專利名稱：用于噴嘴組件的高壓容納套筒以及使用其的燃料噴射器的制作方法
技術領域：
本發明整體涉及燃料噴射器中的噴嘴組件，特別地涉及包括壓強容納系統的噴嘴組件。
背景技術：
燃料噴射器的制造商不斷地致力于提高燃料的噴射壓強以降低發動機中不希望的排放以及提高燃料效率。但是，由于更小的燃料噴射器中的幾何限制和空間約束，結構問題可能使得燃料噴射器不能夠承受高于200MPa的壓強。目前，燃料噴射器的噴嘴組件限定形成于金屬末端中的心形空腔，以容納噴嘴組件中的壓強。美國專利73313 (’ 329專利)討論通過將彈簧室連接到共軌而非低壓排出口來降低靜態泄漏，從而改進燃料效率。’3 專利的圖4示出噴嘴組件的一種實施方式，其中燃料噴射器中不具有現有技術中通常具有的心形空腔。本發明旨在克服上述一種或多種問題。
發明內容
在一個方面，一種噴嘴組件包括限定噴嘴出口的末端部件。高壓容納套筒設置在噴射器主體殼體內。所述高壓容納套筒和所述末端部件部分地限定噴嘴室。針閥構件能夠在關閉所述噴嘴出口的第一位置與打開所述噴嘴出口的第二位置之間運動。所述針閥構件包括暴露于所述噴嘴室中的流體壓強的打開液壓表面。所述針閥構件不與所述高壓容納套筒接觸。在另一個方面，一種燃料噴射器包括噴射器主體，其包括限定噴嘴出口的末端部件和設置在噴射器主體殼體中的高壓容納套筒。所述高壓容納套筒和所述末端部件部分地限定噴嘴室。所述燃料噴射器還包括針閥構件，其設置在所述噴射器主體內，能夠在關閉所述噴嘴出口的第一位置和打開所述噴嘴出口的第二位置之間運動。所述針閥構件包括暴露于所述噴嘴室中的流體壓強的打開液壓表面。所述針閥構件還包括暴露于針閥控制室中的流體壓強的關閉液壓表面。所述針閥構件不與所述高壓容納套筒接觸；且控制閥組件流體連接至所述針閥控制室。在又一個方面，一種操作燃料噴射器的方法包括在高壓容納套筒中形成噴嘴室的步驟。該方法還包括通過所述高壓容納套筒的壁厚將壓強容納在所述噴嘴室中的步驟。該方法還包括通過分別將位于所述高壓容納套筒和末端部件之間以及所述高壓容納套筒和噴射器堆疊部件之間的環形密封面的尺寸形成為具有比所述高壓容納套筒的所述壁厚更小的徑向寬度來密封所述噴嘴室。該方法還包括將針閥構件的打開液壓表面暴露于所述噴嘴室中的流體壓強，并且保持所述高壓容納套筒不與所述針閥構件接觸。
圖1示出燃料噴射器的剖視前視圖2示出圖1中的燃料噴射器的噴嘴組件的放大剖視前視圖；且圖3示出根據本發明的另一種實施方式的燃料噴射器的噴嘴組件的放大剖視圖。
具體實施例方式本發明涉及包含部分地限定噴嘴室的高壓容納套筒的任何燃料噴射器的噴嘴組件。過去，噴嘴組件包括由末端部件的金屬壁圍繞的心形的空腔。隨著燃料噴射器內的壓強升高以實現更好的排放和燃料效率，噴嘴組件的心形空腔的金屬壁可能形成裂縫和應力破裂。心形空腔可能僅在小型噴射器中會出現問題，在更高的壓強下小型噴射器的壁厚是不夠的。更大的燃料噴射器的心形空腔的壁則不會經歷裂縫形成和應力破裂，因為燃料噴射器中有足夠的空間以增加限定心形空腔的金屬壁的壁厚。本發明通過引入高壓容納套筒來取代心形空腔，高壓容納套筒使得較小的燃料噴射器能夠承受超過200MPa的燃料壓強，而不會經歷應力破裂。此外，本發明適用于所有類型的燃料噴射器，包括共軌、液壓和凸輪致動的燃料噴射器以及不同尺寸的燃料噴射器。為了簡化，對共軌燃料噴射器進行說明。但是，包含這里所說明的噴嘴組件的各種燃料噴射器都落在本發明的范圍內。本發明對用高壓容納套筒取代心形空腔設計的噴嘴組件進行說明。參照圖1和圖2，燃料噴射器10包括具有噴射器主體殼體52的噴射器主體50、噴嘴組件60、控制閥組件30和在螺線管線圈25的作用下運動的銜鐵組件20。噴嘴組件60 包括高壓容納套筒70，其設置在噴射器主體殼體52中并且與噴射器堆疊部件85和末端部件65密封接觸。高壓容納套筒70、噴射器堆疊部件85和末端部件65限定噴嘴室61，針閥構件78可動地定位在噴嘴室61中。在一種實施方式中，噴嘴彈簧59使針閥構件78偏置至關閉位置。