燃料噴射器的制造方法
【專利摘要】一種燃料噴射器主體具有燃料室和圍繞燃料出口的閥座。閥主體定位在閥座處且閥桿延伸穿過燃料出口和燃料室。閥主體和閥座的接合（脫離接合）關(guān)閉（打開）噴射器。燃料室可以包括通過閥通路連接的主要室和輔助室以及計(jì)量構(gòu)件，計(jì)量構(gòu)件限制室之間的燃料流量，從而提供流量依賴關(guān)閉力，該流量依賴關(guān)閉力減低了穿過噴射器的燃料流量對(duì)燃料入口壓力的依賴性且使得流量依賴于噴射器致動(dòng)力。噴射器主體或閥主體可以包括至少部分地圍繞閥座布置的噴霧成形表面，該噴霧成形表面被布置成引導(dǎo)燃料噴霧流過燃料出口。
【專利說明】燃料噴射器
[0001]背景
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域涉及燃料噴射器。特別地，在本文中公開了燃料噴射器，其可以保持實(shí)質(zhì)上獨(dú)立于燃料源壓力的燃料流速或者可以以期望的噴霧方式遞送燃料。
[0003]以前已經(jīng)公開了廣泛種類的燃料噴射器。
[0004]提供具有燃料流速對(duì)燃料入口壓力的減小的依賴性的燃料噴射器將是合意的。提供具有可以在噴射期間電子地變化的燃料流速的燃料噴射器將是合意的。提供具有產(chǎn)生期望的燃料噴霧形狀的至少一種噴霧成形表面的燃料噴射器將是合意的。提供具有改進(jìn)的高壓密封件以允許改進(jìn)的壓力與較低的泄漏的平衡的燃料噴射器將是合意的。已知的專利參考文獻(xiàn)顯得缺乏那些特征。
[0005]概述
[0006]燃料噴射器包括噴射器主體和往復(fù)式閥。噴射器主體具有燃料室、連接到燃料室的燃料入口、連接到燃料室的燃料出口以及圍繞燃料出口的閥座。往復(fù)式閥包括閥桿和閥主體，且定位成閥主體在閥座處且閥桿從閥主體延伸穿過燃料出口和燃料室。閥和噴射器主體被布置成使得閥在第一方向上的運(yùn)動(dòng)引起閥主體與閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過燃料出口，并且閥在與第一方向相反的第二方向上的運(yùn)動(dòng)引起閥主體與閥座的脫離接合并使燃料能夠流過燃料出口。
[0007]燃料室可以包括主要燃料室和輔助燃料室，且燃料噴射器還可以包括主要閥密封件和計(jì)量構(gòu)件。主要燃料室和輔助燃料室通過閥通路連接，燃料入口連接到主要燃料室，且燃料出口連接到輔助燃料室。主要閥密封件與主要燃料室接合，且被定位和布置成實(shí)質(zhì)上阻止燃料圍繞閥桿流過主要燃料室的接合部分。計(jì)量構(gòu)件被定位和布置成限制從主要燃料室到輔助燃料室中的燃料流量。
[0008]噴射器主體可以包括至少部分地圍繞閥座布置的噴霧成形表面，或者閥主體可以包括至少部分地圍繞閥主體的閥座接合部分(valve-seat-engaging portion)布置的噴霧成形表面。噴霧成形表面被布置成引導(dǎo)燃料噴霧流過燃料出口。
[0009]當(dāng)參考在附圖中圖示并在下列文字的描述或所附權(quán)利要求中公開的示例性實(shí)施方式時(shí)，關(guān)于燃料噴射器的目的和優(yōu)勢可以變得明顯。
[0010]附圖簡述
[0011]圖1是示例性燃料噴射器的橫截面視圖。
[0012]圖2A和2B是關(guān)于圖1的示例性燃料噴射器的燃料流速與燃料入口壓力的計(jì)算圖。
[0013]圖3是圖1的示例性燃料噴射器的燃料出口和閥主體的橫截面視圖。
[0014]圖4是示例性燃料噴射器的燃料出口和閥主體的橫截面視圖。
[0015]圖5是示例性燃料噴射器的燃料出口和閥主體的橫截面視圖。
[0016]圖6是示例性燃料噴射器的燃料出口和噴霧成形表面的透視圖。
[0017]圖7是示例性燃料噴射器的燃料出口和噴霧成形表面的透視圖。
[0018]在附圖中示出的實(shí)施方式是示例性的且不應(yīng)該被理解為限制本公開或所附權(quán)利要求的范圍。
[0019]實(shí)施方式的詳細(xì)描述
[0020]示例性燃料噴射器10在圖1中示出且包括噴射器主體102和往復(fù)式閥110。穿過噴射器主體102的軸向孔形成燃料室(在該示例中上通過徑向地收縮的閥通路118連接的主要燃料室104和輔助燃料室116 ;其它的示例可以包括任何合適的一個(gè)或多個(gè)燃料室的布置)。燃料入口 106連接到主要燃料室104，且燃料出口 101連接到輔助燃料室116。在該示例的操作期間，燃料(或燃料/空氣混合物)從燃料供應(yīng)(未示出)穿過燃料入口 106流到主要燃料室104中、流到輔助燃料室116中，且然后穿過燃料出口 101流出。閥座140 (在圖3-5中標(biāo)示)圍繞燃料出口 101布置。
[0021]閥110包括恰好定位在燃料出口 101外部的閥主體114以及延伸穿過燃料出口101、燃料室104和116和閥通路118的閥桿112。閥110在第一方向上(向上，如在附圖中所示出的)的軸向運(yùn)動(dòng)引起閥主體114接合閥座140，由此實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過燃料出口(SP，關(guān)閉噴射器)。閥110在另一個(gè)方向上(向下，如在附圖中示出的)的運(yùn)動(dòng)引起閥主體114與閥座140脫離接合，由此使得燃料能夠流過燃料出口 101 (S卩，打開噴射器)。燃料出口通常由閥主體114和閥座140的接合來限定，且燃料噴射器可以在燃料出口 101之后(B卩，在輔助燃料室116外部)包括另外的通路、通道或其它的流引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0022]通常使用任何合適類型或布置的彈性彈簧構(gòu)件以在第一方向上偏置閥110，保持燃料噴射器關(guān)閉。在圖1的示例性燃料噴射器中，使用壓縮螺旋彈簧134。當(dāng)希望打開燃料噴射器時(shí)，響應(yīng)于控制信號(hào)的致動(dòng)器將打開力在第二方向上施加到閥110，克服彈簧關(guān)閉力并打開燃料噴射器10。在圖1的示例中，致動(dòng)器包括螺線管130和電樞132。
