专利名称：高压燃料喷射器的止回阀的制作方法
高压燃料喷射器的止回阀相关申请本申请参考并要求2010年12月3日提交的系列号第61/419，585号的题为“高压柴油燃料喷射器中的结构几何形状(Structural Geometry In A High-pressure DieselFuel Injector)”的美国临时专利申请的优先权和权益。上述的临时专利申请的公开在此其整体内容以参见的方式纳入本文。
背景技术：
柴油发动机中通常使用液压致动、电子控制的高压单元式燃料喷射器系统。在这种系统中，流体通过共用储油歧管以高压供应至缸盖内的一系列燃料喷射器单元。每个喷射器包括电子控制阀，其控制高压流体的施加以提供将燃料喷射入发动机气缸的力。每个高压燃料喷射器具有致动流体控制阀，该致动流体控制阀被电子控制以控制致动流体流入喷射器的定时和喷射量。该致动流体控制阀启动和终止喷射过程。代表性的高压燃料喷射器具有柱塞，当喷射器中的电子控制阀响应于来自发动机控制器的信号而打开时，该柱塞在内部加压室内通过来自储油歧管的流体移位。流体经由柱塞作用，以将加压室内的燃料压力放大到如下量级，该量级足以迫使在燃料喷射器的出口处的通常关闭的阀打开。当后一阀打开时，放大的燃料压力迫使燃料通过出口并进入燃烧室。终止到电子控制阀的控制信号就终止了喷射。当这发生时，在燃料喷射器出口处的阀返回到正常关闭状态，且流体流自储油歧管以重新填充加压室，迫使柱塞在该过程中缩回。
高压燃料喷射器通常包括止回阀，该止回阀在喷射器泵元件和喷射器喷嘴元件之间的燃料路径上。该止回阀设计成防止燃料在完成燃料的递送后回流入泵元件。该止回阀还防止燃气在这种气体穿过与喷嘴元件相关的阀的情形中进入泵元件。
发明内容
一种高压燃料喷射器包括至少部分地限定可变容积加压室的加压部分。喷嘴部分具有纵向孔、喷嘴室、孔口以及喷嘴阀。该喷嘴阀可在阻断喷嘴室和孔口之间的流体连通的第一位置与打开喷嘴室和孔口之间的流体连通的第二位置之间可滑动地布置在纵向孔中。止回阀介于该加压室和喷嘴室之间，用于控制它们之间的流体连通。止回阀包括外壳，该外壳包括上部分、下部分和介于上、下部分之间的中间部分。该外壳限定止回阀室。阀构件定位在止回阀室中，并可在打开位置和关闭位置之间液压气动地移动，该打开位置允许从加压室到喷嘴室的流体连通，该关闭位置防止从喷嘴室到加压室的流体连通。
图1是高压燃料喷射器的剖视图。图2是进一步示出图1的燃料喷射器的止回阀组件的放大剖视图。图3是来自图1的燃料喷射器阀的止回阀组件的分解立体图。图4是图2的止回阀组件的剖视图。
具体实施例方式参考附图，高压燃料喷射器10通常包括加压部分12和喷嘴部分14。加压部分12包括具有纵向孔18的增强器本体16。柱塞20可滑动地安装在纵向孔18中。加压部分12至少部分地限定可变容积加压室22。具体地，纵向孔在柱塞20下方的容积限定出加压室
22。该容积随着柱塞20在纵向孔18中的上下移动而变化。围绕柱塞20同心安装的螺旋弹簧24通常沿纵向孔18向上偏置柱塞20。活塞26定位在纵向孔18中在柱塞20上方。安装在增强器本体16的上端上的控制阀本体28将活塞26、柱塞20和弹簧24固定在纵向孔18内。控制阀体28包括流体入口 30，流体入口 30连接至诸如高压歧管(图未示)的外部高压流体源。阀本体28承载电致动控制阀32，诸如伺服阀，用于控制向活塞26施加高压流体。该控制阀32响应于控制信号可在第一(关闭)位置和第二 (打开)位置之间移动，在该第一位置中，流体到活塞26的流动被阻断，而在该第二位置中，高压流体被施加至活塞。当控制阀32关闭时，螺旋弹簧24在纵向孔18中向上偏置柱塞20。