專利名稱：具有熱負(fù)載控制的流體噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及單流體燃料噴射系統(tǒng)，更特別地，涉及能夠控制熱負(fù)載的燃料噴 射器和控制閥組件。
背景技術(shù)：
包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和本領(lǐng)域已知的其他發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的 發(fā)動(dòng)機(jī)排出燃燒相關(guān)成分的復(fù)雜混合物。這些成分可以是氣態(tài)和固態(tài)物質(zhì)，包括氮氧化合 物(NOx)和微粒物質(zhì)。由于逐漸增長(zhǎng)的環(huán)境意識(shí)，排放標(biāo)準(zhǔn)變得越來越嚴(yán)格，并且根據(jù)發(fā)動(dòng) 機(jī)型號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和/或發(fā)動(dòng)機(jī)的分類規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx和微粒物質(zhì)的量。工程師已經(jīng)認(rèn)識(shí)到共軌燃料系統(tǒng)可以用于改進(jìn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和性能。共軌燃 料系統(tǒng)可以提供高的噴射壓強(qiáng)、靈活的噴射模式(例如多次噴射)，并且可以獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速地操作。但是，因?yàn)榕c共軌燃料系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的高壓，它也具有更高的燃料泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。 在高壓下的燃料泄漏傾向于產(chǎn)生熱量，熱量又被傳遞至噴射器部件。該熱量可以使溫度上 升并且可能改變噴射器部件的材料性質(zhì)。在一些情況下，溫度可能高到導(dǎo)致高壓燃料系統(tǒng) 中的燃料分解和變得不穩(wěn)定或氧化。這可能導(dǎo)致在諸如控制閥的噴射器部件上形成燃料沉 積。這些沉積可能會(huì)使控制閥部件變得粘滯或卡住，妨礙控制閥部件的運(yùn)動(dòng)。這可能導(dǎo)致 控制閥失效，并最終導(dǎo)致噴射器失效。為了滿足越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商使用了在任何特定的燃燒事件中 將燃料多次噴入燃燒室。多次噴射可以包括預(yù)噴射、主噴射和/或后噴射。在大多數(shù)情況 下，可以在任何給定的燃燒循環(huán)中通過多次對(duì)控制閥的致動(dòng)進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)多次噴射。為 了實(shí)現(xiàn)這些多次致動(dòng)事件，需要額外的電能。更多的閥致動(dòng)次數(shù)可能導(dǎo)致燃料噴射器中的 高壓燃料的更多泄漏。更多泄漏可能又導(dǎo)致噴射器的內(nèi)部溫度上升。多次噴射事件和更高的燃料壓強(qiáng)的使用可能對(duì)燃料噴射器的部件的熱能大小具 有顯著的影響。燃料噴射器中一個(gè)最熱的位置是高壓泄漏縫隙點(diǎn)(high-pressure leak split spot)。該點(diǎn)位于控制閥的中央處或附近。如果不對(duì)燃料噴射器進(jìn)行充分的冷卻，控 制閥中升高的溫度可能導(dǎo)致螺線管失效?？赡芟Ｍ钥刂聘邏盒孤┛p隙點(diǎn)處的溫度的方式 對(duì)燃料噴射器進(jìn)行冷卻。授權(quán)予Popp的美國(guó)專利No. 6360963中公開了之前嘗試?yán)鋮s燃料噴射器的一個(gè)例 子。在該專利中，在針室的套筒中鉆出十字孔(cross hole)形式的開口。這些十字孔被設(shè) 置為允許氣態(tài)的燃料冷卻針閥的暴露表面。雖然該專利能夠?qū)崿F(xiàn)將噴射器的針和端部保持 冷卻，但是它并不解決噴射器的最熱位置、高壓泄漏縫隙點(diǎn)處的溫度。