噴嘴彈簧墊片96可以在噴嘴彈簧59上設置預載荷。高壓容納套筒70具有外壁表面71、內壁表面69、頂表面92和底表面94。高壓容納套筒70具有空心的、圓筒形的形狀，這意味著高壓容納套筒70的形狀是圓筒形，并且具有穿過高壓容納套筒70的頂表面92和底表面94的空心的內部孔。高壓容納套筒的壁厚由高壓容納套筒70的外壁表面71的半徑與內壁表面69的半徑之間的差限定。高壓容納套筒70的壁厚被設計為適應來自高壓容納套筒70中期望的壓強水平的期望的環向應力。 本領域技術人員將理解，朝向高壓容納套筒70的中段的環向應力可能是最大的，因此根據高壓容納套筒70的中段的厚度來確定高壓容納套筒70的厚度。雖然高壓容納套筒70的厚度在其長度上可以變化，但是制造具有一致的厚度的高壓容納套筒70可能更加容易。在一種實施方式中，高壓容納套筒70沿著其大部分長度具有一致的壁厚，這意味著高壓容納套筒70在多于一半的長度上保持相同的壁厚。高壓容納套筒70包括位于高壓容納套筒70的頂表面92上的上密封面72和位于高壓容納套筒70的底表面94上的下密封面73。上密封面72和下密封面73可以是環形的，并且它們的徑向表面寬度小于高壓容納套筒70的壁厚。徑向表面寬度這一術語定義為密封面的外邊緣的半徑與密封面的內邊緣的半徑之間的差。本領域技術人員將理解，通過使密封面72和73的徑向表面寬度小于高壓容納套筒70的壁厚，作用于密封面72和73上的夾持壓強將更大，因此產生的密封效果更好。高壓容納套筒70的頂表面92和底表面94 可以具有倒角74、或是也使得密封面72和73的徑向表面寬度比高壓容納套筒70的中段的壁厚更小的一些其他表面輪廓。高壓容納套筒70的底表面94和末端部件65的頂表面68接觸并且形成密封，以防止流體從噴嘴室61漏出。高壓容納套筒70的外壁表面71與噴射器主體殼體52的內壁53之間隔開一空間， 該空間可稱為泄漏路線88。泄漏路線88沿著噴射器主體殼體52的內壁53延伸進入燃料噴射器10的排出口(未示出)。除高壓容納套筒70外，噴嘴組件60包括末端部件65，其包括外壁66、頂表面68 和限定噴嘴出口 64的底端67。孔62限定于末端部件65中并且從末端部件65的頂表面 68朝末端部件65的底端67延伸，孔62在底端67處通往噴嘴出口 64。末端部件65部分地設置在噴射器主體殼體52中，并且末端部件65的外壁66可以與噴射器主體殼體52形成密封接觸56，防止進入泄漏路線88的任何燃料從噴射器主體殼體52的內壁表面53與末端部件65的外表面66之間逸出。在圖1和圖2所示的實施方式中，噴射器堆疊部件85可以是引導件58。噴嘴室 61由高壓容納套筒70的內壁表面69、末端部件65的頂表面68和引導件58限定。在該實施方式中，引導件58是噴射器堆疊部件85，它可以在針閥構件78在打開位置和關閉位置之間移動時引導針閥構件78。針閥構件始終保持不與高壓容納套筒70接觸。噴嘴彈簧59 將針閥構件78偏置至關閉位置。針閥構件78具有暴露于噴嘴室61中的流體壓強的打開液壓表面79和暴露于針閥控制室80中的壓強的關閉液壓表面82，針閥控制室80設置在噴嘴組件60內。針閥構件78部分地設置在末端部件65的孔62中并且能夠在孔62中滑動。 針閥構件78可以由多個零件制成，但是圖示的實施方式示出整體的結構，其包括下部閥構件89和引導段84。引導段84可以位于針閥構件78上并且可以沿著孔引導針閥構件78， 減少針閥構件78與末端部件65的孔62不對準的風險，因此使得噴嘴出口 64能夠更準確地開關。噴嘴室61經燃料供給通道41流體連接至燃料噴射器10的軌道入口 14。噴嘴室 61允許進入軌道入口 14的高壓燃料經燃料供給通道41進入噴嘴室61。壓強連通通道42 將噴嘴室61流體連接至控制閥組件30。壓強連通通道42也經第一限流器46流體連接至針閥控制室80，第一限流器46在壓強連通通道42與針閥控制室80之間延伸。控制閥組件30包括在下部閥座37和上部閥座36之間運動的控制閥構件31。