专利名称：带有可变面积轴针式喷嘴的燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机燃料系统，更具体地涉及燃料喷射器。
背景技术：
此部分提供了涉及本发明的背景信息，所述背景信息不一定是现有技术。燃料喷射器可包括用于打开和关闭喷射喷嘴开口的加压的燃料供给。喷射器可包括促动构件和阀机构，以选择性地打开和关闭喷射器的低压区域和高压区域之间的泄漏路径。泄漏路径的打开可降低施加到喷射阀的关闭偏置力以打开喷射喷嘴开口。当泄漏路径关闭时，喷射阀可位移以关闭喷射喷嘴开口。因此，喷射喷嘴开口通常处于两个位置之一， 即关闭位置或打开位置，这取决于加压燃料是否提供到喷射喷嘴开口。
发明内容
此部分提供了本发明的总体概述，且不是其全部范围或其所有特征的全面公开。燃料喷射器可包括壳体、轴针式喷嘴组件和促动组件。壳体可限定纵向孔、与纵向孔连通的高压燃料通道和包括阀座表面和开孔的阀座。阀座表面可与高压燃料通道连通。 开孔可延伸通过阀座表面且与纵向孔连通。轴针式喷嘴组件可包括柄和轴针。轴针式喷嘴组件可至少部分地布置在纵向孔内且可在第一位置和第二位置之间可变地位移。在第一位置，轴针式喷嘴组件可邻靠阀座以密封开孔。在第二位置，轴针式喷嘴组件可从阀座位移以打开开孔。促动组件可与轴针式喷嘴组件联接。促动组件可运行以将轴针式喷嘴组件移动到第一位置和第二位置之间的多个位置。发动机组件可包括发动机结构，所述发动机结构限定了气缸和由发动机结构支承的且与气缸连通的燃料喷射器。燃料喷射器可包括壳体、轴针式喷嘴组件和促动组件。壳体可限定纵向孔、与纵向孔连通的高压燃料通道和包括阀座表面和开孔的阀座。阀座表面可与高压燃料通道连通。开孔可延伸通过阀座表面且与纵向孔连通。高压燃料通道可携带加压燃料。轴针式喷嘴组件可包括柄和轴针。轴针式喷嘴组件可至少部分地布置在纵向孔内且可在第一位置和第二位置之间可变地位移。在第一位置，轴针式喷嘴组件可邻靠阀座以密封开孔。在第二位置，轴针式喷嘴组件可从阀座位移以打开开孔。促动组件可与轴针式喷嘴组件联接。促动组件可运行以将轴针式喷嘴组件移动到第一位置和第二位置之间的多个位置。本发明提供以下技术方案 方案1. 一种燃料喷射器，包括
壳体，所述壳体限定纵向孔、与所述纵向孔连通的高压燃料通道和包括阀座表面和开孔的阀座，所述阀座表面与所述高压燃料通道连通，且所述开孔延伸通过所述阀座表面且与所述纵向孔连通；
轴针式喷嘴组件，所述轴针式喷嘴组件包括柄和轴针，所述轴针式喷嘴组件至少部分地布置在所述纵向孔内且可在第一位置和第二位置之间可变地位移，在所述第一位置所述轴针式喷嘴组件邻靠所述阀座以密封所述开孔，在所述第二位置所述轴针式喷嘴组件从所述阀座位移以打开所述开孔；和
促动组件，所述促动组件与所述轴针式喷嘴组件联接，其中所述促动组件运行以将所述轴针式喷嘴组件移动到所述第一位置和所述第二位置之间的多个位置。方案2.根据方案1所述的燃料喷射器，其中所述壳体进一步限定具有喷嘴壁和喷嘴长度的喷嘴，所述轴针布置在所述喷嘴内，其中所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化，使得当所述促动组件将所述轴针式喷嘴组件在所述第一位置和所述第二位置之间移动时所述面积增加。方案3.根据方案2所述的燃料喷射器，其中所述壳体进一步限定喷嘴出口，所述喷嘴在所述阀座和所述喷嘴出口之间延伸，且所述喷嘴在所述阀座和所述喷嘴出口之间是渐缩的。方案4.根据方案3所述的燃料喷射器，其中所述轴针是渐缩的，使得所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化。方案5.