[0023]可以使用任何其它合適的致動(dòng)器，例如壓電式致動(dòng)器?？梢允褂萌魏纹渌线m的布置來打開或關(guān)閉燃料噴射器。例如，彈簧可以被布置成將力施加在第二(即，打開)方向上且致動(dòng)器可以被布置成將力施加在第一(即，關(guān)閉)方向上。在另一個(gè)示例中，可以使用一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器以在兩個(gè)方向上都提供力。
[0024]在示例性實(shí)施方式中，主要閥密封件108接合主要燃料室104以大體上阻止燃料圍繞閥桿112流過燃料室104的接合閥密封件108的那部分。閥密封件108在頂部處較寬(參考圖1)，使得其接合彈簧134。具有錐形底部端的卷邊抵著閥110壓靠在密封件108上，從而接合密封件108并推動(dòng)密封件108以在閥110往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)與閥桿112 —起移動(dòng)。密封件108被機(jī)加工成緊密地配合在主要燃料室104內(nèi)，以減少在主要燃料室104的壁和密封件108之間的小間隙中的泄漏。同樣地，在圖1中示出的實(shí)施方式中的閥密封件108沒有固定到閥桿112，但是其被機(jī)加工成緊密地靠著其配合。
[0025]徑向向內(nèi)地延伸的周向構(gòu)件或凸緣119形成徑向地收縮的閥通路118。這樣的徑向收縮可以通過使孔均勻地變窄或通過減小閥通路118在凸緣119徑向向內(nèi)地延伸的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處的橫截面面積的任何其它的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方式中，凸緣119可以至少部分地接合(即，以保持緊密公差的間距接近于)閥桿112，以便近似完全地阻止燃料圍繞閥桿112在這樣的接合區(qū)域中流動(dòng)。
[0026]閥桿112還可以可選擇地包括附接到閥通路118并徑向地向外延伸以接合閥通路118的周向凸緣。在這樣的可選擇的實(shí)施方式中，應(yīng)該注意，使得這樣的向外延伸的凸緣、主要閥密封件108和閥主體114受到輔助燃料室116中的燃料壓力的那部分的相對(duì)面積引起合適的力施加在閥110上(見下面)。
[0027]計(jì)量構(gòu)件120被布置成限制從主要燃料室104到輔助燃料室116的燃料流量。在圖3和5的示例中，計(jì)量構(gòu)件120包括接合閥桿112的徑向地收縮的閥通路118，就是說，定位在主要燃料室104和輔助燃料室116之間的燃料計(jì)量通路，其被布置成只允許從主要燃料室104到輔助燃料室116中的受限制的燃料流量。
[0028]閥桿112的接合部分或凸緣119可以設(shè)有延伸凸緣119的長度的至少一個(gè)軸向地延伸的凹槽或平坦部分。凸緣119和閥桿112不在這樣的凹槽或平坦部分處彼此接合，從而留下允許主要燃料室104和輔助燃料室116之間的受限制的燃料流量的計(jì)量孔口 122。在圖4的示例中，計(jì)量構(gòu)件120或限制流量的燃料計(jì)量通路包括由連接主要燃料室104和輔助燃料室116的穿過凸緣119形成的孔或通路形成的計(jì)量孔口 122。可以使用允許主要燃料室104和輔助燃料室116之間的合適地限制的燃料流量的連接主要燃料室104和輔助燃料室116的任何通路或孔口。這樣的通路或孔口可以形成在例如噴射器主體102、凸緣119、閥桿112中或形成在凸緣119和閥桿112之間(例如，通過如上所述的凹槽或平坦部分形成)。
[0029]當(dāng)燃料噴射器10關(guān)閉時(shí)，主要燃料室104和輔助燃料室116之間的燃料壓力通過計(jì)量孔口 122是平衡的。主要燃料室104中的燃料壓力將力在第一方向上抵著主要閥密封件108施加在閥110上。輔助燃料室116中的燃料壓力將力在第二方向上抵著閥主體114的位于閥座140內(nèi)且沒有被閥桿112占據(jù)的那部分施加在閥110上。如果施加那些力的位置處的投影面積(垂直于閥桿112)大體上彼此相等，那么燃料壓力不會(huì)在閥110上施加凈力。燃料噴射器10在其實(shí)質(zhì)上滿足該條件時(shí)被認(rèn)為是壓力平衡的。
[0030]當(dāng)燃料在壓力下流過入口 106時(shí)，在圖1的向上方向上存在流體壓力。在該條件下，流體力使閥主體102略微擴(kuò)大，從而略微增加室104的孔直徑，這通常將引起密封件108和主體102之間的小間隙(密封件/主體間隙)擴(kuò)大，增加經(jīng)過密封件108的滲漏或泄漏，這是不希望的。然而，使用圖1中示出的密封件108的布置，流體力將使(a)主體102和(b)密封件108和閥桿112之間的間隙(密封件/桿間隙)兩者都擴(kuò)大。因?yàn)槊芊饧?桿間隙在頂部端(圖1中)處被錐形卷邊堵塞，所以其形成閉端(dead end)，不產(chǎn)生另外的泄漏。然而有利地，當(dāng)燃料噴射器被加壓時(shí)，密封件/桿間隙的擴(kuò)大趨向于抵消密封件/主體間隙的變寬，從而通過密封件/桿間隙減少經(jīng)過密封件108的滲漏或泄漏。
[0031]當(dāng)不存在通過致動(dòng)器施加的力時(shí)，施加到閥110的唯一力是彈簧134的力，彈簧134的力將燃料噴射器的閥110偏置到關(guān)閉位置中。當(dāng)螺線管130將足夠的力在第二方向上施加到閥110時(shí)(即，當(dāng)致動(dòng)器力超過彈簧力時(shí))，閥110在第二方向上(向下)移動(dòng)并打開。如果由彈簧134施加的力隨著位移線性地變化(大多數(shù)彈簧在有限運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)通常就是這樣)，那么閥110的位移通常與彈簧力和致動(dòng)器力之間的差異成比例。