当控制阀32打开时，高压流体被施加至活塞26，致使柱塞20在纵向孔18中向下移动。喷嘴部分14包括弹簧保持架40和喷嘴本体41。虽然弹簧保持架40和喷嘴本体41被示出为单独部件，它们也可以形成为一体单元。弹簧保持架40和喷嘴本体41限定纵向孔42，该纵向孔42终止于喷嘴孔口 44。喷嘴阀46可滑动地布置在纵向孔42中以在第一(关闭)位置和第二 (打开)位置之间移动，该第一(关闭)位置阻断喷嘴室48和孔口 44之间的流体连通，该第二 (打开)位置打开喷嘴室48和孔口 44之间的流体连通。螺旋弹簧50定位在弹簧保持架40中，在喷嘴阀46上方，用于通常将喷嘴阀偏置到其第一(关闭)位置。止回阀组件52介于加压室22和喷嘴室48之间，用于控制它们之间的流体连通。止回阀组件52包括外壳54,外壳54具有上部分56、下部分58和介于上、下部分之间的中间部分60。外壳部分56-60通过多个接合销61固定在一起。外壳部分56-60为大致盘形并限定止回阀室62。止回阀室62包括上壁、下壁66以及侧壁68，上壁64由外壳上部分56限定、下壁66由外壳下部分58限定，侧壁68至少部分地由外壳中间部分60限定并在上壁64和下壁66之间延伸。相比于现有技术的两件式设计，外壳54的多件式构造便于制造并降低在不断升高的喷射压力下的应力。定位在止回阀室62内的阀构件70可在第一(打开)位置和第二(关闭)位置之间液压气动地移动，第一(打开)位置允许从加压室22到喷嘴室48的流体连通，第二(关闭)位置防止从喷嘴室48到加压室22的流体连通。所示的实施例中，阀构件70包括挡板72。挡板72大致为盘形并包括上表面74、下表面76和在其上表面74和下表面76之间延伸的多个流体通道78。所示的实施例中，流体通道78包括在挡板的外边缘中的扇形切口。流体通道78可采取多种其它构造，包括但不限于美国专利N0.5，797，427中所述的类型，该公开的整体以参见的方式纳入本文。挡板72可包括排泄口 77以允许流体缓慢地穿过、例如渗出挡板72，以平衡挡板两端的压力。外壳上部分56限定流体通道80，流体通道80允许加压室22和止回阀室62之间的流体连通。流体通 道80在外壳上部分56的上表面82和止回阀室62的上壁64之间延伸。流体通道80的上端打开到加压室22并与加压室22流体连通。
外壳下部分58限定流体通道86，流体通道86允许止回阀室62和喷嘴室48之间的流体连通。流体通道86在止回阀室62的下壁66和外壳下部分58的下表面88之间延伸。流体通道86的下端通过由弹簧保持架40和喷嘴本体41所限定的流体通道90流体地连接至喷嘴室48。锥形螺母92螺接到增强器本体16的下端上。当将燃料喷射器10安装在发动机(图未示)中时，锥形螺母92从增强器本体16穿过发动机壁而延伸至燃烧室(未图示)，增强器本体16在发动机的外部处。锥形螺母92容纳止回阀组件52和喷嘴部件，例如弹簧保持架40、喷嘴本体41、喷嘴阀46和螺旋弹簧50。当锥形螺母92螺接到增强器本体16上时，止回阀组件52和喷嘴部件以在锥形螺母92和增强器本体16之间的堆叠关系而被夹紧入位。高压燃料喷射器10包括供应通道94，供应通道94将加压室22与诸如燃料歧管(图未示)的外部燃料源流体连接。在这点上，锥形螺母92包括多个流体端口 96。当喷射器10安装在发动机中时，端口 96与燃料歧管对准。端口 96允许燃料流入由锥形螺母92、止回阀组件52和弹簧保持架40之间的间隙所限定的低压燃料室98。如可从图1看到的，止回阀组件52介于低压燃料室98和加压室22之间。止回阀组件52包括在低压燃料室98和加压室22之间延伸的流体通道100。第二止回阀102沿流体通道定位。第二止回阀102包括呈球形式的阀构件104。该阀构件104可在第一(打开)位置和第二 (关闭)位置之间液压气动地移动，该第一(打开)位置允许从低压燃料室98至加压室22的流体连通，该第二 (关闭)位置防止从加压室22至低压燃料室98的流体连通。流体通道可包括边缘过滤器101(见图3)，用于过滤来自流过通道100的燃料的碎屑。所示的实施例中，边缘过滤器形成在外壳下部分58的上表面中。或者，边缘过滤器可形成在外壳中间部分60的下表面中，或与外壳中间部分58和下部分60的相对面组合。