根据方案2所述的燃料喷射器，其中所述轴针是渐缩的，使得所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化。方案6.根据方案1所述的燃料喷射器，其中所述轴针式喷嘴组件进一步包括偏置构件，以将所述轴针式喷嘴组件偏置为处于所述第一位置。方案7.根据方案1所述的燃料喷射器，其中所述促动组件包括压电促动器、电磁促动器、磁致伸缩促动器、伺服促动器和电磁阀促动器的至少一个。方案8.根据方案1所述的燃料喷射器，其中所述柄包括至少一个引导构件，所述引导构件有助于维持所述轴针式喷嘴组件定心在所述纵向孔内。方案9.根据方案1所述的燃料喷射器，其中所述阀座限定了九十度和一百八十度之间的座角。方案10.根据方案1所述的燃料喷射器，其中所述阀座限定了四十度和九十度之间的座角。方案11. 一种发动机组件，包括
发动机结构，所述发动机结构限定气缸，和
由所述发动机结构支承的且与所述气缸连通的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括 壳体，所述壳体限定纵向孔、与所述纵向孔连通的高压燃料通道和包括阀座表面和开孔的阀座，所述阀座表面与所述高压燃料通道连通，且所述开孔延伸通过所述阀座表面且与所述纵向孔连通；
轴针式喷嘴组件，所述轴针式喷嘴组件包括柄和轴针，所述轴针式喷嘴组件至少部分地布置在所述纵向孔内且可在第一位置和第二位置之间可变地位移，在所述第一位置所述轴针式喷嘴组件邻靠所述阀座以密封所述开孔，在所述第二位置所述轴针式喷嘴组件从所述阀座位移以打开所述开孔；和
促动组件，所述促动组件与所述轴针式喷嘴组件联接，其中所述促动组件运行以将所述轴针式喷嘴组件移动到所述第一位置和所述第二位置之间的多个位置。方案12.根据方案11所述的发动机组件，其中所述壳体进一步限定具有喷嘴壁和喷嘴长度的喷嘴，所述轴针布置在所述喷嘴内，其中所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化，使得当所述促动组件将所述轴针式喷嘴组件在所述第一位置和所述第二位置之间移动时所述面积增加。方案13.根据方案12所述的发动机组件，其中所述壳体进一步限定喷嘴出口，所述喷嘴在所述阀座和所述喷嘴出口之间延伸，且所述喷嘴在所述阀座和所述喷嘴出口之间是渐缩的。方案14.根据方案13所述的发动机组件，其中所述轴针是渐缩的，使得所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化。方案15.根据方案12所述的发动机组件，其中所述轴针是渐缩的，使得所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化。方案16.根据方案11所述的发动机组件，其中所述轴针式喷嘴组件进一步包括偏置构件，以将所述轴针式喷嘴组件偏置为处于所述第一位置。方案17.根据方案11所述的发动机组件，其中所述促动组件包括压电促动器、电磁促动器、磁致伸缩促动器、伺服促动器和电磁阀促动器的至少一个。方案18.根据方案11所述的发动机组件，其中所述柄包括至少一个引导构件，所述引导构件有助于维持所述轴针式喷嘴组件定心在所述纵向孔内。方案19.根据方案11所述的发动机组件，其中所述阀座限定了九十度和一百八十度之间的座角。方案20.根据方案11所述的发动机组件，其中所述阀座限定了四十度和九十度之间的座角。从在此提供的描述中将清楚进一步的应用领域。在此发明内容部分中的描述和具体示例仅意在说明的目的，且不意图于限制本发明的范围。
在此描述的附图仅用于说明的目的，且不意图于以任何方式限制本发明的范围。图1是根据本发明的发动机组件的示意图2是图1的发动机组件的燃料喷射器的部分截面图3是图1的发动机组件的燃料喷射器的部分截面图，其中所述燃料喷射器处于第一位置；