控制閥組件30可以由螺線管線圈25電致動，螺線管線圈控制銜鐵組件20在第一銜鐵位置和第二銜鐵位置之間的運動。控制閥組件30經閥供給通道43和第二限流器47流體連接至針閥控制室80。第二限流器47流體連接至針閥控制室80，且第二限流器47的流通面積可以大于第一限流器46的流通面積。根據控制閥構件31落座于上部閥座36或是下部閥座37，控制閥組件30可以將閥供給通道43分別流體連接至低壓排出口或是壓強連通通道42。一般地，因為能夠經軌道入口 14與共軌(未示出)不受阻礙地流體連接，所以噴嘴室61和壓強連通通道42總是處于高壓。但是，針閥控制室80內的壓強在高壓和低壓之間變化。當螺線管線圈25被去能，銜鐵組件20處于第一銜鐵位置且控制閥構件32落座于下部閥座37。壓強連通通道42與閥供給通道43流體連接，閥供給通道43又經第二限流器47連接至針閥控制室80。壓強連通通道42經第一限流器46不斷地將高壓燃料供給至針閥控制室80，因此當螺線管線圈25被去能時針閥控制室80暴露于高壓燃料。當螺線管線圈25被供能時，銜鐵組件20移動至第二銜鐵位置且控制閥構件32落座于上部閥座36。壓強連通通道42與閥供給通道之間的流體連接被阻止。而是，閥供給通道43流體連接至低壓排出口(未示出)，使得燃料從針閥控制室80流至低壓排出口。因為第二限流器47的流通面積比第一限流器46更大，所以離開針閥控制室80的燃料比進入的燃料更多，因此使得針閥控制室80中的壓強降低。參照圖3，示出噴嘴組件160的另一種實施方式。圖3中出現的附圖標記與圖1和圖2中的類似，例如72與172、74與174用于表示它們代表類似的部件。整體參照圖1、圖2和圖3，本領域技術人員將理解，噴嘴組件可以具有不同的形狀和形式。圖1和圖2示出噴嘴組件60的一種實施方式，其中沒有控制孔口部件186且針閥控制室80與噴嘴室61通過噴射器堆疊部件85隔開。圖3示出燃料噴射器100的另一種實施方式的噴嘴組件160，其中針閥控制室180部分地由控制孔口部件186和浮置單向閥引導件175限定。噴嘴組件160包括高壓容納套筒170，其設置在噴射器主體殼體152中并且與噴射器堆疊部件185和末端部件165密封接觸。高壓容納套筒170可以是單向閥舉升套筒170。單向閥舉升套筒170、噴射器堆疊部件85和末端部件165限定噴嘴室161，針閥構件178可動地定位在噴嘴室161中。在一種實施方式中，噴嘴彈簧159將針閥構件178偏置至關閉位置。噴嘴彈簧墊片196可以在噴嘴彈簧159上設置預載荷。單向閥舉升套筒170具有外壁表面171、內壁表面169、頂表面192和底表面194。 單向閥舉升套筒170具有空心的、圓筒形的形狀，這意味著單向閥舉升套筒170的形狀是圓筒形，并且具有穿過單向閥舉升套筒170的頂表面192和底表面194的空心的內部孔。單向閥舉升套筒170的壁厚由單向閥舉升套筒170的外壁表面171的半徑與內壁表面169的半徑之間的差限定。單向閥舉升套筒170的壁厚被設計為適應來自單向閥舉升套筒170中期望的壓強水平的期望的環向應力。本領域技術人員將理解，朝向單向閥舉升套筒170的中段的環向應力可能是最大的，因此根據單向閥舉升套筒170的中段的厚度來確定單向閥舉升套筒170的厚度。雖然單向閥舉升套筒170的厚度在其長度上可以變化，但是制造具有一致的厚度的單向閥舉升套筒170可能更加容易。在一種實施方式中，單向閥舉升套筒 170沿著其大部分長度具有一致的壁厚，這意味著單向閥舉升套筒170在多于一半的長度上保持相同的壁厚。在一種實施方式中，單向閥舉升套筒170包括位于單向閥舉升套筒170的頂表面 192上的上密封面172和位于單向閥舉升套筒170的底表面194上的下密封面173。上密封面172和下密封面173可以是環形的，并且它們的徑向表面寬度小于單向閥舉升套筒170 的壁厚。徑向表面寬度這一術語定義為密封面的外邊緣的半徑與密封面的內邊緣的半徑之間的差。