專利名稱：燃料噴射閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將燃料噴射到熱力發(fā)動機中的燃料噴射閥。
背景技術：
與美國專利No.6196193相對應的JP-A-2001-500218中公開的普通的燃料噴射閥包括噴嘴、控制閥、致動器、和控制室。通常，噴嘴具有閥針，所述閥針開啟和閉合噴孔。控制閥設置在閥室內部用于選擇性地將閥室與低壓燃料通道或者與高壓燃料通道相連。致動器致動控制閥?？刂剖铱偸峭ㄟ^連通通道與閥室相通?？刂剖抑械娜剂蠅毫⑺鲩y針沿著閥閉合方向偏壓，用于閉合噴孔?？刂崎y控制所述控制室中的壓力，用于控制噴嘴的閥的開啟和閉合。
同樣，下面的結構被采用，從而用于開啟和閉合所述閥的噴嘴的速度可以被獨立地設置。換句話說，在閥室和高壓燃料通道之間的連通被允許的狀態(tài)時，高壓燃料通道中的高壓燃料僅通過連通通道被引入控制室中。更特別的是，燃料噴射閥包括位于低壓燃料通道中的出口和位于高壓燃料通道中的入口。據此，用于開啟噴孔的噴嘴的閥開啟速度可以通過出口設置，并且用于閉合噴孔的噴嘴的閥閉合速度可以通過所述入口設置。因此，用于開啟和閉合噴嘴的閥(噴孔)的速度可以獨立地設置，并且用于開啟和閉合噴嘴的閥的速度的設置的靈活性非常高。
然而在JP-A-2001-500218中所述的燃料噴射閥中，如圖8所示，在噴嘴的閥開啟時，壓力脈沖產生在控制室中。結果，所述閥針與壓力脈沖發(fā)生共振以振動，并且因此不利地被提升。這時，閥針的提升量不與驅動脈沖持續(xù)時間(對應于用于噴射期的指令值)成比例。結果不利的是，如圖9所示，燃料噴射量相對于驅動脈沖持續(xù)時間的特征曲線不是線性的。

發(fā)明內容
本發(fā)明是考慮到上述缺點做出的。因此，本發(fā)明的目的是解決至少一個上述問題。
為了實現本發(fā)明的目的，提供一種燃料噴射閥，其包括閥室，控制閥，致動器，控制室和噴嘴?？刂崎y設置在閥室中，其中控制閥與閥室的低壓側落座表面接合和分離，用于阻止和允許閥室和低壓燃料通道之間的連通，并且控制閥與閥室的高壓側落座表面接合和脫離，用于阻止和允許閥室和高壓燃料通道之間的連通。致動器致動控制閥?？刂剖铱偸峭ㄟ^連通通道與閥室連通。噴嘴具有閥針，用于開啟和閉合噴孔，其中所述閥針被控制室中的燃料壓力沿著閥閉合方向偏壓用于閉合噴孔。在閥室和高壓燃料通道之間的連通被允許的狀態(tài)中，高壓燃料通道中的高壓燃料僅通過連通通道被引入控制室中。連通通道具有普通節(jié)流孔。


根據下面的說明、權利要求和附圖，本發(fā)明及其另外的目的、特征和優(yōu)點將得到更好的理解，附圖中圖1是示出具有根據本發(fā)明一個實施例的燃料噴射閥的燃料噴射系統(tǒng)的基本結構的剖視圖；圖2是圖1的部分II的放大剖視圖；圖3是示出根據圖1的燃料噴射閥的控制室中的壓力和閥針提升量的特性圖；圖4是示出根據圖1的燃料噴射閥的驅動脈沖持續(xù)時間和燃料噴射量之間的關系的特性圖；圖5是示出圖1的燃料噴射閥中的節(jié)流孔直徑比和燃料排出速度比之間的關系的圖形；圖6是示出用于解釋TQ-Q線性度的驅動脈沖持續(xù)時間和燃料噴射量之間的關系的圖形；圖7是示出圖1的燃料噴射閥中的普通的節(jié)流孔直徑和TQ-Q線性度之間的關系的圖形；圖8是示出普通燃料噴射閥中的閥針提升量和控制室中的壓力的特性圖；和圖9是示出普通燃料噴射閥中的驅動脈沖持續(xù)時間和燃料噴射量之間的關系的特性圖。
