本發(fā)明涉及一種燃料噴射器諸如柴油燃料噴射器，更具體地說，涉及一種用于控制燃料噴射器中的閥針的打開和關(guān)閉的阻尼機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

其中從諸如柴油共軌之類的積累器容器供應(yīng)燃料的已知燃料噴射器包括閥針，該閥針定位成在控制閥的控制作用下在燃料噴射器的孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此進(jìn)行從位于噴嘴本體的頂端中的一個(gè)或多個(gè)噴孔向燃燒室噴射燃料。

閥針在打開和關(guān)閉位置之間的運(yùn)動(dòng)由作用在閥針上的力控制，該力是由包圍閥針的一部分的圓筒中的高壓力燃料與包圍閥針的頂端的控制腔室中的燃料壓力之間的壓力差引起的?？刂魄皇胰莘e中的壓力并因此作用在閥針上的力由控制閥控制，并由入口閥孔口(ino)和受限排泄孔口(rdo)調(diào)整，由此影響閥針的動(dòng)作即提升速率、阻尼、打開和關(guān)閉速度以及閥針作用在上閥座和下閥座上的沖擊力。然而，ino和rdo是積累器容積內(nèi)的燃料壓力的函數(shù)，因此它們對(duì)閥針運(yùn)動(dòng)的控制程度受到限制。

在歐洲專利申請(qǐng)ep0971118a(isuzumotors有限公司)中公開了一種對(duì)閥針的運(yùn)動(dòng)提供改進(jìn)控制的已知方法，該申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施方式包括裝配至閥針的軸環(huán)，由此該軸環(huán)允許燃料經(jīng)由位于該軸環(huán)中的通孔進(jìn)行有限節(jié)流式流動(dòng)。然而，由于該軸環(huán)位于噴嘴本體的圓筒中，因此該軸環(huán)對(duì)提高閥針運(yùn)動(dòng)控制的有效性對(duì)相對(duì)于圓筒孔的偏心率比較敏感。具體而言，軸環(huán)在該孔內(nèi)的定位由于累加了附加公差而增加了軸環(huán)的偏心率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于燃料噴射器的改進(jìn)閥針運(yùn)動(dòng)控制裝置，其至少減輕了上述問題。

因而，在第一方面中，本發(fā)明了提供根據(jù)權(quán)利要求1的閥針運(yùn)動(dòng)控制裝置。

所述軸環(huán)可以具有比設(shè)置在所述圓筒部中的孔的橫截面面積大的橫截面面積。

優(yōu)選地，所述軸環(huán)相鄰于所述第一燃料容積部的第一端面和所述軸環(huán)的第二端面均具有比所述壓力表面的表面面積大的表面面積。

優(yōu)選地，所述軸環(huán)與所述軸環(huán)定位部之間的空隙為足夠低的值以致于防止燃料通過所述空隙在所述第一燃料容積部和所述第二燃料容積部之間流動(dòng)。

所述受限流體通路可以包括貫穿所述軸環(huán)設(shè)置的至少一個(gè)孔口。

所述軸環(huán)可以設(shè)置有兩個(gè)孔口，這兩個(gè)孔口定位在所述軸環(huán)上的在所述閥針的兩側(cè)且距離所述閥針相等距離的相對(duì)位置處。

所述軸環(huán)可以包括多孔材料。所述軸環(huán)可以至少部分地由燒結(jié)材料形成。

所述軸環(huán)可以與彈簧座一體地形成，彈簧的一端抵靠在該彈簧座上，該彈簧將所述閥針偏壓向關(guān)閉位置。

所述彈簧可以抵靠所述彈簧座的接觸表面，其中所述接觸表面與所述軸環(huán)軸向分離。

在進(jìn)一方面中，本發(fā)明包括一種組裝如前所述的閥針運(yùn)動(dòng)控制裝置的方法，該方法包括以干涉配合將所述軸環(huán)推入配合到所述閥針上。