本領域技術人員將理解，通過使密封面172和173的徑向表面寬度小于單向閥舉升套筒170的壁厚，作用于密封面172和173上的夾持壓強將更大，因此產生的密封效果更好。在本發明的一種實施方式中，單向閥舉升套筒170的頂表面192和底表面194可以具有倒角174，這也使得密封面172和173的徑向表面寬度比單向閥舉升套筒170的中段的壁厚更小。單向閥舉升套筒170的底表面194和末端部件165的頂表面168接觸并且形成密封，以防止流體從噴嘴室161漏出。單向閥舉升套筒170的外壁表面171與噴射器主體殼體152的內壁153之間隔開一空間。單向閥舉升套筒170的外壁表面171與噴射器主體殼體152的內壁153之間的該空間限定泄漏路線188。泄漏路線188沿著噴射器主體殼體152的內壁153延伸進入燃料噴射器100的排出口(未示出)。除單向閥舉升套筒170外，噴嘴組件160包括末端部件165，其包括外壁166、頂表面168和限定噴嘴出口 164的底端167。孔162限定于末端部件165中并且從末端部件165 的頂表面168朝著末端部件165的底端167延伸，孔162在底端167處通往噴嘴出口 164。 末端部件165部分地設置在噴射器主體殼體152中，并且末端部件165的外壁166可以與噴射器主體殼體152形成密封接觸156，防止進入泄漏路線188的任何燃料從噴射器主體殼體152的內壁表面153與末端部件165的外表面166之間逸出。在圖3所示的實施方式中，噴射器堆疊部件85是控制孔口部件186。噴嘴室161 由單向閥舉升套筒170的內壁表面169、末端部件165的頂表面168和控制孔口部件186的底表面198限定。在該實施方式中，浮置單向閥引導件175被噴嘴彈簧159偏壓至與控制孔口部件186的底表面198相接觸。浮置單向閥引導件175可以在針閥構件178在打開位置和關閉位置之間移動時引導針閥構件178。針閥構件178始終保持不與單向閥舉升套筒170 接觸。噴嘴彈簧159也將針閥構件178偏置至關閉位置。針閥構件178具有暴露于噴嘴室 161中的流體壓強的打開液壓表面179和暴露于針閥控制室180的關閉液壓表面182，針閥控制室180設置在噴嘴組件160內。針閥構件178部分地設置在末端部件165的孔162中并且能夠在孔162中滑動。針閥構件178可以由多個零件制成，包括下部閥構件189，下部閥構件189可以與引導段184接觸。引導段184可以位于針閥構件178上并且可以沿著孔引導針閥構件178，減少針閥構件178與末端部件165的孔162不對準的風險，因此使得噴嘴出口 164能夠更準確地開關。噴嘴組件160是燃料噴射器100(在圖3中部分示出)的一部分，其與圖1和圖2 所示的噴嘴組件60具有很多類似的特征，但是與圖1和圖2所示的噴嘴組件60略微不同之處在于噴嘴室161由單向閥舉升套筒170的內壁表面169、末端部件165的頂表面168和孔口控制部件186的底表面198限定。此外，浮置單向閥引導件175限定第一限流器146， 且浮置單向閥引導件175與針閥構件178和孔口控制部件186的底表面198 —起限定針閥控制室180。噴嘴彈簧墊片196可以用于設置噴嘴彈簧159的預載荷。在一種實施方式中， 針閥控制室180和噴嘴室161通過第一限流器146流體連接，第一限流器146限定在浮置單向閥引導件175中。與圖3所示的實施方式相對的，圖2所示的實施方式示出第一限流器46將針閥控制室80與壓強連通通道42流體連接。本領域技術人員還能夠理解，本發明涉及的噴嘴組件60可以在多種燃料噴射器中實施。這里所公開的內容可以屬于一些類型的燃料噴射器，例如共軌燃料噴射器。但是， 本發明的范圍并不限于這里所說明的實施方式，而是落在本發明的精神內的所有實施方式。工業實用性本發明可以應用于任何發動機或機器的燃料噴射器和燃油系統中。本發明一般地適用于小型發動機用燃料噴射器，特別是適用于在諸如超過200MPa的高壓下操作的小型燃料噴射器。