專利名稱：燃油控制伺服閥以及設有該伺服閥的燃油噴射器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于燃油噴射器(Fuel Injector)的燃油控制伺服閥，該燃油噴射器設計安裝于內(nèi)燃發(fā)動機。
背景技術：
歐洲專利申請No.EP 1612403 A1公開了一種根據(jù)權利要求1的前敘部分制造的燃油控制伺服閥，其包括設置于固定位置的閥體，該閥體設有一桿，并限定了一個與控制腔及出口相連通的內(nèi)部通道，該出口是設在所述桿的外側(cè)表面。
在桿上設有一套形(sleeve-shaped)開/關元件。該開/閉元件可在傳動裝置(actuator means)的作用下沿桿的軸向在行程端(end-of-travel)的關閉位置和行程端的打開位置移動，在行程端的關閉位置處，該開/關元件可關閉前述的內(nèi)部通道，而在打開位置處該開/關元件可打開所述的出口。該開/關元件以軸向可滑動和充分液體密封的方式結合于桿外側(cè)表面，并且在行程端的關閉位置，其在油壓的作用下，所受軸向合力為零。
特別地，內(nèi)部通道的出口由環(huán)形腔體限定而成，該環(huán)形腔體徑向設置在桿和開/關元件之間。
特別地，上述的伺服閥設置在噴射器內(nèi)，該噴射器設有噴嘴，用于將燃油射入內(nèi)燃機，并設有可沿自身的軸向移動的控制桿，用于驅(qū)動關閉該噴嘴的針。
該伺服閥改變控制腔中的油壓，該控制腔被控制桿的一端軸向限定，并在壓力作用下從噴嘴的入口接收油?？刂魄缓蜅U的內(nèi)部通道通過一個單校準孔互相連通，即，通過一個具有極高精度的直徑和長度的孔，以便當燃油流動時準確地確定油壓。
上面描述的已知方案確保了當開/關元件位于其行程端關閉位置時，在軸向方向上作用于開/關元件上的壓力的良好的平衡。
但是上面所述的已知解決方案不能保證來自桿的內(nèi)部通道的燃油流量在出口處與桿自身的軸向相一致。
任何流速的可能的波動都是非常不期望的，因為它們可能會導致來自控制腔的燃油在向外流時產(chǎn)生波動，因此，在設計階段應考慮到有關噴射器噴嘴的開/關情況。
因此，有必要增強伺服閥的平衡并提高噴射器的操作和使用壽命。特別是，需要提供一種噴射器，其不僅具有平衡型伺服閥，并且具有在設計階段考慮到的下述特性將有關噴射器噴嘴的開關動作的任何可能的波動減少到最小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種燃油控伺服閥，它以簡單經(jīng)濟的方式滿足了前述需求。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種燃油控伺服閥，其包括傳動裝置；一閥體，該閥體設于固定位置，其包含一桿，該桿沿縱軸向延伸，并為燃油限定了一內(nèi)部通道；所述內(nèi)部通道包含至少兩個徑向通道，該徑向通道通過所述桿的外側(cè)面的表面開通了出口；以及一開/關元件，該元件以充分液體封閉的方式結合于所述外側(cè)表面，并在所述傳動裝置的作用下，在行程端關閉位置和行程端打開位置之間軸向移動，在行程端關閉位置處該元件關閉所述出口，以使其在油壓作用下所受軸向合力為零；在行程端打開位置處其打開所述出口。
根據(jù)本發(fā)明，進一步提供一種用于內(nèi)燃機的燃油噴射器，其包括一噴射器主體，一端是用于把燃油噴射進相應的發(fā)動機缸體的噴嘴；一用于打開/關閉所述噴嘴的可移動開/關針；一控制桿，該控制桿裝在所述噴射器主體內(nèi)，并且可以沿縱向軸向滑動，以控制所述開/關針的動作；一燃油控伺服閥，其安裝于所述噴射器主體內(nèi)且包含傳動裝置；一控制腔，該控制腔與燃油入口連通，且在一側(cè)被所述控制桿軸向限定；一閥體，其設置在一固定位置，且包含一桿，其沿所述縱軸向延伸，并限定了燃油的內(nèi)部通道；所述內(nèi)部通道永久地與所述控制腔連通，且包含至少兩個徑向通道，該徑向通道通過所述桿的外側(cè)表面開通了出口；以及一開/關元件，其以充分的液體密封方式結合于所述外側(cè)表面，且可在所述傳動裝置的作用下，在行程端關閉位置和行程端打開位置之間軸向移動，在行程端關閉位置處，該元件關閉所述出口，使其在油壓作用下所所受軸向合力為零，在行程端打開位置處，其打開所述出口；