因此，該控制閥仍容 易由于溫度過高而失效。本發(fā)明的具有熱負(fù)載控制的燃料噴射器和控制閥組件旨在克服上述問題中的一 個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，一種流體噴射器包括噴射器主體，其限定冷卻流體供給入口、高壓流 體供給入口以及排出口。噴射器還包括控制閥組件，其至少部分地設(shè)置在所述噴射器主體 中，所述控制閥組件流體連接至所述高壓流體供給入口、所述冷卻流體供給入口和所述排 出口。所述控制閥組件還包括閥主體，其具有用于接收閥桿的開口。控制閥組件還包括電 致動(dòng)器，其至少部分地設(shè)置在所述閥主體中?？刂崎y組件還包括銜鐵，其與閥桿聯(lián)接，其中， 所述閥桿至少部分地設(shè)置在所述閥主體中。還包括負(fù)載螺釘，其設(shè)置在所述閥主體上并且 具有用于接收閥桿的開口?？刂崎y還包括徑向通道，其流體連接高壓泄漏縫隙點(diǎn)、所述冷卻 流體供給入口和所述排出口。在另一個(gè)方面，一種冷卻流體噴射器的方法包括提供噴射器主體的步驟，所述噴 射器主體限定冷卻流體供給入口、高壓流體供給入口和排出口。還提供控制閥組件，所述控 制閥組件至少部分地設(shè)置在所述噴射器主體中，所述控制閥組件流體連接至所述高壓流體 供給入口、所述冷卻流體供給入口和所述排出口。所述控制閥組件還包括閥主體，其具有用 于接收閥桿的開口。還包括閥桿，其至少部分地設(shè)置在所述閥主體中?？刂崎y還包括負(fù)載 螺釘，其具有用于接收閥桿的開口。該方法還包括將冷卻流體供給至高壓泄漏縫隙點(diǎn)的步驟。 將冷卻流體從所述高壓泄漏縫隙點(diǎn)排出并從所述噴射器排出的步驟也是本方法的一部分。在又一個(gè)方面，一種內(nèi)燃機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，其限定多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，并且包括多 個(gè)活塞，每個(gè)活塞能夠在相應(yīng)的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中移動(dòng)。還包括燃料系統(tǒng)，其包括多個(gè)燃 料噴射器，每個(gè)燃料噴射器與多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，每個(gè)燃料噴射器包括噴射 器主體和控制閥，其中，每個(gè)噴射器主體限定冷卻流體供給入口、高壓燃料供給入口和排出 口。每個(gè)控制閥組件至少部分地設(shè)置在所述噴射器主體中，并且流體連接至所述高壓燃料 供給入口、所述冷卻流體供給入口、以及所述排出口，并且所述控制閥組件還包括具有用于 接收閥桿的開口的閥主體?？刂崎y還包括電致動(dòng)器和銜鐵，銜鐵與閥桿聯(lián)接，其中，所述閥 桿至少部分地設(shè)置在所述閥主體中。控制閥還包括負(fù)載螺釘，其設(shè)置在所述閥主體上并且 具有用于接收閥桿的開口?？刂崎y還包括徑向通道，其流體連接高壓泄漏縫隙點(diǎn)、所述冷卻 流體供給入口和所述排出口。在又一個(gè)方面，一種控制閥組件包括冷卻流體供給裝置和具有用于接收閥桿的開 口的閥主體?？刂崎y組件還包括電致動(dòng)器和連接至閥桿的銜鐵，其中所述閥桿至少部分地 設(shè)置在所述閥主體中。還包括負(fù)載螺釘，其設(shè)置在所述閥主體上并且具有用于接收閥桿的 開口?？刂崎y還包括徑向通道，其流體連接至所述冷卻流體供給和高壓泄漏縫隙點(diǎn)。


圖1是使用根據(jù)本發(fā)明的共軌燃料噴射器的燃料系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明使用具有熱負(fù)載控制的示例性的控制閥組件的共軌燃料噴射 器的剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性的控制閥組件的放大圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性的負(fù)載螺釘?shù)纳媳砻娴氖緢D；圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性的負(fù)載螺釘?shù)南卤砻娴氖緢D；圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性的負(fù)載螺釘?shù)膫?cè)視圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，示出使用共軌燃料噴射器10的燃料系統(tǒng)。