具有喷射控制阀组件的燃料喷射器的制造方法

具有喷射控制阀组件的燃料喷射器的制造方法
【专利摘要】提供一种燃料喷射器控制阀，所述燃料喷射器控制阀包括排放回路，所述排放回路用于引导燃料流远离燃料喷射器的温度敏感部件，燃料喷射器控制阀在所述燃料喷射器中定位。所述排放回路包括轴向向内或朝向燃料喷射器孔口并远离所述燃料喷射器的致动器引导排放燃料的至少一部分。
【专利说明】具有喷射控制阀组件的燃料喷射器
[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 阀元件打开并关闭，从而引起燃料喷射。排放回路对于燃料喷射器控制阀的运行很重要，因 为排放回路定位成连接到控制容积，并且控制容积通过将该控制容积连接到排放回路或与 排放回路断开来打开和关闭。


【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、喷嘴阀元件、控制容积、排放回路、以及喷射控制阀。喷射器本体包括纵 向轴、外部壳体、喷射器腔、燃料输送回路、以及喷射器孔口，所述喷射器孔口与喷射器腔的 一端连通，以将来自燃料输送回路的燃料排放到燃烧室内。喷嘴阀元件在喷射器腔的的一 端中与喷射器孔口相邻定位并可在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中，燃料可 流经喷射器孔口进入燃烧室内，在关闭位置中，通过喷射器孔口的燃料流被阻挡。控制容积 定位成接收加压的燃料供应。排放回路定位成朝向低压排放设备排放来自控制容积的燃 料，排放回路包括沿纵向轴朝向喷射器孔口延伸的轴向向内的流道。所述轴向向内的流道 定位成接收来自控制容积的排放燃料流以朝向喷射器孔口沿纵向轴的方向上引导排放燃 料流。喷射控制阀沿排放回路定位成控制来自控制容积的燃料流。喷射控制阀包括阀壳 体、控制阀构件、以及致动器，所述致动器在阀壳体中定位成使控制阀构件在打开位置和关 闭位置之间移动。控制阀构件在阀壳体中定位成在打开位置和关闭位置之间移动，所述打 开位置允许流通过排放回路，而关闭位置阻挡流通过排放回路。
[0006] 本发明还提供了一种用于在高压下向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、喷嘴阀元件、控制容积、排放回路、以及喷射控制阀。喷射器本体 包括纵向轴、外部壳体、喷射器腔、以及喷射器孔口，所述喷射器孔口与喷射器腔的一端连 通以将燃料排放到燃烧室内。喷嘴阀元件在喷射器腔的一端中与喷射器孔口相邻定位并可 在打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中，燃料可通过喷射器孔口流到燃烧室内，在 关闭位置中，通过喷射器孔口的燃料流被阻挡。控制容积定位成接收加压的燃料供应。排 放回路定位成朝向低压排放设备排放来自控制容积的燃料。排放回路包括出口端口，所述 出口端口形成于外部壳体中以引导燃料从控制容积流到喷射器本体外侧。喷射控制阀沿排 放回路定位成控制来自控制容积的燃料流。喷射控制阀包括阀壳体、控制阀构件、以及致动 器，所述致动器在阀壳体中定位，以使控制阀构件在打开位置和关闭位置之间移动，出口端 口在致动器和喷射器孔口之间沿纵向轴轴向地定位。控制阀构件在阀壳体中定位，以在打 开位置和关闭位置之间移动，打开位置允许燃料流通过排放回路，关闭位置阻止燃料流通 过排放回路。
[0007] 本发明还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、喷嘴阀元件、控制容积、排放回路、以及喷射控制阀。喷射器本体包 括纵向轴、外部壳体、喷射器腔、以及喷射器孔口，所述喷射器孔口与喷射器腔的一端连通 以将燃料排放到燃烧室内。喷嘴阀元件在喷射器腔的一端中与喷射器孔口相邻定位并可在 打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中，燃料可通过喷射器孔口流到燃烧室内；在关 闭位置中，通过喷射器孔口的燃料流被阻挡。控制容积定位成接收加压的燃料供应。排放 回路定位成朝向低压排放设备排放来自控制容积的燃料。喷射控制阀沿排放回路定位，以 控制来自控制容积的燃料流。喷射控制阀包括阀壳体、控制阀构件、以及致动器，所述致动 器在阀壳体中定位，以使控制阀构件在打开位置和关闭位置之间移动。控制阀构件在阀壳 体中定位，以在打开位置和关闭位置之间移动，打开位置允许流通过排放回路，关闭位置阻 止流通过排放回路。致动器包括定子和可操作地连接到控制阀构件的电枢。阀壳体包括形 成于阀壳体中的横向流道，所述横向流道包括与电枢横向相邻定位以与阀腔流体连通的上 游端和与低压排放设备流体连通的下游端。
