具有喷射控制阀筒的燃料喷射器的制造方法

具有喷射控制阀筒的燃料喷射器的制造方法
【专利摘要】一种燃料喷射器，包括喷射器控制阀组件。所述喷射器控制阀组件包括接触弹簧，所述接触弹簧在燃料喷射器上本体部和所述喷射器控制阀组件之间定位，以使定子壳体与在燃料喷射器组件夹持在内燃机中的期间产生的夹紧力隔离。所述喷射器控制阀组件还包括筒构造，所述筒构造允许所述喷射器控制阀组件在安装在所述燃料喷射器中之前进行预装配。
【专利说明】具有喷射控制阀筒的燃料喷射器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2011年11月1日提交的美国临时专利申请第61/554, 117号的优 先权权益，其全部内容以参引的方式纳入本文。

【技术领域】
[0003] 本发明涉及用于燃料喷射器的控制阀。

【背景技术】
[0004] 燃料喷射器控制阀对于燃料喷射器的运行至关重要，因为其使燃料喷射器的喷嘴 阀元件打开或关闭，从而引起燃料喷射。这种喷射器控制阀包括多个部件，因此比较复杂。 一旦喷射器控制阀装配到燃料喷射器中，其通过喷射器夹紧载荷被保持在适当位置处。


【发明内容】

[0005] 本发明提供了一种用于在高压下将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射器， 其包括喷射器本体和喷射控制阀组件。喷射器本体包括纵向轴、上本体部、下本体部、燃料 输送回路、以及喷射器孔口，所述喷射器孔口用于将来自燃料输送回路的燃料排放到燃烧 室内。喷射控制阀组件包括阀壳体、控制阀构件、致动器、以及接触弹簧。阀壳体在上本体 部和下本体部之间以压缩邻接的方式沿纵向轴定位，以在阀壳体上产生力载荷。控制阀构 件在阀壳体中定位，以在第一位置和第二位置之间移动。致动器在阀壳体中定位并适于使 控制阀构件在第一和第二位置之间移动。致动器包括定子壳体，所述定子壳体在阀壳体中 定位，以及致动器包括定子，所述定子在定子壳体中定位。接触弹簧在定子壳体和上本体部 之间纵向定位，以向定子壳体施加弹簧载荷。
[0006] 本发明还提供了一种内燃机，其包括发动机本体，所述发动机本体包括燃烧室和 燃料喷射器，所述燃料喷射器安装在所述发动机本体中并接收夹紧力。燃料喷射器包括纵 向轴、上本体部、下本体部、燃料输送回路、喷射器孔口、以及喷射控制阀组件，所述喷射器 孔口用于将来自燃料输送回路的燃料排放到燃烧室内。所述喷射控制阀组件包括阀壳体、 控制阀构件、致动器、以及接触弹簧。阀壳体在上本体部和下本体部之间以压缩邻接的方式 沿纵向轴定位，以在所述阀壳体上产生力载荷。控制阀构件在阀壳体中定位，以在第一位置 和第二位置之间移动。致动器在阀壳体中定位并适于使控制阀构件在第一和第二位置之间 移动。致动器包括定子壳体，所述定子壳体在阀壳体中定位，以及致动器包括定子，所述定 子在所述定子壳体中定位。接触弹簧在定子壳体和上本体部之间纵向定位，以向所述定子 壳体施加弹簧载荷，从而使所述上本体部、阀壳体、以及下本体部定位成接收夹紧力，并且 使所述定子壳体定位成仅接收弹簧载荷。
[0007] 本发明还提供了一种用于燃料喷射器的喷射控制阀组件，其包括阀壳体、控制阀 构件、致动器、盖板、以及接触弹簧。阀壳体包括阀腔。控制阀构件在所述阀腔中定位，以在 第一位置和第二位置之间移动。致动器在所述阀腔中定位并适于使控制阀构件在第一位置 和第二位置之间移动。致动器包括定子壳体，所述定子壳体在阀腔中定位，以及致动器包括 定子，所述定子在定子壳体中定位。盖板以与阀壳体压缩邻接的方式安装在所述阀壳体上。 接触弹簧以与定子壳体和盖板接触的方式在定子壳体和盖板之间纵向定位在阀腔中。
[0008] 从下文对示例性实施例的详细描述中，同时结合附图进行观察，本发明的实施例 的优点和特征将变得更加明显。

【专利附图】

【附图说明】
[0009] 图1是内燃机的一部分的剖视图。
[0010] 图2是图1的内燃机的一部分的剖视图，其示出了本发明的第一示例性实施例。
[0011] 图3是图2的控制阀组件和上本体部的局部分解透视图。
[0012] 图4是图2的控制阀组件的分解透视图。

【具体实施方式】
[0013] 参照图1，内燃机的一部分示出为总体上以10表示。发动机10包括发动机本体 12,其包括发动机缸体（未示出）以及附接到该发动机缸体的气缸盖14。发动机10还包括 燃料系统16,该燃料系统16包括一个或多个燃料喷射器18、燃料泵、燃料贮存器、阀、和其 它连接到燃料喷射器18的元件（未示出）。
[0014] 参照图1至图3,燃料喷射器18包括喷射器本体20、喷嘴阀元件22、控制容积24、 排放回路26、以及喷射控制阀组件28。
