燃料喷射装置的制作方法

本发明涉及一种将燃料通过喷射端口喷射入内燃发动机中的燃料喷射装置。

背景技术：

jp2012-154314a(us2012/0175435a1)示出了一种燃料喷射装置，其具有本体，该本体在其中限定压力室以及喷射端口；喷嘴针，其根据压力室中的燃料压力打开/关闭喷射端口；以及浮板，其容置在压力室中。板簧设置在浮板和喷嘴针之间。板簧将浮板朝入口端口偏压。

这些年，燃料喷射装置需要增加在指定时间段期间所喷射的燃料喷射量。为了增加燃料喷射量，需要使针提升量保持较大。然而，当针提升量在jp2012-154314a中所示的燃料喷射装置中增大时，燃料喷射量的精度可能会由于以下两点而恶化。

首先，由于压力室的容积增大而而压力室中产生压力脉动。具体地，需要增大压力室的容积以增加针提升量。然而，当压力室的容积增大时，燃料压力的脉动周期将随着来自压力室的燃料流出而变得更长。因此，需要长时间来收敛压力脉动，使得喷嘴针的位移在阀打开方向上变得不稳定。

其次，浮子弹簧被过度压缩。具体地，当针提升量增大时，浮动弹簧在喷嘴针和浮板之间被大量压缩。浮动弹簧施加到浮板的偏压力变得不均匀，使得浮板将会倾斜。因此，浮板打开/关闭入口端口的行为发生变化，使得喷嘴针的位移在阀关闭方向上变得不稳定。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种燃料喷射装置，即使当喷嘴针的位移沿着阀打开方向增大时，该燃料喷射装置也能够保持燃料喷射量的高精度。

根据本公开，燃料喷射装置具有阀本体，其限定喷射端口、填充有燃料的控制室、用于将燃料引入控制室中的入口通道以及用于将燃料从控制室排放的出口通道；针，其将通过控制室中燃料压力变化而位移以打开/关闭喷射端口；以及关闭构件，其以可位移的方式容置在控制室中以关闭入口通道的入口开口。入口开口在面对控制室的开口壁上开口。燃料喷射装置还具有偏压构件，该偏压构件以这种方式容置在控制室中以朝开口壁偏压关闭构件。

控制室由限定壁所限定，该限定壁具有分隔壁部。分隔壁部将控制室分成用于向针施加燃料压力的背压室以及容置关闭构件和偏压构件的容置室。分隔壁部具有限制孔，该限制孔将容置室和背压室彼此流体连通。分隔壁部具有支撑偏压构件的支撑表面。

附图说明

根据参考附图进行的以下详细描述，将使得本公开的上述和其他目的、特征和优点变得更加显而易见。在附图中：

图1是示出了包括根据第一实施例的燃料喷射装置的燃料供应系统的整体构造的示意图；

图2是示出了根据第一实施例的燃料喷射装置的纵截面图；

图3是示出了根据第一实施例的燃料喷射装置中的控制室附近的纵截面图；

图4是示出了根据第二实施例的燃料喷射装置中的控制室附近的纵截面图；以及

图5是示出了根据第三实施例的燃料喷射装置中的控制室附近的纵截面图。

具体实施方式

参考附图，下文将描述本公开的多个实施例。在每个实施例中，相同的部分和部件以相同的附图标记表示，并且不再重复相同的描述。在每个实施例中仅说明构造的一部分的情况下，可以将前一实施例的构造用作其他构造。此外，即使没有明确地描述，每个实施例的构造也可以彼此组合。(第一实施例)

将燃料喷射装置10应用于图1所示的燃料供应系统1。燃料喷射装置10将存储在燃料箱4中的燃料供应到柴油发动机2的每个燃烧室2b。连同燃料喷射装置10，燃料供应系统1还设置有供给泵5、高压燃料泵6、共轨3、控制单元9等。