[0032]在沒有計(jì)量構(gòu)件120的作用的情況下，燃料流速通常將與燃料入口壓力的平方根近似成比例地變化，且在較高的燃料壓力下通常只稍微地依賴于致動(dòng)器力。在一些情況下，希望減小或?qū)嵸|(zhì)上消除燃料流速對(duì)燃料入口壓力的這樣的依賴性。還希望燃料流速依賴于致動(dòng)力(即，通過圖1的示例中的螺線管130和彈簧134所施加的凈力)。計(jì)量構(gòu)件120提供那些功能，如在下面進(jìn)一步描述的。
[0033]受限制的計(jì)量孔口 122提供在主要燃料室104和輔助燃料室116之間的受限制的燃料流量。如上所述，當(dāng)燃料噴射器10關(guān)閉時(shí)，在那些室中的燃料壓力是平衡的，且沒有另外的壓力引發(fā)力施加在閥110上。然而，當(dāng)燃料噴射器10打開且燃料流動(dòng)時(shí)，壓力差在主要燃料室104 (較高壓力)和輔助燃料室116 (較低壓力)之間產(chǎn)生，這是由于通過受限制的計(jì)量孔口 122的流量依賴壓力下降。該壓力差引起趨向于在第一(即，關(guān)閉)方向上推進(jìn)閥110的流量依賴力。結(jié)果是一種負(fù)反饋布置。較高的燃料入口壓力產(chǎn)生較高的燃料流量，進(jìn)而引起趨向于將閥110朝著關(guān)閉位置移動(dòng)的流量依賴力的增加，從而減少燃料流量。相反地，較低的燃料入口壓力產(chǎn)生較低的燃料流量，進(jìn)而引起閥110上的流量依賴關(guān)閉力的減小，從而增加燃料流量。
[0034]負(fù)反饋可以減小穿過燃料噴射器10的燃料流速(對(duì)于給定致動(dòng)器力和恒定的彈簧力)對(duì)燃料入口壓力的依賴性。例如，在圖2A和2B中示出了關(guān)于具有負(fù)反饋(虛線)和不具有負(fù)反饋(實(shí)線)的燃料噴射器的計(jì)算的燃料流速與燃料壓力的圖。穿過圖1的燃料噴射器的燃料流速依賴于計(jì)量孔口 122的流阻(對(duì)于圖2A計(jì)量0.021mm2的流動(dòng)面積且對(duì)于圖2B計(jì)量0.105mm2的流動(dòng)面積)、燃料出口 110處的閥-位置-依賴流阻、由彈簧134和閥致動(dòng)器施加到閥110的凈非-流動(dòng)-依賴性力(對(duì)于圖2A和2B約為22.25N),以及主要閥密封件108和閥主體114受到每一個(gè)燃料室中的燃料壓力的面積(對(duì)于圖2A和2B為1.128mm2的壓力有效面積)。反饋還可以減少噴射器溫度變化在燃料流速上的效果，噴射器溫度變化在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中可能是大幅度的。閥桿112上的任何向外延伸的凸緣的面積減小負(fù)反饋布置的影響。可以選擇這些參數(shù)的任何組或子組以產(chǎn)生燃料流量對(duì)燃料入口壓力的期望依賴性。
[0035]在示例性實(shí)施方式中，燃料噴射器10可以包括被布置成引導(dǎo)從燃料出口 101噴霧的燃料的噴霧成形表面。噴霧成形表面可以圍繞閥座140的全部或部分布置在噴射器主體102上，或者噴霧成形表面可以圍繞閥主體114的閥座接合部分的全部或部分布置。
[0036]在圖3的示例性實(shí)施方式中，噴霧成形表面142恰好在閥座140外側(cè)形成在噴射器主體102上；在圖4中示出了兩個(gè)不同的噴霧成形表面142a和142b。圖3中在噴霧成形表面142 (在圖4中為表面142a和142b)和閥主體114的側(cè)向表面之間的指示角A (在圖4中為角Al和A2)可以選擇成產(chǎn)生用于在噴射器10打開時(shí)離開燃料出口 101的燃料的噴霧的期望幾何形狀。噴霧成形表面142可以是旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的，使得圖3的橫截面將保持恒定，而不管燃料噴射器10圍繞由閥桿112界定的軸線的旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的燃料噴霧也將是圍繞該軸線旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的?？蛇x擇地，噴霧成形表面142a和142b可以隨著圍繞其軸線的角位置而變化，引起不對(duì)稱的燃料噴霧。這樣的實(shí)施方式的橫截面視圖可以類似于圖4的橫截面視圖，其中表面142和閥主體114之間的角Al和A2依賴于燃料噴射器10圍繞其軸線的旋轉(zhuǎn)位置而變化。閥座角(如圖3中示出的角S)可以從90° (即，平坦閥座)向下變化到不會(huì)造成閥主體由于楔入而陷在座中的任何期望角度。閥座140的角度還可以實(shí)質(zhì)上影響噴霧的形狀，例如，如果座角S小于角A的話。
[0037]對(duì)于表面142的一個(gè)合適形狀可以包括彎曲部分，該彎曲部分以半徑為特征且以相切于閥座140開始并朝著噴射器的軸線重新定向燃料噴霧。例如，可以采用近似四分之一毫米的半徑；可以根據(jù)需要或期望采用任何合適的半徑。另外，可以使用單一半徑，或者半徑可以根據(jù)需要或期望周向地、徑向地或軸向地變化。表面的彎曲部分可以在一個(gè)點(diǎn)處截?cái)嘁援a(chǎn)生噴霧成形表面和閥主體的側(cè)面之間的期望角度。如果表面的彎曲部分在圍繞表面142的整個(gè)周邊的相同長度處截?cái)?產(chǎn)生圖3中的角A)，則產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的噴霧模式。如果表面的彎曲部分在圍繞表面142a和142b的周邊的不同長度處截?cái)?產(chǎn)生圖4中的角Al和A2)，則可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)地不對(duì)稱的噴霧模式。