[0015] 申请人:认识到，喷射控制阀组件是包含许多部件的复杂装置，诸如致动器、定子、 定子壳体、电枢、控制阀构件、以及负载弹簧。这些零件通常作为单独的部件装配到燃料喷 射器装置内。喷射控制阀组件的功能被证实为是燃料喷射器的一部分。由于喷射控制阀组 件包括这些零件，安装到燃料喷射器中的时间效率可能因装配环境而受到限制，并且可能 占燃料喷射器装配循环时间的很大一部分。此外，作为完整喷射器一部分的喷射控制阀组 件的功能的检验使生产和装配检验以及诊断过程变得复杂。
[0016] 而且， 申请人:认识到，当装配到燃料喷射器中并安装或夹紧到发动机中时，喷射控 制阀组件的致动器承受高的、不希望的压缩载荷。夹紧载荷可根据由于安装者的技术、知识 或注意力导致的安装偏差、用于安装燃料喷射器压具（hold-down clamp)的工具的类型和 校准、以及环境因素而变化。其它因素可影响燃料喷射器夹紧载荷的变化。由于燃料喷射 器夹紧载荷压缩喷射控制阀组件28,该夹紧载荷可因控制阀构件冲程的变化而导致燃料喷 射量的显著变化。因燃料喷射器夹紧载荷的变化而导致的燃料供应的变化能够引起违规排 放、设备的过度磨损、以及效率损失。
[0017] 喷射控制阀组件28通过设置接触弹簧解决了这些难题，该接触弹簧提供了使定 子壳体与由于将喷射控制阀组件28装配到燃料喷射器18和发动机本体12中引起的压缩 载荷隔离。喷射控制阀组件28也可呈筒的形式，该筒允许独立于燃料喷射器18进行装配 并且可允许在安装到燃料喷射器18中之前测试控制阀组件28。
[0018] 发动机本体12包括由内壁或表面32形成的安装孔30,其大小设定为用于容纳燃 料喷射器18。发动机本体12还包括燃烧室34和一个或多个冷却通道36、38、40、42、44和 45,这些冷却通道绕安装孔30并沿燃烧室34布置，以向燃料喷射器18和包围燃烧室34或 与该燃烧室34相邻的部件提供冷却。燃烧室34,图1中仅示出其一部分，以已知方式在发 动机本体12中、在气缸盖14和发动机缸体（未不出）之间定位。至少一个冷却通道（例 如，冷却通道36和42)的至少一部分在气缸盖14的位于安装孔30旁边或与安装孔30相 邻的一部分中沿纵向方向延伸。至少一个冷却通道（例如，冷却通道38和44)的至少一部 分在至少部分地位于燃烧室34旁边的气缸盖14的一部分中大体上横向于安装孔30延伸。 发动机本体12还包括低压发动机排放回路94,该低压发动机排放回路94包括连接到低压 排放设备，例如，发动机燃料池的发动机排放通道93。
[0019] 在整篇说明书中，向内、远端、以及附近是纵向地沿燃烧室34的方向。向外、近端、 以及远处是纵向地远离燃烧室34的方向。
[0020] 喷射器本体20包括沿喷射器本体20的长度方向延伸的纵向轴48、上本体或桶部 49、外部壳体或保持器50、以及下本体部59。喷射器本体20还包括燃料输送回路54、在下 本体部59的远端处定位的一个或多个喷射器孔口 56、以及在控制阀组件28和上本体部49 之间定位的上腔137。下本体部59包括喷嘴壳体57、以及位于该喷嘴壳体57内的喷射器 腔52。喷射器孔口 56与喷射器腔52的一端连通，以将来自燃料输送回路54的燃料排放到 燃烧室34内。外部壳体50以压缩邻接的方式固定上本体部49、喷射控制阀组件28、以及 下本体部59。除定位燃料喷射器18的元件外，外部壳体50包括内表面53、外表面55、在内 表面53和外表面55之间定位的横向或径向延伸的出口端口 51、以及内螺纹61。上本体部 49包括进入通道184和外螺纹65,当外部壳体50附接到上本体部49时，该外螺纹65与外 部壳体50的内螺纹61配合。
[0021] 喷嘴阀元件22在喷射器腔52的一端中定位，与喷射器孔口 56相邻。喷嘴阀元件 22在打开位置和关闭位置之间可移动，在该打开位置处，燃料可流经喷射器孔口 56进入燃 烧室34内，在关闭位置处，通过喷射器孔口 56的燃料流被阻挡。
[0022] 喷嘴阀元件22延伸到形成于喷嘴元件导向件60内的喷嘴元件腔58内。控制容 积24形成在喷嘴阀元件22的端部和喷嘴元件导向件60的内部之间。喷嘴元件导向件60 包括近端帽或端部62、和控制容积插头64。当端部62和喷嘴元件导向件60安装到喷射器 腔52中时，喷嘴元件导向件60的端部62形成控制容积24。控制容积插头64安装到喷嘴 元件腔58内与端部62相邻的位置处。端部62包括纵向延伸通过端部62的端部通道63以 及一个或多个横向端部通道67。控制容积插头64包括多个绕控制容积插头64的外缘定位 的纵向插头通路或通道66和纵向延伸的中央通道68。控制容积24通过横向端部通道67 和插头通道66从喷射器腔52接收燃料。中央通道68定位成将控制容积24连接到端部通 道63。
