CN101403360B - 具有液压锁销致动器的燃油喷射器 - Google Patents

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Abstract

一种燃油喷射器(1)，具有圆柱体(2)，该圆柱体内容纳喷嘴(4)，该喷嘴由喷射阀(5)调节，该喷射阀具有可动锁销(8)、燃油输送线(15)、与输送线(15)连通的喷射腔(6)，该喷射腔内容纳锁销(8)的底部，并在下部被喷射阀(5)的阀座(7)限定、与输送线(15)连通的控制室11，该控制室固定锁销(8)的顶部，以及控制阀(19)，该控制阀可以将控制阀从打开位置移离，当控制阀在打开位置时它将控制室(11)和排放装置(18)连通，以获得低压燃油，该控制阀由电磁致动器(22)驱动，该电磁致动器(22)具有一对电磁铁(25)，这两个电磁铁完全相同，并相互堆叠，且机械地串连在一起，以使各自产生的作用力叠加在一起。

Description

具有液压锁销致动器的燃油喷射器
分案申请说明
本申请是申请日是2004年11月15日、发明名称是“具有液压锁销致动器的燃油喷射器”、申请号是200410092652.9的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种具有液压锁销致动器的燃油喷射器。
背景技术
电磁驱动的燃油喷射器很多见，但在如何结合优良的性能以及中等的价位之间他们有很大的差异。电磁驱动的燃油喷射器具有一个喷射阀，该喷射阀上有一个阀座，该阀座一直通到喷嘴上，并与一个锁销相连接，该锁销可以在电磁致动器的推力作用下，克服将锁销保持在关闭位置上的弹簧的作用力，从阀座关闭的位置上移动到阀座打开的位置上；特别地，该致动器包括一个电磁铁，该电磁铁可以克服弹簧的作用力而将锁销从关闭位置移动到打开位置上。
电磁驱动的喷射器在低中油压的情况下能很好地工作，但在高油压的情况下就不太好了，这是因为电磁铁不能在短时间内产生足够大的力来打开喷射器；这样，就曾有人提出具有液压锁销致动器的喷射器，即在这种喷射器中，锁销是在液压力的作用下克服弹簧的作用力而从关闭位置移动到打开位置。
具有液压锁销致动器的喷射器的一个例子是专利申请EP-1036932-A2或EP-0921302-A2，其中锁销的底部容纳在喷射腔中，该喷射腔位于喷射阀的阀座下，而锁销的顶部则容纳在一个控制室中，该控制室中有将锁销保持在关闭位置上的弹簧；燃油保持恒压地输送到喷射腔或控制室中，其中当锁销位于打开位置时燃油从喷射腔中流经喷嘴。控制室与一个控制阀连接，该控制阀由电磁致动器驱动，从而可以克服控制弹簧的作用力而在关闭位置和打开位置之间移动，其中当它位于打开位置时，控制阀将控制室与低压排放环境连通。在使用时，当控制阀关闭，控制室中的燃油压力与喷射腔中的燃油压力相等，而锁销则在弹簧的作用力下或者在由于位于控制室中的锁销顶部受到的油压大于位于喷射腔中的锁销底部受到的油压而引起的液压力作用下保持在关闭位置上。当控制阀打开，控制室中的燃油压力就会比喷射腔中的燃油压力下降得多，从而在这种压力差所产生的液压力作用下锁销被向上移动到打开位置。
具有液压锁销致动器的喷射器的另一个例子可以参见专利申请WO-0129395-A1，在该申请中锁销的顶部容纳在控制室中，而锁销的底部容纳在喷射腔中，该喷射腔位于喷射阀的阀座下，并安装有使锁销保持在关闭位置的弹簧；控制室与控制阀相连通，而控制阀由一个压电致动器驱动，从而可以在一个关闭位置和一个打开位置之间移动，其中在打开位置时，该喷射阀将控制室与低压排放环境所连通。