具體實施例方式
下面將描述本發(fā)明的一個實施例。
燃料噴射閥安裝在內燃機(更特別的是柴油機，未示出)的缸蓋上。燃料噴射閥將蓄積在蓄壓器(未示出)中的高壓燃料噴射到內燃機的氣缸中。
如圖1和圖2所示，燃料噴射閥的主體1包括燃料進入孔11和燃料排出孔12，來自蓄壓器的高壓燃料被引入所述孔11中，燃料噴射閥內的燃料通過孔12流動到燃料箱100。
噴嘴2沿著縱向方向設置在主體1的一端處(在主體1的一縱向端處)，當處于閥門開啟的閥開啟狀態(tài)時，噴嘴2噴射燃料。噴嘴2具有閥針21、噴嘴彈簧22、和噴嘴筒體23。閥針21由主體1可滑動地保持。噴嘴彈簧22將閥針21沿著閥閉合方向偏壓用于閉合所述閥。噴嘴筒體23接納閥針21的活塞部21a。
噴孔24通過高壓燃料通道13與燃料進入孔11相通，噴孔24形成在主體1的一個縱向端處，并且它設計成使得高壓燃料通過噴孔24被噴射到內燃機的氣缸中。錐形閥座25形成在噴孔24的上游，并且噴孔24通過使形成在閥針21中的落座部分21b與閥座25接合和脫離從而被開啟或閉合。
噴嘴簡體23可滑動地并且流體密封地接納活塞部21a，并且活塞部21a和噴嘴筒體23限定控制室26，控制室中的內部燃料壓力在高壓和低壓之間改變。并且閥針21被控制室26中的燃料壓力沿著閥閉合方向偏壓，并且同樣閥針21被高壓燃料沿著閥開啟方向偏壓用于開啟所述閥，所述高壓燃料通過高壓燃料通道13從燃料進入孔11朝著噴孔24被引入。
在主體1的縱向中間部分中形成有閥室14，閥室14接納控制閥3，控制閥3控制所述控制室26中的壓力?？刂剖?6總是通過連通通道15與閥室14連通。更具體的是，控制室26僅與閥室14連通。普通節(jié)流孔(common orifice)50安裝在連通通道15中，并且用作限流器，用于限制穿過連通通道15的流動。
閥室14與高壓連通通道13a相連，通道13a是高壓燃料通道13的分支。同樣，閥室14通過低壓燃料通道16連接到燃料排出孔12。排出節(jié)流孔60設置到低壓燃料通道16，并且用作限流器，用于限制穿過低壓燃料通道16的流動。
控制閥3具有閥元件31和閥簧32。閥元件31與低壓側落座表面33接合和脫離從而阻止和允許閥室14和低壓燃料通道16之間的連通，并且閥元件31與高壓側落座表面34接合和脫離從而阻止和允許閥室14和高壓連通通道13a之間的連通。閥簧將閥元件31沿著下面的方向偏壓該方向用于開啟(允許)閥室14和高壓連通通道13a之間的連通，并且同時用于閉合(阻止)閥室14和低壓燃料通道16之間的連通。
接納致動器4的致動器室17形成在主體1的另一個縱向端處，所述致動器4驅動所述控制閥3。致動器室17通過低壓連通通道16a連接到低壓燃料通道16。
致動器4包括壓電疊層41和傳遞部分。壓電疊層41具有堆疊在彼此上方的多個壓電元件，并且通過沖放電荷從而膨脹和收縮。傳遞部分將壓電疊層41的位移傳遞到控制閥3的閥元件31，所述位移由所述膨脹和收縮造成。
傳遞部分的結構如下所述。第一活塞43和第二活塞44可滑動地并且流體密封地被致動器筒體42接納，并且填充有燃料的流體室45設置在第一活塞43和第二活塞44之間。
第一活塞43被第一彈簧46朝著壓電疊層41偏壓，并且被壓電疊層41直接驅動。并且，當壓電疊層41膨脹時，流體室45中的壓力被第一活塞43提高。