[0023] 控制容积24中燃料的压力确定喷嘴阀元件22处于打开位置还是处于关闭位置， 这可由喷射控制阀组件28进一步确定，这一点将在下文中进行更加详细的说明。当喷嘴阀 元件22在喷射器腔52中定位时，喷嘴元件导向件60,并且更具体地，喷嘴元件导向件60的 端部62在喷嘴阀元件22和喷射控制阀组件28之间纵向定位。也可使用其它伺服控制的 喷嘴阀组件，例如在美国专利第6, 293, 254号中公开的那些喷组阀组件，其全部内容以参 引的方式纳入本文。
[0024] 流量限制器组件72可在燃料喷射器18的近端处定位，并且流量限制器组件72可 包括限制器外部壳体74和流量限制器子组件76。输入燃料回路70延伸通过流量限制器组 件72的限制器外部壳体74,以使燃料系统16与燃料输送回路54连接。限制器外部壳体 74包括高压入口 78、一个或多个轴套80、以及壳体凹部或孔部82,流量限制器子组件76延 伸到该壳体凹部或孔部82内。高压入口 78可连接到燃料轨或贮存器（未示出），或可以是 菊花链装置的一部分，其中，其它燃料喷射器可经由合适的高压管线在高压入口 78的上游 或下游处连接到例如一体形成于限制器外部壳体74中的轴套80。输入燃料回路70从高 压入口 78延伸通过限制器外部壳体74并通过流量限制器子组件76,以与燃料输送回路54 连接。流量限制器组件72可包括沿输入燃料回路70定位的脉动消除器84,其用于减少由 喷射活动引起的脉动波在燃料喷射器之间的传输。
[0025] 燃料输送回路54定位成将来自输入燃料回路70的高压燃料连接到喷射器腔52 和控制容积24。燃料输送回路54包括多个纵向延伸的燃料输送通道86,这些燃料输送通 道86延伸通过喷射控制阀组件28,以向喷射器腔52和控制容积24提供高压燃料。喷射控 制阀组件28沿排放回路26定位并包括阀壳体88,该阀壳体88具有由阀壳体内表面91形 成的阀腔96、在阀腔96内定位的燃料喷射器控制阀95、以及接触弹簧144。阀壳体88还包 括至少一个周向槽148和纵向槽150。
[0026] 阀壳体88在上本体部49和下本体部59之间并以与上本体部49和下本体部59 压缩邻接的方式沿纵向轴48定位，以在阀壳体88上产生力载荷。阀壳体88上的力载荷由 两个作用力引起。在装配期间，下本体部59在外部壳体50的远端处定位。接着，喷射控制 阀组件28紧邻外部壳体50中的下本体部59并以与该下本体部59邻接接触的方式沿纵向 轴48定位。最后，外部壳体部50通过外部壳体内螺纹61和上本体部外螺纹65固定到上 本体部49,从而以与阀壳体88邻接接触的方式放置上本体部49并通过阀壳体88传递第 一载荷力。当燃料喷射器18安装到发动机本体12内时，燃料喷射器18通过夹紧载荷或力 47固定到发动机本体12中，该夹紧载荷或力是第二载荷力。夹紧载荷或力施加到喷射器本 体20上的其它不同位置处，诸如在外部壳体50上的位置69处。夹紧载荷47可延伸通过 上本体部49、阀壳体88、和下本体部59。通过下本体部59传递的夹紧力被传递到发动机本 体12。
[0027] 喷射器控制阀95包括控制阀构件90和致动器92,该致动器92在阀壳体88中定 位。致动器92适于使控制阀构件90在第一、关闭位置和第二、打开位置之间移动。控制阀 构件90在阀腔96中定位，以在允许流通过排放回路26的打开位置和阻挡流通过排放回路 26的关闭位置之间往复移动。致动器92包括螺线管组件108,螺线管组件108包括具有第 一端112和第二端114的定子壳体109、上部或近端表面129、在定子壳体109中定位的定 子110、在定子110中并围绕定子110周向定位的线圈116、以及可操作地连接到控制阀构 件90的电枢。定子壳体109在阀壳体88的阀腔96中定位，并且该定子壳体109包括在定 子壳体第一端112和定子壳体第二端114之间延伸的定子壳体外表面111。定子壳体109 还包括从第一端112通过定子壳体109延伸到第二端114的中央孔隙、钻孔或核心部118、 以及横向延伸的定子通道117。中央孔隙118包括弹簧腔125并且定位成容纳控制阀构件 90。环形定子壳体通道113形成于定子壳体109的阀壳体内表面91和外表面111之间。在 不例性实施例中，环形定子壳体通道113形成于定子壳体109的外表面111上。阀壳体内 表面91定位在与定子壳体109的外表面111隔开一定横向距离的位置处，沿定子壳体109 的外表面111的整个轴向长度（extent)形成环形间隙127。环形间隙127防止安装载荷从 阀壳体88被传递到定子壳体109并允许空气在定子壳体109和阀壳体88之间行进至上腔 137,在上腔137处，空气停留或经过一段时间溶解到具有排放燃料的溶液中。