供给泵5是电动泵，例如次摆线式泵。高压燃料泵6在其中包括供给泵5。供给泵5将储存在燃料箱4中的轻油供给至高压燃料泵6。供给泵5可以独立地设置在燃料箱4中。

高压燃料泵6是柱塞泵。高压燃料泵6由发动机2的输出轴所驱动。高压燃料泵6通过燃料管6a流体连接至共轨3。高压燃料泵6增加了从供给泵5所供应的燃料的压力，并将高压燃料供应到共轨3。

共轨130通过高压燃料管3b流体连接至多个燃料喷射装置10。共轨130通过过剩燃料管8a流体连接至燃料箱4。共轨3存储从高压燃料泵6所供应的高压燃料，并将高压燃料分配到每个燃料喷射装置10。共轨3设置有减压阀8。当共轨3中的燃料压力超过目标燃料压力时，减压阀8将过剩燃料从共轨3排放到过剩燃料管8a。

控制单元9是电连接到每个燃料喷射装置10的电子控制单元。控制单元9根据发动机2的驱动条件控制每个燃料喷射装置10的燃料喷射。控制单元9包括微型计算机、用于将驱动电流施加到每个燃料喷射装置10的电磁控制阀40(参见图2)的驱动电路等。

将燃料喷射装置10设置至气缸盖2a，该气缸盖2a在其中限定燃烧室2b。燃料喷射装置10通过喷射端口39将从高压燃料管3b所供应的高压燃料喷射到燃烧室2b中。燃料喷射装置10具有控制通过喷射端口39的燃料喷射的阀结构。燃料喷射装置10利用高压燃料的燃料压力来打开/关闭喷射端口39。供应至燃料喷射装置10的燃料的一部分通过返回管8b和过剩燃料管8a返回燃料箱4。

如图2和图3所示，燃料喷射装置10设置有阀本体20、喷嘴针50、电磁控制阀40、可移动板60以及支撑弹簧68。

阀本体20包括喷射器本体构件21、通道形成构件22、喷嘴本体构件23、保持螺母24、气缸70等。阀本体20在其中限定高压通道燃料31、入口通道32、出口通道33、控制室35以及低压室38。此外，阀本体20限定控制阀座表面26、开口壁27和喷射端口39。

高压燃料通道31在喷射器本体构件21、通道形成构件22和喷嘴本体构件23中延伸。高压燃料通道31流体连接至高压管燃料3b(参见图1)。从共轨3通过高压燃料管3b所供应的高压燃料通过高压燃料通道31流到喷射端口39。

入口通道32在通道形成构件22中从高压燃料通道31分支，以使高压燃料通道31和控制室35流体连接。入口通道32将流动通过高压燃料通道31的高压燃料的一部分引入控制室35中。入口通道32的面对控制室35的一个端部在开口壁27上开口为入口开口32a。入口开口32a可以是圆形开口或环形开口。

出口通道33是燃料通道，其在通道形成构件22中邻近于入口通道32进行限定。出口通道33使控制室35和低压室38流体连接。控制室35中的燃料通过出口通道33流出到低压室38。出口通道33的面对控制室35的一个端部在开口壁27上开口为出口开口33a。出口通道33的面对低压室38的另一端部在控制阀座表面26上开口为排放开口33b。出口开口33a和排放开口33b是圆形开口。

控制室35由通道形成构件22、气缸70、喷嘴针50等所限定。控制室35相对于喷嘴针50定位于喷射端口39的相反侧。控制室35填充有通过入口通道32所供应的燃料。控制室35中的燃料压力取决于通过入口通道32/出口通道33流入/流出的燃料量。

低压室38是限定于喷射器本体构件21中的空间。低压室38在其中容置有电磁控制阀40。低压室38填充有压力低于控制室35的燃料。低压室38流体连接至返回管8b。通过出口通道33所排放的过剩燃料流动通过返回管8b。