在進(jìn)一方面中，本發(fā)明包括一種燃料噴射器，該燃料噴射器包括如上所述的閥針運(yùn)動(dòng)控制裝置。

附圖說明

現(xiàn)在參照附圖以示例方式描述本發(fā)明，其中：

圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的nmc軸環(huán)的燃料噴射器的剖視圖；

圖2和圖3是圖1的燃料噴射器的標(biāo)示區(qū)域的詳細(xì)剖視圖；

圖4是用于沒有nmc軸環(huán)的兩個(gè)噴射器和具有根據(jù)本發(fā)明的nmc軸環(huán)的一個(gè)噴射器的在噴射事件開始時(shí)燃料供應(yīng)的圖表對(duì)比；

圖5是用于兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)噴射器和具有根據(jù)本發(fā)明的nmc軸環(huán)200的噴射器的在整個(gè)噴射事件中燃料供應(yīng)速率的圖表對(duì)比；

圖6是結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的nmc軸環(huán)的另選實(shí)施方式的燃料噴射器的局部剖視圖；

圖7是結(jié)合有根據(jù)本發(fā)明的nmc軸環(huán)的另一個(gè)另選實(shí)施方式的燃料噴射器的剖視圖；以及

圖8是圖7的燃料噴射器的局部剖視圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的下面描述中，僅關(guān)于附圖使用諸如上、下、在…上方、在…下方、頂部和底部之類的相對(duì)術(shù)語(yǔ)，并且這些術(shù)語(yǔ)并不是為了進(jìn)行限制。

參照?qǐng)D1至圖3，本發(fā)明的第一實(shí)施方式包括閥針運(yùn)動(dòng)控制元件，該閥針運(yùn)動(dòng)控制元件包括裝配至燃料噴射器2的閥針運(yùn)動(dòng)控制軸環(huán)200(nmc軸環(huán)200)。從上到下，該燃料噴射器2包括第一噴射器本體部4、活塞引導(dǎo)部6、圓筒部8和噴嘴本體10。噴嘴本體10包括接近圓筒部8的噴嘴本體頭部12。

該燃料噴射器2進(jìn)一步包括閥針14，該閥針14包括長(zhǎng)形構(gòu)件，該長(zhǎng)形構(gòu)件具有在噴嘴本體10內(nèi)延伸的第一下端區(qū)域70和延伸到活塞引導(dǎo)部6內(nèi)的第二上端區(qū)域72。閥針14被布置成在噴射器的孔內(nèi)沿著噴射器的縱向軸線a往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該孔包括設(shè)置在活塞引導(dǎo)部6中的引導(dǎo)孔16、設(shè)置在圓筒部8中的孔20和設(shè)置在噴嘴本體10中的孔22。設(shè)置在噴嘴本體10中的孔22包括位于噴嘴本體頭部12中的擴(kuò)大部24，即該擴(kuò)大區(qū)域24具有比噴嘴本體10的孔22的其余部分更大的橫截面面積。

圓筒部8經(jīng)由燃料入口100而從諸如共軌之類的積累器容積(未在圖中示出)供應(yīng)高壓燃料。

偏壓彈簧26在由活塞引導(dǎo)部6的下端面30提供的第一彈簧座與由閥針14提供的第二彈簧座32之間設(shè)置在圓筒部8中。彈簧26將閥針14偏壓向關(guān)閉位置，在該關(guān)閉位置，設(shè)置在閥針14的第一下端區(qū)域70處的第一截錐形表面24與設(shè)置在噴嘴本體10的第一下就座區(qū)域80接合。

在活塞引導(dǎo)部6內(nèi)并朝向引導(dǎo)孔16的上端為圍繞閥針14的第二上端區(qū)域72的控制腔室38。包括可在孔64內(nèi)移動(dòng)的控制閥構(gòu)件的噴嘴控制閥(ncv)60設(shè)置在第一噴射器本體部4中。ncv60由位于ncv60上方的致動(dòng)器(未示出)控制。該致動(dòng)器可操作成控制閥控制構(gòu)件在孔64內(nèi)的位置，由此對(duì)控制腔室38內(nèi)的燃料壓力進(jìn)行控制，并由此控制閥針14在關(guān)閉位置和打開位置之間的運(yùn)動(dòng)，如下面將更詳細(xì)地說明的?？刂魄皇?8內(nèi)的燃料壓力通過設(shè)置在活塞引導(dǎo)部6中的入口孔(ino)66和受限排泄孔口(rod)68調(diào)整。