第二活塞44被第二彈簧47朝著控制閥3的閥元件31偏壓，并且被流體室45中的壓力操作以驅動閥元件31。當壓電疊層41膨脹時，變得更高的流體室45中的壓力驅動第二活塞44，從而閥室14和高壓連通通道13a之間的連通被阻止。與此同時，第二活塞44驅動閥元件31使其位于這樣的位置中，在該位置中，閥室14和低壓燃料通道16之間的連通被允許。相反，當壓電疊層41收縮時，也就是當流體室45中的壓力低時，第二活塞44反抗第二彈簧47，并且被控制閥3的閥簧32朝著第一活塞43推動返回。
返回通道110將燃料排出孔12與燃料箱100相連，并且返回通道110在朝著低壓燃料通道16的一側處具有背壓閥120，用于控制低壓燃料通道16中的壓力。另外，背壓閥120將低壓燃料通道16中的壓力基本控制在1MPa，而蓄積在蓄壓器中的高壓燃料的壓力等于或者大于100MPa。
電能通過壓電驅動電路130被供應到壓電疊層41。壓電驅動電路130向壓電疊層41供電的正時被電子控制電路(下文稱為ECU)140控制。
ECU140包括已知的微型計算機，具有CPU、ROM、EEPROM和RAM，所有都沒有示出，并且ECU140根據存儲在微型計算機中的程序執(zhí)行計算處理。信號通過各種傳感器(未示出)被輸入ECU140中，所述傳感器檢測進氣量、加速器踏板的下壓量、內燃機的轉速和蓄壓器中的燃料壓力。
下面描述燃料噴射閥的操作。當壓電疊層41被通電時，壓電疊層41膨脹，并且第一活塞43被驅動以提高流體室45中的壓力。第二活塞44被因此變得更高的流體室45中的壓力朝著控制閥3的閥元件31驅動。
然后，因為閥元件31被第二活塞44驅動，因此閥元件31與高壓側落座表面34接觸(接合)，從而閥室14和高壓連通通道13a之間的連通被阻止。與此同時，閥元件31被移動遠離(脫離)低壓側落座表面33，從而閥室14和低壓燃料通道16之間的連通被允許。因此，控制室26中的燃料通過普通節(jié)流孔50、連通通道15、閥室14、排出節(jié)流孔(out orifice)60和低壓燃料通道16被返回到燃料箱100。
由于這個原因，控制室26中的壓力下降，并且將閥針21沿著閥閉合方向偏壓的力減小。因此，閥針21沿著閥開啟方向移動，從而落座部分21b脫離閥座25。結果，噴孔24被開啟，并且燃料通過噴孔24被噴射到內燃機的氣缸中。
在這個閥開啟操作的時候，因為從控制室26向閥室14的壓力傳遞被普通節(jié)流孔50限制(也就是這意味著控制室26中的死區(qū)體積的減小)，因此控制室26中的壓力脈沖的頻率提高，并且因此閥針21的共振被限制，如圖3所示。結果，閥針21的提升量變得基本與驅動脈沖持續(xù)時間成比例，并且燃料噴射量相對于驅動脈沖持續(xù)時間的特性基本為線性的，如圖4所示。
這之后，當停止向壓電疊層41通電時，壓電疊層41收縮，并且因此第一活塞43被第一彈簧46朝著壓電疊層41返回。同樣，通過閥簧32，閥元件31和第二活塞44被朝著第一活塞43返回。
由于這個原因，閥元件31從高壓側落座表面34分離(脫離)，從而閥室14和高壓連通通道13a之間的連通被允許。與此同時，閥元件31接觸(接合)低壓側落座表面33，從而閥室14和低壓燃料通道16之間的連通被阻止。因此，來自蓄壓器的高壓燃料通過高壓燃料通道13、高壓連通通道13a、閥室14、連通通道15和普通節(jié)流孔50被引入控制室26中。
結果，控制室26中的壓力升高，并且因此，將閥針21沿著閥閉合方向偏壓的偏壓力變得更大。因此，閥針21沿著閥閉合方向運動，并且落座部分21b落座(接合)在閥座25上，從而噴孔24被閉合。因此，完成燃料噴射。