[0028] 喷射控制阀组件28还包括座部119、座部保持器120、以及定位在阀腔96的远端 处的调节环121。座部119包括控制阀座122和纵向延伸的座部通道124。调节环121包 括多个径向或横向延伸的调节环通道126。环形沟槽123可形成于调节环121的外部和阀 壳体88的内表面91之间。在该示例性实施例中，环形沟槽123形成在调节环121的外部 上。调节环121被设定大小、定位并调节为使定子110和线圈116与电枢106沿纵向轴48 间隔开一轴向距离，由此调节了电枢106的衔铁动程。
[0029] 当下本体部59、喷射控制阀组件28、和上本体部49装配到外部壳体50内时，接触 弹簧144在定子壳体109和上本体部49之间沿纵向轴48定位。接触弹簧144给定子壳体 109提供弹簧载荷，以使定子壳体109朝向阀腔96的远端偏置。接触弹簧144还使定子壳 体109与通过下本体部59、喷射控制阀组件28、以及上本体部49在外部壳体50中的装配 而传递的压缩力、以及当燃料喷射器18装配到发动机本体12中时的夹紧载荷47隔离。仅 传递到定子壳体109的纵向力借助接触弹簧144的弹簧载荷通过接触弹簧144。当从定子 壳体109的角度考虑时，定子壳体109定位成仅接收通过接触弹簧144传递的纵向力。
[0030] 通过将喷射控制阀组件28安装到外本体部50内以及将燃料喷射器18安装到发 动机本体12中而传递通过阀壳体88的力是显著的，并且该力导致阀壳体88的一些压缩。 然而，阀壳体88在结构上是刚性的，并且接触垫圈144被设计成在定位于阀腔96内的部件 上设置微不足道的偏置（nominal bias)。因此，由结构上呈刚性的阀壳体88在装配到外部 壳体50中的期间以及在燃料喷射器18装配到发动机本体12中的期间的压缩导致的接触 垫圈144的附加压缩将可忽略的或结构上不显著的数量的力载荷通过接触弹簧144传递到 定子壳体109,有效地使得定子壳体109不受喷射控制阀组件28外的安装或夹紧载荷支配 或没有该安装或夹紧载荷。使定子壳体109不受喷射控制阀组件28外的安装或夹紧载荷 支配确保了衔铁动程，并且因此喷射器性能将不会因喷射控制阀组件28外的安装或夹紧 载荷而发生改变。
[0031] 如图3中最佳示出的那样，喷射控制阀组件28还可包括在上本体部49和阀壳体 88之间纵向定位的盖板132,其因而包括定子壳体109,以及多个保持器134。盖板132包 括多个开口 133和中央开口 135。保持器134包括形成于保持器134的第一端或远端处的 螺纹136、接口部140、以及销部142。保持器134包括在接口部140和螺纹136之间延伸的 保持器纵向部。保持器纵向部可类似于销部142构造。阀壳体88包括多个螺纹凹部138， 螺纹凹部138具有与螺纹136配合的螺纹。保持器134的第一端或远端延伸通过形成于盖 板132中的开口 133,以与螺纹凹部138接合。接口部140成形为与允许保持器134牢固地 拧紧到阀壳体88上的调节工具（未示出）相配合。
[0032] 在示例性实施例中，盖板132通过保持器134以邻接的方式安装到阀壳体88的 上表面129。一旦盖板132牢固地连接到阀壳体88,接触弹簧144在盖板132和定子壳 体109之间被压缩，以在定子壳体109上提供弹簧力或载荷。接触弹簧144因此在定子壳 体109和盖板132之间纵向定位，定位在阀腔96中的部件--包括控制阀构件90、致动 器92、座部119、座部保持器120、以及调整环121--在阀壳体88内定位，以形成独立的 (self-contained)阀筒组件146。由于喷射控制阀筒组件146作为单一集成单元或完整的 组件形成，其可被容易地安装或插入到外部壳体50内。上本体部49包括与销部142配合 的凹部（未示出），以通过筒组件146为桶或上本体部49提供适当的方向。由于盖板132 将接触弹簧144保持在适当位置，通过在定子壳体109上的接触弹簧144提供的的弹簧载 荷或力在筒组件146装配到燃料喷射器18期间是固定的。此外，如前所述，接触弹簧144 保持弹簧载荷独立于在阀筒组件146外产生的压缩安装载荷。
[0033] 参照图2至图4,座部119在阀壳体88的阀腔96的远端定位。座部保持器120包 括外座部保持器螺纹152,以及阀壳体88包括与螺纹152配合的内螺纹154。座部保持器 120通过座部保持器螺纹152和内壳体螺纹154安装到阀腔96中，以在阀腔196的远端处 定位并固定座部119。调节环122包括内调节环螺纹156,其与座部保持器螺纹152配合，以 及多个调节环接合腔186,其绕调节环122的外缘周向定位。当调节环122安装到阀腔96 内时，调节环122螺接到座部保持器12上但未拧紧，因为调节环122需要建立衔铁动程。