容器12容納處于環(huán)境壓強(qiáng)下 的燃料。輸送泵14經(jīng)過供給管線16抽取低壓燃料并且將其提供至冷卻燃料供給管線18。 冷卻燃料供給管線18將低壓燃料提供給噴射器10以用于冷卻目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理 解，在不脫離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍的情況下，可以并行地或串行地將冷卻燃料供給至噴射 器。如果并行地供給冷卻燃料，每個(gè)噴射器都接收直接來自容器12的冷卻流體。替代地， 如果串行地供給冷卻燃料，則僅第一個(gè)噴射器接收來自容器的冷卻燃料。當(dāng)該冷卻燃料被 排出時(shí)，它沿著管線依次地被供給至下一個(gè)噴射器。每個(gè)噴射器10中，低壓燃料經(jīng)過冷卻回路(后文將具體說明)，冷卻回路中低壓燃 料經(jīng)過高壓泄漏縫隙點(diǎn)20(見圖2和圖幻并且排出噴射器10。排出的燃料經(jīng)過燃料返回 管線22最終返回至容器12。輸送泵14也將低壓燃料提供至高壓泵24。接著高壓泵M將燃料加壓至希望的燃 料噴射壓強(qiáng)水平，并且將燃料輸送給燃料軌道26。燃料軌道沈中的壓強(qiáng)部分地通過安全 閥觀控制，如果燃料軌道沈中的壓強(qiáng)超過希望的壓強(qiáng)，則安全閥觀使燃料溢出至燃料返 回管線22。燃料噴射器10從燃料軌道沈抽取燃料并且將其噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室(未示 出)。噴射器10未噴射的燃料溢出至燃料返回管線22。電子控制模塊(ECM) 30提供對(duì)系 統(tǒng)的整體控制。ECM 30接收例如來自連接至燃料軌道沈的壓力傳感器32和溫度傳感器 34的多種輸入信號(hào)以確定操作狀況。然后ECM 30向包括輸送泵14、高壓泵M和燃料噴射 器10在內(nèi)的多個(gè)部件發(fā)送多種控制信號(hào)。參照?qǐng)D2，示出每個(gè)燃料噴射器10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和流體線路。特別地，噴射器主體36 限定互相連接的高壓燃料供給入口 38和噴嘴燃料供給通道40和控制閥供給通道42。噴嘴 燃料供給通道40與噴嘴室44流體連通?？刂崎y供給通道42與控制閥組件46流體連通。 截止針(check needle) 48設(shè)置在噴嘴室44中。截止針48具有第一端50和第二端52。截 止針48能夠在第一位置和第二位置之間移動(dòng)。在第一位置下，截止針48的第一端50靠在 閥座M上并且阻塞位于噴射器尖端58中的至少一個(gè)孔口 56。致偏彈簧49使截止針48偏 向截止針48第一位置。如下文將更具體解釋的，在第二位置下，截止針48的第一端50至 少部分地離開至少一個(gè)孔口 56，從而允許燃料被噴入燃燒室(未示出)。噴射器主體36還限定截止控制通道60。截止控制通道60與截止控制室62流體 連通。截止針48的第二端52設(shè)置在截止控制室62中。截止控制通道60也通過控制閥組 件46選擇性地與控制閥供給通道42流體連通?？刂崎y組件46也可以選擇性地使截止控 制通道60與排出通道64和排出出口 66流體連通。燃料噴射器10的操作至少部分地由控制閥組件46控制。如圖2和圖3所示，控 制閥組件46的至少一部分可以設(shè)置在噴射器10的噴射器主體36中。控制閥組件46可以 包括上部閥主體68、舉升板70和下部閥主體72。上部閥主體68、舉升板70和下部閥主體 72可以通過緊固機(jī)構(gòu)或螺釘74保持在一起?？刂崎y組件46還可以包括負(fù)載螺釘76。負(fù) 載螺釘76設(shè)置在上部閥主體68上并且可以具有螺紋側(cè)面77以使得其能夠旋入噴射器主 體上的匹配的螺紋(未示出)中。當(dāng)就位時(shí)，負(fù)載螺釘76向上部閥主體68、舉升板70和下部閥主體72施加向下的力，從而使得它們?cè)趪娚淦髦黧w36中的移動(dòng)最小?？刂崎y組件46還可以包括與閥桿80相聯(lián)接的銜鐵78。