专利US-5664545-A1，DE-1016484-A，EP-0851115-A1和EP-0999360-A1提供了其他具有液压锁销致动器的喷射器的例子。
控制弹簧的工作是产生一个预定的弹性力，将控制阀的阀体保持在关闭位置上，该弹性力必须大于燃油的压力；很明显，燃油的工作压力越大，弹簧所需施加的弹性力也就越大。由于燃油的工作压力逐渐上升，使用的控制弹簧也要求有更高的性能，以作用更高的弹性力；显然，将控制阀保持在关闭位置上的控制弹簧所施加的弹性力提高之后，涉及到相关的电磁致动器也必须产生更高的驱动力，以将控制阀从关闭位置移动到打开位置。但是，在现有的具有液压锁销致动器的喷射器中，控制阀电磁致动器所产生的驱动力的提高是有问题的，并且只有通过增大喷射器的横向尺寸才能解决。
如在专利申请IT-BO2002A000497中所述的，为了在不增大喷射器横向尺寸的条件下获得控制阀电磁致动器所产生的驱动力的提高，文中提出了使用一种具有一对独立电磁铁和两个独立可动电枢的电磁致动器，这两个电枢都与控制阀的阀体有机械连接。在专利申请IT-BO2002A000497中所述的电磁驱动喷射器的电磁致动器可以在中等横向尺寸的条件下产生一个很大的驱动力；但是，这样的一种致动器是相对比较昂贵的，研制和装配也是比较复杂的。
GB2341893涉及一种用于i.c.发动机的共轨***中的两相电磁驱动燃油喷射器。这种燃油喷射器包括一个阀芯，该阀芯可以在一个孔洞中移动，其顶部受到控制室的压力所作用；控制室的压力由一个阀所释放，以触动喷射。阀部件由第一电磁致动器所驱动，该电磁致动器包含连接在阀部件上的第一组件，以及可由第二电磁致动器所驱动的第二组件；因此，通过分别对两个致动器的线圈进行激励，可以使得喷射可以在两个阶段中进行。另外，阀部件也可以连接到可由一个电磁致动器所驱动的电枢上，该电磁致动器具有一个位于可相对运动的定子部件上的线圈，该定子部件限定了各自的极面，这些极面与电枢之间相隔不同的距离。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有液压锁销致动器的燃油喷射器，该喷射器没有上述的各种缺点，特别地，该喷射器驱动简单、经济。
根据本发明，提供一种具有液压锁销致动器的燃油喷射器，其如附加权利要求所述制造。
附图说明
现在将接合附图对本发明进行说明，这些附图举例说明了一个非限制性的实施例，其中：
-图1是根据本发明而制造的一种燃油喷射器从侧面和横截面上看的示意图；
-图2是图1中一个细节的放大视图；
-图3是图1中另一个细节的放大视图；
-图4是图1的喷射器沿线IV-IV截开的横截面放大视图；
-图5是图1的喷射器沿线V-V截开的横截面放大视图；以及
-图6是图1的喷射器沿线VI-VI截开的横截面放大视图。
具体实施方式
在图1中，标号1表示的是整个燃油喷射器，该燃油喷射器容纳在一个具有纵轴线3的圆柱体2内，并且可以受到控制，通过喷射阀5调整喷嘴4而喷射燃油。在圆柱体2内有一个喷射腔6，该喷射腔的下面通过喷射阀5的阀座7限定，并以可移动的方式容纳喷射阀5的锁销8的底部，该锁销8在液压致动器装置9的推动下，可以沿着纵轴线3而在阀座7关闭位置和打开位置之间移动；容纳在喷射腔6中的锁销8的底部具有一个部件10，该部件的形状为截锥形，这种形状减小了所述的锁销8的截面积。