所述伺服閥的特征在于所述徑向通道各自包含具有校準長度(calibrated lengths)和橫截面的第一部分。


為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)在結合附圖非限制性地介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明帶有控制伺服閥的優(yōu)選實施方式的燃油燃油噴射器的橫截面圖，為了清楚表示，省去一些部分。
圖2與圖1相似，所示為圖1中噴射器的一種變化實施方式。
圖3是圖1中的伺服閥的一個元件沿圖1中的線III-III的橫截面圖。
圖4與圖3相似，所示為圖1中伺服閥的一種變化實施方式。
具體實施例方式
在圖1中，標號1代表用于內(nèi)燃機的燃油燃油噴射器(部分圖中標出)，尤其是柴油機的燃油燃油噴射器(圖中未標出)。
噴射器1包含一中空體或外殼2，稱為噴射器主體，它沿縱軸3延伸，并包含一側(cè)入口4，用于連接傳輸管在高壓下傳輸燃油燃油，例如在1800巴左右的壓力下。外殼2在噴嘴(圖中未標出)處終結，該噴嘴與入口4連通，用于把燃油燃油噴射進相應的引擎缸體。
外殼2限定了一軸腔6，該軸腔6中裝有計量伺服閥7，該計量伺服閥7包含一中空的外部帶凸緣的柱體，稱為“閥體”且標號為8。
閥體8包含一限定了孔9的管狀部分11a，控制桿10可在孔9中以液體密封的方式軸向動。特別地，桿10在孔9中軸向移動以便于以已知方式來控制打開/關閉針(圖中未標出)，該打開/關閉針可打開和關閉噴射器噴嘴。
部分11a的外部由缸體表面界定，從其上凸起的定心凸塊66裝配到主體2的內(nèi)表面55上。
主體2還設有另外一空腔13，空腔13與空腔6同軸，且安裝有傳動裝置14，傳動裝置14包括一用于控制鋸齒狀碟形座16的電磁鐵15，座16軸向界定于套筒17。特別地，電磁鐵15由磁芯構成，具有垂直于軸3的相對表面19，并且電磁鐵15由支架20固定在位。
裝置14具有軸腔21，軸腔21中以與電磁鐵15的吸引力相反的方向裝有螺旋壓簧22，壓簧22預先加載負荷以便于對座16施加推力座。特別的，壓簧22一端置于支架20上，另一端通過墊圈24作用在座16上。
伺服閥7包含一控制或計量腔23，該腔由部分11a徑向界定，并且與入口4永久連通，用于在壓力作用下通過通道25a，環(huán)形腔25c以及由主體2形成的通道(圖中未標出)而接收燃料，該通道25a由部分11a自身形成，并具有一校準部分25，該環(huán)形腔25c由部分11a及表面55所徑向界定。
下文中，“校準部分”和“校準孔”表示具有極高精度的橫截面和長度的孔，以便于設置孔的入口和出口間的預定壓力差。
主體8由單片材料制成，除部分11a外，它還包括中間軸向部分30，中間軸向部分30界定了孔9的底端；即，在桿10的相對面由腔體23軸向界定。
部分30徑向向外終止于凸塊11b，凸塊11b相對于凸塊66徑向向外凸出并安置于軸向上，這樣，它可以直接置于腔6的凸肩12上，并且它在軸向上夾緊，使得通過旋在主體2的內(nèi)螺線32上的螺線螺母31來確保其與凸肩12之間的液體密封性。
主體8進一步包含一桿33，桿33以懸臂方式從部分30沿軸3向空腔21延伸，并且被圓柱側(cè)表面34所界定，它引導套筒17沿軸向滑動。特別地，套筒17具有一內(nèi)圓柱表面36，以液體密封的方式，通過適當?shù)闹睆介g隙，例如小于4μm，或者通過插入密封元件，與側(cè)表面34相結合。