[0008] 本发明还提供了一种内燃机，其包括发动机本体、燃料喷射器、以及发动机排放回 路。发动机本体包括安装孔、冷却通道、以及燃烧室，所述安装孔具有大小可容纳燃料喷射 器的内部表面，所述冷却通道与安装孔相邻定位以接收冷却流体。所述燃料喷射器安装到 安装孔中并且包括喷射器本体。喷射器本体包括纵向轴、外部壳体、喷射器腔、以及喷射器 孔口，所述外部壳体的外部表面与内部表面相邻定位，所述喷射器孔口与喷射器腔的一端 连通以将燃料排放到燃烧室内。燃料喷射器包括喷嘴阀元件、控制容积、排放回路、以及喷 射控制阀，所述喷嘴阀元件在喷射器腔的一端中与喷射器孔口相邻定位，所述控制容积定 位成接收加压的燃料供应，所述排放回路在燃料喷射器内定位，以向燃料喷射器外侧排放 来自控制容积的燃料，所述喷射控制阀在喷射器本体内沿排放回路定位，以控制来自控制 容积的燃料流。喷射控制阀包括阀壳体、控制阀构件、以及致动器，所述控制阀构件可操作 成控制来自控制容积的通过排放回路的燃料流，所述致动器在阀壳体中定位，以使控制阀 构件移动。发动机排放回路包括轴向排放通道，所述轴向排放通道在安装孔的内部表面和 燃料喷射器之间定位，以接收来自排放回路的燃料排放流。轴向排放通道与用于所述轴向 排放通道的至少一部分的冷却通道呈重叠并列的关系定位，并且所述轴向排放通道在致动 器和喷射器孔口之间轴向定位。
[0009] 在结合附图进行观察同时，从下文对示例性实施例的详细描述中，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】
[0010] 图1是内燃机的一部分的剖视图。
[0011] 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种示例性实施例。
[0012] 图3是图2的控制阀筒组件的透视图。
[0013] 图4是与图2类似的剖视图，其示出了本发明的第二种示例性实施例。 具体实施例
[0014] 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）。
[0015] 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。
[0016] 申请人:认识到，排放回路的一个问题是它们传送热的燃料并且燃料喷射器的紧密 性使热的燃料流到诸如接近燃料喷射器的致动器的不希望的区域，这些区域含有温度敏感 部件。虽然这种构造可使设计简单，但这种构造也使诸如电磁线圈的绝缘材料和电磁线圈 周围的封装材料的温度敏感元件经受希望的高温。在具有伺服控制喷嘴阀元件的喷射器中 尤为如此，诸如在本发明的示例性实施例中，其中，与喷嘴阀元件的外端相邻定位的控制容 积将热的燃料引向排放回路，用以将来自控制容积的燃料排放到低压排放设备，并且沿排 放回路定位的喷射控制阀控制喷嘴阀元件在打开位置和关闭位置之间的移动。喷射控制阀 的打开使控制容积中的燃料压力降低从而导致压力差，这迫使喷嘴阀元件打开，而喷射控 制阀的关闭使控制容积压力升高并使喷嘴阀元件关闭。如将看到的那样，根据本发明的第 一种示例性实施例，排放回路26和喷射控制阀组件28包括这样的特征，其降低从燃料流通 过排放回路26传递到燃料喷射器18的温度敏感部分的热量，从而改进燃料喷射器18的寿 命和性能。
[0017] 发动机本体12包括安装孔30,该安装孔30由内壁或内部表面32形成，其大小设 定为容纳燃料喷射器18 ;以及夹紧组件46,其用于在安装孔30中固定燃料喷射器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。图1中仅示出其一部分的燃烧室34,以已知方式在发动机本体12中、在 气缸盖14和发动机本体（未示出）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)的至少一部分在气缸盖14的至 少部分地位于燃烧室34旁边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。
[0018] 在整篇说明书中，向内、远端、以及附近是纵向沿燃烧室34的方向。向外、近端、以 及远处是纵向远离燃烧室34的方向。
[0019] 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、在外部壳体50中定位的喷嘴壳体57、以及位于喷嘴壳体57内的 喷射器腔52。喷射器本体20还包括燃料输送回路54、在外部壳体50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和桶部49之间定位的上腔137。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。除了 定位燃料喷射器18的元件之外，外部壳体50包括内表面53、外表面55、以及在内表面53 和外表面55之间定位的横向或径向延伸的出口端口 51。
[0020] 喷嘴阀元件22在喷射器腔52的一端中定位，以与喷射器孔口 56相邻。喷嘴阀元 件22可在打开位置和关闭位置之间移动，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，在该关闭位置处，通过喷射器孔口 56的燃料流被阻挡。
