CN104204497B - 燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用在内燃机燃料系统中的燃料喷射器。该燃料喷射器包括：高压燃料供应装置（24,24a）；喷嘴（25），其包括阀针（26），该阀针与阀针座（28）可接合以控制来自该喷射器的燃料输送，与该阀针（26）相关的表面暴露于控制室（42）中的燃料压力；第一填充流动通路（44），其提供从该供应装置（24）进入该控制室（42）的流动；和控制阀（48），其用于控制该控制室（42）内的燃料压力。该控制阀（48）包括阀壳（80）和控制阀构件（60），该阀壳部分地限定出第一阀室（104）和第二阀室（106），该控制阀构件在该阀壳（80）的导向孔（86）内可滑动。该燃料喷射器还包括：排出流动通路（50），其包括排出限制装置（50a）并且在该控制阀构件（60）处于第二状态时允许从该控制室（42）到该第二阀室（106）的流动；和第二填充流动通路（47），其在该控制阀构件（60）处于第一状态时允许从该第一阀室（104）到该控制室（42）的流动，其中，该第二填充流动通路（47）旁通该排出限制装置（50a）。该排出流动通路（50）和该第二填充流动通路（47）形成在该阀壳（80）内。

Description

燃料喷射器

技术领域

本发明涉及燃料喷射器，用于向内燃机的燃烧空间输送燃料，并且尤其涉及适用于精确地输送少量燃料的燃料喷射器。

背景技术

为了优化柴油机燃烧，必须具有对燃料喷射器输送的燃料量的精确控制。期望能够在大范围的燃料压力下喷射少量燃料。特别是在重载应用中，燃料喷射器必须能够在非常高的燃料压力下少量地输送燃料。此外，为了满足日益严格的排放目标，期望能够高精度地控制每次喷射的正时和每次喷射所输送的燃料量。

通常，燃料喷射器包括具有阀针的喷嘴，该阀针可移向阀针座且可移离阀针座从而控制燃料喷入发动机中。可以利用喷嘴控制阀控制该阀针，该喷嘴控制阀控制着阀针的控制室中的燃料压力。

在一种已知的喷射器中，喷嘴控制阀包括控制阀构件，该控制阀构件在第一位置与第二位置之间可移动，在该第一位置时，燃料在高压下的能够流入该控制室，在该第二位置时，该控制室与低压燃料贮存槽例如低压燃料排出装置连通。与阀针相关的表面暴露于控制室内的燃料压力，从而使控制室内的燃料压力向阀针施力以迫使阀针紧靠其阀针座。

为了开始喷射，致动喷嘴控制阀，从而使控制阀构件移入其第二位置，由此促使控制室内的燃料压力减小。迫使阀针紧靠着其阀针座的力因此减小，输送室内的燃料压力用来使阀针提升离开其阀针座以允许燃料流过喷射器出口。为了停止喷射，致动阀装置，从而使控制阀构件移入其第一位置，由此允许燃料在高压下流入控制室。由控制室内的燃料压力引起的作用于阀针的力因此增大，促使阀针紧靠其阀针座以停止喷射。

通过降低阀针的打开速度同时保持高的关闭速度，能够实现少量且精确可控的喷射量。换句话说，期望非对称的控制配置，在这种配置中，当控制阀构件移入其第二位置时，控制室中的压力下降得较慢以获得受控的阀针升程，但是，当控制阀构件移入其第一位置时，控制室中的压力升高得较快以迅速地停止喷射。

获得非对称的打开和关闭特性的一种方式是提供附加的直接流动通路，用于向控制室供应高压燃料。附加的流动通路不受到控制阀的控制，用来在阀针关闭期间更迅速地增大控制室中的压力。这样的配置在EP1541860B和EP1988276B中描述了。

获得非对称的打开和关闭特性的另一种方式是修改喷嘴控制阀以在控制室与低压排出装置之间限定出燃料流的受限流动通路。

EP1604104B和EP1835171B描述了获得非对称控制的受限流动通路配置。在每一种情况下，受限流动通路都是以环形间隙的形式设在控制阀构件的外表面与容纳该控制阀构件的孔的内表面之间。受限流动通路限制燃料从控制室到低压排出装置的流速，因此减缓阀针的打开运动，但并不妨碍控制室重新填充高压燃料以允许阀针迅速关闭。

对于增大的排放控制，燃料喷射策略越来越多地包括数次短历时且低体积的少量预喷射和/或后喷射，并且期望进一步提高燃料喷射器精确输送这类短时间喷射的能力。现有的利用部件之间的间隙形式的排出限制装置的控制阀配置的一个问题是，由于制造公差，较难以确保在制造期间精确且一致地形成受限流动通路的截面面积所需尺寸。此外，使用中，受限流动通路的截面面积易于随着温度而变化，导致不一致的工作。

还易于增大燃料喷射压力，例如，增大燃料的雾化和渗透。为此，燃料可以以非常高的压力（约3000巴或更高的级）供应给喷射器。因此，当阀针关闭时，控制室及相关通道中的燃料压力能够接近或达到这个高压。当阀针打开时，控制室和相关通道中的燃料压力极大地下降。因此，期望确保喷射器且尤其是与控制室相关的通道能够经得起周期性的高压加载。此外，还期望降低由气穴和其他流体流动效应引起的部件损坏的风险，这些效应可能出现在控制室中的高压燃料释放到排出装置时。