燃料喷射器10的运行被控制成响应于来自控制器(图未示)、诸如发动机控制器的控制信号。具体地，该控制器递送控制控制阀32的运行的信号，以调节流向燃料喷射器10的致动流体的定时和流量。该控制阀32启动和终止喷射过程。当控制阀32被打开时，流体流过该阀并被施加至活塞26以在加压室22中向下移位活塞20。当活塞20下降时，燃料通过通道80从加压室22排出并进入止回阀室62。高压流体的重力和/或向下的力将第二阀件104偏置到其就坐位置，以防止来自加压室22和低压燃料室98的流体。流过通道80的高压燃料撞击在挡板72的上表面74上，致使挡板72从止回阀室62的上壁64离开阀座。由作用在挡板72的上表面74上的喷射压力提供的打开载荷克服了作用在板72的下表面上的剩余压力，以抵靠上壁64来保持板72。一旦该密封破裂，则穿过燃料递送打开通道80的高压燃料使挡板72向下移动，直到板72抵靠止回阀室62中的环向突起而座落在阀打开位置中。挡板72处于其打开位置时，燃料向下穿过在挡板72的上表面74上方的通道80到流体通道78，穿过流体通道78并流出外壳下部分60中的流体通道86。然后，燃料流过弹簧保持架40和喷嘴本体41中的递送通道90并进入喷嘴室48。室48中的燃料压力抵抗喷嘴阀46作用并抵抗螺旋弹簧50的力而迫使喷嘴阀向上。通常，第一压力波足以使得喷嘴阀46离开阀座并开始燃料喷射。如果压力波不足以提升喷嘴阀46，则紧接下来的形成的压力将这样做。当喷嘴阀46从孔口 44离开阀座时，燃料穿过该孔口并被递送至相关的发动机燃烧室。终止到控制阀32的控制信号就终止了喷射。当这发生时，螺旋弹簧24使柱塞20在加压室22中向上缩回，且室22中的压力快速地降低。随着这些情形发生，喷嘴室48中的压力也快速地下降且喷嘴阀46关闭。当喷嘴室48中的压力下降到喷嘴阀48的关闭压力时，燃料喷射终止，该关闭压力例如通过螺旋弹簧50设定。止回阀室62中的剩余压力将挡板72向上抵靠室62的上壁64以防止燃料反向流入室22并维持汽缸燃烧气体侵入喷射器通道80和加压室22的屏障。另外，当柱塞20缩回时，燃料通过入口通道100被抽入室。阀构件104离开阀座以允许燃料从低压燃 料室98流动并进入加压室22。
权利要求
1.一种高压燃料喷射器，包括: 加压部分，所述加压部分至少部分地限定可变容积加压室； 具有纵向孔、喷嘴室、孔口以及喷嘴阀的喷嘴部分，所述喷嘴阀可在阻断所述喷嘴室和所述孔口之间的流体连通的第一位置与打开所述喷嘴室和所述孔口之间的流体连通的第二位置之间滑动地布置在所述纵向孔中； 止回阀，所述止回阀介于所述加压室和所述喷嘴室之间，用于控制它们之间的流体连通，所述止回阀包括: 外壳，所述外壳包括上部分、下部分和介于上、下部分之间的中间部分，所述外壳限定止回阀室；以及 阀构件，所述阀构件定位在所述止回阀室中并可在打开位置和关闭位置之间液压气动地移动，所述打开位置允许从所述加压室到所述喷嘴室的流体连通，所述关闭位置防止从所述喷嘴室 到所述加压室的流体连通。
2.如权利要求1所述的高压燃料喷射器，其特征在于，所述阀构件包括挡板。
3.如权利要求2所述的高压燃料喷射器，其特征在于，所述挡板大致为盘形，并包括上表面、下表面和在其上表面和下表面之间延伸的多个流体通道。