本發明所說明的噴嘴組件60和160可以用于操作任何燃料噴射器。本發明所說明的噴嘴組件60和160可以適用于希望實現更高燃料噴射壓強的共軌燃料噴射器。本領域技術人員將理解通過螺線管致動的閥組件控制通過噴嘴出口的燃料流的多種方法。本發明說明包括圖1、圖2和圖3所示的噴嘴組件60、160的電致動共軌燃料噴射器10、100中的噴射事件的序列。本領域技術人員將認識到，說明噴射事件的序列的公開內容并不僅限于所公開的實施方式，而是落在本發明的精神內的所有其他實施方式。噴射事件開始于電致動器25被供能的時刻，并且終結于電致動器25被去能的時刻。在噴射事件之前，電致動器25被去能，且銜鐵組件20處于第一銜鐵位置。控制閥構件 31落座于下部閥座37，從而使得閥供給通道43、143流體連接至壓強連通通道42、142。當針閥控制室80、180連接至低壓通道時控制閥組件30具有第一配置，且當針閥控制室80、 180與低壓通道被阻斷時控制閥組件30具有第二配置。在該時間段，燃料通過軌道入口 14 進入燃料噴射器10且通過燃料供給通道41、141進入噴嘴室61、161。噴嘴室61、161容納高壓燃料，高壓燃料作用于針閥構件78、178的打開液壓表面79、179。在圖2所示的實施方式中，高壓燃料流經壓強連通通道42并且經第一限流器46進入針閥控制室80。但是在圖 3的實施方式中，高壓燃料經第一限流器146通過噴嘴室161流入針閥控制室186。當控制閥構件31位于下部閥座37時，來自壓強連通通道42、142的燃料也可以經第二限流器47、 147進入閥供給通道43、143和針閥控制室80、180。當針閥控制室80、180與低壓排出口流體阻斷時控制閥30處于第一配置。因為針閥控制室80、180中存在高壓燃料，所以關閉液壓表面82、182也暴露于高壓。該壓強與噴嘴彈簧59、159的預載荷聯合將針閥構件78、178 保持處于關閉位置，從而使得任何燃料不能從噴嘴室61、161漏出噴嘴出口 64、164。噴嘴室61、161中的燃料處于高壓，且高壓容納套筒70、170的上密封面72、172與下密封面73、 173阻止燃料漏入泄漏線路88、188。可能從噴嘴室61、161到泄漏線路88、188的泄漏可以流至處于低壓強的排出口。隨著電致動器25被供能，銜鐵組件20從第一銜鐵位置移動至第二銜鐵位置。控制閥構件31也從下部閥座37移動至上部閥座36，并且保持在上部閥座36處直至致動器25 被去能。來自閥供給通道43、143的燃料可以經下部閥座37流入低壓排出口(未示出)， 而不是經上部閥座36流至壓強連通通道42、142。燃料可以繼續從第一限流器46、146流入針閥控制室80、180，但是因為閥供給通道43現在連接至低壓排出口，所以高壓燃料從針閥控制室80、180經第二限流器47、147和閥供給通道43、143流至排出口，因為第二限流器 47,147的流通面積比第一限流器46更大。針閥控制室80、180現在可以具有較低的壓強， 于是較低的壓強作用于針閥構件78、178的關閉液壓表面82、182。當致動器25被供能且針閥控制室80、180具有較低的壓強時，作用于針閥構件78、 178的打開液壓表面79、179的力超過噴嘴彈簧59、159的預載荷和作用于關閉液壓表面 82、182的力。釋放針閥控制室80、180中的作用于針閥構件78、178的關閉液壓表面82、182 的壓強使得針閥構件78、178能夠移動至打開位置，使得噴嘴出口 64、164打開。在一種實施方式中，因為第一限流器46、146和第二限流器47、147之間的相互作用在針閥構件78、178 碰到噴射器堆疊部件85、185之前液壓地停止針閥構件78、178，所以針閥構件78、178的關閉液壓表面82、182不接觸噴射器堆疊部件85、185。在圖2所示的噴嘴組件60中，噴射器堆疊部件85是引導件58，而在圖3所示的噴嘴組件中，噴射器堆疊部件85是控制孔口部件186。來自噴嘴室61、161的燃料流經噴嘴出口 64、164，直至噴嘴出口 64、164再次關閉。 當致動器25被供能時，控制閥30處于第二配置，將針閥控制室80、180流體連接至低壓排出口。