當(dāng)控制閥構(gòu)件位于第一位置時(shí)，控制腔室38中的燃料壓力相對(duì)較高，從而在彈簧26的偏壓作用下，閥針14如圖所示那樣保持在關(guān)閉位置，即其中位于閥針14的第一下端區(qū)域70處的第一截錐形表面34被推到與設(shè)置在噴嘴本體10中的第一下就座區(qū)域80接合。在該關(guān)閉位置，位于閥針14的第一下端70處的第一截錐形表面34將設(shè)置在噴嘴本體10中的一個(gè)或多個(gè)噴孔74密封，由此防止燃料通過噴孔74噴射到燃燒室(圖中未示出)內(nèi)。

當(dāng)控制閥構(gòu)件響應(yīng)于致動(dòng)器的通電而從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，控制腔室38中的燃料壓力下降至相對(duì)較低水平。由于控制腔室38中的燃料壓力而作用在位于閥針14的第二上端區(qū)域72處的第一截錐形表面34上的向下力因此也下降。由圓筒部8中的高壓燃料施加至閥針14的向上力因此克服由彈簧26的偏壓而施加至閥針14的向下力。閥針14因此在打開運(yùn)動(dòng)中開始朝向打開位置向上移動(dòng)，即位于閥針14的第一下端區(qū)域70處的第一截錐形表面34與第一下就座區(qū)域72分離，并且位于閥針14的第二上端區(qū)域72的第二截錐形表面48被推向設(shè)置在活塞引導(dǎo)部6內(nèi)的第二上就座區(qū)域82。由此能夠進(jìn)行燃料噴射，即能夠從設(shè)置在噴嘴本體10中的噴嘴囊76通過噴孔74向燃燒室噴射燃料。閥針14的運(yùn)動(dòng)繼續(xù)，直到位于閥針14的第二上端區(qū)域72處的第二截錐形表面48撞擊第二上就座區(qū)域82為止，即直到閥針14位于完全打開位置為止。

當(dāng)致動(dòng)器斷電時(shí)，在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)中，控制腔室38中的燃料壓力開始增加，借助于位于閥針14的第二上端區(qū)域72處的壓力表面44向閥針14施加增加的向下力，從而致使閥針14向下移動(dòng)。閥針14持續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到位于閥針14的第一下端區(qū)域70處的第一截錐形表面48接觸第一下就座區(qū)域80為止，即直到閥針14已經(jīng)返回到完全關(guān)閉位置為止。

nmc軸環(huán)200是與閥針14分開的部件，并且位于設(shè)置在噴嘴本體頭部12中的孔22的擴(kuò)大部24中的閥針14周圍，即擴(kuò)大孔部24用作軸環(huán)定位孔部。

孔22的擴(kuò)大部24由環(huán)狀壁46限定并且具有足夠的軸向深度以允許閥針14和軸環(huán)200在打開位置和關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)。在擴(kuò)大部24下面，噴嘴本體10的孔22包括截錐形部42，該截錐形部42隨著遠(yuǎn)離擴(kuò)大部24而逐漸減小橫截面面積。

nmc軸環(huán)200的外徑d1大于圓筒部8的孔20的直徑d2。

nmc軸環(huán)200為環(huán)形，具有中央孔口202，以允許將軸環(huán)200組裝到閥針14上。在組裝過程中，nmc軸環(huán)200被推到閥針14上，并且通過干涉配合而結(jié)合至閥針14。nmc軸環(huán)200和閥針14之間的干涉配合在這兩個(gè)部件之間提供了足以防止nmc軸環(huán)200在噴射器2的操作期間沿著閥針14進(jìn)行任何運(yùn)動(dòng)的保持力。

