封边缘(6b)具有基本上圆形的截面，能够密封接触面对所述密封边缘的挡板(7)的表面(7a)。
2. 根据权利要求l所述的喷射器，其中，所述座(6)具有截面， 所述截面具有至少两个独立狭槽(6d)的形式，所述狭槽(6d)沿着 发展的主要方向在直线上延伸。
3. 根据权利要求2所述的喷射器，其中，所述狭槽(6d)被布置 在关于所述喷射器的挡板(7)的主轴线(X)的镜面对称的位置上。
4. 根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述座(6)的截面具 有环形狭槽(6a)的形式。
5. 根据权利要求4所述的喷射器，其中，所述座(6)包括与所 述主轴线(X)同轴地发展以及延伸的环形通道(6c)，而且所述环形 通道(6c)在所述出口孔(5)的方向上与多个孔(25)连通，所述多 个孔(25)以一定角间距间隔开并且平行于所述轴线(X)轴向地延伸。
6. 根据权利要求5所述的喷射器，其中，利用彼此面对并且属于 所述阀体(2)的相同部分的柱形壁，形成所述环形通道(6C)。
7. 根据权利要求5或6所述的喷射器，其中，所述多个孔(25) 与所述环形通道(6c)以一定轴向距离上相交，所述轴向距离等于或大 于一对连续孔(25)之间的距离的至少一半。
8. 根据权利要求6所述的喷射器，其中，利用彼此面对并且属于 彼此结构上独立的所述阀体(2)的各个独立部分的柱形壁，形成所述 环形通道(6c)。
9. 根据权利要求1到3的一项或多项所述的喷射器，其中，通过 模铸来获得所述座(6)。
10. 根据权利要求9所述的喷射器，其中，所述座(6)通过对塑 料材料模铸而成。
11. 根据前述权利要求的一项或多项所述的喷射器，其中，所述 移动衔铁(10)和与之相关联的隔板(9)具有通过中央的通孔(15)。
12. 根据权利要求ll所述的喷射器，其中，所述孔(15)被生成为与所述挡板(7)的主轴线(X)同轴的通孔。
13. 根据前述权利要求的一项或多项所述的喷射器，其包括弹簧 返回装置(17)，所述弹簧返回装置(17)作用在所述挡板(7)上， 以对所述挡板施加负载，用于关闭所述座(6)。
14. 根据权利要求13所述的喷射器，其中，所述弹簧返回装置包 括从冲压片材获得的金属片弹簧(7)。
15. 根据前述权利要求的一项或多项所述的喷射器，其中，至少面对所述电磁铁(8)的移动衔铁(10)的表面被至少部分地涂有橡胶。 16.根据前述权利要求的一项或多项所述的喷射器，其中，所述电磁铁(8)包括呈马蹄形的固定衔铁(18)，所述固定衔铁(18)的 相对臂(18a,18b)与相应的线圈(19a,19b)配合在一起。
全文摘要
一种用于内燃机的气体燃料的喷射器，包括阀体(2)，通过进口孔(4)将燃料接纳到阀体(2)中，并且通过出口孔(5)从阀体(2)排出燃料；以及与对应挡板(7)相关联的座(6)，所述挡板包括隔板(9)和利用隔板(9)而维持在居中位置处的电磁铁(8)的移动衔铁(10)，电磁铁能够以受控方式使得挡板(7)相对于座(6)从关闭所述座的位置移动以及移动到关闭所述座的位置，从而允许或切断通过座(6)的燃料的流动。座(6)具有用于具有至少一个狭槽(6a，6d)的形式的燃料通道的截面，狭槽相对于所述截面的横向发展的第二方向主要沿着发展的第一方向延伸，并且所述截面具有周边密封边缘(6b)，该密封边缘具有基本上圆形的截面，能够提供紧靠面对它的挡板(7)的表面(7a)的密封接触。
文档编号F02M21/02GK101166898SQ200580049535
公开日2008年4月23日 申请日期2005年4月19日 优先权日2005年4月19日
发明者安德烈·普拉扬 申请人:欧韦尔公开有限公司