腔體23與用于輸出或排出燃油的通道連通，該通道標識為26，它完全位于主體8內(nèi)。通道26包含一圓柱盲孔限定的部分38和四個徑向通道39(圖3)，該盲孔沿軸3部分位于部分30部分位于桿33，徑向通道39位于桿33上彼此關于軸3等距間隔且穿過側(cè)表面34導出。
徑向通道39大致為圓柱形，最好軸都在同一個與軸3垂直的平面上且彼此關于軸3等距間隔。根據(jù)本發(fā)明，徑向通道39各包含校準部分42(上面解釋的意思)，校準部分42從部分38開始延伸。部分42最好均具有相同直徑和相同的半徑長。徑向通道39在各自的部分43終止，部分43比部分42的直徑要大，且輻射至相應的部分42。
部分43從桿33導出進入環(huán)形腔45中，環(huán)形腔45形成在緊鄰部分30的軸向位置的側(cè)表面34處，且由套筒17的軸向滑動打開/關閉。套筒17起到打開/關閉元件的作用，并且可以在前進行程端位置和返回行程端位置活動，在前進行程端位置它關閉通道26的出口，并在一端46在部分30和桿33之間軸向置于主體8的圓錐凸肩47上，在返回行程端位置座16通過插入盤100軸向置于表面19上，盤100限定了電磁鐵15和座16間剩余的空氣間隙。在該返回行程端位置，座16使空腔45與噴射器的排出管道(圖中未標出)通過螺母31和套筒17間的通道、座16的槽口、空腔21和支架20的開口部分來連通。
換句話說，電磁鐵15的激勵使座16，然后是打開/關閉元件17朝著電磁鐵15脫離，這樣把燃油從空腔23中排出，減小其壓力，以導致棒10的軸向位移，這樣控制噴射嘴。相反，如果電磁鐵15退磁，彈簧22推進座16，從而推進打開/關閉元件17到前進行程端位置。
在所述前進行程端位置，燃油向套筒17a施加一大致為零的軸向合推力，因此，空腔45中的壓力只是徑向地作用在表面34上。
根據(jù)圖1所示，主體2的內(nèi)表面55包含兩個彼此通過錐形表面58連接在一起的圓柱表面56、57，錐形表面58向著表面56和凸塊66的方向軸向匯聚。
因此，空腔25c包含一環(huán)形部分59和環(huán)形部分61，環(huán)形部分59由表面56在外面界斷，軸向上，由界定了凸塊66的環(huán)形凸肩60界斷；環(huán)形部分61由表面57在外面界斷并且裝有一個密封圈62，密封圈62設在部分11a和表面57之間，用于軸向卡在主體2的環(huán)形凸肩64上。
部位59的徑向尺寸小于部位61的徑向尺寸，結果是，與表面56與表面57要是具有相同的直徑的情況相比而言，理想的圓周(其中確保法蘭11b和凸肩12之間是液體密封)更接近軸3，其他幾何尺寸情況均相同。
因此，主體8的區(qū)域上受到的裝于腔體25中的燃油的壓力在軸向的作用很小，而且，作用在主體8上朝著座16的軸向力也很小。
圖2顯示了噴射器1的另外一種形式，它的元件的標號與圖1中所用的標號一樣。
與圖1中所示不同的是，沒有表面58，這就是說表面55具有恒定的直徑，而部分11a和法蘭11b結合在區(qū)別于桿33的環(huán)形主體8a上。主體8a定義軸向孔9，控制桿10可在其中以液體密封方式軸向滑動，而法蘭11b設置使之置于空腔6的凸肩12上。再次參照圖2，通過在孔9的軸向端部增加孔9的直徑，使腔體23與供應通道25a連通。
反過來，桿33和部分30構成主體28的一部分；主體28由一整片構成，與主體8a同軸，且軸向設置于腔體23和傳動裝置14之間。尤其的，部分30限定了主體28的根部，通過環(huán)形螺線螺母31軸向壓緊法蘭11b，且其直徑要比桿33的大。
圖4所示為閥7的另外一種形式，其元件標號與圖3中使用的標號一樣，在這種形式中，有3個通道39，且彼此關于軸3間隔120°。
伺服閥7和噴射器1的優(yōu)點在下面作概要描述當有許多校準部分42(至少兩個)時，可以把閥7從液體-動態(tài)點(fluid-dynamicstandpoint)對稱安置，其需要壓力的對稱態(tài)，尤其是對桿33，會很好的平衡由包含在主體8、28中，尤其是環(huán)繞部分38的具有一定壓力的燃油而導致的壓力/疲勞。