軸向貫穿nmc軸環(huán)200設(shè)置有兩個(gè)鉆設(shè)孔口204、206，這兩個(gè)孔口定位在軸環(huán)200上的位于閥針14的兩側(cè)距閥針14相等距離的相對(duì)位置處，由此確保橫跨軸環(huán)200的均勻壓力分布。每個(gè)孔口204、206都提供了從軸環(huán)200的第一頂面210到軸環(huán)200的第二底面212的流體通路。

在另選實(shí)施方式中，可以軸向貫穿nmc軸環(huán)200設(shè)置單個(gè)鉆設(shè)的孔口204/306。

nmc軸環(huán)200的第一頂面210和第二底面212中的每個(gè)(包括相對(duì)于噴射器的縱向軸線a的徑向表面)均限定表面面積，每個(gè)表面面積明顯大于位于閥針14的第二上端區(qū)域72處的壓力表面44的面積，控制腔室38內(nèi)的力作用在該壓力表面44上。

第一上燃料容積部84存在于nmc軸環(huán)200上方，而第二下燃料容積部86存在于nmc軸環(huán)200的下方，從而部分地包括噴嘴本體孔22的截錐形部42內(nèi)的燃料。因而，根據(jù)第一燃料容積部84內(nèi)的燃料壓力，向nmc軸環(huán)200的第一頂面210施加變化力，并且根據(jù)第二燃料容積部86內(nèi)的燃料壓力向nmc軸環(huán)的第二底面212施加變化力。

僅允許通過兩個(gè)鉆設(shè)孔口204、206在兩個(gè)燃料容積部84、86之間的流體通路，nmc軸環(huán)200在第一燃料容積部84和第二燃料容積部86之間提供了受限流體通路。nmc軸環(huán)200和軸環(huán)定位孔24之間的空隙被最小化，以防止燃料流過該空隙，由此使流過鉆設(shè)孔口204、206的燃料流最大化。

在噴射器的操作過程中，軸環(huán)200在第一上燃料容積部84和第二下燃料容積部86之間產(chǎn)生了壓力差，這導(dǎo)致向下力作用在閥針14上，即朝向關(guān)閉位置推動(dòng)閥針14。

閥針14的打開運(yùn)動(dòng)由此通過由nmc軸環(huán)在第一燃料容積部84和第二燃料容積部86之間產(chǎn)生的壓力差而被阻尼。

此外，在閥針14的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)期間，由nmc軸環(huán)200施加至閥針14的向下力被附加至由控制腔室38內(nèi)的燃料壓力提供的向下力，由此增加施加至閥針14的總向下力。

第一上燃料容積部84和第二下燃料容積部86之間的燃料壓力差由nmc軸環(huán)200中的鉆設(shè)孔口204、206的橫截面面積確定。具有相對(duì)較小橫截面面積的孔口比具有相對(duì)較大橫截面面積的孔口產(chǎn)生更大的壓力差。因而，通過設(shè)置選定橫截面面積的孔口能夠?qū)崿F(xiàn)所需大小的阻尼力。

圖4是噴射事件開始時(shí)燃料供應(yīng)的圖表表示，即表示在1500巴的軌壓力時(shí)燃料容積部(mg)相對(duì)于ncv持續(xù)時(shí)間(μs)。該圖表示出了設(shè)置有本發(fā)明的nmc軸環(huán)(例如，該軸環(huán)具有均具有1mm直徑的孔口204、206)的一個(gè)燃料噴射器的結(jié)果(由線400表示)和沒有設(shè)置nmc軸環(huán)的兩個(gè)燃料噴射器的結(jié)果(由線402和404表示)的結(jié)果。如圖4的圖表所示，由于由nmc軸環(huán)提供的阻尼，用于設(shè)置有軸環(huán)的燃料噴射器的增益曲線400比用于沒有設(shè)置nmc軸環(huán)的噴射器的增益曲線402、404更光滑，增益曲線402、404中的每個(gè)都顯示“拐點(diǎn)”特征，這表明在該增益曲線中存在中斷。