还期望降低燃料喷射器的部件数量和制造复杂度，以降低成本和提高可靠性。

在这样的背景下，将期望提供一种燃料喷射器，其具有的控制阀配置允许对阀针运动进行更精确的控制，同时使部件数量和制造复杂度最低且降低喷射器故障风险。

发明内容

从第一个方面，本发明在于一种用在内燃机燃料系统中的燃料喷射器，该燃料喷射器包括高压燃料供应装置、喷嘴、第一填充流动通路和控制阀，该喷嘴包括阀针，该阀针与阀针座可接合以控制来自喷射器的燃料输送，与该阀针相关的表面暴露于控制室中的燃料压力，该第一填充流动通路提供从该供应装置进入该控制室的流动，该控制阀用于控制该控制室内的燃料压力。

该控制阀包括阀壳和控制阀构件，该阀壳部分地限定出第一阀室和第二阀室，该控制阀构件在该阀壳的导向孔内可滑动并且可操作在第一状态与第二状态之间，在该第一状态中，该第一阀室与该供应装置连通并且阻止在该第二阀室与低压排出装置之间的流动，在该第二状态中，阻止在该第一阀室与该供应装置之间的流动并且该第二阀室与该低压排出装置连通。

该燃料喷射器还包括排出流动通路和第二填充流动通路，该排出流动通路包括排出限制装置并且在该控制阀构件处于第二状态时允许从该控制室到该第二阀室的流动，该第二填充流动通路在该控制阀构件处于第一状态时允许从该第一阀室到该控制室的流动。该第二填充流动通路使排出限制装置旁通，并且，该排出流动通路和该第二填充流动通路形成在该阀壳内。

因为该排出流动通路和该第二填充流动通路形成在该控制阀构件在其中可滑动的该阀壳内，该燃料喷射器的部件数量和制造复杂度能够最低。

在一个优选实施例中，该喷射器进一步地包括壳主体，该壳主体具有邻接该阀壳的配合面，并且，该控制阀构件的端部区域可接合该壳主体的该配合面以在该控制阀构件处于其第一状态时阻止在该第二阀室与该低压排出装置之间的流动。在这类配置中，该壳主体可以向该阀壳的区域施加压缩力，从而使得该排出流动通路和该第二填充流动通路能够形成在该阀壳的施加了压缩力的区域内。通过这种方式，由排出流动通路和第二填充流动通路周围的破裂或裂缝引起的喷射器的故障风险最低，并且，能够以更高的喷射压力操作喷射器。

该排出限制装置优选地包括节流孔。通过将排出限制装置设为节流孔，节流孔的流通面积并因此是该控制阀构件处于其第二状态时通过该排出流动通路的流动的限制程度能够在制造期间得到非常精确地控制，提高了喷射器的精确度以及部件与部件之间的性能一致性。此外，节流孔前后的压降对温度较不敏感，所以，通过提供节流孔形式的排出限制装置，使用中，喷射器性能随温度变化而发生的变化能够最小化。

将要理解的是，措辞"节流孔"是用来指通道、钻孔、穿孔或类似特征，它们具有精确形成的直径，并且因此有精确形成的截面面积供流体流过。例如，该节流孔可以是钻孔的限制直径部分或是带有均匀直径的钻孔，只要该节流孔引起流动的节流并且因此引起节流孔前后的明显压降。措辞"节流孔"不意图包括控制阀构件与壳部件之间的环形间隙。

优选地，该节流孔由钻孔形成。在一个实施例中，该节流孔由燃料喷射器的壳部件例如阀壳中的钻孔形成。在另一实施例中，该节流孔由阀构件中的钻孔形成。

该排出流动通路可以旁通该第一阀室。在这个有利的配置中，从控制室到低压排出装置的燃料流能够布置成沿着喷射器内的较短路径前进。例如，喷射器可以包括维修流动通路，该维修流动通路通向该控制室并且把第一阀室和第二阀室都连接到该控制室。该维修流动通路可以包括或连接通往第一阀室以形成第二填充流动通路的第一支路和通往第二阀室以形成排出流动通路的第二支路。该维修流动通路可以包括通入控制室的共用通道。通过这种方式，第一和第二阀室能够通过进入该控制室的单个开口都连接到该控制室，由此在使用中最小化与控制室液力连通的燃料体积。

在另一配置中，当控制阀构件处于第二状态时，排出流动通路提供从控制室经由第一阀室到第二阀室的流动。换句话说，在这个配置中，排出流动通路连接第一阀室。

该控制阀构件优选地包括第一座区域和第二座区域，该第一座区域部分地限定出第一阀室，该第二座区域部分地限定出第二阀室。方便地，该第二座区域可以包括控制阀构件的端部区域。

当喷射器包括壳主体，该壳主体具有邻接该阀壳的配合面，阀针可以在该壳主体内可滑动。优选地，该阀针座由该壳主体限定出。在替代配置中，该壳主体可以是阀壳与另一壳之间的中间部件或是多个这种中间部件中的一个，阀针在该另一壳中可滑动和/或该另一壳限定出阀针座。

在一个实施例中，低压排出装置包括设在该壳主体中的排出通道。具体地，当排出通道设在阀针在其内可滑动的壳主体内时，并且优选地，该壳主体限定出阀针座，喷射器的部件数量能够最少。为此，壳主体可以包括喷射器的喷嘴主体。此外，较大直径的排出通道能够容纳在壳主体中，这能有助于在燃料流入和流过该排出通道时优化燃料的流动特性。