[0034] 喷射控制阀组件28还包括电枢偏置弹簧158、偏置弹簧导向件160、具有外螺纹 168的弹簧预加载调节装置162、防转动紧固件166、从定子壳体109纵向延伸的多个电气连 接件178、以及控制阀构件偏置弹簧188。电枢偏置弹簧158沿纵向轴48定位，以与座部保 持器120相邻。控制阀构件90在电枢106中定位并被保持在电枢106中。控制阀构件90 和电枢106在阀腔96中定位，以使控制阀构件90的远端与控制阀座122接触。定子壳体 109,其容纳定子110和线圈116,之后在阀腔96中定位，当定子壳体109插入或滑到阀腔96 内时，在中央核心部118中容纳控制阀构件90。定子壳体109还包括具有螺纹的定子壳体 凹部164。当定子壳体109在阀腔96中定位时，具有螺纹的定子壳体凹部164定位成与纵 向槽150对齐。具有螺纹的定子壳体凹部164容纳防转动紧固件166,该防转动紧固件166 的头部具有足够的空隙以允许该头部在纵向槽150中自由滑动。
[0035] 偏置弹簧导向件160在定子壳体109的中央核心部118中的控制阀构件90的近 端上方定位。中央核心部118然后容纳控制阀构件偏置弹簧188,控制阀构件偏置弹簧188 邻接偏置弹簧导向件160。中央核心部118的弹簧腔125包括内螺纹部170,其容纳并接合 弹簧预加载调节装置162的外螺纹168。弹簧预加载调节装置162在弹簧腔125内完全固 定，以等待进一步的调节。一旦定子壳体109在阀腔96中定位，接触弹簧腔172定位在定 子壳体109的近端和阀壳体88的近端129之间并容纳接触弹簧144。定子壳体109还包括 多个槽脊174,当接触弹簧144在接触弹簧腔172中定位时，这些槽脊与接触弹簧144的远 侧邻接接触。盖板132,其在近侧和远侧上相同，包括多个横向延伸的盖板槽脊176。当盖 板132相邻于阀壳体88定位时，盖板132通过与电气连接件178接合可转动地定向并通过 保持器134更加精确地定位。
[0036] 盖板132与电气连接件178的接合使盖板槽脊176周向定向，以当从控制阀组件 28的近端观察时在定子壳体槽脊174之间径向延伸。在示例性实施例中，接触垫圈144成 形为具有圆周外缘的圆盘的形式。接触垫圈144包括多个径向向内部分180和多个径向向 外部分182,这些径向向外部分182与径向向内部分180以约45度周向定位，这些径向向内 部分180径向地与接触垫圈144的开放内部相邻定位。径向向内部分180在接触垫圈144 的开放内部中呈现为舌片。盖板槽脊176在盖板132的近侧上接触径向向内部分180,并且 定子壳体槽脊174在盖板132的远侧上接触径向向外部分182。保持器或紧固件134现穿 过盖板132插入，其由形成于阀壳体88中的螺纹凹部或腔138容纳。保持器134被拧紧成 以与阀壳体88邻接接触的方式固定盖板132,这也产生了待被施加到接触弹簧144上的预 加载力，从而为定子壳体109提供了抵抗调节环122的偏置。虽然示例性实施例使用隔板 132,在另一个实施例中，隔板132上的特征可设置在上本体部49上，其与阀壳体88可以是 直接邻接的关系。
[0037] 当燃料喷射器18夹紧到适当位置时，夹紧载荷被引向通过多个定子壳体槽脊174 之间的多个盖板槽脊176。由于接触弹簧144的厚度和槽脊176施加在接触弹簧144上的 载荷相对于支承槽脊174的位置，接触弹簧144使类似的单独横梁以弯曲的方式偏转，它们 分别在端部被支撑并在中部加载。这种构造仅允许可忽略量的夹紧载荷到达定子壳体109。 注意到，接触弹簧144的厚度和槽脊176的高度直接影响传递到定子壳体109的夹紧载荷 力的大小。在接触弹簧144较薄且槽脊176的纵向高度较短的情况下，通过接触弹簧144 传递的夹紧载荷量减小。接触弹簧144的材料的选择也影响传递的夹紧载荷。
[0038] 一旦控制阀组件28已装配好，控制阀组件28可在测试夹具内定位并被调节。工 具（未示出）可插入通过周向槽148以接合调节环接合腔186。调节环120绕纵向轴48转 动以改变调节环120的纵向位置，其设定了定子壳体109的纵向位置。当定子壳体109沿 纵向轴48移动时，通过防转动紧固件166防止其绕纵向轴48转动，其头部在纵向沟槽150 中定位。当定子壳体109在阀壳体88内纵向移动时，防转动紧固件166的头部与纵向沟槽 150之间的空隙允许防转动紧固件166的头部关于阀壳体88移动。通过改变定子壳体109 的位置，可对电枢106的衔铁动程进行调节。工具也可插入到形成于上本体部49中的进入 通道184内，以接合弹簧预加载调节装置162。通过调节弹簧预加载调节装置162,可对控 制阀构件偏置弹簧188的预紧力进行调节，该预紧力影响燃料喷射器的接通时间。在对衔 铁动程和弹簧预紧力进行调节的同时，可对控制阀组件28的性能特性进行测量。一旦调节 完衔铁动程和弹簧预紧力，控制阀组件28准备好被安装到燃料喷射器18中。