如图2所示，锁销8的顶部固定在控制室11内，并与一个弹簧12连接，该弹簧对所述的锁销8施加向下的作用力，从而使所述的锁销8保持在上述的关闭位置上。特别地，锁销8的顶部为变截面的锥形，该截面产生一个圆形冕状的表面13，从该表面的中心处形成一个圆柱体14，该圆柱体的作用是将锁销8的上行程限制在控制室11的上表面之下；弹簧12与圆柱体14同轴布置，从而被压缩在圆形冕状表面13和控制室11的上表面之间。
应该注意的是在喷射腔6内，油压作用在其上以产生一个沿纵轴线3推力的锁销8的有效面积AU1相对较小，且等于锁销8对应于截锥形部件10截面变化所产生的面积以及锁销8上没有连接在阀座7上和没入燃油中的顶端面积之和；对比之下，在控制室11内，油压作用在其上以产生一个沿纵轴线3的推力的锁销8的有效面积AU2等于锁销8的整个截面面积，从而大于喷射腔6内的锁销8的有效面积AU1。
圆柱体2还具有一条输送线15，该输送线从圆柱体2的顶端开始，可以将压力油输送到喷射腔6中；从输送线15上分支出另一条输送线16，该输送线可以将输送线15与控制室11连通，从而将压力油也输送到控制室11内。
从控制室11中伸出一条排放管道17，该排放管道可以将控制室11与排放装置18连通，该排放装置18被布置在圆柱体2的顶部，并结束于大气压下的燃油收集和循环环境(图中没有示出)中；排放管道17由一个控制阀19所调节，该控制阀被布置在控制室11的附近，并被控制在一个关闭位置(在该位置上控制室11与排放管道17隔离)和一个打开位置(在该位置上控制室11与排放管道17连通)之间。
控制阀19包括一个沿排放管道17的阀座20以及一个阀体21，该阀体为球形，并可在电磁致动器装置22的推动下克服使阀体21保持在接合位置的弹簧23的作用力，沿着与纵轴线3平行的方向在阀座20的接合位置(对应为控制阀19关闭)和分离位置(对应为控制阀19打开)之间移动。控制阀19整个沿排放管道17容纳，因此，排放管道17具有一个圆柱形的腔室24，用以容纳致动器装置22。
电磁致动器装置22包括两个电磁铁25，每个电磁铁完全一样，并各自独立通电，都与控制阀19的阀体21机械连接，用以克服弹簧23的作用力而将阀体21从接合位置移动到分离位置上。特别地，每个电磁铁25包括一个环形的磁芯26，每个磁芯容纳有一个相应的线圈27并具有一个中心孔28，相应锁销29与该中心孔接合；每个锁销29以可滑动的方式被容纳在对应的中心孔28内，并分别与铁磁材料的电枢30成为一整体，在线圈27通电时，电枢30被磁力吸引靠向磁芯26。
底部电磁铁25的锁销29一方面支承控制阀19的阀体21，另一方面支承顶部电磁铁25的锁销29；顶部电磁铁25的锁销29一方面支承底部电磁铁25的锁销29，另一方面通过杯状连接部件31的***来支承弹簧23的一端。要注意的是，底部电磁铁25的锁销29支承而不是固定在控制阀19的阀体21，从而限定一个活节，可以弥补任何对中误差；此外，应该注意的是阀体21和锁销29被施加在阀体21上的燃油压力和弹簧23的反作用力所保持在一起。
在腔室24中，电磁铁25的磁芯26被一对环形定位零件32和至少一个被压缩在腔室24的顶壁和顶部电磁铁25的磁芯26的基座表面之间的盘形弹簧33保持在适当的位置上；特别地，其中一个定位零件32位于两个电磁铁25的磁芯26之间，另一个定位零件32位于底部电磁铁25的磁芯26的基座表面和腔室24的底壁之间。应该注意的是，定位零件32还具有记录电枢30行程的功能。
从上述的说明可以很清楚知道，两个电磁铁25相互堆叠，并相互机械地串连，从而使产生的推力叠加在一起。