[0038]波狀的類凸輪表面可以在燃料噴射器的端部上形成以在變化的長度處截?cái)鄰澢砻?例如，圖6中示出的表面143)。在圖6的示例中，只有燃料噴射器的端部的一部分支承類凸輪表面143，且那些部分可以類似于圖4的橫截面。噴射器的端部的包括表面142a的其余部分可以類似于圖3的橫截面?？梢圆捎迷S多不同的類凸輪形狀、不同的類凸輪形狀的組合，或者類凸輪形狀與其它形狀的組合，以產(chǎn)生廣泛系列的不同噴射模式。那些形狀的全部可以包括另外的表面特征，例如，類凸輪表面上的徑向凹槽。
[0039]通過采用圍繞閥座的周邊變化的噴霧成形表面，產(chǎn)生了在一些“仰角”(B卩，相對(duì)于噴射器軸線的角)上分散的噴霧模式。這樣的“波浪狀”噴霧模式已經(jīng)被觀察到來提供用于混合燃料和空氣的大的表面積噴霧，并呈現(xiàn)比寬角度的錐形噴霧更小的朝著噴射器軸線縮陷的趨勢?？梢詰?yīng)用廣泛種類的形狀以產(chǎn)生燃料噴射器10的相應(yīng)地廣泛的系列的期望燃料噴霧形狀。
[0040]角A、Al和A2可以從0° (生成大體上軸向地引導(dǎo)的噴霧)變化到90° (生成大體上徑向地引導(dǎo)的噴霧)。在一些情況下，可以采用大于90°的角度。在一個(gè)示例中，閥座140布置有大約45°的座角、表面142的彎曲部分的大約125微米的半徑、閥主體114的大約1.6mm的直徑以及大約O°的角A，產(chǎn)生大體上軸向地引導(dǎo)的噴霧并包含大約10°的錐形角(半角)。
[0041]在各種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)類型中的各種不同的燃料噴射器布置中，不同的角度范圍可以提供期望的噴霧形狀或改進(jìn)的燃料噴射。例如，角A (或Al和A2)可以被制造為大于大約60°或小于大約85°，以便在直接地噴射的常見壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，活塞式柴油發(fā)動(dòng)機(jī))中使用。在另一個(gè)示例中，角A (或Al和A2)可以被制造為大于大約5°或小于大約60°，以便在二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用。在另一個(gè)示例中，角A (或Al和A2)可以被制造為大于大約15°或小于大約45°，以便在汽油式直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中使用。在另一個(gè)示例中，角A (或Al和A2)可以被制造為大于大約0°或小于大約25°，以便在預(yù)室噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)(pre-chamber-1njected engine)中使用。那些角范圍可以在任何合適的發(fā)動(dòng)機(jī)類型中(包括未在上面列出的那些發(fā)動(dòng)機(jī)類型)使用，或者可以采用用于任何合適的發(fā)動(dòng)機(jī)類型(包括在上面列出的那些發(fā)動(dòng)機(jī)類型)的其它合適的角范圍。
[0042]在圖5的示例性實(shí)施方式中，噴霧成形表面144恰好在其接合閥座140的區(qū)域外部形成在閥主體114上。噴霧成形表面144和閥主體114的大體上垂直的側(cè)向表面之間的指示角B可以選擇成產(chǎn)生適合于在噴射器10打開時(shí)離開燃料出口 101的燃料的噴霧的期望幾何形狀。這樣的布置將通常使用在具有錐形閥座的噴射器中，且角B通常將在大約30°和90°之間變化；可以采用其它合適的角。如上所述，噴霧成形表面144可以是旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的，或者其可以隨著圍繞其軸線(未示出)的角位置而變化?？梢圆捎煤唵位驈?fù)雜的彎曲表面或凹槽形表面。更一般地，噴霧成形表面可以以任何期望的構(gòu)型在噴射器主體102或閥主體114中的任一個(gè)或兩者之上形成。如果噴霧成形表面在閥主體114上形成，則通常將在實(shí)施上述負(fù)反饋機(jī)制時(shí)考慮通過燃料噴霧施加在該表面上的力。
[0043]除了靠近閥座140定位的噴霧成形表面142或144以外,可以采用其它的噴霧成形表面或結(jié)構(gòu)來成形或引導(dǎo)燃料噴霧。在圖7的示例性實(shí)施方式中，噴霧成形表面152被布置成圍繞閥座140和噴霧成形表面142布置的一組徑向地延伸的槽。用于成形或引導(dǎo)燃料噴霧的這樣的表面或結(jié)構(gòu)的任何合適布置將落在本公開或所附權(quán)利要求中的術(shù)語“噴射成形”的范圍內(nèi)。
[0044]可以在單一燃料噴射器中一起實(shí)施(i )用于提供燃料流速與燃料入口壓力或致動(dòng)器力的期望依賴性(或沒有該依賴性)或者(ii)用于提供噴霧成形表面以產(chǎn)生期望的燃料
噴霧模式的所公開的布置和修改?？蛇x擇地，那些布置或修改中的唯--個(gè)或其它可以在
給定的燃料噴射器中實(shí)施。
[0045]因此，在所公開的燃料噴射器的一個(gè)方面的第一實(shí)施方式中，燃料噴射器包括:(a)噴射器主體，其包括主要燃料室、連接到主要燃料室的燃料入口、輔助燃料室、向內(nèi)地延伸的構(gòu)件、連接到輔助燃料室的燃料出口以及圍繞燃料出口的閥座，該向內(nèi)地延伸的構(gòu)件使主要燃料室和輔助燃料室分開且至少部分地環(huán)繞連接主要燃料室和輔助燃料室的閥通路；(b)往復(fù)式閥，其延伸穿過燃料出口、輔助燃料室、閥通路和主要燃料室；以及(C)燃料計(jì)量通路，其在所述燃料室之間延伸并被布置成只允許從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的受限制的燃料流量；
[0046]在第一實(shí)施方式中，閥和噴射器主體被布置成使得閥在第一方向上相對(duì)于噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起閥與閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過燃料出口，并且閥相對(duì)于噴射器主體在第二方向上的運(yùn)動(dòng)引起閥與閥座的脫離接合并使燃料能夠流過燃料出口，第二方向與述第一方向相反。