排出通道可以在壳主体的配合面处通向第二阀室。该排出流动通路可以布置成引导燃料流向壳主体的配合面。当排出通道在配合面处通向第二阀室时，这种配置特别有利，因为，当控制阀构件处于其第二状态时，燃料流能够被引导通过第二阀室并且引向排出通道，改善了燃料的流动特性，并且降低了由燃料湍流引起的气蚀损坏或腐蚀的可能性。具体地，燃料沿着较直的通路从排出流动通路流到排出通道，没有巨大的扭曲或回旋。排出流动通路可以例如是向壳主体的配合面倾斜，和/或倾斜成引导燃料流向排出通道。

阀针可以容纳在燃料的储存空间中，供应装置可以包括从该储存空间延伸到控制阀以在控制阀构件处于第一状态时与第一阀室连通的供应通道。替代地，供应装置可以包括供应通道，当控制阀构件处于第一状态时，该供应通道直接向控制阀构件供应燃料（例如，供应到第一阀室上游的空间）用于向第一阀室输送。

第一填充流动通路可以包括节流孔以限制燃料通过第一填充流动通路进入控制室的流动。第一填充流动通路中的节流孔进一步地改善了喷射器的性能，理由基本上与上面针对排出限制装置的描述相同。在一种特别有利的配置中，第一填充流动通路和排出流动通路都包括节流孔，通过在制造期间适当地形成第一填充流动通路和排出流动通路中的各个节流孔的尺寸，阀针的打开速度能够得到非常精确地控制，并且，部件之间以及每个单个部件的工作期间的一致性得到改善。

第一填充流动通路可以提供进入控制室的燃料连续流。从控制室出来的燃料流可以是可中断的，例如，当阀针已经到达预定提升位置时。在替代配置中，通过第一填充流动通路进入控制室的燃料流可以是可中断的，例如当阀针已经到达预定提升位置时，如EP1988276B中所描述的。

在第二、第三、第四、第五和第六个方面，本发明在于一种用在内燃机燃料系统中的燃料喷射器，该燃料喷射器包括高压燃料供应装置、喷嘴、第一填充流动通路和控制阀，该喷嘴包括阀针，该阀针与阀针座可接合以控制来自喷射器的燃料输送，与该阀针相关的表面暴露于控制室中的燃料压力，该第一填充流动通路提供从该供应装置进入该控制室的流动，该控制阀用于控制该控制室内的燃料压力，其中，该控制阀包括第一阀室和第二阀室。

该控制阀进一步地包括控制阀构件，该控制阀构件可操作在第一状态与第二状态之间，在该第一状态中，该第一阀室与该供应装置连通并且阻止在该第二阀室与低压排出装置之间的流动，在该第二状态中，阻止在该第一阀室与该供应装置之间的流动并且该第二阀室与该低压排出装置连通。

该燃料喷射器进一步地包括排出流动通路和第二填充流动通路，该排出流动通路包括排出限制装置并且在该控制阀构件处于第二状态时允许从该控制室到该第二阀室的流动，该第二填充流动通路在该控制阀构件处于第一状态时允许从该第一阀室到该控制室的流动，其中，该第二填充流动通路旁通该排出限制装置。

在本发明的第二个方面中，排出流动通路旁通第一阀室。

在本发明的第三个方面中，排出限制装置包括节流孔。

在本发明的第四个方面中，该控制阀进一步地包括阀壳，其部分地限定出第一阀室和第二阀室，并且，该控制阀构件在该阀壳的导向孔内可滑动。该喷射器进一步地包括壳主体，该壳主体具有邻接该阀壳的配合面。低压排出装置包括设在该壳主体中的排出通道。优选地，该阀针座由该壳主体限定出。

在本发明的第五个方面中，该控制阀进一步地包括阀壳，其部分地限定出第一阀室和第二阀室，并且，该控制阀构件在该阀壳的导向孔内可滑动。该喷射器进一步地包括壳主体，该壳主体具有邻接该阀壳的配合面。该排出流动通路布置成引导燃料流向壳主体的配合面。

在本发明的第六个方面中，该控制阀进一步地包括阀壳，其部分地限定出第一阀室和第二阀室，并且，该控制阀构件在该阀壳的导向孔内可滑动。该喷射器进一步地包括壳主体，该壳主体具有邻接该阀壳的配合面。该壳主体向该阀壳的区域施加压缩力，并且，该排出流动通路和该第二填充流动通路形成在该阀壳的施加了压缩力的区域内。

本发明的第一个方面的优选和/或可选特征也可以酌情使用到本发明的其它方面中，单独地或组合地。

附图说明

现在将参照附图通过仅举例的方式来描述本发明，其中，相同的附图标记用于相同的特征，其中：

图1（a）和1（b）是根据本发明的第一实施例的燃料喷射器的示意图，分别处于第一工作状态和第二工作状态；

图2是图1（a）和1（b）所示类型的燃料喷射器的一部分的横截面图；

图3是根据本发明的第二实施例的燃料喷射器嘴的一部分的横截面图；和

图4是根据本发明的第三实施例的燃料喷射器嘴的一部分的横截面图。

在整个说明书中，措辞例如"上"和"下"以及"向上"和"向下"是参照附图中的部件的方向使用的，但是，将意识到，这些部件可以任何合适的方向使用。措辞比如"上游"和"下游"是参照喷射器在正常使用时燃料流动方向而使用的。