[0039] 阀壳体88还包括横向或径向延伸的流道98,该流道98将阀腔96连接到阀壳体 88的外部；纵向延伸的第一排放通道100 ;以及一个或多个卸载通道99。纵向或轴向向内 延伸的流道102设置成将横向延伸通道98连接到出口端口 51。内部流道102形成于阀壳 体88对的外表面89和外部壳体50的内表面53之间。在示例性实施例中，流道102包括 形成于阀壳体88中的轴向沟槽103。阀壳体88还包括轴向延伸的燃料输送通道86,其是 燃料输送回路54的一部分。轴向向内流道102沿周向定位，以与至少一个燃料输送通道86 相邻，并且可沿周向定位成与两个燃料输送通道86相邻。横向流道98在与轴向延伸的燃 料输送通道86间隔开一周向距离处定位。因此，横向流道98在两个相邻的燃料输送通道 86之间延伸，如在图3中最清楚看到的那样。横向流道98也在与致动器106横向相邻的位 置处纵向定位，以及，更具体地，在与阀腔96的与电枢106相邻的部分横向或径向相邻的位 置处，以及，更具体地，在电枢106的远端表面107处。由于燃料喷射器18通常沿图1所示 的方向运行，横向流道98也与位于电枢106的远端表面107下方或下面的阀腔96的一部 分相邻。第一排放通道100定位成将喷射器腔52连接到阀腔96。
[0040] 排放回路26从控制容积24通过喷射控制阀组件28、通过外部壳体50延伸到安装 孔30内，并延伸到低压发动机排放回路94的发动机排放通道93。更具体地，排放回路26 包括中央通道68、端部通道63、第一排放通道100、座部通道124、阀腔96、调节环通道126、 环形沟槽123、横向流道98、轴向向内流道102、以及出口端口 51。出口端口 51在喷射器孔 口 56和致动器92之间纵向定位，并可在喷射器孔口 56和控制阀构件90之间纵向定位。当 燃料喷射器18在安装孔30中定位时，外部壳体50的外部或外表面55与安装孔30的内部 表面32相邻定位，而轴向延伸的排放通道130由外部壳体50的外表面55和安装孔30的 内部表面32形成。如在下文中进一步描述的那样，轴向排放通道130作为排放回路26的 一部分被包括。轴向排放通道130沿轴向方向与例如冷却通道45的至少一个发动机本体 冷却通道重叠，这意味着对于轴向排放通道130的至少一部分来说，轴向排放通道130和冷 却通道45是并排的或径向相邻的。轴向排放通道130在致动器92和喷射器孔口 56之间 纵向定位。更具体地，轴向排放通道130从出口端口 51纵向延伸到与发动机排放通道93 相邻的位置，以允许出口端口 51和发动机排放通道93之间的流体连通。
[0041] 当喷射器控制阀95由发动机控制系统（未示出）通电时，致动器92可操作以使 电枢106朝向定子110纵向移动。电枢106的移动使控制阀构件90沿纵向远离控制阀座 122移动，这使排放回路26与控制容积64连接。燃料能够立即向外流经中央通道68、端部 通道63、第一排放通道100、以及座部通道124。之后燃料在控制阀构件90和控制阀座122 之间流动并流到阀腔96内。阀腔96中的燃料继续纵向向外流向调节环通道126,并且之后 横向流经调节环通道126。由于调节环121可移动以建立定子壳体109的位置，调节环通道 126可不与横向流道98对齐。环形沟槽123允许燃料从调节环通道126流到横向流道98， 而无论调节环通道126关于横向流道98的位置如何。横向流道98在上游或第一端处与阀 腔96流体连通，并在下游或第二端处与轴向向内流道102流体连通，因而与低压排放设备 94的发动机排放通道93流体连通，从而通过调节环通道126接收来自阀腔96的燃料流。 横向流道98的第一端在与电枢106--并且更具体地，在与电枢106的横向部分115的远 端表面107--径向相邻的位置处通向阀腔96。燃料通过调节环通道126径向或横向流到 环形沟槽123内，并流到横向延伸通道98内，从而从阀腔96移动到径向向内流道102内。
[0042] 由于排放燃料通过横向延伸通道98从阀腔96直接流到轴向向内流道102,热排放 燃料被引向远离螺线管组件108,减少从该热排放燃料传递到螺线管组件108的热量。除 了减少传递到螺线管组件108的热量之外，横向延伸通道98的位置的有利之处在于，排放 燃料能够从诸如电枢106和定子110的部件中带走空气和碎片，从而潜在地改进这些部件 的可靠性和耐用性。此外，由于横向流道98相邻于流体输送通道86或在流体输送通道86 之间周向定位，一些热量从热排放燃料传递到流体输送通道86中的较冷燃料，从而对热排 放燃料进行冷却。一旦到达轴向向内流道102中，燃料沿朝向出口端口 51的方向纵向或轴 向向内流动，在那里燃料流到出口端口 51内。轴向排放通道130接收来自出口端口 51的 排放燃料，从而沿朝向燃料喷射器18远端的方向，即朝向喷射器孔口 56的方向纵向或轴向 向内地引导排放燃料。之后燃料流到低压发动机排放回路94的发动机排放通道93内。因 此，排放回路26定位成接收来自控制容积24的排放燃料并朝向低压发动机排放回路94排 放该燃料。