[0047]在第一實(shí)施方式中，燃料噴射器被構(gòu)造成使得隨著閥與閥座脫離接合且燃料流過燃料出口，從主要燃料室到輔助燃料室中的受限制的燃料流量引起主要燃料室和輔助燃料室之間的燃料壓力差，這進(jìn)而在閥上引起沿著第一方向的流量依賴力，該力隨著穿過燃料出口的燃料流量的增加而增加。
[0048]在第一實(shí)施方式的可選擇的延伸中，當(dāng)閥經(jīng)過閥通路時(shí)，向內(nèi)地延伸的構(gòu)件至少部分地接合該閥。在第一實(shí)施方式的另一種可選擇的延伸中，噴射器被構(gòu)造成使得在閥上沿著第一方向的流量依賴力大體上與燃料流過流體通路的速率的平方成比例地變化。
[0049]在第一實(shí)施方式的一些情況下，閥密封件可以被定位和布置成大體上阻止燃料沿著閥經(jīng)過閥密封件流過主要燃料室，且燃料噴射器被構(gòu)造成使得當(dāng)閥與閥座接合時(shí)閥是大體上壓力平衡的。
[0050]在第一實(shí)施方式的一些情況下或在其它的壓力平衡實(shí)施方式中，閥密封件可以沿著閥桿延伸并與閥桿一起往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但是定位成在閥密封件和閥桿之間有間隙，使得增加的壓力趨向于在其擴(kuò)大被密封件堵塞的孔的同時(shí)擴(kuò)大密封件，減少泄漏。
[0051]另外，在第一實(shí)施方式中，燃料計(jì)量通路可以可選擇地在閥通路內(nèi)且包括噴射器主體和閥之間的間隙，且如果這樣，則間隙可以是向內(nèi)地延伸的構(gòu)件中的軸向地延伸的凹槽，或者可以是閥的面向向內(nèi)地延伸的構(gòu)件的凹形表面的軸向地延伸的平坦表面。可選擇地，燃料計(jì)量通路可以包括在噴射器主體中形成的通路或孔口。
[0052]另外，在第一實(shí)施方式中，向內(nèi)地延伸的構(gòu)件可以整體地形成為噴射器主體的一部分。
[0053]在所公開的燃料噴射器的另一個(gè)方面的第二實(shí)施方式中，燃料噴射器包括:噴射器主體、閥通路、連接到閥通路的燃料入口、連接到閥通路的燃料出口、延伸穿過閥通路并穿過燃料出口的往復(fù)式閥，以及圍繞所述燃料出口的閥座，在該實(shí)施方式中，閥和噴射器主體被布置成使得閥在第一方向上相對(duì)于噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起閥與閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過燃料出口，并且閥在第二方向上相對(duì)于噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起閥與閥座的脫離接合并使燃料能夠流過燃料出口，該第二方向與第一方向相反。
[0054]另外，在第二實(shí)施方式中，燃料噴射器還具有噴霧成形表面，該噴霧成形表面以圍繞燃料出口的環(huán)布置、被定位和成形為被流過燃料出口的燃料沖擊、是圍繞由閥界定的軸線旋轉(zhuǎn)地不對(duì)稱的并且包括多個(gè)周向段，該多個(gè)周向段被布置成使流過燃料出口的燃料噴霧的相應(yīng)周向部分以相對(duì)于由所述閥界定的軸線的不同的相應(yīng)角度偏轉(zhuǎn)。
[0055]在第二實(shí)施方式中，噴霧成形表面可以是(a)閥的鄰近閥的閥座接合部分的表面，或(b)閥主體的表面，或(C)以上兩個(gè)表面的組合。
[0056]如果需要，則在本文中概括的第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式或被識(shí)別為那些實(shí)施方式的方面的任何特征可以以任何組合的形式組合在一起。當(dāng)不存在一特征為必需的專門說明時(shí)，所公開的實(shí)施方式的方面的本意不是必需的。
[0057]應(yīng)預(yù)期，所公開的示例性實(shí)施方式和方法的等同物將落在本公開或所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。應(yīng)預(yù)期，所公開的示例性實(shí)施方式和方法及其等同物可以被修改，而保持在本公開或所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0058]為了本公開或所附權(quán)利要求的目的，連詞“或者”應(yīng)被包含地理解(例如，“狗或貓”應(yīng)被解釋為“狗，或貓，或兩者”;例如，“狗、貓或鼠”應(yīng)被解釋為“狗，或貓，或鼠，或任意兩個(gè)，或全部三個(gè)”)，除非:(i)其明確地闡述相反情況，例如，通過使用“或者…或者”、“其中的唯一一個(gè)”或類似語言；或者(ii)所列出的替代選擇中的兩個(gè)或更多個(gè)在特定語境中是互相排斥的，在該情況下，“或者”將只包含涉及非互相排斥的替代選擇的那些組合。為了本公開或所附權(quán)利要求的目的，詞 語“包括(comprising)”、“包括(including)”、“具有”及其變化形式應(yīng)被理解為開放式的術(shù)語，具有好像在其中每一種情況后都附加短語“至少”相同的含義。