图4是图3的燃料喷射器的部分截面图，其中所述燃料喷射器处于第二位置； 图5是图3的燃料喷射器的部分截面图，其中所述燃料喷射器处于第三位置； 图6是可与图1的发动机组件一起使用的示例性燃料喷射器的部分截面图； 图7是可与图1的发动机组件一起使用的示例性燃料喷射器的部分截面图； 图8是可与图1的发动机组件一起使用的示例性燃料喷射器的部分截面图；和图9是可与图1的发动机组件一起使用的示例性燃料喷射器的部分截面图。在所有若干附图的图示中，相应的附图标记指示相应的零件。
具体实施例方式现在将参考附图更完整地描述本发明的示例。如下描述在本质上仅是示例性的， 且不意图于限制本发明、应用或使用。
提供示例实施例以便本公开将是完全的，且将完整地为本领域技术人员传达其范围。阐述了多个具体细节，例如具体部件、装置和方法的示例，以提供对于本发明的实施例的彻底理解。对本领域技术人员来说显而易见的是不需要使用具体细节，示例实施例可以许多不同的形式实施，且所述具体细节和示例实施例都不应理解为限制本发明的范围。在一些示例实施例中，不再详细描述已熟知的方法、已熟知的装置结构和已熟知的技术。当元件或层被称为“在…上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一个元件或层时， 它可直接处于另一元件或层上、接合到、连接到或联接到另一元件或层，或可存在居间的元件或层。相比之下，当元件被称为“直接在…上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一个元件或层时，可能不存在居间的元件或层。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如“在…之间”与“直接在…之间”，“邻近”与“直接邻近”等)。如在此所使用，术语“和/或”包括相关联的所列出的项的一个或多个的任何和所有组合。虽然术语第一、第二、第三等可在此用于描述多种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分做区分。例如“第一”、“第二”的术语和在本文所用的其他数字术语不意味着序列或次序，除非通过上下文明确地指出。因此，下面论述的第一元件、部件、区域、层或部分可称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不会偏离示例实施例的教导。参考图1，示意性地图示了示例性发动机组件10。发动机组件10可包括与燃料系统14和控制模块16连通的发动机12。在示出的示例中，发动机12可包括发动机机体18， 所述机体18限定了多个与燃料系统14连通的气缸20。虽然发动机12在本发明中图示为四缸发动机，但应理解的是本教导适用于多种发动机构造，且决不限制于示出的构造。燃料系统14可包括燃料泵22、燃料箱M、燃料轨沈、燃料喷射器观、主燃料供给管线30、次燃料供给管线32和燃料返回管线34。燃料泵22可与燃料箱M连通，且可将加压燃料供给经由主燃料供给管线30提供到燃料轨26。燃料轨沈可将加压燃料经由次燃料供给管线32提供到喷射器观。燃料轨沈可包括压力调节阀36，所述压力调节阀36通过使多余燃料经由返回管线38返回到燃料箱M来调节燃料轨沈内的燃料压力。每个燃料喷射器28均可包括促动组件40，所述促动组件40与控制模块16连通。 在本非限制性示例中，燃料喷射器观可形成直接喷射燃料喷射器，其中燃料直接喷射到气缸20内。燃料喷射器观可经由燃料返回管线34将多余燃料返回到燃料箱M。参考图2至图5，图示了根据本发明的示例性燃料喷射器观。燃料喷射器观可包括壳体50。