[0021] 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接收来自喷射器腔52的高压燃料。中央通道68定位成将控制容积24连接 到端部通道63。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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,以及在阀腔96内定位的燃料喷射器控制阀95。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，以使控制阀构件90在打开位置和关 闭位置之间移动。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,其 包括具有第一端112和第二端114的定子壳体109,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106。定子壳体109包括定子壳体外表面111、中央孔隙、通过定子壳体109从第一端112 延伸到第二端114的钻孔或核心部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。在该示例性实施例中，环形定子壳体通道113形成于 定子壳体109的外表面111上。在定子壳体109的外表面111和阀壳体内表面91之间存 在有环形间隙127。环形间隙127允许空气在定子壳体109和阀壳体88之间行进至上腔 137,在该上腔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。
[0025] 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、定位并调节成使电枢106沿纵向轴48与定子110和线圈116 间隔开一轴向距离。
[0026] 如图3中最佳示出的那样，喷射控制阀组件28还可包括盖板132,盖板132包括开 口 133、保持器134、以及中央开口 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。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）配合。一旦盖板132通过保持器134固定到阀壳体88,在阀腔 96中定位的部件--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内固定以形成独立的（self-contained)阀筒组件146。阀筒组件146 可包括在定子壳体109和盖板132之间定位的偏置弹簧144,以便在盖板132固定到阀壳 体88时以邻接的关系定位阀筒组件146的固定元件。由于喷射控制阀筒组件146作为单 一的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。桶部49包 括与销部142配合的凹部（未示出），以通过筒组件146为桶49设置适当的方向。
[0027] 阀壳体88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的外表面89和外部壳体50的内表面53之间。在该示例性实施例中，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。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。
[0028] 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。
[0029] 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--以及更具体地，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。
[0030] 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。
[0031] 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。当致动器92失电时，控制阀构件90通过弹簧偏置成 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，从而关闭或挡 住喷射器孔口 56。