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料噴射器，包括: (a)噴射器主體，其包括主要燃料室、連接到所述主要燃料室的燃料入口、輔助燃料室、向內(nèi)地延伸的構(gòu)件、連接到所述輔助燃料室的燃料出口以及圍繞所述燃料出口的閥座，所述向內(nèi)地延伸的構(gòu)件使所述主要燃料室和所述輔助燃料室分開且至少部分地環(huán)繞連接所述主要燃料室和所述輔助燃料室的閥通路； (b)往復(fù)式閥，其延伸穿過所述燃料出口、所述輔助燃料室、所述閥通路和所述主要燃料室；以及 (C)燃料計(jì)量通路，其在所述燃料室之間延伸并被布置成只允許從所述主要燃料室到所述輔助燃料室的受限制的燃料流量； (d)其中所述閥和所述噴射器主體被布置成使得所述閥在第一方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過所述燃料出口，并且所述閥在第二方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座的脫離接合并使燃料能夠流過所述燃料出口，所述第二方向與所述第一方向相反；并且 (e)其中所述燃料噴射器被構(gòu)造成使得隨著所述閥與所述閥座脫離接合且燃料流過所述燃料出口，從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的所述受限制的燃料流量引起所述主要燃料室和所述輔助燃料室之間的燃料壓力差，該燃料壓力差進(jìn)而在所述閥上引起沿著所述第一方向的流量依賴力，該力隨著穿過所述燃料出口的燃料流量的增加而增加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中在所述閥上沿著所述第一方向的所述流量依賴力大體上與燃料流過所述流體通路的速率的平方成比例地變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，還包括閥密封件，所述閥密封件被定位和布置成大體上阻止燃料沿著所述閥經(jīng)過所述閥密封件流過所述主要燃料室，且其中所述燃料噴射器被構(gòu)造成使得當(dāng)所述閥與所述閥座接合時(shí)所述閥是大體上壓力平衡的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中所述燃料計(jì)量通路在所述閥通路內(nèi)且包括在所述噴射器主體和所述閥之間的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料噴射器，其中所述間隙包括在所述向內(nèi)地延伸的構(gòu)件中的軸向地延伸的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料噴射器，其中所述間隙包括所述閥的面向所述向內(nèi)地延伸的構(gòu)件的凹形表面的軸向地延伸的平坦表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中所述燃料計(jì)量通路包括在所述噴射器主體中形成的通路或孔口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中所述構(gòu)件整體地形成為所述噴射器主體的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中所述構(gòu)件在所述閥經(jīng)過所述閥通路時(shí)至少部分地接合所述閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，還包括: 彈性彈簧構(gòu)件，其被布置成在所述第一方向上推進(jìn)所述閥；以及 致動(dòng)器，其被布置成響應(yīng)于控制信號(hào)而在所述第二方向上推進(jìn)所述閥。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中所述噴射器主體包括噴霧成形表面，所述噴霧成形表面被至少部分地圍繞所述閥座布置以引導(dǎo)燃料噴霧流過所述燃料出口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料噴射器，其中所述噴霧成形表面是圍繞由所述閥界定的軸線大體上旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料噴射器，其中所述噴霧成形表面包括多個(gè)周向段，所述多個(gè)周向段被布置成以相對(duì)于由所述閥界定的軸線的不同的相應(yīng)角度引導(dǎo)所述燃料噴霧的相應(yīng)周向部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器，其中所述閥包括噴霧成形表面，所述噴霧成形表面被至少部分地圍繞所述閥的閥座接合部分布置以引導(dǎo)燃料噴霧流過所述燃料出口。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料噴射器，其中所述噴霧成形表面是圍繞由所述閥界定的軸線大體上旋轉(zhuǎn)地對(duì)稱的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料噴射器，其中所述噴霧成形表面包括多個(gè)周向段，所述多個(gè)周向段被布置成以相對(duì)于由所述閥界定的軸線的不同的相應(yīng)角度引導(dǎo)所述燃料噴霧的相應(yīng)周向部分。
17.一種燃料噴射器，包括: (a)噴射器主體，其包括主要燃料室、連接到所述主要燃料室的燃料入口、輔助燃料室、連接所述主要燃料室和所述輔助燃料室的徑向地收縮的閥通路、連接到所述輔助燃料室的燃料出口以及圍繞所述燃料出口的閥座； (b)往復(fù)式閥，其延伸穿過所述燃料出口、所述輔助燃料室、所述閥通路和所述主要燃料室； (C)計(jì)量構(gòu)件，其被定位和布置成限制從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的燃料流量； (d)其中所述閥和所述噴射器主體被布置成使得所述閥在第一方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過所述燃料出口，并且所述閥在第二方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座的脫離接合并使燃料能夠流過所述燃料出口，所述第二方向與所述第一方向相反； (e)其中所述閥還包括噴霧成形表面，所述噴霧成形表面被至少部分地圍繞所述閥的閥座接合部分布置以引導(dǎo)燃料噴霧流過所述燃料出口 ；并且 (e)其中所述噴霧成形表面包括多個(gè)周向段，所述多個(gè)周向段被布置成以相對(duì)于由所述閥界定的軸線的不同的相應(yīng)角度引導(dǎo)所述燃料噴霧的相應(yīng)周向部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃料噴射器，其中: (h)所述燃料室包括由閥通路連接的主要燃料室和輔助燃料室，其中所述燃料入口連接到所述主要燃料室且所述燃料出口連接到所述輔助燃料室； (i)所述燃料噴射器還包括燃料計(jì)量通路，所述燃料計(jì)量通路被定位和布置成只允許從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的受限制的燃料流量； (j )所述燃料噴射器還包括至少部分地環(huán)繞所述閥通路的向內(nèi)地延伸的構(gòu)件；以及 (k)所述燃料噴射器被構(gòu)造成使得隨著所述閥與所述閥座脫離接合且燃料流過所述燃料出口，從所述主要燃料室到所述輔助燃料室的所述受限制的燃料流量引起所述主要燃料室和所述輔助燃料室之間的燃料壓力差，該燃料壓力差進(jìn)而在所述閥上引起沿著所述第一方向的流量依賴力，該力隨著穿過所述燃料出口的燃料流量的增加而增加。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料噴射器，其中在所述閥上沿著所述第一方向的所述流量依賴力大體上與燃料流過所述流體通路的速率的平方成比例地變化。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料噴射器，還包括閥密封件，所述閥密封件被定位和布置成實(shí)質(zhì)上阻止燃料沿著所述閥經(jīng)過所述閥密封件流過所述主要燃料室，且其中所述燃料噴射器被構(gòu)造成使得當(dāng)所述閥與所述閥座接合時(shí)所述閥是大體上壓力平衡的。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料噴射器，其中所述燃料計(jì)量通路在所述閥通路內(nèi)且包括在所述噴射器主體和所述閥之間的間隙。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料噴射器，其中所述間隙包括在所述向內(nèi)地延伸的構(gòu)件中的軸向地延伸的凹槽。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料噴射器，其中所述間隙包括所述閥的面向所述向內(nèi)地延伸的構(gòu)件的凹形表面的軸向地延伸的平坦表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料噴射器，其中所述燃料計(jì)量通路包括在所述噴射器主體中形成的通路或孔口。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料噴射器，其中所述構(gòu)件整體地形成為所述噴射器主體的一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料噴射器，其中所述構(gòu)件在所述閥經(jīng)過所述閥通路時(shí)至少部分地接合所述閥。
27.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃料噴射器，還包括: 彈性彈簧構(gòu)件，其被布置成在所述第一方向上推進(jìn)所述閥；以及 致動(dòng)器，其被布置成響應(yīng)于控制信號(hào)而在所述第二方向上推進(jìn)所述閥。
28.一種燃料噴射器，包括: (a)噴射器主體，其包括主要燃料室、連接到所述主要燃料室的燃料入口、輔助燃料室、連接所述主要燃料室和所述輔助燃料室的徑向地收縮的閥通路、連接到所述輔助燃料室的燃料出口以及圍繞所述燃料出口的閥座； (b)往復(fù)式閥，其延伸穿過所述燃料出口、所述輔助燃料室、所述閥通路和所述主要燃料室； (C)計(jì)量構(gòu)件，其被定位和布置成限制從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的燃料流量； (d)其中所述閥和所述噴射器主體被布置成使得所述閥在第一方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過所述燃料出口，并且所述閥在第二方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座脫離接合并使燃料能夠流過所述燃料出口，所述第二方向與所述第一方向相反； (e)其中所述燃料出口包括所述閥主體的噴霧成形表面，所述噴霧成形表面以圍繞所述閥的環(huán)布置并被定位和成形為被流過所述燃料出口的燃料沖擊；并且 (f)其中所述噴霧成形表面是圍繞由所述閥界定的軸線旋轉(zhuǎn)地不對(duì)稱的且包括多個(gè)周向段，所述多個(gè)周向段被布置成使流過所述燃料出口的燃料的相應(yīng)周向部分以相對(duì)于所述軸線的不同的相應(yīng)角度偏轉(zhuǎn)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃料噴射器，其中: (h)所述 燃料室包括由閥通路連接的主要燃料室和輔助燃料室，其中所述燃料入口連接到所述主要燃料室且所述燃料出口連接到所述輔助燃料室；(i)所述燃料噴射器還包括燃料計(jì)量通路，所述燃料計(jì)量通路被定位和布置成只允許從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的受限制的燃料流量； (j)所述燃料噴射器還包括至少部分地環(huán)繞所述閥通路的向內(nèi)地延伸的構(gòu)件；以及 (k)所述燃料噴射器被構(gòu)造成使得隨著所述閥與所述閥座脫離接合且燃料流過所述燃料出口，從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的所述受限制的燃料流量引起所述主要燃料室和所述輔助燃料室之間的燃料壓力差，該燃料壓力差進(jìn)而在所述閥上引起沿著所述第一方向的流量依賴力，該力隨著穿過所述燃料出口的燃料流量的增加而增加。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的燃料噴射器，其中在所述閥上沿著所述第一方向的所述流量依賴力大體上與燃料流過所述流體通路的速率的平方成比例地變化。