銜鐵78可以設(shè)置在負(fù)載 螺釘78的上方。閥桿80可以設(shè)置在延伸穿過負(fù)載螺釘76、上部閥主體68、舉升板70和下 部閥主體72的開口中。閥桿80可以在低壓閥座82和高壓閥座84之間移動(dòng)。致偏彈簧85 使閥桿80偏向低壓閥座82。當(dāng)閥桿80位于低壓閥座82上時(shí)，截止控制通道60與控制閥 供給通道42流體連通。相反，當(dāng)閥桿80位于高壓閥座84上時(shí)，截止控制通道60與排出通 道74流體連通?？刂崎y組件46還可以包括電致動(dòng)器86。圖2和圖3所示的電致動(dòng)器86為螺線 管。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，也可以使用諸如壓電 裝置的其他類型的電致動(dòng)器?，F(xiàn)在將說明噴射器10的操作。截止針48的打開和關(guān)閉部分地通過噴嘴燃料供給 通道40和截止控制通道60中高壓燃料的存在來控制。致偏彈簧49在截止針48的打開和 關(guān)閉中也起作用。當(dāng)不希望進(jìn)行噴射事件時(shí)，控制閥組件46的電致動(dòng)器86不通電。高壓 燃料通過高壓燃料入口沈進(jìn)入噴射器10。壓力燃料通過控制閥供給通道42被提供給控制 閥組件46。在未通電狀態(tài)，控制閥組件46提供控制閥供給通道42和截止控制通道60之 間的流體連通。因此，來自截止控制通道60的高壓燃料提供作用于截止針48的第二端52 上的液壓負(fù)載。該液壓負(fù)載將保持截止針48關(guān)閉，使得截止針48的第一端50保持與閥座 54接觸并且沒有燃料從孔口 56噴出。當(dāng)希望進(jìn)行噴射時(shí)，控制閥組件46的電致動(dòng)器86被通電。圖2和圖3示出的電 致動(dòng)器為螺線管。由此，當(dāng)通電時(shí)，電致動(dòng)器86形成電磁場(chǎng)，導(dǎo)致銜鐵78克服致偏彈簧85 的力并舉升。聯(lián)接至銜鐵78的閥桿80也舉升至較高位置或高壓閥座84。在該位置下，來 自控制閥供給通道42的壓力燃料不再與截止控制通道60流體連通。而是截止控制通道60 與排出通道64流體連通。因此高壓燃料排出截止控制通道60，且施加于截止針48的第二 端52的液壓負(fù)載開始消減。隨著液壓負(fù)載的消減，來自噴嘴燃料供給通道40的高壓燃料將 向截止閥48的表面施加液壓力，導(dǎo)致截止閥48打開并且開始將燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸(未 示出)。當(dāng)希望停止噴射時(shí)，電致動(dòng)器86停止通電。隨著電致動(dòng)器86產(chǎn)生的電磁場(chǎng)消失， 致偏彈簧85的力作用于銜鐵78，且閥桿80返回以關(guān)閉低壓閥座82。當(dāng)閥桿80位于低壓 閥座82上時(shí)，截止控制通道60再一次與控制閥供給通道42流體連通。最終，液壓負(fù)載再 次施加于截止針48的第二端52。由此，截止針48的第一端50被迫返回以接觸閥座M并 且孔口 56被阻塞。在噴射事件中，當(dāng)閥桿80位于高壓閥座84時(shí)，高壓燃料可能傾向于泄漏?？赡苄?漏的燃料的示例性的壓強(qiáng)可以高達(dá)并且超過190MPa。在這些高壓下時(shí)，泄漏的燃料傾向于 朝向噴射器中壓強(qiáng)較低的位置移動(dòng)。已知的一個(gè)這種位置是高壓泄漏縫隙點(diǎn)20。該位置一 般被定義為泄漏的壓力燃料沿著閥桿移往的任何位置。特別地，如圖2和圖3所示，高壓泄 漏縫隙點(diǎn)可以被定義為上部閥主體68、負(fù)載螺釘76和閥桿80之間的接口。由此，從高壓閥 座84泄漏的壓力燃料可以經(jīng)過上部閥主體68移動(dòng)至高壓泄漏縫隙點(diǎn)。出現(xiàn)在這些高壓處的燃料泄漏傾向于產(chǎn)生過量的熱量。這一熱量可以被傳導(dǎo)至包 括閥桿80和電致動(dòng)器86的其他噴射器部件。傳遞至噴射器部件的過量的熱量使得他們的溫度上升，并且可以改變部件材料性質(zhì)。因此，可能對(duì)噴射器的性能和使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影 響。雖然不那么常見，但是當(dāng)閥桿80位于低壓閥座82時(shí)也可能出現(xiàn)高壓燃料的泄漏。 