針閥構件78、178通過針閥構件78、178與末端部件65、165之間的相互作用而被引導。在一種實施方式中，針閥構件78、178的引導段84、184沿著末端部件65、165的孔62、 162弓丨導針閥構件78、178，且引導段84、184可以防止針閥構件78、178與末端部件65、165 的孔62、162不對準。本領域技術人員將理解保持針閥構件78、178相對于末端部件65、165 的孔62、162和噴嘴組件60、160對準的重要性，因為保持孔62、162與針閥構件78、178對準將減少由于針閥構件78、178與孔62、162摩擦而導致的磨損和劃傷，并且提高噴嘴出口 64、164開關的準確性。為了終結噴射事件，通過使致動器25去能而關閉噴嘴出口 64、164。當致動器25 被去能時，銜鐵組件20從第二銜鐵位置移動至第一銜鐵位置，由此使控制閥構件31從上部閥座36移回到下部閥座37。一旦控制閥構件32位于下部閥座37，則閥供給通道43、143 與低壓排出口之間的流體連接被斷開。而是，閥供給通道43、143再次流體連接至壓強連通通道42、142，使得來自壓強連通通道42、142的高壓燃料能夠流至閥供給通道43、143。在圖2所示的噴嘴組件60中，來自壓強連通通道42的燃料使針閥控制室80充滿高壓燃料， 因為高壓燃料經過第一限流器46和第二限流器47 二者進入針閥控制室80。在圖3所示的噴嘴組件160中，來自噴嘴室161的燃料經第一限流器146進入針閥控制室180，且來自壓強連通通道142的燃料經第二限流器147進入針閥控制室180。針閥控制室80、180中的高壓作用于針閥構件78、178的關閉液壓表面82、182，使得針閥構件78、178能夠從打開位置移動至關閉位置。由此，噴嘴出口 64、164關閉且噴射事件結束。本領域技術人員將理解，噴嘴室61、161中的壓強取決于軌道壓強。此外，因為軌道入口 14和噴嘴室61、161之間的流體連接不受阻礙，且噴嘴出口 64、164的流通面積小于燃料供給通道41、41的流通面積，所以噴嘴室61、161在噴射事件中和在噴射事件之間保持尚壓。而且，高壓容納套筒70、170的密封面72、172和73、173可以是環形的并且在寬度上可以比高壓容納套筒70、170的壁厚更小。密封面72、172和73、173阻止高壓燃料漏入泄漏線路88、188。因為燃料噴射器10、100的部件被夾在一起以容納燃料壓強，所以力作用于燃料噴射器10、100的各個部件上。通過減小部件的密封面的表面面積，密封面的表面上的壓強增加，實現更好的密封性能。參照圖3，示出根據本發明的另一種實施方式的燃料噴射器100的噴嘴組件160。 噴嘴組件160與圖1和圖2所示的噴嘴組件60類似，但是在結構上有一些不同。噴嘴組件 160包括浮置單向閥引導件175，其與針閥構件178和噴射器堆疊部件85的底表面接觸。在該實施方式中，控制孔口部件186是噴射器堆疊部件85的一種實施方式。浮置單向閥引導件175被噴嘴彈簧159偏置以與控制孔口部件186平座密封接觸。浮置單向閥引導件175限定在噴嘴室161和針閥控制室180之間延伸的第一限流器146，并從而保持噴嘴室161和針閥控制室180在噴射事件中和噴射事件之間的無阻礙的流體連接。第二限流器147限定在控制孔口部件186中并且在針閥控制室180和閥供給通道143之間延伸。與圖1和圖2所示的實施方式類似，在將針閥構件從關閉位置運動到打開位置之后，噴嘴組件160液壓地停止針閥構件。第一限流器146將噴嘴室161與針閥控制室180流體連接，針閥控制室中始終存在流體，因此針閥構件始終具有作用于關閉液壓表面的流體壓強。當作用于關閉液壓表面182的壓強與彈簧159的預載荷等于噴嘴室161中作用于針閥構件178的打開液壓表面179的壓強時，針閥構件178停止。