[0032] 排放回路26的益处在于，流经排放回路26的热的燃料在到达包括温度敏感绝缘 材料和封装材料的温度敏感螺线管组件108,尤其是温度敏感线圈116之前从阀腔96中移 出。在前述的燃料喷射器设计中，排放回路中的热的燃料流过致动器，该致动器包括诸如线 圈116的电气部件，从而使这些部件经受不必要的和潜在破坏性的热度。通过改变排放流 的方向使其远离致动器92,可改进致动器92、尤其是线圈116的寿命和可靠性，从而改进燃 料喷射器18的寿命。此外，由于排放回路26延伸经过冷却通道45,流经排放回路26的燃 料在返回到燃料系统16之前被有益地冷却。
[0033] 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连接到环形间隙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。
[0034] 参照图4,其示出为根据本发明的第二种示例性实施例的燃料喷射器218。在该实 施例中具有与第一种不例性实施例相同参考标记的项目如在第一种不例性实施例中描述 的一样。燃料喷射器218在形成于发动机本体212的气缸盖214中的安装孔330中定位， 这些元件在功能上与安装孔30、发动机本体12、以及气缸盖14类似,但在结构上与后者不 同。燃料喷射器218包括喷射器本体320、喷嘴阀元件22、控制容积24、排放回路226、以及 喷射控制阀组件228。如将看到的那样，根据本发明的第二种示例性实施例的排放回路226 和喷射控制阀组件228包括这样的特征：其降低从流经排放回路226的燃料传递到燃料喷 射器218的温度敏感部分的热量，从而改进燃料喷射器218的寿命和性能。喷射控制阀组 件228可构造为集成或独立的（self-contained)筒组件，如在前述实施例中描述的那样。
[0035] 发动机本体212包括安装孔330,该安装孔330由内壁或内部表面332形成，其大 小设定为容纳燃料喷射器218。发动机本体212还包括至少一个冷却通道245,该冷却通道 绕安装孔330布置以对燃料喷射器218进行冷却。发动机本体212还包括低压发动机排放 回路294,该低压发动机排放回路294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。
[0036] 喷射器本体320包括沿喷射器本体320的长度方向延伸的纵向轴248、外部壳体 或保持器150、以及位于外部壳体150内的喷射器腔52。尽管未在图4中示出，燃料喷射器 218还包括在外部壳体150的远端处定位的喷射器孔口 56,如在图2中示出的燃料喷射器 18那样。如图1所示，燃料喷射器218还包括燃料输送回路54。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。除了定位燃料喷 射器218的元件之外，外部壳体150包括内表面253、外表面255、以及在内表面253和外表 面255之间定位的横向或径向延伸的出口端口 251。
[0037] 喷嘴阀兀件22与在第一种实施例中描述的一样，在该实施例中仅对其进行描述 到为了清楚而必要的程度。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 嘴兀件导向件60与在第一种不例性实施例中描述的一样。
[0038] 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包括多个纵向或轴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228,以向控制容积24提供高压燃料。
[0039] 喷射控制阀组件228沿排放回路226定位并包括阀壳体188,该阀壳体188具有由 阀壳体内表面291形成的阀腔296 ;以及燃料喷射器控制阀295。喷射器控制阀295包括控 制阀构件90和致动器92,该致动器92在阀壳体188中定位，以使控制阀构件90在打开位 置和关闭位置之间移动。控制阀构件90在阀腔296中定位，以在允许流通过排放回路226 的打开位置和阻止流通过排放回路226的关闭位置之间往复移动。致动器92包括可操作地 连接到控制阀构件90的电枢106、包括具有第一端112和第二端114的定子壳体109的螺 线管组件108、在定子壳体109中定位的定子110、以及在定子110中周向定位的线圈116。 定子壳体109与在第一种实施例中描述的一样。
[0040] 喷射控制阀组件228包括座部119、座部保持器300、以及定位在阀腔296的远端 处的调节环302。座部119包括控制阀座122和纵向延伸的座部通道124。座部保持器300 包括多个径向或横向延伸的保持器通道326。环形沟槽或通道292可形成于座部保持器300 和阀壳体内表面291之间。在该示例性实施例中，环形沟槽292形成于阀壳体188中。调 节环302被设定大小、定位并调节成使电枢106与定子110和线圈116沿纵向轴248间隔 开一轴向距离。