因此，當(dāng)來自控制閥供給通道42的燃料與截止控制通道60流體連通時(shí)高壓燃料可能泄漏。 該高壓燃料也可能經(jīng)過上部閥主體68沿著閥桿80向上移動(dòng)至高壓泄漏縫隙點(diǎn)20。這一泄 漏也可能產(chǎn)生過量的熱量并且對(duì)噴射器部件和性能造成負(fù)面影響。獨(dú)立的燃料噴射器10中的冷卻系統(tǒng)可以用于對(duì)抗過高的溫度和控制噴射器部件 的溫度。噴射器主體36還可以限定聯(lián)接至冷卻流體供給通道90的冷卻流體入口 88。冷卻 流體供給通道90將相對(duì)低溫的低壓燃料引導(dǎo)至控制閥組件46以降低噴射器10的溫度。具體來說，冷卻流體供給通道90將相對(duì)低溫的低壓燃料提供給負(fù)載螺釘容器92。 負(fù)載螺釘容器92可以是由負(fù)載螺釘76限定的碗型的容器。負(fù)載螺釘容器92具有開口 81， 閥桿80設(shè)置在開口 81中。供給至負(fù)載螺釘容器92的冷卻燃料沿著閥桿80的側(cè)面83向下滲至高壓泄漏縫 隙點(diǎn)20。高壓泄漏縫隙點(diǎn)20通?？梢允侨剂蠂娚淦?0中的最熱的位置。通過將低壓冷卻 燃料直接引導(dǎo)至該位置，可有效并高效地對(duì)噴射器10中的熱負(fù)載進(jìn)行控制。來自高壓泄漏 縫隙點(diǎn)20的過多的熱量被傳導(dǎo)至供給至高壓泄漏縫隙點(diǎn)20的低壓冷卻燃料。該低壓冷卻 燃料接著經(jīng)過徑向通道94移動(dòng)至環(huán)形間隙96，環(huán)形間隙96可以定義為噴射器主體36與上 部閥主體68、舉升板70和下部閥主體72的外邊緣之間的空間。徑向通道94和環(huán)形間隙 96與排出通道64流體連通。因此，低壓冷卻燃料最終通過排出通道64和排出出口 66從噴 射器10中排出。徑向通道94將低壓冷卻燃料從高壓泄漏縫隙點(diǎn)20帶走。因此，徑向通道94的 尺寸被設(shè)置為將至少與提供至高壓泄漏縫隙點(diǎn)20的冷卻燃料一樣多的質(zhì)量流量有效地帶 走。此外，只要徑向通道94提供低壓燃料入口 90、高壓泄漏縫隙點(diǎn)20、排出通道64和排出 出口 66之間的流體連通，徑向通道94可以以多種方式形成。例如，如圖2、3、5和6所示，負(fù)載螺釘76的下表面98可以具有一個(gè)或多個(gè)突起 100。這些突起100防止負(fù)載螺釘76的下表面98平齊地抵靠上部閥主體68的上表面102。 相反，負(fù)載螺釘76的突起100與上表面102接觸。這樣，通過負(fù)載螺釘76的下表面98和 上部閥主體68的上表面102之間的空間形成徑向通道94。雖然沒有示出，但是本領(lǐng)域人員 應(yīng)當(dāng)理解，徑向通道94可以替代地通過將突起設(shè)置在上部閥主體86的上表面102上形成。 同樣，徑向通道94也可以通過將突起設(shè)置在負(fù)載螺釘76的下表面98和上部閥主體68的 上表面102上形成。徑向通道94可以替代地在沒有突起的情況下形成。例如，在表面98和/或表面 102中可以切出一個(gè)或多個(gè)通道或徑向刻痕。這些通道或徑向刻痕可以沿著表面98和表面 102中的一者或兩者從高壓泄漏縫隙點(diǎn)20延伸至環(huán)形間隙96。此外，通道或徑向刻痕的尺 寸可以設(shè)置為能夠有效地處理由冷卻流體供給通道90供給的低壓冷卻燃料流量。在又一 種實(shí)施方式中，可以通過從高壓泄漏縫隙點(diǎn)20經(jīng)過負(fù)載螺釘76或者上部閥主體68、舉升板 70和下部閥主體72中的一個(gè)或多個(gè)鉆孔來形成徑向通道94。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明提供在共軌燃料噴射系統(tǒng)中的一種優(yōu)選的應(yīng)用。此外，本發(fā)明提供在單流體(燃料)噴射系統(tǒng)中的優(yōu)選的應(yīng)用。雖然在壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下說明了本發(fā)明，但是本 發(fā)明可以應(yīng)用于其他的發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用，包括但不限于火花點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的燃料噴射器 通過將冷卻燃料引導(dǎo)至噴射器中的最熱位置之一、高壓泄漏縫隙點(diǎn)的冷卻系統(tǒng)來降低燃料 噴射器的操作溫度。