具体实施方式

参照图1（a）和1（b），一种用于压燃式内燃机的燃料系统包括本发明第一实施例的燃料喷射器10。喷射器10配置成从储存空间或共轨12接收高压燃料，该储存空间或共轨装有利用高压燃料泵14而处于高压的燃料，通常到400至3000巴的压力级。燃料泵14从低压燃料贮存槽或排出装置18接收较低压力的燃料并且通过第一输送管路20向共轨12输送增压燃料。共轨12通过第二输送管路22供应高压（称作"供给压力"）燃料，该第二输送管路又配置成向喷射器10的供应通道24输送燃料。 燃料通过回流或排出管路21从喷射器10返回排出装置18。

喷射器10包括喷嘴25，该喷嘴具有阀针26，利用装在弹簧室32内的阀针弹簧30把阀针压向阀针座28。喷嘴25包括设有孔36的壳主体或喷嘴主体34（仅仅示出其下端部分），阀针26在该孔36内可移动。弹簧室32限定在喷嘴孔36的上端。弹簧室32和孔36共同限定出在喷射器10内用于燃料的储存空间，该空间从供应通道24接收高压燃料。

阀针26具有向下的推力面，该推力面暴露于孔36和弹簧室32内的燃料压力，并且作用于该推力面的所述燃料压力引起了施加于阀针26的向上力，该力在阀针打开方向作用。

阀针26可移动成接合和脱离阀针座28，以控制输送给喷嘴孔36的燃料是否能够流过阀针座28到达设在喷嘴主体34中的多个出口孔40（仅示出其中一个），从而当阀针26离开阀针座28时，燃料喷射通过出口40进入相关燃烧空间（未显示）。

在阀针26的远离阀针座28的端部，阀针26的端面暴露于控制室42内的燃料压力。控制室42内的燃料压力与阀针弹簧力共同作用将阀针26压靠在座28上。

在另一实施例中，阀针可以连接到针活塞，从而是针活塞的表面受到控制室42内的燃料压力，而不是阀针26自身的表面。

燃料从供应通道24进入控制室42内有两条可行的流动通路。第一控制室填充通路44设在喷射器供应通道24与控制室42之间。第一填充流动通路44允许燃料以受限速度连续流入控制室42，该速度由第一填充流动通路44中的第一节流孔44a决定。第二控制室填充通路47能够在喷嘴控制阀48的控制下向控制室42供应高压燃料。

控制室排出流动通路50提供流动通路，其允许燃料从控制室42流到排出管路21。燃料通过排出流动通路50向低压排出装置18的流动受到排出通路50中的受限排出节流孔50a的限制。排出流动通路50也受到喷嘴控制阀48的控制。

第二填充流动通路47和排出流动通路50并入共同的流动通路，此后称作维修流动通路或通道52，其把第二填充流动通路47和排出流动通路50都连接到控制室42。通过这种方式，仅仅单个通道（维修流动通路52）通向控制室42，把控制室42连接到喷嘴控制阀48。

喷嘴控制阀48采取三通控制阀48的形式，其可操作在第一和第二状态或位置之间。在第一位置时，如图1（a）所示，第二填充流动通路47通过供应通道的支路24a与供应通道24连通，此时，阻止在排出流动通路50与排出管路21之间的流动（即，堵塞排出流动通路50与排出管路21之间的连通）。在第二位置时，如图1（b）所示，阻止或堵塞供应通道24与第二填充流动通路47之间的流动，同时，排出流动通路50与排出管路21连通。通过这种方式，控制阀48可操作成确定控制室42中的压力是升高还是下降。

喷嘴控制阀48包括喷嘴控制阀构件60和控制阀弹簧62，该弹簧用来把喷嘴控制阀构件60偏压到第一位置。总体上标为64的电磁致动器可操作成把喷嘴控制阀构件60移入第二位置，抵抗控制阀弹簧力。电磁致动器64是常规型的，并且包括可励磁线圈（图1（a）和1（b）中未示出），当需要打开喷嘴控制阀48以开始喷射时，通过该线圈供应电流，如下文进一步描述的。

维修通道52具有向着控制室42的单入口或开口。在阀针26离开其座28通过其最大行程（"最大升程"）的预定量的情形下，阀针26的上端与入口协作。阀针的端部与维修通道52的入口之间的协作在喷射事件期间提供了通过控制室42减少来自第一填充流动通路44的高压燃料的损失的方式。

现在将详细描述燃料系统的工作，从而提供燃料通过出口40的喷射。在图1（a）所示位置，喷嘴控制阀48处于第一位置，并且有经过第一填充流动通路44和第二填充流动通路47两者向控制室42供应高压燃料，这是因为第二填充流动通路47通过控制阀48与供应通道24连通。打破了控制室42与回流管路21之间经由排出流动通路50的连通。控制室42内的高燃料压力与阀针弹簧30的力共同作用并且用来促使阀针26接合其座28从而阻止经由出口孔40的喷射。这是燃料喷射器的非喷射状态。

当需要开始喷射时，激励致动器64以抵抗控制阀弹簧62的力把喷嘴控制阀48移入其第二位置。喷嘴控制阀48移入其第二位置，关闭喷射器供应通道24与控制室42之间通过第二填充流动通路47的连通，并且打开控制室42与回流管路21之间通过排出流动通路50和限制排出节流孔50a的连通。在这样的情形中，控制室42内的燃料能够从控制室42，流过排出流动通路50，流向回流管路21，并且因此为低压，引起控制室42中的燃料压力的下降。