[0041] 阀壳体188包括横向或径向延伸的通道298,该通道298将阀腔296连接到阀壳 体188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。纵向向内延 伸的流道202设置成将横向延伸通道298连接到出口端口 251。向内流道202形成于阀壳 体188的外表面189和外部壳体150的内表面253之间。在第二种示例性实施例中，流道 202包括形成于阀壳体188中的轴向沟槽203。阀壳体188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202沿周向与至少一个燃料输送通道 86相邻定位，并且可沿周向与两个燃料输送通道86相邻定位。横向流道298纵向地在与座 部119和座部保持器300的远端横向或径向相邻的位置处，并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298在两个相邻的燃料输送通道86之间 延伸，如与图3中示出的横向流道98所示的构造类似。第一排放通道100定位成将喷射器 腔52连接到阀腔296。
[0042] 排放回路226从控制容积24通过喷射控制阀组件228、通过外部壳体150延伸到 安装孔330内，并延伸到低压发动机排放回路294。更具体地，排放回路226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296、保持器通道326、环形沟槽或 通道292、横向流道298、轴向向内流道202、以及出口端口 251。出口端口 251在喷射器孔 口 56和致动器92之间的纵向位置处定位。当燃料喷射器218在安装孔330中定位时，夕卜 部壳体150的外部或外表面255与安装孔330的内部表面332相邻定位，并且轴向延伸的 排放通道230由外部壳体150的外表面255和安装孔330的内部表面332形成。如在下文 中进一步描述的那样，轴向排放通道230作为排放回路226的一部分被包括。轴向排放通 道230沿轴向方向与例如冷却通道245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230的至少一部分来说，轴向排放通道230和冷却通道245是并排或相邻 的。轴向排放通道230从致动器92和喷射器孔口 56之间的纵向位置处向外延伸到发动机 排放通道293。
[0043] 当喷射器控制阀295由发动机控制系统（未示出）通电时，致动器92可操作成使 电枢106因而使控制阀构件90朝向定子110纵向移动。控制阀构件90朝向定子110和线 圈116沿纵向的移动是远离控制阀座122同时进行的移动，其使排放回路226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296内。阀腔296 中的燃料继续纵向向外流向并通过保持器通道326。由于座部保持器300可移动以固定座 部119,保持器通道326可不与横向流道226对齐。环形沟槽292允许燃料从保持器通道 326流到横向流道298,而无论保持器通道326关于横向流道298的位置如何。横向流道 298在上游或第一端处与阀腔296流体连通，并在下游或第二端处与轴向向内流道202流体 连通，因而与低压排放回路294的发动机排放通道293流体连通，从而通过保持器通道326 接收来自阀腔296的燃料流。横向流道298的第一端在与座部保持器300和座部119的远 端径向或横向相邻的位置处通向阀腔296。燃料径向或横向地流经保持器通道326进入横 向延伸通道298内，从而从阀腔296移动到轴向向内流道202内。一旦到达轴向向内流道 202中，燃料沿朝向出口端口 251的方向纵向或径向向内地流动，从而流经出口端口 251进 入轴向排放通道230内。一旦到达轴向排放通道230内，燃料沿远离燃料喷射器218的远 端的方向纵向或轴向向外地流动，从而远离喷射器孔口 56。之后燃料流到低压发动机排放 回路294的发动机排放通道293内。与前面的实施例相同，燃料流远离螺线管组件108的 温度敏感部件。
[0044] 在控制容积24连接到发动机排放回路294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。当致动器92失电时，控制阀构件90通过弹簧偏置 成使喷射器控制阀组件228关闭。当喷射器控制阀组件228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， 从而关闭或挡住喷射器孔口 56。
[0045] 排放回路226的益处在于，流经排放回路226的热的燃料在到达温度敏感的致动 器92,尤其是温度敏感线圈116之前从阀腔296中移出。在以前的燃料喷射器设计中，排放 回路中的热的燃料流过定子，该定子包括诸如线圈116的电气部件，从而使这些部件经受 不必要的和潜在破坏性的热度。通过改变排放流的方向使其远离螺线管组件108,可改进螺 线管组件108、尤其是线圈116的寿命和可靠性，从而改进燃料喷射器218的寿命。此外，由 于排放回路226延伸经过燃料输送管道86冷却通道245,流经排放回路226的燃料在返回 到燃料系统16之前被有益地冷却。