圖5是對(duì)于設(shè)置有nmc軸環(huán)的噴射器(由線500表示)、沒有設(shè)置nmc軸環(huán)的未阻尼燃料噴射器(由線502表示)和沒有設(shè)置nmc軸環(huán)的阻尼燃料噴射器(由線504表示)來說，在整個(gè)噴射事件過程中燃料供應(yīng)的圖表表示，即燃料流量(mg/ms)相對(duì)于自sorate(即流量開始，即燃料開始流過噴孔74的時(shí)刻)的時(shí)間(μs)。如圖所示，設(shè)置有nmc軸環(huán)的噴射器顯示了增加的sorate阻尼(即，流量軌跡開始時(shí)的梯度)和減小的t4時(shí)間值(即，從施加至致動(dòng)器的電流結(jié)束到通過流動(dòng)孔74的流動(dòng)結(jié)束為止所花費(fèi)的時(shí)間)，也就是說該圖表證明了設(shè)置有nmc軸環(huán)的噴射器的閥針14的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)時(shí)間比沒有nmc軸環(huán)的阻尼和非阻尼噴射器的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)時(shí)間都短。

通過減小位于閥針14的第二上端區(qū)域72處的第二截錐形表面48在第二上就座區(qū)域82上的力沖擊，nmc軸環(huán)200在閥針14處于打開過程中時(shí)用作阻尼器，由此使增益曲線線性度平滑。閥針14的平滑受控運(yùn)動(dòng)減少了撞擊之后閥針14從上就座區(qū)域82的任何回彈。

閥針14的運(yùn)動(dòng)速度就在位于閥針14的上端區(qū)域72處的第二截錐形表面48接觸上就座區(qū)域82之前最高。閥針14的速度以更高的燃料流容積增加，在現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式中，這會(huì)導(dǎo)致所得到的增益曲線由于閥針14在上就座區(qū)域82上的顯著沖擊作用而出現(xiàn)問題。nmc軸環(huán)200提供阻尼力，該阻尼力在較高燃料流時(shí)更高，因此阻尼力以及閥針14的運(yùn)動(dòng)控制都是燃料流的函數(shù)。這比現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式有利，在現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式中，通過作為軌壓力的函數(shù)的ino和rdo來調(diào)整閥針的運(yùn)動(dòng)。

由于附加向下力被施加至閥針14，因此噴射事件結(jié)束時(shí)的閥針運(yùn)動(dòng)控制相比于現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式也得到了提高，由此允許更快速的關(guān)閉速度并減少位于閥針14的下端區(qū)域70處的第一截錐形表面48撞擊在第二下就座區(qū)域80上之后閥針14的回彈。通過調(diào)節(jié)孔口204、206的橫截面面積能夠容易地控制阻尼量，并且nmc軸環(huán)200在閥針14的頂部處的表面上具有明顯更大的表面面積允許在閥針14上產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式中的設(shè)計(jì)大得多的力。

第一實(shí)施方式的nmc軸環(huán)200可以由鋼例如bsen10083-151crv4形成。

在本發(fā)明的另選實(shí)施方式中，如圖6所示，nmc軸環(huán)600至少部分地由多孔材料諸如燒結(jié)法蘭形成。在該另選實(shí)施方式中不存在第一實(shí)施方式的鉆設(shè)孔口204、206，相反，材料的多孔性在通過橫跨軸環(huán)600提供受限流體通路而在第一燃料容積部和第二燃料容積部之間產(chǎn)生壓降方面復(fù)制了鉆設(shè)孔口的作用，由此改善了閥針運(yùn)動(dòng)控制。

除了增益曲線線性化的好處之外，第二實(shí)施方式的軸環(huán)600還用作脈動(dòng)阻尼器，即軸環(huán)600用于抑制在噴射事件過程中發(fā)生的多個(gè)壓力波，這些壓力波否則會(huì)導(dǎo)致燃料供應(yīng)波動(dòng)。

圖7和圖8中示出了本發(fā)明的又一個(gè)另選實(shí)施方式。噴射器702類似于如上所述的噴射器2，然而另選的nmc軸環(huán)700一體地結(jié)合至第二下彈簧座32。

nmc軸環(huán)700在形式上類似于頭兩個(gè)實(shí)施方式的nmc軸環(huán)200、600，即其位于噴嘴本體頭部12的軸環(huán)定位部24內(nèi)，并且包括軸向延伸穿過軸環(huán)700的兩個(gè)孔口204、206，這兩個(gè)孔口在第一燃料容積部82和第二燃料容積部86之間提供受限流體通路。