由于控制室42内的燃料压力降低，作用于阀针26的上端的闭合力降低。因此，由于输送给喷嘴孔36的高燃料压力朝着阀针打开方向作用于喷射器推力面，引起阀针26离开它的座28。因此燃料能够流过出口孔40进入发动机气缸内。这是燃料系统的喷射状态，如图1（b）所示。

在喷射阶段，控制室42内的燃料压力将下降到低压（即排出压力）与供应压力（即供应通道24内的压力）之间的中间值。控制室42内的燃料压力降到的这个值是由第一填充流动通路44（燃料通过该通路流入控制室42）中的限制装置44a与排出流动通路50（燃料通过该通路流向低压）中的限制排出节流孔50a提供的流通面积的比值来决定的。限制装置44a、50a的尺寸设定成确保，当喷嘴控制阀48打开时，控制室42中的压力允许至少降低至一个值（阈值压力值），这个压力与阀针弹簧力一起被作用于阀针26的向上指向力克服。因此，在喷嘴控制阀48已经移入其第二位置之后的某一时间，阀针26将抬起离开它的座28以允许喷射开始。一旦控制室42中的压力下降至阈指压力值，控制室42内的燃料压力降低的速度进一步确定了引起阀针26抬起离开它的座的速度。

具体地，受限排出节流孔50a用来降低燃料从控制室42的流出，这确保阀针26的打开运动较慢且受控。

当阀针26处于最大升程时，阀针26的端部盖住维修通道52的进入控制室42的入口，由此，打破了第一填充流动通路44与排出管路21之间的连通，并且避免了排出燃料的不必要损失。

为了停止喷射，通过对致动器线圈去激励，喷嘴控制阀48回到其第一位置。喷嘴控制阀48移入其第一位置，关闭控制室42与回流管路21之间通过排出流动通路50的连通，代之以，打开第二填充流动通路47与供应通道24之间的连通，从而，燃料能够通过喷嘴控制阀48流入控制室42。因此在控制室42内重新形成高压，归因于通过第一填充流动通路44（其在这个实施例中是连续的）的燃料流和通过第二填充流动通路47的额外燃料流。有了控制室42内重新形成的高燃料压力，阀针26基本上是压力平衡的，并且，阀针弹簧30因此用来促使阀针26紧靠阀针座28以停止喷射。

有利地，在喷射末期进入控制室42的燃料流是较高的，归因于供应通道24与控制室42之间的两个填充流动通路，（i）通过连续的第一填充流动通路44和（ii）通过受到控制阀控制的第二填充流动通路47。这得到了阀针26的较高的关闭运动速度。

本发明实施例的一个特征是，经由第二填充流动通路47进入控制室42内的燃料流绕过排出流动通路50中的受限排出节流孔50a。这个配置意味着通过第二填充流动通路47和通过排出流动通路50的各自的燃料流速能够是独立选择的。有利地，因此，在控制阀48处于其第一位置时通过第二填充流动通路47进入控制室42内的燃料流量能够是较高的，以助于阀针的迅速关闭，同时，在控制阀48处于其第二位置时通过排出流动通路50和受限排出节流孔50a从控制室42出来的燃料流量能够较低，以减缓阀针26的打开运动。

通过分别谨慎选择第一填充流动通路44和排出流动通路50中的限制装置44a、50a的流通面积，以及阀针弹簧30的预加载和阀针座28的直径，喷射器10的特性，例如喷射定时（如相对于泵送）、阀针26的移动速度和燃料输送量能够得到优化。

本发明实施例的特别优势是，排出流动通路50中的限制装置50a是节流孔的形式，即，受限直径的钻孔或穿孔，带有明确的横截面流通面积，而不是由部件之间的环形间隙或是阀针的表面平坦部分形成的。通过将限制装置50a设为节流孔，节流孔50a的流通面积并因此是通过排出流动通路50的流动的限制程度能够在制造期间得到非常精确地控制，提高了喷射器的精确度以及部件与部件之间的性能一致性。此外，节流孔前后的压降对温度较不敏感，所以，通过提供节流孔50a形式的排出限制装置，使用中，喷射器性能随温度变化而发生的变化能够最小化。

在图1（a）和1（b）的实施例中，第一填充流动通路44中的限制装置44a也具体化为节流孔，具有与上面描述的相同优势，燃料通过该第一填充流动通路流入控制室42。在这个特别有利的配置中，阀针26的打开速度能够通过在制造期间适当形成节流孔的尺寸而得到非常精确的控制，并且，部件之间以及每个单个部件的工作期间的一致性得到改善。

喷射器10优选地形成为使得喷嘴25和喷嘴控制阀48形成同一喷射器单元10的一部分。举例来说，图2示出图1（a）和1（b）所示喷射器10的一部分的一个应用实施例。为便于参照，与图1（a）和1（b）所示相同的部件用相同的附图标记指代。

参照图2，喷射器10包括阀壳80，其容纳着喷嘴控制阀构件60并且邻接喷嘴主体34的上端。阀针26在喷嘴主体34中的孔内可滑动，并且阀针座（图2中未示出）由喷嘴主体34在该孔的下端限定出。阀壳80和喷嘴主体34具备钻孔，它们共同限定出喷射器供应通道24的一部分。喷嘴主体34具有配合面35，其邻接阀壳80的配合面81。在组装了的喷射器中，喷嘴主体34和壳80被盖形螺母（未示出）夹紧在一起，从而在相应的配合面35、81之间形成密封。