控制阀座表面26形成在通道形成构件22的上端表面上，该上端表面与喷射器本体构件21接触。控制阀座表面26以这种方式环形地形成以围绕排放开口33b。

开口壁27形成在通道形成构件22的下端表面上，该下端表面与喷嘴本体构件23接触。开口壁27是限定控制室35的限定壁70a的一部分。开口壁27形成控制室35的顶部。将入口开口32a和出口开口33a设置至开口壁27。可移动板60位于开口壁27上或远离开口壁27移动。

喷射端口39形成在阀本体20的插入气缸盖2a的前端(参见图1)上。喷射端口39暴露于燃烧室2b。阀本体20的前端具有圆锥形状或半球形状。多个喷射端口39从阀本体20的内壁径向向外形成。高压燃料通过每个喷射端口39喷射到燃烧室2b中。当高压燃料流动通过喷射端口39时，高压燃料雾化以与空气容易地混合。

喷嘴针50具有柱状形状。喷嘴针50根据控制室35中的燃料压力而在阀本体20中往复运动，以打开/关闭喷射端口39。喷嘴针具有面对喷射端口39的圆锥形前端。喷嘴本体构件23以这样的方式容置喷嘴针50使得喷嘴针50从通过高压燃料通道31所供应的高压燃料接收液压，以打开喷射端口39。喷嘴针50从针弹簧53接收偏压力以关闭喷射端口39。喷嘴针50具有压力接收表面51和滑动表面52。

压力接收表面51形成在喷嘴针50的面对控制室35的轴向端部上。压力接收表面51从控制室35中的高压燃料接收液压以关闭喷射端口39。滑动表面52以不透油的方式在气缸70的内壁表面上滑动。

电磁控制阀40是用于打开/关闭排放开口33b的机构。电磁控制阀40包括控制阀本体42以及驱动部41。控制阀本体42打开/关闭排放开口33b。驱动部41使控制阀本体42位移。当驱动部41未从控制单元9接收驱动电流时，控制阀本体42位于控制阀座表面26上，从而中断从控制室35流到低压室38的燃料。同时，当驱动部41从控制单元9接收驱动电流时，驱动部41使控制阀本体42移动离开控制阀座表面26，从而燃料可以从控制室35流入低压室38中。

可移动板60是盘形的。可移动板60设置在控制室35中。可移动板60沿喷嘴针50的轴向方向往复运动。可移动板60在其中心处具有连通孔61，该连通孔61沿着其轴向方向穿透可移动板60。当控制阀本体42打开排放开口33b时，控制室35中的燃料流动通过连通孔61和出口通道33，以排放到低压室38中。连通孔61具有离开孔口62。

当可移动板60位于开口壁27上以关闭入口开口32a时，离开孔口62限制流动通过连通孔61的燃料量，使得指定燃料量从控制室35流出到出口通道33中。连通孔61的内直径d2约为0.1mm。离开孔口62沿着可移动板60的轴向方向增大了可移动板60的上表面和下表面之间的压差。将可移动板60通过压差朝开口壁27偏压，以关闭入口开口32a。可移动板60用作三通阀，并且实现静态无泄漏结构，该静态无泄漏结构防止高压燃料总是从入口开口32a流入控制室35中。

支撑弹簧68是螺旋弹簧。支撑弹簧68的外直径小于可移动板60的外直径。支撑弹簧68以压缩状况设置在控制室35中。支撑弹簧68和可移动板60基本上彼此同轴。支撑弹簧68将可移动板60朝开口壁27偏压，使得可移动板60返回到可移动板60与开口壁27接触的初始位置处。

接下来，将详细描述限定控制室35的气缸的构造。气缸70将控制室35沿轴向方向分成两个空间。具体地，控制室35被分成背压室36和容置室37。气缸70具有分隔壁部75、第一周向壁部71、第二周向壁部72以及第三周向壁部73。