接下來描述下面的內容。普通節(jié)流孔50具有d1的直徑(第一直徑)，并且排出節(jié)流孔60具有d2的直徑(第二直徑)。節(jié)流孔直徑比定義為Rori(Rori＝d1/d2)。通過兩個節(jié)流孔50、60從控制室26排出到燃料箱100的燃料的每單位時間的流量(下文稱為燃料排出速度)定義為Qout。在節(jié)流孔直徑比Rori無限的狀態(tài)中的特定燃料排出速度定義為參考燃料排出速度Qout-std，并且燃料排出速度比被定義為Rq(Rq＝Qout/Qout-std)。在上述定義中，節(jié)流孔直徑比Rori和燃料排出速度比Rq之間的關系被解釋。
圖5示出了試驗結果。例如，這表示了當Rori≥2.7時燃料排出速度比Rq≥0.99并且?guī)缀醪桓淖?。因此，通過將節(jié)流孔直徑比Rori設置為等于或大于2.7，燃料排出速度Qout可以通過排出節(jié)流孔60被設置，同時幾乎不受普通節(jié)流孔50的影響，燃料排出速度Qout涉及用于開啟噴孔24的噴嘴的閥開啟速度。
另外，當噴嘴的閥閉合時引入控制室26的燃料不會穿過排出節(jié)流孔60。因此，用于閉合噴孔24的噴嘴的閥閉合速度可以通過穿過高壓連通通道13a、高壓側落座表面34、和普通節(jié)流孔50的路徑中的流量被設置。因此，噴嘴的閥開啟速度和閥閉合速度可以通過將節(jié)流孔直徑比Rori設置成等于或者大于2.7來被獨立地設置。
接下來，描述普通節(jié)流孔50的直徑d1和驅動脈沖持續(xù)時間TQ相對于燃料噴射量Q的線性度(下文稱為TQ-Q線性度)之間的關系。
首先，解釋TQ-Q線性度的定義。如圖6所示，近似直的線被發(fā)現穿過燃料噴射量相對于驅動脈沖持續(xù)時間的測量值(下文稱為測量噴射量)。并且在下面的狀態(tài)中，即測量的噴射量和通過所述近似直線找到的噴射量之間的差值通過噴射量誤差ΔQ表示的狀態(tài)中，噴射量誤差ΔQ的標準差定義為TQ-Q線性度。另外，當TQ-Q線性度的數值變得較小時，驅動脈沖持續(xù)時間和燃料噴射量之間的關系變得更加成比例，并且因此，驅動脈沖持續(xù)時間和燃料噴射量之間的特征線變得更加線性。
圖7示出了普通節(jié)流孔50的直徑d1和TQ-Q線性度之間的關系。例如，當直徑d1等于0.35毫米時，TQ-Q線性度表示0.5。因此，通過設置普通節(jié)流孔50的直徑d1等于或者小于0.35毫米(即d1≤0.35mm)，燃料噴射量相對于驅動脈沖持續(xù)時間的特征可以是線性的。因此，在噴嘴的閥開啟過程中，從控制室26向閥室14的壓力傳遞通過普通節(jié)流孔50被可靠地控制，并且從而燃料噴射量相對于驅動脈沖持續(xù)時間的特征可以更加線性。
根據本發(fā)明，在噴嘴的閥開啟過程中，閥針21的共振被限制，并且結果，閥針21的提升量相對于驅動脈沖持續(xù)時間變得基本成比例。因此，燃料噴射量相對于驅動脈沖持續(xù)時間的特征變得線性化。
同樣，被引入控制室26中的燃料的流速被在穿過高壓連通通道13a、高壓側落座表面34和普通節(jié)流孔50的路徑中流動的流量控制，并且因此，噴嘴的閥閉合速度根據需要被設置。同樣，從控制室26排出的燃料的流速被排出節(jié)流孔60控制，并且因此噴嘴的閥開啟速度可以根據需要被設置。
此時，通過使得普通節(jié)流孔50的直徑充分大于排出節(jié)流孔60的直徑，對于通過排出節(jié)流孔60控制穿過控制室26排出的燃料的流速的影響相對于普通節(jié)流孔50顯著地大(即閥針的閥開啟速度)。通常，流速(閥開啟速度)通過普通節(jié)流孔50和排出節(jié)流孔60的雙限流器被確定。