[0043] 在控制容积24连接到发动机排放回路94的情况下，与喷射器腔52中的燃料压力 相比，控制容积24中的燃料压力显著降低。喷嘴阀元件22的远端上的压力显著大于喷嘴 阀元件22的近端上的压力，从而迫使喷嘴阀元件22纵向远离喷射器孔口 56,并允许高压燃 料从喷射器腔52流到燃烧室34内，因而在高压下将燃料喷射到燃烧室34内。当致动器92 失电时，控制阀构件90通过控制阀构件偏置弹簧188偏置，以使喷射器控制阀95关闭。当 喷射器控制阀95关闭时，在控制容积24中产生压力，从而与喷嘴元件偏置弹簧128结合， 使喷嘴阀元件22朝向喷射器孔口 56纵向移动，从而关闭或阻挡喷射器孔口 56。
[0044] 在运行期间，控制阀构件90上下移动，从而导致在弹簧腔125中发生泵送动作。定 子通道117定位成将弹簧腔125连接到环形空隙127并连接到形成于阀壳体88中的一个 或多个卸载通道99,因而为弹簧腔125提供不受限制的通风，这使得控制阀构件90的运动 不受阻碍。
[0045] 虽然已经示出并描述了本发明的各种实施例，应当理解的是，这些实施例不限于 此。本领域的那些技术人员可对这些实施例进行改变、修改以及进一步的应用。因此，这些 实施例不限于前文示出并描述的细节，还包括所有这些改变和修改。
【权利要求】
1. 一种用于在高压下将燃料喷射到内燃机的燃烧室内的燃料喷射器，包括： 喷射器本体，所述喷射器本体包括纵向轴、上本体部、下本体部、燃料输送回路、和用于 将燃料从所述燃料输送回路排放到所述燃烧室内的喷射器孔口；以及 喷射控制阀组件，所述喷射控制阀组件包括阀壳体，所述阀壳体在所述上本体部和所 述下本体部之间以压缩邻接的方式沿所述纵向轴定位，以在所述阀壳体上产生力载荷，所 述喷射控制阀组件还包括控制阀构件，所述控制阀构件在所述阀壳体中定位，以在第一位 置和第二位置之间移动，以及致动器，所述致动器在所述阀壳体中定位并适于使所述控制 阀构件在所述第一和所述第二位置之间移动，所述致动器包括在所述阀壳体中定位的定子 壳体，以及在所述定子壳体中定位的定子，所述喷射控制阀组件还包括接触弹簧，所述接触 弹簧在所述定子壳体和所述上本体部之间纵向定位，以向所述定子壳体施加弹簧载荷。
2. 根据权利要求1所述的喷射器，所述喷射控制阀组件还包括盖板，所述盖板在所述 上本体部和所述阀壳体之间纵向定位，所述接触弹簧在所述盖板和所述定子壳体之间纵向 定位。
3. 根据权利要求2所述的喷射器，其中，所述盖板以与所述阀壳体邻接定位，以将来自 所述上本体部的安装载荷传递到所述阀壳体。
4. 根据权利要求2所述的喷射器，其中，所述盖板固定连接到所述阀壳体以压缩所述 接触弹簧，从而保持所述弹簧载荷独立于在所述定子壳体上的安装载荷。
5. 根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述定子壳体定位成仅接收通过所述接触弹 簧传递的弹簧载荷。
6. 根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述定子壳体包括第一端、第二端、以及在所 述第一端和所述第二端之间延伸的外部表面，所述外部表面包括轴向长度并沿整个所述轴 向长度被定位在与所述阀壳体隔开一间隔的横向距离处，以防止来自所述阀壳体的安装载 荷被传递到所述定子壳体。
7. 根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述喷射控制阀组件还包括电枢，所述电枢可 操作地连接到所述控制阀构件，所述喷射控制阀组件还包括调节环，所述调节环在所述定 子壳体内定位以允许对所述电枢的衔铁动程进行调节，以及所述喷射控制阀组件还包括至 少一个开口，所述开口形成于所述阀壳体中，以允许进入所述调节环以调节所述衔铁动程。
8. 根据权利要求1所述的喷射器，还包括外部壳体，所述外部壳体连接到所述上本体 部，以便以压缩邻接的方式保持所述上本体部、喷射控制阀组件以及下本体部。
9. 根据权利要求1所述的喷射器，还包括喷嘴阀元件，所述喷嘴阀元件在所述下本体 部中相邻于所述喷射器孔口定位，所述喷嘴阀元件在打开位置和关闭位置之间可移动，在 所述打开位置中，燃料可流经所述喷射器孔口进入所述燃烧室内，在所述关闭位置处，通过 所述喷射器孔口的燃料流被阻挡，所述喷射器还包括控制容积，所述控制容积相邻于所述 喷嘴阀元件定位，以接收来自所述燃料输送回路的加压燃料供应；以及排放回路，所述排 放回路定位成朝向低压排放设备排放来自所述控制容积的燃料；所述控制阀构件的所述第 一位置阻止流通过所述排放回路，而所述第二位置允许流通过所述排放回路。