噴嘴組件160與圖1和圖2所示的噴嘴組件60的不同之處還在于針閥控制室180 由浮置單向閥引導件175、控制孔口部件186和針閥構件178限定。但是燃料噴射器100的操作保持與參照圖1和圖2所示的噴嘴組件60所說明的燃料噴射器10的操作類似。本發明改進燃料噴射器承受高噴射壓強的能力。通過使用具有充分的壁厚且沒有應力集中表面特征(例如與現有技術的心形空腔相關聯的)的高壓容納套筒，較小的燃料噴射器可以承受更高的壓強，而不會形成應力破裂。高壓容納套筒的制造的簡便也降低了生產這些燃料噴射器的制造成本，因為加工金屬圍繞的心形空腔的成本更高。此外，設計具有環形密封面的高壓容納套筒可以提供能夠在更長的噴射器壽命內承受更高的壓強的更好的密封。應當理解上述說明僅意于是示例性的，而不意于以任何方式限制本發明的范圍。 因此，本領域技術人員將理解，本發明的其他方面可以根據附圖、說明書和權利要求書獲知。
權利要求
1.一種噴嘴組件(60，160)，包括末端部件(65，165)，其限定噴嘴出口(64，164)； 高壓容納套筒(70)，其設置在噴射器主體殼體(52、15 內； 所述高壓容納套筒(70)和所述末端部件(65,16 部分地限定噴嘴室(61，161)； 針閥構件(78，178)，其能夠在關閉所述噴嘴出口(64，164)的第一位置與打開所述噴嘴出口(64，164)的第二位置之間運動；所述針閥構件(78，178)包括暴露于所述噴嘴室(61，161)中的流體壓強的打開液壓表面(79，179)；且所述針閥構件(78，178)不與所述高壓容納套筒(70)接觸。
2.根據權利要求1所述的噴嘴組件(60，160)，其中，所述高壓容納套筒(70)具有空心的、圓筒形的形狀和壁厚；所述高壓容納套筒(70)包括環形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的徑向表面寬度小于所述壁厚；其中所述密封面(72，73，172，173)與所述末端部分(65，165)接觸。
3.根據權利要求1所述的噴嘴組件(60，160)，其中所述高壓容納套筒(70)是空心的并且在所述高壓容納套筒(70)的大部分長度上具有一致的壁厚；所述高壓容納套筒(70)包括環形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的徑向表面寬度小于所述一致的壁厚；其中所述密封面(72，73，172，173)與所述末端部件(65,16 和噴射器堆疊部件(85)接觸。
4.一種燃料噴射器(10)，包括 噴射器主體(150)，其包括末端部件(65，165)，其限定噴嘴出口(64，164)； 高壓容納套筒(70)，其設置在噴射器主體殼體(52,15 中； 所述高壓容納套筒(70)和所述末端部件(65,16 部分地限定噴嘴室(61，161)； 針閥構件(78，178)，其設置在所述噴射器主體(150)內，并能夠在關閉所述噴嘴出口 (64，164)的第一位置和打開所述噴嘴出口(64，164)的第二位置之間運動；所述針閥構件(78，178)包括暴露于所述噴嘴室(61，161)中的流體壓強的打開液壓表面(79，179)和暴露于針閥控制室(80，180)中的流體壓強的關閉液壓表面(82，182)； 所述針閥構件(78，178)不與所述高壓容納套筒(70)接觸；以及控制閥組件(30)，其流體連接至所述針閥控制室(80，180)。
5.根據權利要求4所述的燃料噴射器(10)，其中所述高壓容納套筒(70)具有空心的圓筒形的形狀并且與所述末端部件(65，165)和噴射器堆疊部件(8 接觸；所述高壓容納套筒(70)具有壁厚；所述高壓容納套筒(70)包括環形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的徑向表面寬度小于所述壁厚；其中所述密封面(72，73，172，173)與所述末端部件(65，165)接觸。