壳体50可限定纵向孔52和高压燃料通道M。纵向孔52可与高压燃料通道M 在燃料入口 53处连通。加压燃料可通过高压燃料通道M提供到燃料喷射器观的纵向孔 52。壳体50可进一步限定阀座56和喷嘴51。所述阀座56可包括开孔56A和阀座表面56B。阀座表面56B可与纵向孔52和高压燃料通道M连通。开孔56A可延伸通过阀座表面56B且可与纵向孔52连通。喷嘴51可从阀座56延伸到喷嘴出口 57，且可与阀座56 和纵向孔52连通。燃料喷射器观可包括布置在纵向孔52内的轴针式喷嘴组件60。轴针式喷嘴组件 60可包括柄62和轴针64。柄62可布置在纵向孔52内，且轴针64可布置在喷嘴51内。在轴针式喷嘴组件60的第一位置，即在关闭位置，轴针式喷嘴组件60可邻靠阀座56以密封开孔56A。在轴针式喷嘴组件60的第二位置，即在完全打开的位置，轴针式喷嘴组件60可打开开孔56A到最大程度，以允许将加压燃料喷射到燃料喷射器观插入其中的气缸20内。 轴针式喷嘴组件60可以可变地位移，使得轴针式喷嘴组件60可移动到第一(关闭)位置和第二 (完全打开)位置之间的多个位置。以此方式，轴针式喷嘴组件60可改变阀开口 55的尺寸，这为气缸20提供了可变的燃料量和/或燃料流率。轴针式喷嘴组件60可进一步包括偏置构件68。偏置构件68可与轴针式喷嘴组件 60，例如与柄62，相互作用，以将轴针式喷嘴组件60偏置到第一(关闭)位置。因此，偏置构件68可辅助轴针式喷嘴组件60以密封开孔56A。偏置构件68可是压缩弹簧或类似装置。轴针式喷嘴组件60可在第一(关闭)位置和第二 (完全打开)位置之间通过联接到其上的促动组件40移动。促动组件40可是任何可变位置促动器，例如压电促动器、电磁促动器、磁致伸缩促动器、伺服促动器或电磁阀促动器。在非限制性示例中，促动组件40联接到柄62且运行以将轴针式喷嘴组件60在第一(关闭)位置和第二 (完全打开)位置之间移动。如上文所述，促动组件40可运行以将轴针式喷嘴组件60移动到第一(关闭)位置和第二(完全打开)位置之间的多个位置处，使得阀开口阳的尺寸变化，从而为气缸20提供可变的燃料量和/或燃料流速。壳体50可进一步限定低压燃料通道58。低压燃料通道58可连通到纵向孔52内。 在燃料喷射器观运行期间，加压燃料可围绕柄62从高压燃料通道M行进到低压燃料通道 58。低压燃料通道58可与燃料返回管线34连通，使得多余燃料可返回到燃料箱M，如上文所述。柄62和纵向孔52的壁之间的间隙可设定为尽可能小以将高压燃料通道M向低压燃料通道58之间的燃料流动最小化。在非限制性示例中，柄62和纵向孔52的壁之间的间隙可设定在0. 1至4. 0微米之间，然而此间隙可调整以应用和执行具体设计。在非限制性示例中，柄62可包括引导构件62，所述引导构件61有助于维持轴针式喷嘴组件60定心在壳体50的纵向孔52内。仅作为示例，参考图2，引导构件61可包括接触纵向孔52的壁的圆柱形体。引导构件61可包括多个槽61A，所述槽6IA允许加压燃料从高压燃料通道M流动到阀座56。槽61A可以是螺旋槽、纵向槽、对角线槽或具有任何其他形状和/或取向的槽。引导构件61和纵向孔52的壁之间的间隙可设定为在可行的情况下尽可能小，例如在0. 1至4. 0微米之间，以维持轴针64和开孔56A的同心性。参考图3至图5，图示了根据本发明的示例性燃料喷射器观。在图3中，轴针式喷嘴组件60处于第一(关闭)位置。在图4中，轴针式喷嘴组件60处于第二(完全打开)位置。 在图5中，轴针式喷嘴组件60处于第一(关闭)位置和第二(完全打开)位置之间的位置。在图3至图5中图示的非限制性示例中，轴针64可具有沿轴针长度L大体上恒定的直径(轴针直径D)和/或大体上恒定的横截面积，即轴针64是非渐缩的。喷嘴51可是渐缩的，使得喷嘴直径D’和/或喷嘴的横截面积沿喷嘴长度L’变化。以此方式，轴针64 和喷嘴51的壁(喷嘴壁)之间的开口(喷嘴开口 55)的面积可沿喷嘴长度L’变化。以此方式，喷嘴开口阳的面积可随轴针式喷嘴组件60的升程S的增加而增加。阀座56可具有九十度和一百八十度之间的座角θ，以使用相对小量的升程S提供大的阀开口 65。例如如果希望的是具有与相对较小量的升程S相关的较低的喷射压力，也可使用较小的座角θ (例如，四十度到九十度)。