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)噴射器部件的一致且可靠的操作。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，燃料噴射器10通過冷卻燃料供給管線18和輸送泵14 接收低壓冷卻燃料。該冷卻燃料從冷卻流體入口 88進(jìn)入噴射器10。冷卻流體入口 88與冷 卻流體供給通道90流體連通。冷卻流體供給通道90從冷卻流體入口 88經(jīng)過噴射器主體 36延伸至控制閥組件46。特別地，冷卻流體供給通道90將冷卻燃料提供給負(fù)載螺釘容器 92。閥桿80也設(shè)置在負(fù)載螺釘容器92中。冷卻燃料能夠沿著閥桿80的側(cè)面83向下直至 到達(dá)高壓泄漏縫隙點(diǎn)20。高壓泄漏縫隙點(diǎn)是噴射器10中最熱的位置之一。提供至高壓泄 漏縫隙點(diǎn)的冷卻燃料接著經(jīng)過徑向通道94移動(dòng)至環(huán)形間隙96。冷卻燃料從環(huán)形間隙96被 引導(dǎo)至排出通道64并通過排出出口 66從噴射器10排出。冷卻流體從排出出口 66最終返 回至容器12。本發(fā)明的噴射器通過利用上述的內(nèi)部冷卻回路控制共軌燃料噴射器內(nèi)的熱負(fù)載。 這樣，控制閥組件46以及噴射器中的最熱位置之一的高壓泄漏縫隙點(diǎn)20被冷卻。通過將 冷卻燃料直接提供至高壓泄漏縫隙點(diǎn)，本發(fā)明的噴射器提供有效的熱能傳輸。例如，實(shí)驗(yàn)室 測(cè)試已經(jīng)顯示，不使用本發(fā)明的冷卻方法的噴射器可能操作在150-160°C的溫度下，而使用 本發(fā)明的方法的噴射器可能操作在100-110°C的溫度下。通過在顯著降低的溫度下操作，可 以實(shí)現(xiàn)更加一致和可靠的噴射器性能。上述說明僅意于用作示例目的，而不意于以任何方式限制本發(fā)明的范圍。因此，本 領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的精神范圍的情況下，可以對(duì)示出的實(shí)施方式進(jìn)行 多種修正，本發(fā)明的精神和范圍由權(quán)利要求書的內(nèi)容限定。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射器，包括噴射器主體，其限定冷卻流體供給入口、高壓流體供給入口以及排出口 ；以及 控制閥組件，其至少部分地設(shè)置在所述噴射器主體中，所述控制閥組件流體連接至所 述高壓流體供給入口、所述冷卻流體供給入口和所述排出口，所述控制閥組件還包括 閥主體，其具有用于接收閥桿的開口 ； 電致動(dòng)器，其至少部分地設(shè)置在所述閥主體中； 銜鐵，其與閥桿聯(lián)接，其中，所述閥桿至少部分地設(shè)置在所述閥主體中； 負(fù)載螺釘，其設(shè)置在所述閥主體上并且具有用于接收閥桿的開口 ；以及 徑向通道，其流體連接高壓泄漏縫隙點(diǎn)、所述冷卻流體供給入口和所述排出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體噴射器，其中，所述負(fù)載螺釘中的開口還形成負(fù)載螺釘 容器，所述負(fù)載螺釘容器流體連接至低壓流體供給入口、所述高壓泄漏縫隙點(diǎn)、所述徑向通 道和所述排出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的流體噴射器，其中，所述噴射器主體還限定冷卻通道，所述冷 卻通道流體連接所述低壓流體供給入口和所述負(fù)載螺釘容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體噴射器，其中，所述負(fù)載螺釘還包括位于外周表面上的 螺紋，且所述噴射器主體還包括匹配的螺紋，以使得所述負(fù)載螺釘能夠在所述噴射器主體 中固定就位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體噴射器，其中，所述閥主體是上部閥主體，且所述控制閥 組件還包括下部閥主體、舉升板，其中所述舉升板設(shè)置在所述上部閥主體和所述下部閥主 