背压室36面对压力接收表面51。背压室36由分隔壁部75、第三周向壁部73和压力接收表面51所限定。背压室36的内直径约为3.5mm。将背压室36中的燃料压力施加到喷嘴针50。

容置室37面对开口壁27。容置室37由分隔壁部75、第一周向壁部71、第二周向壁部72和开口壁27所限定。容置室37和背压室36彼此同心地形成。容置室37容置可移动板60和支撑弹簧68。当喷嘴针50关闭喷射端口39时，填充容置室37的燃料的体积低于填充背压室36的燃料的体积。

分隔壁部75沿着气缸70的轴向方向定位于第二周向壁部72和第三周向壁部73之间。分隔壁部75沿着正交于气缸70的轴向方向的方向延伸。分隔壁部75将控制室35分成背压室36和容置室37。分隔壁部75具有支撑表面76和限制孔77。

支撑表面76形成在分隔壁部75的上表面上，该上表面面对容置室37。支撑弹簧68的一个端部固定在支撑表面76上。支撑表面76支撑支撑弹簧68，由此支撑弹簧68与喷嘴针50的移动隔离。

限制孔77是沿着分隔壁部75的厚度方向穿透分隔壁部75的开孔。限制孔77定位于分隔壁部75的中心。支撑表面76围绕限制孔77形成。限制孔77与背压室36和容置室37同轴形成。限制孔77使背压室36和容置室37彼此流体连接。

限制孔77的内直径d3大于离开孔口62的内直径d2并且小于背压室36的内直径d1。限制孔77的内直径d3约为0.2-0.8mm。限制孔77的内直径d3是离开孔口62的内直径d2的两倍至七倍。限制孔77的流动通道面积a3大于离开孔口62的流动通道面积a2。流动通道面积a3是流动通道面积a2的四倍至五十倍。优选的是，限制孔77的内直径d3小于背压室36的内直径d1的一半。更优选的是，限制孔77的内直径d3是背压室36的内直径d1的五分之一，以减小背压室36中的压力脉动。

在气缸70的周向壁部中，第一周向壁部71最靠近开口壁27。第一周向壁部71限定容置室37并围绕可移动板60。第一周向壁部71的内直径d21略大于可移动板60的外直径。

第二周向壁部72是处于第一周向壁部71和分隔壁部75之间的内周向壁部。第二周向壁部72限定容置室37并围绕支撑弹簧68。第二周向壁部72的内直径d22略大于支撑弹簧68的外直径并且小于第一周向壁部71的内直径d21。

第三周向壁部73与分隔壁部75和压力接收表面51一起限定背压室36。第三周向壁部73与第一和第二周向壁部71,72同轴。第三周向壁部73可滑动地支撑喷嘴针50的滑动表面52。第三周向壁部73的内直径是背压室36的内直径d1，并且略大于第一周向壁部71的内直径d21。第三周向壁部73的内直径d1大于第二周向壁部72的内直径d22。

当控制单元9操纵电磁控制阀40打开时，燃料从控制室35流出通过离开孔口62和出口通道33到达低压室38中。控制室35中的燃料压力下降并且喷嘴针50由喷射端口附近的高压燃料向上推动，使得燃料喷射开始。

同时，当控制单元9控制电磁控制阀40关闭时，将可移动板60偏压到开口壁27上的液压减小。因此，可移动板60通过入口开口32a中的燃料压力而远离开口壁27移动，由此高压燃料可以流入控制室35中。当控制室35中的燃料压力恢复时，将喷嘴针50向下推动以关闭喷射端口39。

根据上述第一实施例，控制室35由分隔壁部75分成背压室36和容置室37，并且背压室36和容置室37通过限制孔77彼此连通。因此，与未设置分隔壁部75的情况相比，即使当控制室35的容积增大时，仍可以限制背压室36的容积的增加。根据以上所述，背压室36中的燃料压力的脉动周期变短，使得压力脉动尽早收敛。因此，避免了喷嘴针50的位移速度以波状方式变化。因此，可以减小燃料喷射量关于电磁控制阀40的打开时间段的变化。