另外的優(yōu)點和變化對本領域的普通技術人員將是顯而易見的。因此廣義上，本發(fā)明不限于所示和所述的具體細節(jié)、代表性的設備和說明性的實例。
權利要求
1.一種燃料噴射閥，包括閥室(14)；控制閥(3)，設置在閥室(14)中，其中控制閥(3)與閥室(14)的低壓側落座表面(33)接合和脫離，用于阻止和允許閥室(14)和低壓燃料通道(16)之間的連通；和控制閥(3)與閥室(14)的高壓側落座表面(34)接合和脫離，用于阻止和允許閥室(14)和高壓燃料通道(13)之間的連通；致動器(4)，致動所述控制閥(3)；控制室(26)，總是通過連通通道(15)與閥室(14)連通；和噴嘴(2)，具有用于開啟和閉合噴孔(24)的閥針(21)，其中閥針(21)被控制室(26)中的燃料壓力沿著閥閉合方向偏壓用于閉合噴孔(24)，其中在閥室(14)和高壓燃料通道(13)之間的連通被允許的狀態(tài)中，高壓燃料通道(13)中的高壓燃料僅通過連通通道(15)被引入控制室(26)中；和連通通道(15)具有普通節(jié)流孔(50)。
2.如權利要求1所述的燃料噴射閥，其特征在于，低壓燃料通道(16)具有排出節(jié)流孔(60)。
3.如權利要求2所述的燃料噴射閥，其特征在于，普通節(jié)流孔(50)具有第一直徑；排出節(jié)流孔(60)具有第二直徑；和第一直徑大于第二直徑。
4.如權利要求2所述的燃料噴射閥，其特征在于，普通節(jié)流孔(50)具有第一直徑d1；排出節(jié)流孔(60)具有第二直徑d2；和d1/d1≥2.7。
5.如權利要求1或2所述的燃料噴射閥，其特征在于，普通節(jié)流孔(50)具有第一直徑d1；和d1≤0.35毫米。
6.如權利要求3所述的燃料噴射閥，其特征在于，普通節(jié)流孔(50)的第一直徑為d1；排出節(jié)流孔(60)的第二直徑為d2；和d1/d1≥2.7。
7.如權利要求3所述的燃料噴射閥，其特征在于，普通節(jié)流孔(50)的第一直徑為d1；和d1≤0.35毫米。
8.如權利要求4所述的燃料噴射閥，其特征在于，d1≤0.35毫米。
9.如權利要求1所述的燃料噴射閥，其特征在于，普通節(jié)流孔(50)用作限流器，用于限制穿過連通通道(15)的流動。
10.如權利要求2所述的燃料噴射閥，其特征在于，排出節(jié)流孔(60)用作限流器，用于限制穿過低壓燃料通道(16)的流動。
全文摘要
一種燃料噴射閥，包括閥室(14)、控制閥(3)、致動器(4)、控制室(26)和噴嘴(2)?？刂崎y(3)設置在閥室(14)中。致動器(4)致動控制閥(3)?？刂剖?26)總是通過連通通道(15)與閥室(14)連通。噴嘴(2)具有閥針(21)，用于開啟和閉合噴孔(24)，其中閥針(21)被控制室(26)中的燃料壓力沿著閥閉合方向偏壓。在閥室(14)和高壓燃料通道(13)之間的連通被控制閥(3)允許的狀態(tài)中，高壓燃料通道(13)中的高壓燃料僅通過連通通道(15)被引入控制室(26)中。連通通道(15)具有普通節(jié)流孔(50)。
文檔編號F02M47/02GK101086243SQ20071010829
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權日2006年6月8日
發(fā)明者鈴木啟介 申請人:株式會社電裝