彈簧座32通過由環(huán)狀切除部754(參見圖8)提供的頸部而與nmc軸環(huán)700分開；該切除部754確保了從第一燃料容積部84到孔口204、206的流動(dòng)路徑得以維持。

彈簧座部32包括頂表面760，彈簧26的下端抵靠在該頂表面760上。

在另選的nmc軸環(huán)700中，供彈簧26抵靠的表面760與由孔口204、206提供的受限流動(dòng)路徑軸向分開。“兩層”組合的nmc軸環(huán)/彈簧座允許在軸環(huán)700和軸環(huán)定位孔24之間使用緊環(huán)狀空隙，由此使流動(dòng)最小化同時(shí)經(jīng)由孔口204、206維持增強(qiáng)流動(dòng)控制。

圖7的另選實(shí)施方式可以與本發(fā)明的特征彼此組合，即軸環(huán)700能夠至少部分地由燒結(jié)材料形成，并且可以設(shè)置有單個(gè)鉆設(shè)孔口。

在本發(fā)明中，將nmc軸環(huán)200、600、700定位在噴嘴本體頭部12中維持了軸環(huán)200、600、700和噴嘴本體頭部12的軸環(huán)定位孔24之間的最大同心度。此外，使軸環(huán)200、600、700上方的燃料容積部84最大化，并且使軸環(huán)200、600、700下方的燃料容積部86最小化。

通過將軸環(huán)200、600、700定位在噴嘴本體孔的放大部24內(nèi)，還可以提供更大的軸環(huán)200、600、700，即具有更大的表面面積，因此增加了由第一燃料容積部84內(nèi)的燃料壓力施加至軸環(huán)200、600、700上的力。

在本發(fā)明中，nmc軸環(huán)200、600、700用來如上說明的那樣改善閥針運(yùn)動(dòng)控制。通過確保相對(duì)于施加至致動(dòng)器的電流持續(xù)時(shí)間的燃料供應(yīng)的線性響應(yīng)(在低燃料供應(yīng)量時(shí)通常會(huì)發(fā)現(xiàn)最大比例的變化)，nmc軸環(huán)200、600、700確保了相比于現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式的改進(jìn)噴射器性能。在引入多個(gè)噴射策略以滿足歐v和歐vi排放標(biāo)準(zhǔn)(這些標(biāo)準(zhǔn)需要前導(dǎo)噴射或后噴射具有小噴射量的一致性以保持有效性)方面nmc軸環(huán)200、600、700特別有利。

nmc軸環(huán)200、600、700還導(dǎo)致在燃燒噪音以及制動(dòng)比燃料消耗方面的增益，這是通過正確地優(yōu)化致動(dòng)器和噴嘴設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。

附圖標(biāo)記

nmc軸環(huán)200、600、700

燃料噴射器2、72

第一噴射器本體部4

活塞引導(dǎo)部6

圓筒部8

噴嘴本體10

噴嘴本體頭部12

閥針14

引導(dǎo)孔16

圓筒孔20

噴嘴本體孔22

噴嘴本體孔放大部24

偏壓彈簧26

第一彈簧座/活塞引導(dǎo)部下端面30

第二彈簧座32

第一截錐形表面34

控制腔室38

噴嘴控制閥60

控制閥孔64

入口孔66

受限排泄孔口68

閥針的第一下端區(qū)域70

閥針的第二上端區(qū)域72

噴孔74

噴嘴囊76

第一下就座區(qū)域80

第一上燃料容積部84

第二下燃料容積部86

燃料入口100

軸環(huán)中央孔口202

軸環(huán)鉆設(shè)孔口204、206

軸環(huán)第一頂面210

軸環(huán)第二底面212

nmc軸環(huán)增益曲線400

其它噴射器增益曲線402、404

圖5nmc軸環(huán)線500

其它噴射器線502、504

環(huán)狀切除部754

彈簧座部頂表面760

縱向軸線a