参考图6，图示了根据本发明的替代的燃料喷射器128。燃料喷射器1 可类似于燃料喷射器观，其差异如下。燃料喷射器1 可包括壳体150和轴针式喷嘴组件160。壳体150可限定带有喷嘴出口 157的喷嘴151和阀座156。轴针式喷嘴组件160可包括柄162 和轴针164。在此非限制性示例中，轴针164可具有轴针长度L，从而提供凹陷R，当轴针式喷嘴组件160处于第一(关闭)位置时，所述凹陷R形成喷嘴开口 155。喷嘴151可以是渐缩的(例如，喷嘴直径D’和/或喷嘴151的横截面积从阀座156向喷嘴出口 157减小)，且轴针164可以是非渐缩的(轴针直径D和/或轴针164的横截面积沿轴针长度L保持恒定)。图7图示了类似于图6中示出的燃料喷射器128的燃料喷射器228，其差异如下。 燃料喷射器2 可包括壳体250和轴针式喷嘴组件沈0。壳体250可限定带有喷嘴出口 257 的喷嘴251和阀座256。轴针式喷嘴组件260可包括柄262和轴针沈4。轴针264可具有轴针长度L，从而提供凹陷R，当轴针式喷嘴组件260处于第一(关闭)位置时，所述凹陷R形成喷嘴开口 255。在此非限制性示例中，喷嘴251和轴针264可以是渐缩的。通过调整喷嘴151、251和轴针164、264之一或二者的渐缩度，当轴针式喷嘴组件60的升程S增加时， 喷嘴开口 155、255的面积可被操纵(例如，增加或保持恒定)。图8图示了类似于以上所述的燃料喷射器128、228的燃料喷射器328，其差异如下。燃料喷射器3 可包括壳体350和轴针式喷嘴组件360。壳体350可限定带有喷嘴出口 357的喷嘴351和阀座356。轴针式喷嘴组件360可包括柄362和轴针364。在轴针364 和喷嘴351的壁之间可存在喷嘴开口 355。在此非限制性示例中，喷嘴351可包括第一部分 351A和第二部分351B。第一部分351A可以是非渐缩的，而第二部分351B可以是渐缩的。 以此方式，当轴针式喷嘴组件360的升程S小于或等于第一部分长度X时，喷嘴开口 355的面积可以是恒定的。当升程S大于第一部分长度X时，喷嘴开口 355的面积可如上所述地随升程S的增加而增加。图9图示了类似于如上所述的燃料喷射器128、228的燃料喷射器428，其差异如下。燃料喷射器4 可包括壳体450和轴针式喷嘴组件460。壳体450可限定带有喷嘴出口 457和阀座456的喷嘴451。轴针式喷嘴组件460可包括柄462和轴针464。在轴针464 和喷嘴451的壁之间可存在喷嘴开口 455。在此非限制性示例中，喷嘴451可以是渐缩的， 而轴针464可以是非渐缩的且在第一(关闭)位置中延伸出喷嘴出口 457长度Y。以此方式， 当轴针式喷嘴组件460的升程S小于或等于长度Y时，喷嘴开口 455的面积可以是恒定的。 当升程S大于长度Y时，喷嘴开口 455的面积可如上所述地随升程S的增加而增加。
权利要求