此外，根据第一实施例，支撑弹簧68由分隔壁部75的支撑表面76所支撑。因此，即使当压力接收表面51由于喷嘴针50的较大位移而靠近可移动板60(参见图3中的双点划线)时，支撑弹簧68也不会被过度压缩。支撑弹簧68可以以适当的姿势将可移动板偏压至开口壁27中。因此，可以限制可移动板60的行为变化。根据以上所述，限制了在电磁控制阀40关闭之后流入控制室35中的燃料量变化被改变。喷嘴针50关闭喷射端口39的位移可以得以稳定。因此，可以减小燃料喷射量关于电磁控制阀40的打开时间段的变化。

因此，即使增大喷嘴针50的位移以增加燃料喷射量，仍可以以高精度控制燃料喷射量。

此外，由于分隔壁部75的支撑表面76支撑支撑弹簧68，因此可以使支撑弹簧68的压缩余量限制基本上为零。因此，可以容易地增加喷嘴针50的最大提升量。此外，支撑弹簧68不会从喷嘴针50接收任何向上移动。因此，支撑弹簧68稳定地偏压可移动板60，使得可移动板60不会倾斜。可以进一步提高燃料喷射的精度。

限制孔77的内直径d3小于背压室36的内直径d1的一半。限制孔77确定地抑制背压室36中的压力脉动。

此外，限制孔77的流动通道面积a3大于离开孔口62的流动通道面积a2。利用这种构造，限制孔77基本上不会阻止燃料从背压室36流出。因此，类似于未形成分隔壁部75的构造，在电磁控制阀40打开之后，背压室36中的燃料压力迅速下降。因此，喷射精度和响应性均可以保持很高。

此外，根据第一实施例，填充容置室37的燃料的体积小于填充背压室36的燃料的体积。由于填充容置室37的燃料的体积小，所以在电磁控制阀40打开之后，在控制室35中迅速地产生燃料压降。根据以上所述，确保了对控制单元9的高响应性。

第二周向壁部72的内直径d22小于第一周向壁部71的内直径d21。根据上述，由于容置室37的过度容积可以减小，所以填充容置室37的燃料量可以减少。可以基本上避免控制室35中的压降延迟，并且喷嘴针50的提升开始正时可以接近电磁控制阀40的阀打开正时。因此，即使控制室35被分开，也可以确保燃料喷射装置10的高响应性。

应该注意到，喷嘴针50对应于针，可移动板60对应于关闭构件，并且支撑弹簧68对应于偏压构件。

(第二实施例)

图4中所示的第二实施例是第一实施例的修改。阀本体220具有喷嘴本体构件223以及阀容置构件123。气缸270仅限定背压室36。

阀容置构件123是柱形的。阀容置构件123同心地设置在通道形成构件22和喷嘴本体构件223之间。阀容置构件123具有纵向孔131a。纵向孔131a沿着阀容置构件123的轴向方向穿透阀容置构件123。纵向孔131a是高压燃料通道31的一部分。

阀容置构件123限定容置室37。阀容置构件123具有第一周向壁部71、第二周向壁部72以及分隔壁部75，这些壁部是限定容置室37的限定壁70a。阀容置构件123容置可移动板60和支撑弹簧68。支撑弹簧68以压缩状态设置在分隔壁部75的支撑表面76和可移动板60之间。

喷嘴本体构件223容置气缸270。针弹簧53将气缸270偏压到阀容置构件123的下端表面123a上。气缸270具有限定背压室36的第三周向壁部73。背压室36通过限制孔77与容置室37连通。