流過打開/關閉元件17的端46和主體8、28的凸肩47之間的密封區(qū)域的流具有高度的一致性，導致作用于打開/關閉元件17的軸向推力平衡，即使在后者打開的情況下也是。
此外，部分42的位置和尺寸結合打開/關閉元件17的行程的主要數(shù)值，使得流過同一部分42和流過打開/關閉元件17端部46和主體8、28的凸肩47間的密封區(qū)域的燃油流速為渦流或漩渦。把部分42布局在前述密封區(qū)域使得包含在區(qū)域自身和部分42的出口之間的體積減小到最小，有助于保持渦流和/或空泡流。
而且，當有部分43時，不會導致部分42的下游體積的顯著增加。因為它們具有比部分42大的橫截面積，它們使流動線路從部分42到部分43的通道的壁上分開，因此有助于在流入腔體45的出口處形成氣穴現(xiàn)象。
作為前邊所述的另外一種方式，氣穴現(xiàn)象作用可由腔體45特定的幾何形狀得到。
當出現(xiàn)前面所述的渦流或空穴時，在通道26的出口處燃油流速不會受套筒17移出的環(huán)境壓力條件的影響，也不會受套筒17移動時的波動(如果它沒有下降到特定的門限值下)的影響，因此避免離開腔體23的燃油的流速隨時間變化和/或相對于設計階段所設想的表現(xiàn)為下游條件函數(shù)(a function of the conditionsdownstream)。任何可能的流速波動實際上都是非常不合要求的，因為它會造成燃油從腔體23外流時的波動，造成噴射器1的打開/關閉時相對于設計階段設想條件的波動。
任何燃料外流時隨時間的波動，和因此導致的噴射器的打開/關閉相對于設計階段預想的條件隨時間的波動同時通過限制裝在主體2中的各部位的軸向位置的靜漂流來減少。
實際上，工作過程中在腔體25c中出現(xiàn)的高壓通?？赡軙诓课?0的軸向位置導致固定器方向的靜漂流，因此減小固定器16和套筒17的最大行程。如前所述，如果由于所述靜漂流，固定器16和套筒17的最大行程下降到一定的門限值(它是噴射器注入壓力的函數(shù))，穿過部位42的流就不再呈空穴或渦旋結果，燃料的流速將會變?yōu)榇蜷_/關閉元件17的端46和主體8、28的凸肩47間的通道橫截面大小的函數(shù)，結果流出腔體23的燃料的流速相對于設計階段所作的預想會有波動。
參考圖1的解決方案，首先，靜漂流的圍堵是靠部位11a，11b，30，33的高硬度，該高硬度是由于上述部位制成一個單一的部件主體8。
其次，靜漂流的圍堵是通過相對于部位61的徑向尺寸來限制部位59的徑向尺寸和通過減小在主體8上在固定器16的方向上施加的軸向壓力來達成的，如前面詳述的那樣。
參考圖2的解決方案，，靜漂流的圍堵是靠主體8a和28之間缺省其他元件而達成的。
所述的缺省，除了減小朝著低壓環(huán)境的靜漂流外，還可使伺服閥7的軸向的整個尺寸減小，相當?shù)睾喕瘒娚淦?的結構，這樣它可避免為了保證精度和需要的加工公差，在金屬一金屬高壓接觸安裝時提供壓力的必需的復雜的拋光和/或表面硬化過程。
最后，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以對此處描繪和說明的伺服閥7和噴射器1進行修改和改動，如從屬權利要求定義的那樣。
特別地，圖2的解決方案中，可設置位于主體8a和28間設置的軸向調(diào)節(jié)空間器，盡管這種情況下還需要其他拋光和表面硬化過程。
電磁鐵15可以用壓電激勵器代替，當受到電壓時，將增機其自己的軸向尺寸以促使套筒17打開通道26的出口。在這種情況下，彈簧22可軸向地設置在套筒17和部位30之間，腔體45和凸肩47可以設置在位于靠近主干33的自由端。
此外，腔體45至少可部位挖在表面36，但用于需要遵循由套筒17定義的打開/關閉元件在其位于關閉行程端部位置時沿軸3的合力須為零。