體之間，且所述上部閥主體、所述下部閥主體和所述舉升板中的每一個(gè)均具有用于接收閥 桿的開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體噴射器，其中，所述負(fù)載螺釘具有設(shè)置在其下表面上并 且與所述上部閥主體的上表面接觸的至少一個(gè)突起，且其中所述上部閥主體和所述負(fù)載螺 釘之間的空間形成所述徑向通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體噴射器，其中，所述上部閥主體具有設(shè)置在其上表面上 并且與所述負(fù)載螺釘?shù)南卤砻娼佑|的至少一個(gè)突起，且其中所述上部閥主體和所述負(fù)載螺 釘之間的空間形成所述徑向通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體噴射器，其中，所述徑向通道通過在所述負(fù)載螺釘、所述 上部閥主體、所述舉升板和所述下部閥主體中的至少一個(gè)中的鉆孔形成。
9.一種冷卻流體噴射器的方法，包括下述步驟提供噴射器主體，所述噴射器主體限定冷卻流體供給入口、高壓流體供給入口和排出 口 ；以及提供控制閥組件，所述控制閥組件至少部分地設(shè)置在所述噴射器主體中，所述控制閥 組件流體連接至所述高壓流體供給入口、所述冷卻流體供給入口和所述排出口，所述控制 閥組件還包括閥主體，其具有用于接收閥桿的開口 ； 閥桿，其至少部分地設(shè)置在所述閥主體中； 負(fù)載螺釘，其具有用于接收閥桿的開口 ； 將冷卻流體供給至高壓泄漏縫隙點(diǎn)；以及將冷卻流體從所述高壓泄漏縫隙點(diǎn)排出并從所述噴射器排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過由所述噴射器主體限定并且流體連接所述 冷卻流體供給入口、形成在所述負(fù)載螺釘中的負(fù)載螺釘容器、以及所述高壓泄漏縫隙點(diǎn)的 通道促進(jìn)所述供給步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，通過流體連接所述高壓泄漏縫隙點(diǎn)、所述噴射器中 的排出通道以及所述排出口的徑向通道促進(jìn)所述排出步驟。
12.一種內(nèi)燃機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，其限定多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，并且包括多個(gè)活塞，每個(gè)活塞能夠在相應(yīng)的一個(gè) 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中移動(dòng)；以及燃料系統(tǒng)，其包括多個(gè)燃料噴射器，每個(gè)燃料噴射器與多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的一個(gè)相關(guān) 聯(lián)，每個(gè)燃料噴射器包括噴射器主體和控制閥；其中，每個(gè)噴射器主體限定冷卻流體供給入口、高壓燃料供給入口和排出口 ；且 其中每個(gè)控制閥組件至少部分地設(shè)置在所述噴射器主體中，并且流體連接至所述高壓 燃料供給入口、所述冷卻流體供給入口、以及所述排出口，并且所述控制閥組件還包括 閥主體，其具有用于接收閥桿的開口 ； 電致動(dòng)器；銜鐵，其與閥桿聯(lián)接，其中，所述閥桿至少部分地設(shè)置在所述閥主體中；和 負(fù)載螺釘，其設(shè)置在所述閥主體上并且具有用于接收閥桿的開口 ；以及 徑向通道，其流體連接高壓泄漏縫隙點(diǎn)、所述冷卻流體供給入口和所述排出口。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述負(fù)載螺釘中的開口還形成負(fù)載螺釘容 器，所述負(fù)載螺釘容器流體連接至所述冷卻流體供給入口、所述高壓泄漏縫隙點(diǎn)、以及所述 排出口。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述噴射器主體還限定冷卻通道，所述冷卻 通道流體連接低壓燃料入口和所述負(fù)載螺釘容器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述負(fù)載螺釘還包括位于外周表面上的螺 紋，且所述噴射器主體還包括匹配的螺紋，以使得所述負(fù)載螺釘能夠在所述噴射器主體中 固定就位。