4.如权利要求1所述的高压燃料喷射器，其特征在于，所述止回阀室包括上壁、下壁以及侧壁，所述上壁由外壳上部分限定、所述下壁由外壳下部分限定，所述侧壁在所述上壁和所述下壁之间延伸并至少部分地由外壳中间部分限定。
5.如权利要求4所述的高压燃料喷射器，其特征在于，所述外壳上部分限定流体通道，该外壳上部分的流体通道允许所述加压室与外壳室之间的流体连通，以及其中，所述外壳下部分限定流体通道，该外壳下部分的流体通道允许所述外壳室和所述喷嘴室之间的流体连通。
6.如权利要求1所述的高压燃料喷射器，其特征在于，还包括将所述加压室与燃料源流体连接的燃料供应通道；以及其中，所述止回阀沿所述供应通道插入并包括可在允许从燃料源到加压室的流体连通的打开位置与防止加压室到燃料室的流体连通的第二位置之间液压气动地移动的第二阀构件。
7.如权利要求1所述的高压燃料喷射器，其特征在于，各外壳部分基本上是盘形的。
7.一种高压燃料喷射器，包括: 加压部分，所述加压部分至少部分地限定可变容积加压室； 具有纵向孔、喷嘴室、孔口，以及喷嘴阀的喷嘴部分，所述喷嘴阀可在阻断所述喷嘴室和所述孔口之间的流体连通的第一位置与打开所述喷嘴室和所述孔口之间的流体连通的第二位置之间滑动地布置在所述纵向孔中；以及 止回阀，所述止回阀介于所述加压室和所述喷嘴室之间，用于控制它们之间的流体连通，所述止回阀包括: 外壳，所述外壳包括上部分、下部分和介于上、下部分之间的中间部分，所述外壳限定止回阀室，所述止回阀室具有上壁、下壁和在其间延伸的侧壁，所述上部分限定入口通道，所述入口通道通过所述上壁中的开口将所述加压室流体地联接至所述止回阀室，所述下部分限定出口通道，所述出口通道通过所述下壁中的开口将所述止回阀流体联接至所述喷嘴室；以及挡板，所述挡板可在所述止回阀室内在上壁和下壁之间移动，并具有相对的上表面和下表面，所述上表面和下表面可交替地分别抵靠所述止回阀室的上壁和下壁而座落； 其中，当所述挡板抵靠所述止回阀室的下壁而座落时，会发生从所述加压室至所述喷嘴室的流体连通；以及 其中，当所述挡板抵靠所述止回阀室的上壁而座落时，会阻断从所述喷嘴室至所述加压室的流体连通。
8.如权利要求7所述的高压燃料喷射器，其特征在于，所述挡板为大致盘形并包括在其上表面和下表面之间延伸的多个流体通道。
9.如权利要求7所述的高压燃料喷射器，其特征在于，所述止回阀室的上壁由外壳上部分限定，所述止回阀室的下壁由外壳下部分限定，且所述止回阀室的侧壁至少部分地由外壳中间部分限定。
10.如权利要求7所述的高压燃料喷射器，其特征在于，还包括将所述加压室与燃料源流体连接的燃料供应通道；以及其中，所述止回阀沿所述供应通道插入并包括可在允许从燃料源到加压室的流体连通的打开位置与防止从加压室到燃料室的流体连通的第二位置之间液压气动地移动 的第二阀构件。
全文摘要
一种燃料喷射器包括限定可变容积加压室的加压部分。喷嘴部分具有纵向孔、喷嘴室、孔口以及喷嘴阀。该喷嘴阀在纵向孔中在阻断喷嘴室和孔口之间的流体连通的第一位置与打开喷嘴室和孔口之间的流体连通的第二位置之间滑动。止回阀在加压室和喷嘴室之间。止回阀包括外壳，该外壳包括上部分、下部分和中间部分。该外壳限定止回阀室。在止回阀室中的阀构件在打开位置和关闭位置之间液压气动地移动，该打开位置允许从加压室到喷嘴室的流体连通，该关闭位置防止从喷嘴室到加压室的流体连通。
文档编号F02M47/02GK103237981SQ201180058070
公开日2013年8月7日 申请日期2011年12月5日 优先权日2010年12月3日
发明者K·S·舒尔茨 申请人:万国引擎知识产权有限责任公司