6.根據權利要求4所述的燃料噴射器(10)，還包括浮置單向閥引導件(75，175)，其設置在所述噴嘴室(61，161)中； 所述浮置單向閥引導件(75，175)部分地限定所述針閥控制室(80，180)；且所述浮置單向閥引導件(75,17 不與所述高壓容納套筒(70)接觸； 噴射器主體殼體(52，152)，其具有內壁表面(53，153)，且所述高壓容納套筒(70)具有外壁表面(71，171)；泄漏路線(88，188)，其限定在所述噴射器主體殼體(52,15 的內壁表面(53，153)和所述高壓容納套筒(70)的外壁表面(71，171)之間。
7.根據權利要求6所述的燃料噴射器(10)，其中所述高壓容納套筒(70)具有空心的、圓筒形的形狀，并且在所述高壓容納套筒(70)的大部分長度上具有一致的壁厚；所述高壓容納套筒(70)包括環形密封面(72，73，172，173)，所述密封面的徑向表面寬度小于所述一致的壁厚；其中所述密封面(72，73，172，17 分別與所述末端部件(65,16 和噴射器堆疊部件(85) 接觸。
8.一種操作燃料噴射器(10)的方法，包括下述步驟 在高壓容納套筒(70)中形成噴嘴室(61，161)；通過所述高壓容納套筒(70)的壁厚將壓強容納在所述噴嘴室(61，161)中； 通過分別將位于所述高壓容納套筒(70)和末端部件(65,16 之間以及所述高壓容納套筒(70)和噴射器堆疊部件(8 之間的環形密封面(72，73，172，17 的尺寸形成為具有比所述高壓容納套筒(70)的所述壁厚更小的徑向寬度來密封所述噴嘴室(61，161)；將針閥構件(78，178)的打開液壓表面(79，179)暴露于所述噴嘴室(61，161)中的流體壓強；保持所述高壓容納套筒(70)不與所述針閥構件(78，178)接觸。
9.根據權利要求8所述的操作燃料噴射器(10)的方法，還包括下述步驟至少部分地通過釋放所述針閥控制室(80，180)中的壓強來將所述針閥構件(78，178) 移動至打開位置；在所述移動步驟后，液壓地停止所述針閥構件(78，178)；通過所述針閥構件(78，178)和限定噴嘴出口(64，164)的末端部件(65，165)之間的相互作用引導所述針閥構件(78，178)。
10.根據權利要求8所述的操作燃料噴射器(10)的方法，還包括下述步驟 通過噴嘴彈簧(59，159)將所述針閥構件(78，178)朝向第一位置偏置；將針閥構件(78，178)的關閉液壓表面(82，182)暴露于針閥控制室(80，180)中的流體壓強；以及通過控制閥組件(30)來控制所述針閥控制室(80，180)中的流體壓強； 通過所述噴嘴彈簧(59，159)將浮置單向閥引導件(75,17 偏置至與噴射器堆疊部件 (85)接觸；以及在噴射事件中和噴射事件之間，在所述噴嘴室(61，161)與所述針閥控制室(80，180) 之間保持不受阻礙的流體通道；以及在噴射事件之間保持所述噴嘴室(61，161)中的高壓。
全文摘要
一種能夠承受高壓的用于燃料噴射器(10)的噴嘴組件(60，160)包括由高壓容納套筒(70)限定的噴嘴室(61，161)、限定噴嘴出口(64，164)的末端部件(65，165)、以及噴射器堆疊部件(85)。泄漏路線(88，188)限定在噴射器主體殼體(52，152)和高壓容納套筒(70)的外壁表面(71，171)之間，且打開和關閉噴嘴出口(64，164)的針閥構件(78，178)不與高壓容納套筒(70)接觸。高壓容納套筒(70)具有空心的、圓柱形的形狀并且具有內壁(69)，所述內壁(69)暴露于噴嘴室(61，161)中的流體壓強，噴嘴室不具有與現有技術的心形空腔相關聯的應力集中表面的特征。
文檔編號F02M61/16GK102171439SQ200980138947
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月30日 優先權日2008年10月1日
發明者A·瑪紐伯魯, S·劉易斯 申請人:卡特彼勒公司