同样在第二实施例中，由于控制室35被分成容置室37和背压室36，因此在背压室36中产生的压力脉动可以迅速收敛。另外，由于支撑弹簧68不接收喷嘴针50的任何移动，因此可移动板60可以适当地打开/关闭入口开口32a。因此，燃料可以通过喷射端口39以高精度喷射。

在第二实施例中，背压室由气缸270限定，并且容置室37由阀容置构件123限定。分隔壁部75和限制孔77形成在阀容置构件123的下端表面123a处。因此，容置室37和限制孔77可以通过切割作业等容易地形成。如上所述，由于背压室36和容置室37分别由不同的构件形成，因此可以确保高加工精度。此外，切割作业后可以很容易地移除切屑。

(第三实施例)

图5中所示的第三实施例是第一实施例的另一修改。阀本体320具有外气缸370和内气缸170。

外气缸370围绕控制室35的整个圆周。外气缸370具有第一周向壁部71、第三周向壁部73、滑动壁部74以及限制部78。滑动壁部74沿着其轴向方向形成于第一周向壁部71和第三周向壁部73之间。滑动壁部74和第一周向壁部71连续地形成。滑动壁部74的内直径等于第一周向壁部71的内直径，并且基本上等于内气缸170的外直径。限制部78是形成于滑动壁部74和第三周向壁部73之间的台阶。限制部78限制内气缸170在内气缸170靠近喷嘴针50的方向上的位移。

内气缸170是具有底壁的气缸。内气缸170以与可移动板60对齐的方式容置在外气缸370中。内气缸170与外气缸370的滑动壁部74可滑动地接合。内气缸170具有第二周向壁部72和分隔壁部75。

分隔壁部75对应于内气缸170的底壁171。底壁171限定支撑表面76。支撑弹簧68的一个端部固定在支撑表面76上。支撑弹簧68偏压内气缸170使得底壁171得以与限制部78接触。底壁171具有限制孔77。

同样在第三实施例中，由于控制室35被分成容置室37和背压室36，因此在背压室36中产生的压力脉动可以迅速收敛。另外，由于支撑弹簧68不接收喷嘴针50的任何移动，因此可移动板60可以适当地打开/关闭入口开口32a。因此，燃料可以通过喷射端口39以高精度喷射。

另外，限制孔77的位置根据内气缸170的滑动移动而变化。因此，限制孔77随着背压室36中的压力脉动的移动产生阻尼效果。背压室36中的压力脉动可以迅速收敛。

此外，由于将分隔壁部75和限制孔77设置至底壁171，所以分隔壁部75和限制孔77可以比在气缸内部的中间处形成分隔壁部和分隔孔的构造更容易形成。因此，可以保持高切割精度。可以很容易地移除切屑。

在第三实施例中，内气缸170对应于内气缸构件，并且外气缸370对应于外气缸构件。

(另一个实施例)

虽然已经参考本公开的多个实施例描述了本公开，但是应该理解，本公开不限于这些实施例和构造。本公开旨在涵盖在本公开的精神和范围内的各种修改和等同设置。

在第一实施例中，支撑支撑弹簧的分隔壁部与气缸一体形成。在第二和第三实施例中，支撑支撑弹簧的支撑构件与阀容置构件和内气缸分开形成。如上所述，可以适当地改变用于限定控制室的构造。

在上述实施例中，支撑弹簧是螺旋弹簧。然而，支撑弹簧可以是板簧。

在上述实施例中，限制孔具有圆形横截面。然而，只要可以限制脉动，就可以适当地改变限制孔的形状和尺寸。此外，背压室和容置室中的每一个可以适当地改变其形状和容积。

电磁控制阀可以由具有压电致动器的控制阀代替。上述燃料喷射装置可以喷射轻油以外的燃料。

虽然已经参考本公开的实施例描述了本公开，但是应该理解，本公开不限于这些实施例和构造。本公开旨在涵盖各种修改和等同设置。另外，尽管存在所述各种组合和构造，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造也在本公开的精神和范围内。