第一填充流动通路44由设在喷嘴主体34中的第一钻孔限定出，从而在一端与喷射器供应通道24连通，在另一端与控制室42连通。第一填充流动通路44中的受限直径部分或节流孔44a提供对通过第一填充流动通路44的燃料流量的精确限定的限制。第二钻孔52a设在喷嘴主体34中，与阀壳80中的钻孔52b一起限定出维修通道52。在阀壳80内，维修通道52分成两条支路以形成第二填充流动通路47和排出流动通路50，这将在下文进行更详细地解释。

喷嘴主体34还在朝向其上端的地方设有第三钻孔，该第三钻孔形成回流管路21的一部分，向着低压排出装置18。回流管路21的第一部分21a从配合面35延伸到喷嘴主体34内并且与喷嘴控制阀构件60同轴。回流管路21的第二部分21b沿径向向外延伸穿过喷嘴主体34以进一步连接排出通道（未示出）。致动器64包括电磁绕组65、弹簧62（如图1和2所示）和电枢61，响应于绕组65的激励和去激励可致动电枢61。应当注意到，图1（a）和1（b）的实施例与图2的实施例之间的一个差异是，在图1（a）和1（b）中，致动器64是"激励-推"型（即，致动器绕组的激励促使喷嘴控制阀构件推斥弹簧力），而，在图2中，致动器54是"激励-拉"型。

喷嘴控制阀构件60连接到电枢61。如图2所示，上阀壳80设有阀壳孔86。喷嘴控制阀构件60包括为连接到电枢61的区域的上导向区域60a和在其上端具有朝上的截头圆锥形表面的下导向区域60b。 阀颈部60d把上导向区域60a与下区域60b分开。在阀壳孔86内引导上导向区域60a的运动。

喷嘴控制阀构件60的下区域60b包括上座区域或座表面88，其限定在上截头圆锥形表面上。阀构件60的端面成形为具有基本上锥形的浅槽，以在该槽的周围限定出下座区域或座线90。阀壳孔86的区域成形为限定出上阀座92，用于接合处于第二位置的喷嘴控制阀构件60的上座表面88。当控制阀构件60处于其第一位置时，下座线90可接合平坦的下阀座94，该下阀座由喷嘴主体34的配合面35限定出。

阀壳80中的钻孔24a从供应通道24传送燃料到控制阀构件60的颈区60d周围形成的环形间隙或通道102。环形间隙102位于上座表面88的上游。两个阀室设在阀构件60的下区域60b的周围，并且部分地由该区域限定出。含有环形通道的第一或上阀室104位于上座表面88的下游。含有另一环形通道的第二或下阀室106位于下座线90的上游。

在第一和第二阀室104、106之间，阀构件60的下区域60b在孔86内紧滑动配合。虽然在阀构件60与孔86之间的滑动界面处可能出现第一和第二阀室104、106之间的一些泄漏流，但是，不会有明显的燃料流过这个通路。

第二填充流动通路47的形式是阀壳80中的通道或钻孔，其从维修通道52的一端分支或延伸到第一阀室104。排出流动通路50的形式是阀壳80中的另一通道或钻孔，其从维修通道52的一端分支或延伸到第二阀室106。排出流动通路50包括排出流动通路50中的限制直径部分或节流孔形式的限制装置50a，其提供对通过排出流动通路50的燃料流的精确限定的限制。

如将从图2意识到的，第二填充流动通路47、排出流动通路50和维修通道52的上部52b位于阀壳80的接近于配合面81的区域中。因为喷嘴主体34和阀壳80被夹紧在一起，在组装了的喷射器中，第二填充流动通路47和排出流动通路50所位于的阀壳80的这个区域是处于压缩下。有利地，因此，第二填充流动通路47和排出流动通路50能够容纳更高压的燃料，此燃料压力高于没有故障风险的情况。

具体地，在这个实施例中，第二填充流动通路47和排出流动通路50从维修通道52分支出的分支点位于阀壳80的压缩负载区域内。这个配置对最小化部件故障风险特别有利，因为，由于燃料压力而作用于阀壳80的应力在该分支点处最大。

维修通道52的在阀壳80内延伸的部分52b相对于喷射器的纵向轴线倾斜。换句话说，维修通道52的这个部分52b从配合面81向上延伸，并且还向内延伸向控制阀构件60。第二填充流动通路47与维修通道52的该倾斜部分同轴。排出流动通路50也相对于喷嘴主体34的配合面35和喷射器的纵向轴线倾斜，并且既从维修通道52向下又从第二阀室106向内延伸。

利用弹簧62把喷嘴控制阀构件60偏压入第一位置（在所示方位中的向下），此时，喷嘴控制阀构件60的下座线90接合下阀座94。在这样的情形中，燃料能够从喷射器供应通道24、24a流入环形间隙102，流过未落座的上阀座88、92，并且通过第二填充流动通路47和维修通道52流向控制室42。因为向排出管路21的流动在下座线90处被控制阀构件60堵塞，没有燃料通过排出流动通路50流到排出装置18。