31.根據(jù)權(quán)利要求 29所述的燃料噴射器，還包括閥密封件，所述閥密封件被定位和布置成實(shí)質(zhì)上阻止燃料沿著所述閥經(jīng)過所述閥密封件流過所述主要燃料室，且其中所述燃料噴射器被構(gòu)造成使得當(dāng)所述閥與所述閥座接合時(shí)所述閥是大體上壓力平衡的。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的燃料噴射器，其中所述燃料計(jì)量通路在所述閥通路內(nèi)且包括在所述噴射器主體和所述閥之間的間隙。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的燃料噴射器，其中所述間隙包括在所述向內(nèi)地延伸的構(gòu)件中的軸向地延伸的凹槽。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的燃料噴射器，其中所述間隙包括所述閥的面向所述向內(nèi)地延伸的構(gòu)件的凹形表面的軸向地延伸的平坦表面。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的燃料噴射器，其中所述燃料計(jì)量通路包括在所述噴射器主體中形成的通路或孔口。
36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的燃料噴射器，其中所述構(gòu)件整體地形成為所述噴射器主體的一部分。
37.根據(jù)權(quán)利要求29所述的燃料噴射器，其中所述構(gòu)件在所述閥經(jīng)過所述閥通路時(shí)至少部分地接合所述閥。
38.一種燃料噴射器，具有噴射器主體、閥通路、連接到所述閥通路的燃料入口、連接到所述閥通路的燃料出口、延伸穿過所述閥通路并穿過所述燃料出口的往復(fù)式閥，以及圍繞所述燃料出口的閥座，其中所述閥和所述噴射器主體被布置成使得所述閥在第一方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過所述燃料出口，并且所述閥在第二方向上相對(duì)于所述噴射器主體的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座脫離接合并使燃料能夠流過所述燃料出口，所述第二方向與所述第一方向相反，其特征在于噴霧成形表面，所述噴霧成形表面以圍繞所述燃料出口的環(huán)布置、被定位和成形為被流過所述燃料出口的燃料沖擊、是圍繞由所述閥界定的軸線旋轉(zhuǎn)地不對(duì)稱的并且包括多個(gè)周向段，所述多個(gè)周向段被布置成使流過所述燃料出口的燃料噴霧的相應(yīng)周向部分以相對(duì)于所述軸線的不同的相應(yīng)角度偏轉(zhuǎn)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的燃料噴射器，其中所述噴霧成形表面是所述閥的鄰近所述閥的閥座接合部分的表面。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的燃料噴射器，其中所述噴霧成形表面是所述閥主體的表面。
41.一種燃料噴射器，具有噴射器主體、閥通路、連接到所述閥通路的燃料入口、連接到所述閥通路的燃料出口、延伸穿過所述閥通路并穿過所述燃料出口的往復(fù)式閥，以及圍繞所述燃料出口的閥座，其中所述閥和所述噴射器主體被布置成使得所述閥相對(duì)于所述噴射器主體在第一方向上的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座的接合并實(shí)質(zhì)上阻止燃料流過所述燃料出口，并且所述閥相對(duì)于所述噴射器主體在第二方向上的運(yùn)動(dòng)引起所述閥與所述閥座脫離接合并使燃料能夠流過所述燃料出口，所述第二方向與所述第一方向相反，其特征在于: (a)所述閥通路被分成主要燃料室和輔助燃料室，所述燃料入口連接到所述主要燃料室，所述燃料出口從所述輔助燃料室連接； (b)向內(nèi)地延伸的構(gòu)件使所述主要燃料室和所述輔助燃料室分離且至少部分地環(huán)繞所述閥通路； (C)往復(fù)式閥延伸穿過所述燃料出口、所述輔助燃料室、所述閥通路和所述主要燃料室；以及 (d)燃料計(jì)量通路在所述主要燃料室和所述輔助燃料室之間延伸并且布置成只允許從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的受限制的燃料流量； (e)所述燃料噴射器被構(gòu)造成使得隨著所述閥與所述閥座脫離接合且燃料流過所述燃料出口，從所述主要燃料室到所述輔助燃料室中的所述受限制的燃料流量引起所述主要燃料室和所述輔助燃料室之間的燃料壓力差，該燃料壓力差進(jìn)而在所述閥上引起沿著所述第一方向的流量依賴力，該力隨著穿過所述燃料出口的燃料流量的增加而增加。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的燃料噴射器，其特征還在于噴霧成形表面，所述噴霧成形表面以圍繞所述燃料出口的環(huán)布置、被定位和成形為被流過所述燃料出口的燃料沖擊、圍繞由所述閥界定的軸線旋轉(zhuǎn)地不對(duì)稱并且包括多個(gè)周向段，所述多個(gè)周向段被布置成使流過所述燃料出口的燃料噴霧的相應(yīng)周向部分以相對(duì)于所述軸線的不同的相應(yīng)角度偏轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】F02M61/18GK103534476SQ201180070884
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月13日
【發(fā)明者】安德魯·E·邁耶 申請(qǐng)人:安德魯·E·邁耶