如图4、5和6所示，排放管道17包括两条通道34，这两条通道与喷射器1的纵轴线3平行，并从腔室24中一直伸到排放装置18；每条通道34具有与腔室24一致的半圆截面，并在腔室24和排放装置18之间为圆形截面。两个电磁铁25的电枢30具有相应的一对通孔35(如图4所示)，目的是在电枢30的运动过程中控制其导磁率。
排放管道17的通道34的一个作用是允许燃油流经腔室24而到达排放装置18中；此外，在每条通道34内容纳有一对导电体36，为相应的电磁体25的线圈27供电。显然，在每个通道34内，两个导电体36是相互绝缘的，并通过一个相应的绝缘部件37的***而与燃油隔离。每对导电体36延伸于相应的线圈27和接线器38之间，接线器38布置在圆柱体2的顶部，紧邻排放装置18的下方。
如图3和6所示，接线器38可以***在与喷射器1的纵轴线3相垂直的相应的孔39内而与燃油密封隔离；特别地，接线器38包括一对电气插头40，该对电气插头沿着整个接线器38延伸，其一端支承在导电体36上，相对端悬空，可以与一个为喷射器1供电的内孔接线器(图中没有示出)连接。应该注意的是，电气插头40的设计形状使得它可以以串连或并联的方式连接两个线圈27；例如，当两个线圈27并联连接时，每个电气插头40支承在线圈27的导电体38和另一个线圈27的导电体38上。在另一个实施例中，容纳导电体38的孔39与喷射器1的纵轴线不垂直；例如，孔39、因而导电体38，可以与喷射器1的纵轴线3成45度布置。
为了保证燃油与导电体38密封绝缘，在导电体38和孔39之间有一个弹性密封环41，并且在每个电气插头40周围有一个弹性密封环42。优选地，导电体38由一个限制脱扣装置(已知，图中没有示出)或另一种类似的限制装置封锁在每个孔39内。
输送线16的截面、控制阀19的截面和排放管道17的截面的尺寸是相对于输送线15的截面的尺寸而定的，以保证在控制阀19打开时控制室11的燃油压力比喷射腔6中的燃油压力下降得多，并保证流经排放管道17的燃油流速远远小于流经喷嘴4的燃油流速。
在使用中，当电磁铁25停止激励，弹簧23产生的作用力将控制阀19保持在关闭位置上；因此，通过输送线16的作用，控制室11的燃油压力与喷射腔6中的燃油压力相等。在这种情况下，弹簧12所产生的作用力，以及对控制室11有利的、由于锁销8和喷射腔6有效面积AU1和AU2之间的不均衡所产生的液压力，将喷射阀5保持在上述的关闭位置上。
当电磁铁25通过电流的流通而被激励时，控制阀19如上述被移动到打开位置，从而使控制室11和排放装置18连通，控制室11中的燃油压力要比喷射腔6中的燃油压力下降得多；如前述那样，喷射腔6和控制室11之间的燃油压力差是由于输送线16、控制阀19和排放管道17的截面与输送线15截面之间的尺寸差异所引起的。
通过喷射腔6和控制室11之间的燃油压力差的作用，一个液压力作用在锁销8上，这个力可以克服弹簧12的作用力而将锁销向上移动，从而使喷射阀5移动到上述的打开位置，并允许燃油通过喷嘴4喷射出去。
当电磁铁25停止受到激励时，弹簧23所产生的作用力使控制阀19回复到关闭位置上；因此，控制室11中的燃油压力一直上升，直到与喷射腔6中的燃油压力相等。在这种情况下，弹簧12所产生的作用力以及对控制室11有利的、由于锁销8和喷射腔6有效面积AU1和AU2之间的不均衡所产生的液压力，使喷射阀5回复到上述的关闭位置上。
优选地，输送线15具有一个喉管43，该喉管布置在产生输送线16分支的下游处，并可以在锁销8关闭(当锁销从阀座7打开的位置移动到阀座7关闭的位置)的瞬间，即刻地增大控制室11和喷射腔6之间的压力差，以增大作用在锁销8上的作用力，从而加速所述的锁销8的关闭。