重要地，从供应通道24通过第二填充流动通路47向控制室42的流动绕过排出流动通路50，因此，进入控制室42的燃料流不受到限制排出节流孔50a的限制。

除了通过第二填充流动通路47的燃料流之外，燃料也能通过第一填充流动通路44流入控制室42。这是喷射循环阶段，其中，阀针26落座，并且，由于控制室42内的高燃料压力，不会发生喷射。

为了把喷嘴控制阀构件60移入其第二位置（在所示方位中的向上），致动器线圈65被激励以促使喷嘴控制阀构件60的最下端离开下阀座94，并且移动上座表面88接合上阀座92。在这类情形中，供应通道24、24a与第二填充流动通路47之间的连通被打破，代之以，在控制室42与回流管路21之间通过排出流动通路50建立连通。控制室42内的燃料通过排出流动通路50流向低压，其速度高于燃料通过第一填充流动通路44流入控制室42的速度，因此，促使阀针26从其座抬起。在这个工作阶段，控制室42内的燃料压力跌至供应压力与排出压力之间的中间值。

在这个实施例中，燃料从控制室42经由维修通道52、排出流动通路50（通过限制排出节流孔50a）且经由第二阀室106进入排出管路21而流到排出装置18。排出流动通路50因此旁通第一阀室104，这保持了通向排出装置的流动通路的长度较短，并且，因此改善了喷射器的响应性。

同样，排出流动通路50的倾斜配置有助于把燃料流引向喷嘴主体34的配合面35，当控制阀构件60从其下阀座94抬起时，配合面35暴露在第二阀室106中。通过这种方式，促使燃料流过第二阀室106，沿着直接通路流向排出管路21的出口。这个配置有助于降低流向排出装置的燃料中的气蚀可能性，并因此降低损坏喷射器部件的可能性。

图3示出图2所示的替代应用实施例，其中，相同或等同部件用相同的附图标记标示。像图2中的一样，图3中的致动器54是"激励-拉"型。图3的喷射器不同于图2的地方在于连接第一和第二阀室104、106的通道的配置。

在图3示出的实施例中，控制室42通过喷嘴主体34和阀壳80中的钻孔连接到第一阀室104，这些钻孔限定出第二填充流动通路47。与图2的实施例不同的是，在这个实施例中，没有分支的维修通道。代替地，第二填充流动通路47直接连接控制室42，排出流动通路50由从阀壳80的下端向上延伸的钻孔限定出以连接第一和第二阀室104、106。限制排出节流孔50a包括排出流动通路钻孔50的限制直径部分。

图3实施例中的喷嘴控制阀48的工作类似于前面对图1（a）、1（b）和2的描述。为了发起喷射，通过激励致动器线圈65，把喷嘴控制阀构件60移入其第二位置。当处于第二位置时，上座表面88移动接合上阀座92，下座线90与下座表面94分离。在这个配置中，控制室42内的燃料能够经由第二填充流动通路47（其方向与控制室42的填充期间的流动方向相反）、第一阀室104、排出流动通路50和限制排出节流孔50a、第二阀室106然后最后通过分离的下座线90和下座表面94流向回流管路21。

与图2的实施例不同的是，在图3的实施例中，燃料向排出装置21的流动通过第一阀室104，而不是绕过。

为了停止喷射，致动器线圈65被去激励，并且，喷嘴控制阀60在控制阀弹簧62的作用下移入第一位置，此时，下座线90接合下阀座94以关闭通向排出管路21的流动通路。代替地，燃料能够从供应通道24、24a流入环形间隙102，然后流过上阀座88进入第一阀室104，并且从那里通过第二填充流动通路47进入控制室42。像图2的实施例中的一样，在图3的实施例中，燃料从供应通道24、24a向控制室42的流动没有受到限制排出节流孔50a的限制。

图4示出图2和3所示的另一替代应用实施例，其中，相同或等同部件用相同的附图标记标示。像图2和3中的一样，图4中的致动器54是"激励-拉"型。图4的喷射器与图3的非常类似，仅仅不同的是，在第一和第二阀室104、106之间延伸的排出流动通路50的配置。

在图4所示实施例中，排出流动通路50由倾斜的钻孔限定出，该钻孔贯穿控制阀构件60的下区域60b。排出流动通路50在其上端通向第一阀室104，并且，在其下端通向第二阀室106，从而提供这两个室之间的流体连通。限制排出节流孔50a由排出流动通路钻孔50的限制直径部分限定出（在图4中，限制排出节流孔50a沿着排出流动通路钻孔50的整个长度延伸）。

图4的实施例中的喷嘴控制阀48的工作如前面对图3的描述一样。具体地，当阀构件60移入其第二位置时，控制室42内的燃料能够经由第二填充流动通路47（其方向与控制室42的填充期间的流动方向相反）、第一阀室104、通过阀构件60的排出流动通路50（以及排出节流孔50a）、第二阀室106然后最后通过分离的下座线90和下座表面94流向回流管路21。

从上面的描述将明显看出的是，排出流动通路50和第二填充流动通路47未必需要是直接连接到控制室42和/或相应的控制阀室104、106的通道的形式，而是可以呈现其它的连接通道（例如，图2中的维修通道52）。在不脱离本发明范围的情况下，也可以构思出上面没有明确描述的通道的其它配置。

将意识到，可以采用替代结构的三通喷嘴控制阀来提供上面描述的功能，只要不脱离本发明的范围。将理解的是，例如，第一和第二阀室不必具体化为围绕阀构件布置的环形通道，而是能够替代地采用任何合适的空间，布置成以描述的方式与控制阀构件相互作用，措辞"室"仅此应当做宽泛的解释。