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述閥主體是上部閥主體，且所述控制閥組 件還包括下部閥主體、舉升板，其中所述舉升板設(shè)置在所述上部閥主體和所述下部閥主體 之間，且所述上部閥主體、所述下部閥主體和所述舉升板中的每一個(gè)均具有用于接收閥桿 的開口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述負(fù)載螺釘具有設(shè)置在其下表面上并且 與所述上部閥主體的上表面接觸的至少一個(gè)突起，且其中所述上部閥主體和所述負(fù)載螺釘 之間的空間形成所述徑向通道。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述上部閥主體具有設(shè)置在其上表面上并 且與所述負(fù)載螺釘?shù)南卤砻娼佑|的至少一個(gè)突起，且其中所述上部閥主體和所述負(fù)載螺釘 之間的空間形成所述徑向通道。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的內(nèi)燃機(jī)，其中，所述徑向通道通過在所述負(fù)載螺釘、所述上 部閥主體、所述舉升板和所述下部閥主體中的至少一個(gè)中的鉆孔形成。
20.一種控制閥組件，包括冷卻流體供給裝置；閥主體，其具有用于接收閥桿的開口 ；電致動(dòng)器；銜鐵，其連接至閥桿，其中所述閥桿至少部分地設(shè)置在所述閥主體中；負(fù)載螺釘，其設(shè)置在所述閥主體上并且具有用于接收閥桿的開口 ；以及徑向通道，其流體連接至所述冷卻流體供給和高壓泄漏縫隙點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制閥組件，其中，所述負(fù)載螺釘中的開口還形成負(fù)載螺 釘容器，所述負(fù)載螺釘容器流體連接至所述冷卻流體供給裝置、所述高壓泄漏縫隙點(diǎn)、以及 所述徑向通道。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的控制閥組件，其中，所述閥主體是上部閥主體，且所述控制 閥組件還包括下部閥主體、舉升板，其中所述舉升板設(shè)置在所述上部閥主體和所述下部閥 主體之間，且所述上部閥主體、所述下部閥主體和所述舉升板中的每一個(gè)均具有用于接收 閥桿的開口。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制閥組件，其中，所述負(fù)載螺釘具有設(shè)置在其下表面上 并且與所述上部閥主體的上表面接觸的至少一個(gè)突起，且其中所述上部閥主體和所述負(fù)載 螺釘之間的空間形成所述徑向通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制閥組件，其中，所述上部閥主體具有設(shè)置在其上表面 上并且與所述負(fù)載螺釘?shù)南卤砻娼佑|的至少一個(gè)突起，且其中所述上部閥主體和所述負(fù)載 螺釘之間的空間形成所述徑向通道。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的控制閥組件，其中，所述徑向通道通過在所述負(fù)載螺釘、所 述上部閥主體、所述舉升板和所述下部閥主體中的至少一個(gè)中的鉆孔形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有熱負(fù)載控制的流體噴射器。一種共軌單流體噴射系統(tǒng)包括燃料噴射器和控制閥組件，其具有內(nèi)部冷卻流體回路以改進(jìn)噴射器的整體使用壽命和性能。這是通過將冷卻流體供給至噴射器并使得冷卻流體能夠與燃料噴射器中的最熱位置之一、高壓泄漏縫隙點(diǎn)直接接觸來實(shí)現(xiàn)的。通過將冷卻流體直接提供至該位置、然后使得冷卻流體能夠排出噴射器，本發(fā)明有效地并高效地管理噴射器中的熱負(fù)載。
文檔編號(hào)F02M51/06GK102086827SQ20101057986
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者D·Y·錢 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司