根据另一个图中没有示出的实施例，有多于两个的电磁铁机械地串连在一起，并以上述的方法来使用；例如，可以将三个或四个电磁铁25机械地串连起来使用。显然，这样的实施例是应用在要求电磁致动器22能够产生一个相当大的作用力的场合。
试验证明了，即使在高燃油压力的情况下使用，上述的喷射器1也具有最佳的动态特性，另外，它成本低、紧凑、易于制造。电枢30气隙的尺寸误差被减到最小，从而限制了喷射器1的结构分散。最后，通过上述的结构，可动部件的总质量得以减小，从而减少了控制阀19的弹跳现象；通过这种方式，燃油的计量总是十分精确，特别地，可以精确地并高速地进行一系列的引燃燃油预喷射，燃油喷射时间显著减小。
应该注意的是，两个电磁铁25完全相同，对于每个电磁铁25，其电枢30分别由对应的锁销29所导向。这个细节是很重要的，因为它允许每个电枢30在***喷射器1之前与自身的磁芯26连接；通过这种方式，相对气隙的尺寸误差得以减小。

Claims (9)

1.一种燃油喷射器(1)，包括：
一个圆柱体(2)，该圆柱体内容纳有一个喷嘴(4)，该喷嘴由一个喷射阀(5)所调节，该喷射阀具有一个可动锁销(8)；
第一燃油输送线(15)；
一个与第一输送线(15)连通的喷射腔(6)，该喷射腔内容纳锁销(8)的底部，并在下部由喷射阀(5)的阀座(7)限定；
一个与第一输送线(15)连通的控制室(11)，该控制室容纳锁销(8)的顶部；以及
一个控制阀(19)，该控制阀由一个电磁致动器(22)驱动，以克服第一弹簧(23)的作用力而将控制阀从打开位置移离，当控制阀在打开位置时它将控制室(11)和排放装置(18)连通，以获得低的燃油压力；其中电磁致动器(22)包括至少两个电磁铁(25)，这两个电磁铁完全相同，并相互堆叠，且机械地串连在一起，以使各自产生的作用力叠加在一起；
喷射器(1)的特征在于，具有一个排放通道(17)，该通道能够将控制室(11)与排放装置(18)连通，并由控制阀(19)所调节，且包含两个延伸至排放装置(18)的通道(34)；在每个通道(34)内容纳有一对导电体(36)，为相应的电磁铁(25)供电。
2.根据权利要求1的喷射器，其中在每个通道(34)内，两个导电体(36)分别通过相应绝缘部件(37)的***而相互绝缘。
3.根据权利要求1的喷射器，包含一个接线器(38)，接线器(38)能够***一个相应的孔(39)内而与燃油密封隔离；每对导电体(36)在相应的电磁铁(25)和接线器(38)之间延伸。
4.根据权利要求3的喷射器，其中接线器(38)与喷射器(1)的纵轴线(3)成90°角。 
5.根据权利要求3的喷射器，其中接线器(38)与喷射器(1)的纵轴线(3)之间的角度不是90°。
6.根据权利要求5的喷射器，其中接线器(38)与喷射器(1)的纵轴线(3)之间的角度不是45°。
7.根据权利要求3的喷射器，其中接线器(38)包括一对电气插头(40)，该对电气插头沿着整个接线器(38)延伸，其中一端支承在导电体(36)上，相对端悬空，能够与一个为喷射器(1)供电的内孔接线器连接。
8.根据权利要求7的喷射器，其中电气插头(40)的设计形状使得它可以以串连或并联的方式连接两个电磁铁(25)。
9.根据权利要求7的喷射器，其中在接线器(38)和孔(39)之间有第一弹性密封环(41)，在每个电气插头(40)周围有第二弹性密封环(42)。 
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