[〇〇46] 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、外部壳体、喷射器腔、燃料输送回路、以及喷 射器孔口，所述喷射器孔口与所述喷射器腔的一端连通，以将来自所述燃料输送回路的燃 料排放到所述燃烧室内； 喷嘴阀元件，所述喷嘴阀元件在所述喷射器腔的一端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，在所述关闭位置中，通过所述喷射器孔口的燃料流被阻 挡； 控制容积，所述控制容积定位成接收加压的燃料供应； 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 述排放回路包括轴向向内流道，所述轴向向内流道沿所述纵向轴朝向所述喷射器孔口延 伸，并定位成接收来自所述控制容积的排放燃料流，以在沿所述纵向轴的方向上引导排放 燃料流朝向所述喷射器孔口；以及 喷射控制阀，所述喷射控制阀沿所述排放回路定位，以控制来自所述控制容积的燃料 流，所述喷射控制阀包括阀壳体、控制阀构件、以及致动器，所述控制阀构件在所述阀壳体 中定位，以在允许流通过所述排放回路的打开位置和阻止流通过所述排放回路的关闭位置 之间移动，所述致动器在所述阀壳体中定位，以使所述控制阀构件在所述打开位置和所述 关闭位置之间移动。
2. 根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述排放回路还包括出口端口，所述出口 端口形成于所述外部壳体中，以将燃料引导至所述喷射器本体的外侧。
3. 根据权利要求2所述的燃料喷射器，其中，所述出口端口在所述致动器和所述喷射 器孔口之间沿所述纵向轴轴向地定位。
4. 根据权利要求2所述的燃料喷射器，其中，所述出口端口在所述控制阀构件和所述 喷射器孔口之间沿所述纵向轴轴向地定位。
5. 根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述阀壳体包括阀腔，所述阀腔包含所述 致动器，所述排放回路还包括形成于所述阀壳体中的横向流道，所述横向流道包括与所述 阀腔流体连通的第一端和与所述轴向向内流道流体连通的第二端。
6. 根据权利要求5所述的燃料喷射器，所述致动器包括电枢，并且其中，包括所述第一 端和所述第二端的所述横向流道沿所述纵向轴在与所述电枢横向相邻的位置中定位。
7. 根据权利要求5所述的燃料喷射器，其中，所述致动器包括定子和电枢，所述电枢可 操作地连接到所述控制阀构件，所述横向流道的通向所述阀腔的所述第一端与位于所述电 枢的远端表面下方的所述阀腔的一部分径向相邻。
8. 根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述轴向向内流道形成于所述阀壳体的 外部表面和所述外部壳体的内部表面之间。
9. 根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述燃料输送回路包括输送通道，所述输 送通道在所述阀壳体内轴向延伸，并且所述轴向向内流道定位在与所述输送通道周向相邻 的位置处。
10. -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、外部壳体、喷射器腔、以及喷射器孔口，所述 喷射器孔口与所述喷射器腔的一端连通以将燃料排放到所述燃烧室内； 喷嘴阀元件，所述喷嘴阀元件在所述喷射器腔的一端中与所述喷射器孔口相邻定位， 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，在所述关闭位置中，通过所述喷射器孔口的燃料流被阻 挡； 控制容积，所述控制容积定位成接收加压的燃料供应； 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 述排放回路包括出口端口，所述出口端口形成于所述外部壳体中，以引导燃料从所述控制 容积流到所述喷射器本体的外侧；以及 喷射控制阀，所述喷射控制阀沿所述排放回路定位，以控制来自所述控制容积的燃料 流，所述喷射控制阀包括阀壳体、控制阀构件、以及致动器，所述控制阀构件在所述阀壳体 中定位，以在允许燃料流通过所述排放回路的打开位置和阻止燃料流通过所述排放回路的 关闭位置之间移动，所述致动器在所述阀壳体中定位，以使所述控制阀构件在所述打开位 置和所述关闭位置之间移动，所述出口端口在所述致动器和所述喷射器孔口之间沿所述纵 向轴轴向定位。
11. 根据权利要求10所述的燃料喷射器，其中，所述出口端口在所述控制阀构件和所 述喷射器孔口之间沿纵向轴轴向定位。