通道39的軸可位于彼此互不相同的平面上，和/或關于軸3彼此設定相等間隔，和/或可以沒有部位43；這時通道39可完全地定義各刻度孔。
部位42可具有彼此相異的橫截面和/或直徑，但需要刻度，這樣才能產(chǎn)生恰當?shù)拇_定關于軸3以平衡方式分布的燃料流速的壓力躍變以及確定燃料流速隨時間恒定。
生成與主干33上的部位42的數(shù)量可與例子中的數(shù)量不同，但至少為兩個，這樣有助于在徑向方向上相對于軸3平衡伺服閥7。
當部位42的直徑彼此不同時，內(nèi)部通道26也不與孔9同軸，從結構長度的觀點看，可補償不對稱。
徑向通道39的軸相對于縱向軸構成90°以外的角度。
部件38的軸可以平行，且相對于閥主體8、28的軸3彼此有一定間隔。
權利要求
1.用于燃油控制的伺服閥(7)，其包括傳動手段(14)；閥體(8，28)，其設于固定位置，并包含一桿(33)，所述桿沿縱軸(3)延伸，并為燃油限定了一內(nèi)部通道(26)；所述內(nèi)部通道(26)包含至少兩個徑向通道(39)，該徑向通道通過所述桿(33)的外側(cè)面(34)開通了出口；開/關元件(17)，該元件以充分地液體封閉的方式結合于所述外側(cè)表面(34)，并在所述傳動裝置(14)的作用下，在行程端關閉位置處和行程端打開位置處之間可軸向滑動，在行程端關閉位置處，該元件關閉所述出口，以使其在油壓作用所受軸向合力為零；在行程端打開位置處，其打開所述出口；其特征在于所述徑向通道(39)各自包含具有校準長度和直徑的第一部分(42)。
2.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述第一部分具有相同的校準長度和相同的校準直徑。
3.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述徑向通道(39)各自包含第二部分，所述第二部分的直徑比所述第一部分(42)的直徑大。
4.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述徑向通道(39)沿其長度具有恒定的校準直徑。
5.根據(jù)權利要求3所述的伺服閥，其特征在于所述第一部分(42)相對于相應的第二部分(43)，其徑向上更向內(nèi)部。
6.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述徑向通道(39)沿所述縱軸(3)彼此等間隔設置。
7.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述徑向通道的軸位于與所述縱向軸(3)垂直的同一個平面上。
8.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述徑向通道的軸相對于所述縱向軸(3)構成一除90°之外的角度。
9.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述出口由徑向設置于所述桿(33)和所述開/關元件(17)之間的環(huán)形腔體(45)所限定。
10.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述徑向通道(39)的數(shù)量為三個。
11.根據(jù)權利要求1所述的伺服閥，其特征在于所述徑向通道(39)數(shù)量為四個。