10. -种内燃机，包括： 发动机本体，所述发动机本体包括燃烧室；以及 燃料喷射器，所述燃料喷射器安装到所述发动机本体中并接收夹紧力，所述燃料喷射 器包括纵向轴、上本体部、下本体部、燃料输送回路、喷射器孔口，所述喷射器孔口用于将来 自所述燃料输送回路的燃料排放到所述燃烧室内，以及喷射控制阀组件，所述喷射控制阀 组件包括阀壳体，所述阀壳体在所述上本体部和所述下本体部之间以压缩邻接的方式沿所 述纵向轴定位，以在所述阀壳体上产生力载荷，所述喷射控制阀组件包括控制阀构件，所 述控制阀构件在所述阀壳体中定位，以在第一位置和第二位置之间移动；以及致动器，所 述致动器在所述阀壳体中定位并适于使所述控制阀构件在所述第一和所述第二位置之间 移动，所述致动器包括定子壳体，所述定子壳体在所述阀壳体中定位，以及定子，所述定子 在所述定子壳体中定位，所述喷射控制阀组件还包括接触弹簧，所述接触弹簧在所述定子 壳体和所述上本体部之间纵向定位，以向所述定子壳体施加弹簧载荷，从而使所述上本体 部、所述阀壳体、以及所述下本体部定位成接收所述夹紧力，并且所述定子壳体定位成仅 接收所述弹簧载荷。
11. 根据权利要求10所述的内燃机，所述喷射控制阀组件还包括盖板，所述盖板在所 述上本体部和所述阀壳体之间纵向定位，所述接触弹簧在所述盖板和所述定子壳体之间纵 向定位。
12. 根据权利要求11所述的内燃机，其中，所述盖板与所述阀壳体邻接定位，将来自所 述上本体部的所述夹紧力传递到所述阀壳体。
13. 根据权利要求11所述的内燃机，其中，所述盖板固定连接到所述阀壳体，以压缩所 述接触弹簧，以保持所述弹簧载荷独立于在所述定子壳体上的所述夹紧力。
14. 根据权利要求10所述的内燃机，其中，所述定子壳体包括第一端、第二端、和外部 表面，所述外部表面在所述第一端和所述第二端之间延伸，所述外部表面包括轴向长度并 沿整个所述轴向长度在与所述阀壳体隔开一间隔的横向距离处定位，以防止来自所述阀壳 体的所述夹紧力被传递到所述定子壳体。
15. 根据权利要求10所述的内燃机，其中，所述喷射控制阀组件还包括电枢，所述电枢 可操作地连接到所述控制阀构件，所述喷射控制阀组件还包括调节环，所述调节环在所述 定子壳体内定位成允许对所述电枢的衔铁动程进行调节，以及所述喷射控制阀组件还包括 至少一个开口，所述开口形成于所述阀壳体中，以允许进入所述调节环以调节所述衔铁动 程。
16. 根据权利要求10所述的内燃机，还包括外部壳体，所述外部壳体连接到所述上本 体部，以便以压缩邻接的方式保持所述上本体部、喷射控制阀组件、以及下本体部。
17. 根据权利要求10所述的内燃机，还包括喷嘴阀元件，所述喷嘴阀元件在所述下本 体部中相邻于所述喷射器孔口定位，所述喷嘴阀元件在打开位置和关闭位置之间可移动， 在所述打开位置处，燃料可流经所述喷射器孔口进入所述燃烧室内，在所述关闭位置处，通 过所述喷射器孔口的燃料流被阻挡，所述喷射器还包括控制容积，所述控制容积相邻于所 述喷嘴阀元件定位，以接收来自所述燃料输送回路的加压燃料供应，以及排放回路，所述排 放回路定位成朝向低压排放设备排放来自所述控制容积的燃料；所述控制阀构件的所述第 一位置阻止流通过所述排放回路，所述第二位置允许流通过所述排放回路。
18. -种用于燃料喷射器的喷射控制阀组件，包括： 阀壳体，所述阀壳体包括阀腔； 控制阀构件，所述控制阀构件在所述阀腔中定位，以在第一位置和第二位置之间移 动； 致动器，所述致动器在所述阀腔中定位并适于使所述控制阀构件在所述第一和所述第 二位置之间移动，所述致动器包括定子壳体，所述定子壳体在所述阀腔中定位，以及定子， 所述定子在所述定子壳体中定位； 盖板，所述盖板连接到所述阀壳体；以及 接触弹簧，所述接触弹簧在所述定子壳体和盖板之间纵向定位在所述阀腔中，以向所 述定子壳体提供弹簧载荷。
19. 根据权利要求18所述的喷射控制阀组件，其中，所述定子壳体包括第一端、第二 端、以及外部表面，所述外部表面在所述第一和所述第二端之间延伸，所述外部表面包括轴 向长度并沿整个所述轴向长度在与所述阀壳体隔开一间隔的横向距离处定位，以允许所述 定子壳体关于所述阀壳体移动。
20. 根据权利要求18所述的喷射控制阀组件，其中，所述喷射控制阀组件还包括电枢， 所述电枢可操作地连接到所述控制阀构件，所述喷射控制阀组件还包括调节环，所述调节 环在所述定子壳体内定位，以允许所述电枢的衔铁动程的调节，以及所述喷射控制阀组件 还包括至少一个开口，所述开口形成于所述阀壳体中，以允许进入所述调节环，以调节所述 衔铁动程。
【文档编号】F02M61/04GK104066964SQ201280053848
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2011年11月1日
【发明者】科里登·E·莫里斯 申请人:康明斯公司