12. 根据权利要求10所述的燃料喷射器，其中，所述阀壳体包括阀腔，所述阀腔包含所 述致动器，所述排放回路还包括形成于所述阀壳体中的横向流道、形成于所述阀壳体的外 部和所述外部壳体的内部之间的轴向向内流道，并且所述横向流道包括与所述阀腔流体连 通的第一端和与所述轴向向内流道流体连通的第二端。
13. 根据权利要求12所述的燃料喷射器，所述致动器包括电枢，并且其中，包括所述第 一端和所述第二端的所述横向流道沿所述纵向轴在与所述电枢横向相邻的位置中定位。
14. 根据权利要求12所述的燃料喷射器，其中，所述致动器包括可操作地连接到所述 控制阀构件的电枢，通向所述阀腔的所述横向流道与位于电枢远端表面下方的所述阀腔的 一部分径向相邻。
15. -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、外部壳体、喷射器腔、以及喷射器孔口，所述 喷射器孔口与所述喷射器腔的一端连通以将燃料排放到所述燃烧室内； 喷嘴阀元件，所述喷嘴阀元件在所述喷射器腔的一端中与所述喷射器孔口相邻定位， 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，在所述关闭位置中，通过所述喷射器孔口的燃料流被阻 挡； 控制容积，所述控制容积定位成接收加压的燃料供应； 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；以 及 喷射控制阀，所述喷射控制阀沿所述排放回路定位，以控制来自所述控制容积的燃料 流，所述喷射控制阀包括阀壳体、控制阀构件、以及致动器，所述控制阀构件在所述阀壳体 中定位，以在允许流通过所述排放回路的打开位置和阻止流通过所述排放回路的关闭位置 之间移动，所述致动器在所述阀壳体中定位，以使所述控制阀构件在所述打开位置和所述 关闭位置之间移动，所述致动器包括定子和可操作地连接到所述控制阀构件的电枢，所述 阀壳体包括阀腔，所述阀腔包含所述致动器，所述排放回路还包括形成于所述阀壳体中的 横向流道，所述横向流道包括上游端和下游端，所述上游端以与所述阀腔流体连通的方式 与所述电枢横向相邻定位，所述下游端与所述低压排放设备流体连通。
16. 根据权利要求15所述的燃料喷射器，所述排放回路包括出口端口，所述出口端口 形成于所述外部壳体中，以引导燃料从所述控制容积流向所述喷射器本体的外侧，所述出 口端口在所述致动器和所述喷射器孔口之间沿所述纵向轴轴向地定位。
17. 根据权利要求15所述的燃料喷射器，其中，所述出口端口在所述控制阀构件和所 述喷射器孔口之间沿所述纵向轴轴向地定位。
18. -种内燃机，包括： 发动机本体，所述发动机本体包括具有大小可容纳燃料喷射器的内部表面的安装孔、 冷却通道、以及燃烧室，所述冷却通道与所述安装孔相邻定位以接收冷却流体； 燃料喷射器，所述燃料喷射器安装到所述安装孔中并且包括喷射器本体，所述喷射器 本体包括纵向轴、具有外部表面与所述内部表面相邻定位的外部壳体、喷射器腔、以及喷射 器孔口，所述喷射器孔口与所述喷射器腔的一端连通以将燃料排放到所述燃烧室内，所述 燃料喷射器包括喷嘴阀元件、控制容积、排放回路、以及喷射控制阀，所述喷嘴阀元件在所 述喷射器腔的一端中与所述喷射器孔口相邻定位，所述控制容积定位成接收加压的燃料供 应，所述排放回路在所述燃料喷射器内定位以将来自所述控制容积的燃料排放到所述燃料 喷射器外侧，所述喷射控制阀在所述喷射器本体内沿所述排放回路定位以控制来自所述控 制容积的燃料流，所述喷射控制阀包括阀壳体、控制阀构件、以及致动器，所述控制阀构件 可操作成控制来自所述控制容积通过所述排放回路的燃料流，所述致动器在所述阀壳体中 定位以使所述控制阀构件移动；以及 发动机排放回路，所述发动机排放回路包括轴向排放通道，所述轴向排放通道在所述 安装孔的内部表面和所述燃料喷射器之间定位，以接收来自所述排放回路的燃料排放流， 所述轴向排放通道定位成与用于所述轴向排放通道的至少一部分的冷却通道呈重叠并列 的关系，并且所述轴向排放通道在所述致动器和所述喷射器孔口之间轴向定位。
19. 根据权利要求18所述的内燃机，所述致动器包括螺线管组件，所述螺线管组件用 于使所述控制阀构件在所述打开位置和所述关闭位置之间沿纵向轴轴向移动，所述螺线管 组件包括定子、线圈、中央孔隙、以及电枢，所述定子包括第一端和与所述第一端相对定位 的第二端，所述线圈绕所述定子定位，所述中央孔隙从所述第一端通过所述定子延伸到所 述第二端，用以容纳所述控制阀构件，所述电枢可连接到所述控制阀构件并沿所述纵向轴 在与所述线圈间隔开一轴向距离处定位。
20. 根据权利要求18所述的燃料喷射器，其中，所述排放回路还包括出口端口，所述出 口端口形成于所述外部壳体中，以将燃料引导至所述喷射器本体外侧，并且所述出口端口 在所述致动器和所述喷射器孔口之间沿所述纵向轴定位。
【文档编号】F02M51/06GK104066965SQ201280053912
【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, 保罗·D·弗里 申请人:康明斯公司