12.一種用于內(nèi)燃機的燃料噴射器(1)，其包括噴射器主體(2)，其一端是用于將燃油噴射入相應的發(fā)動機缸體的噴嘴；用于打開/關閉所述噴嘴的可移動開/關針；控制桿(10)，其位于所述噴射器主體(2)內(nèi)，并且可以沿縱向軸(3)滑動，以控制所述開/關針的動作；以及燃油控制伺服閥(7)，其位于所述噴射器主體(2)內(nèi)，且包含a)傳動裝置(14)；b)控制腔(23)，該控制腔與燃油入口(4)連通，且在一側(cè)被所述控制桿軸向限定；c)閥體(8，28)，其設置在固定位置且包含一沿所述縱軸(3)延伸的桿(33)，并且其限定了燃油的內(nèi)部通道(26)；所述內(nèi)部通道(26)永久地與所述控制腔(23)連通，且包含至少兩個徑向通道(39)，該徑向通道通過所述桿(33)的外側(cè)表面(34)開通了出口；以及d)開/關元件(17)，其以充分地液體密封的方式結合于所述外側(cè)表面(34)，且在傳動裝置(14)的作用下在行程端關閉位置和行程端打開位置之間可軸向移動，在行程端關閉位置處，該元件關閉所述出口，以使在油壓所受的軸向合力為零；在行程端打開位置處，它打開所述出口；其特征在于，所述徑向通道(39)各自包含具有校準長度和橫截面的第一部分(42)。
13.根據(jù)權利要求12所述的噴射器，其特征在于所述伺服閥(7)依權利要求2到11中任意一項所述內(nèi)容來設置。
14.根據(jù)權利要求12所述的噴射器，其特征在于所述閥體(8，28)在相對于所述控制桿(10)的軸向一側(cè)軸向限定了所述控制腔(23)(the said valve body(8，28))delimits axially said control chamber(23)on the axial sideopposite to that of said control rod(10))。
15.根據(jù)權利要求14所述的噴射器，其特征在于所述控制腔(23)被管狀體(8a)(tubular body)徑向限定(delimited radially)，所述管狀體(8a)與所述閥體(28)不同，其是軸向地設置在所述閥體(28)上。
16.根據(jù)權利要求14所述的噴射器，其特征在于所述控制腔(23)被管狀體(11a)徑向限定；所述管狀體(11a)和所述桿(33)構成閥體(8)的一部分，所述閥體(8)是單獨的一件(single piece)。
17.根據(jù)權利要求14所述的噴射器，其特征在于所述閥體(8)包括一外部法蘭(external flange)(11b)，其以軸向地且液體密封的方式直接咬合所述噴射器體(2)的凸肩(shoulder)(12)。
18.根據(jù)權利要求12所述的噴射器，其特征在于所述內(nèi)部通道包含一部位(38)，該部位(38)與所述閥體(8，28)的部位共用同一條軸(3)。
19.根據(jù)權利要求12所述的噴射器，其特征在于所述內(nèi)部通道包括一平行部位(38)，與所述閥體(8，28)的軸(3)間隔設置。
全文摘要
一種用于燃料控制的伺服閥(7)，其設有傳動手段(14)和一閥體(8，28)，該閥體設在一個固定位置，其包含一主干(33)，該主干沿縱軸(3)延伸，并為燃料定義出一內(nèi)部通道(26)；所述內(nèi)部通道包含至少兩個徑向通道(39)，該徑向通道穿過所述主干(33)的外側(cè)面(34)穿出至出口并分別具有刻度可長度和橫截面積的第一部位(43)；所述第一部位(42)緊接著是各自的直徑大一些的第二部位；該伺服閥(7)還設有一打開/關閉元件(17)，該元件液體封閉地裝配在所述外側(cè)表面(34)，并可在所述傳動手段(14)的作用下可軸向滑動，打開/關閉主干(33)的內(nèi)通道(26)，在關閉位置，打開/關閉元件(17)這樣通過油壓作用在軸向合力為零。
文檔編號H01F7/08GK101078388SQ200610163968
公開日2007年11月28日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權日2006年5月25日
發(fā)明者馬里奧·瑞可, 拉菲爾·瑞可, 安努澤塔·塞特里亞諾, 塞格奧·斯圖徹, 安諾弗里奧·德米謝爾 申請人:C.R.F.索奇埃塔·孔索爾蒂萊·佩爾·阿齊奧尼