在图2、3和4中，喷嘴主体34和阀壳80被示为整体部件。然而，将意识到，其它配置是可行的，其中，提供两个或更多的邻接的喷嘴主体和/或阀壳部件用于分别容纳阀针或控制阀构件。另外的配置是可行的，其中，一个或多个中间壳主体部件，例如垫板或垫片，设在喷嘴主体与阀壳之间。在所有情况下，喷射器内的每个流动通道都可恰当地贯穿一个主体、壳或中间部件，或者穿过一个以上的主体、壳和/或中间部件。

在所示实施例中，高压燃料供应装置包括供应通道，其直接向控制阀（即，向第一阀室的上游的环形间隙）供应燃料。在替代配置中，阀针可以容纳在燃料的储存空间中，供应装置可以包括从该储存空间延伸到控制阀的供应通道。换句话说，高压燃料可以直接或经由喷射器内的储存空间供应给控制阀。

作为对提供电磁致动器以控制喷嘴控制阀的替代，可以使用另一类型的致动器，例如压电致动器。

在不脱离所附权利要求限定出的本发明范围的情况下，上文未明确描述的更多变化和改型对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (14)

1.一种用在内燃机燃料系统中的燃料喷射器，该燃料喷射器包括：

高压燃料的供应装置（24,24a）；

喷嘴（25），其包括阀针（26），该阀针与阀针座（28）可接合以控制来自该喷射器的燃料输送，与该阀针（26）相关的表面暴露于控制室（42）中的燃料压力；

第一填充流动通路（44），其提供从该供应装置（24）进入该控制室（42）的流动；和

控制阀（48），其用于控制该控制室（42）内的燃料压力，其中，该控制阀（48）包括阀壳（80）和控制阀构件（60），该阀壳部分地限定出第一阀室（104）和第二阀室（106），该控制阀构件在该阀壳（80）的导向孔（86）内可滑动并且可操作在第一状态与第二状态之间：

（1）在该第一状态中，该第一阀室（104）与该供应装置（24）连通，并且其中，阻止在该第二阀室（106）与低压排出装置（21）之间的流动；和

（2）在该第二状态中，阻止该第一阀室（104）与该供应装置（24）之间的流动，并且其中，该第二阀室（106）与该低压排出装置（21）连通；

并且其中，该燃料喷射器还包括：

排出流动通路（50），其包括排出限制装置（50a）并且在该控制阀构件（60）处于第二状态时允许从该控制室（42）到该第二阀室（106）的流动，和

第二填充流动通路（47），其在该控制阀构件（60）处于第一状态时允许从该第一阀室（104）到该控制室（42）的流动，其中，该第二填充流动通路（47）旁通该排出限制装置（50a）；

其中，该排出流动通路（50）和该第二填充流动通路（47）形成在该阀壳（80）内，

其中，所述燃料喷射器还包括维修流动通路（52），其通向该控制室（42）并且把第一阀室（104）和第二阀室（106）都连接到该控制室（42），该维修流动通路（52）的在该阀壳（80）内延伸的部分（52b）相对于所述燃料喷射器的纵向轴线倾斜，且第二填充流动通路（47）与该维修流动通路（52）的该倾斜部分同轴。

2.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，该排出限制装置（50a）包括节流孔。

3.如权利要求2所述的燃料喷射器，其中，该节流孔（50a）由该阀壳（80）中的钻孔形成。

4.如在前任一项权利要求所述的燃料喷射器，其中，该排出流动通路（50）旁通该第一阀室（104）。

5.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，该维修流动通路（52）连接通往第一阀室（104）以形成第二填充流动通路（47）的第一支路和通往第二阀室（106）以形成排出流动通路（50）的第二支路，并且包括通入控制室（42）的共用通道。

6.如权利要求1所述的燃料喷射器，进一步地包括壳主体（34），该壳主体具有邻接该阀壳（80）的配合面（35），并且其中，该控制阀构件（60）的端部区域（90）可接合该壳主体（34）的该配合面（35）以在该控制阀构件（60）处于其第一状态时阻止该第二阀室（106）与该低压排出装置（21）之间的流动。

7.如权利要求6所述的燃料喷射器，其中，该阀针（26）在该壳主体（34）内可滑动。

8.如权利要求7所述的燃料喷射器，其中，该阀针座（28）由该壳主体（34）限定出。

9.如权利要求6所述的燃料喷射器，其中，该低压排出装置包括设在该壳主体（34）中的排出通道（21）。

10.如权利要求9所述的燃料喷射器，其中，该排出通道（21）在该壳主体（34）的配合面（35）处通向第二阀室（106）。

11.如权利要求6所述的燃料喷射器，其中，该排出流动通路（50）布置成引导燃料流向该壳主体（34）的配合面（35）。

12.如权利要求11所述的燃料喷射器，其中，该排出流动通路（50）向壳主体（34）的配合面（35）倾斜。

13.如权利要求6所述的燃料喷射器，其中，该壳主体（34）向该阀壳（80）的区域施加压缩力，并且其中，该排出流动通路（50）和该第二填充流动通路（47）形成在该阀壳（80）的施加了压缩力的区域内。

14.如权利要求6所述的燃料喷射器，其中，该第一填充流动通路（44）包括节流孔（44a）以限制燃料通过该第一填充流动通路（44）进入控制室（42）的流动。