1.一种燃料喷射器，包括壳体，所述壳体限定纵向孔、与所述纵向孔连通的高压燃料通道和包括阀座表面和开孔的阀座，所述阀座表面与所述高压燃料通道连通，且所述开孔延伸通过所述阀座表面且与所述纵向孔连通；轴针式喷嘴组件，所述轴针式喷嘴组件包括柄和轴针，所述轴针式喷嘴组件至少部分地布置在所述纵向孔内且可在第一位置和第二位置之间可变地位移，在所述第一位置所述轴针式喷嘴组件邻靠所述阀座以密封所述开孔，在所述第二位置所述轴针式喷嘴组件从所述阀座位移以打开所述开孔；和促动组件，所述促动组件与所述轴针式喷嘴组件联接，其中所述促动组件运行以将所述轴针式喷嘴组件移动到所述第一位置和所述第二位置之间的多个位置。
2.一种发动机组件，包括发动机结构，所述发动机结构限定气缸，和由所述发动机结构支承的且与所述气缸连通的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括壳体，所述壳体限定纵向孔、与所述纵向孔连通的高压燃料通道和包括阀座表面和开孔的阀座，所述阀座表面与所述高压燃料通道连通，且所述开孔延伸通过所述阀座表面且与所述纵向孔连通；轴针式喷嘴组件，所述轴针式喷嘴组件包括柄和轴针，所述轴针式喷嘴组件至少部分地布置在所述纵向孔内且可在第一位置和第二位置之间可变地位移，在所述第一位置所述轴针式喷嘴组件邻靠所述阀座以密封所述开孔，在所述第二位置所述轴针式喷嘴组件从所述阀座位移以打开所述开孔；和促动组件，所述促动组件与所述轴针式喷嘴组件联接，其中所述促动组件运行以将所述轴针式喷嘴组件移动到所述第一位置和所述第二位置之间的多个位置。
3.根据权利要求2所述的发动机组件，其中所述壳体进一步限定具有喷嘴壁和喷嘴长度的喷嘴，所述轴针布置在所述喷嘴内，其中所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化，使得当所述促动组件将所述轴针式喷嘴组件在所述第一位置和所述第二位置之间移动时所述面积增加。
4.根据权利要求3所述的发动机组件，其中所述壳体进一步限定喷嘴出口，所述喷嘴在所述阀座和所述喷嘴出口之间延伸，且所述喷嘴在所述阀座和所述喷嘴出口之间是渐缩的。
5.根据权利要求4所述的发动机组件，其中所述轴针是渐缩的，使得所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化。
6.根据权利要求3所述的发动机组件，其中所述轴针是渐缩的，使得所述轴针和所述喷嘴壁之间的面积沿所述喷嘴长度变化。
7.根据权利要求2所述的发动机组件，其中所述轴针式喷嘴组件进一步包括偏置构件，以将所述轴针式喷嘴组件偏置为处于所述第一位置。
8.根据权利要求2所述的发动机组件，其中所述促动组件包括压电促动器、电磁促动器、磁致伸缩促动器、伺服促动器和电磁阀促动器的至少一个。
9.根据权利要求2所述的发动机组件，其中所述柄包括至少一个引导构件，所述引导构件有助于维持所述轴针式喷嘴组件定心在所述纵向孔内。
10.根据权利要求2所述的发动机组件，其中所述阀座限定了九十度和一百八十度之间的座角。
全文摘要
本发明涉及一种带有可变面积轴针式喷嘴的燃料喷射器。燃料喷射器可包括壳体、轴针式喷嘴组件和促动组件。壳体可限定纵向孔、与纵向孔连通的高压燃料通道和包括阀座表面和开孔的阀座。轴针式喷嘴组件可包括柄和轴针，且可至少部分地布置在纵向孔内且可在第一位置和第二位置之间可变地位移。在第一位置，轴针式喷嘴组件可邻靠阀座以密封开孔。在第二位置中，轴针式喷嘴组件可从阀座位移以打开开孔。促动组件可与轴针式喷嘴组件联接，且运行以将轴针式喷嘴组件移动到第一位置和第二位置之间的多个位置。
文档编号F02M61/10GK102213171SQ20111008189
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者R·D·斯特劳布 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司