控制閥組件的制作方法

本發明涉及一種供燃料噴射器用的控制閥，特別是涉及一種供內燃機的高壓柴油噴射系統中的燃料噴射器用的控制閥組件。

背景技術：

如圖1中圖示的公知的燃料噴射器1包括噴射器主體60、噴射器噴嘴62和以可移動方式安裝的噴射器針64。彈簧66設置在彈簧腔室68中以將噴射器針64朝向安置位置偏置，在安置位置中，防止燃料經由設置在噴射器噴嘴62中的一個或多個噴灑孔(未示出)向燃燒腔室(未示出)噴射。

噴射器1進一步包括控制閥組件2，控制閥組件2控制噴射器針64的運動。控制閥組件2包括控制閥主體6、能在設置于控制閥主體6中的孔8內往復運動的控制閥構件4以及位于孔8的上端處的控制腔室40。包括電樞70的致動器被設置成控制所述控制閥構件4在打開位置和閉合位置之間的運動。

控制閥組件2內的燃料的泄漏是公知的問題。特別是；泄漏可能發生在控制閥構件4與控制閥主體6的孔8的引導部之間。

增加孔8內的燃料壓力會導致孔8的引導部膨脹，從而增加控制閥構件4與控制閥主體6之間的間隙，造成泄漏路徑增大。增大的泄漏對噴射器1的效率具有不利影響，例如增大了燃料泄漏量與燃料噴射量之比。

針對沿著孔的引導部的泄漏問題的一種方案是減少控制閥構件和控制腔室的變形。在圖2中圖示的現有技術控制閥組件2的實施方式中，這通過提供壓力補償腔室80而實現，壓力補償腔室80由位于控制閥主體6內的套筒或插入件82的外環形凹部限定。有必要在插入件82內提供孔口84，以允許高壓燃料供應管線52與控制腔室40連通。此外，需要精確加工插入件82的上部內截頭圓錐面86，因為該面限定了用于控制閥的閥座。另外，插入件82的裝設必須是高精度的，以避免插入件82的引導部出現任何泄漏，從而最小化插入件82的變形，同時仍能使插入件82具有足夠的變形以提供抵抗壓力所需的補償。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種改進式控制閥組件，其整合了替代的更簡單而更便宜的方案，以最小化控制閥構件與控制閥的主體的孔之間的泄漏。

因此，在第一方面中，本發明提供了一種根據權利要求1的子組件。

當子組件和控制閥主體處于閉合位置中時，從控制閥桿的遠離控制腔室的端面到套筒的靠近控制腔室的端面的軸向距離可小于從所述控制閥桿的所述端面到入口的基部的軸向距離，所述入口是從燃料通道到控制腔室的入口，

并且從所述套筒的所述端面到所述燃料通道的所述入口的所述基部的軸向距離大于控制閥構件在打開位置和閉合位置之間的行進距離。

所述桿可包括至少一個徑向突起，其中所述突起接觸所述套筒的內表面。

所述套筒可至少通過所述桿的擴大部與所述桿的內表面上的接觸點之間的焊接部而附接至所述控制閥構件。

替代地，所述套筒可借助于位于設置在所述桿的擴大部上的溝槽凹部中的密封環而在所述控制閥構件上保持到位。

在另一方面中，本發明包括一種供燃料噴射器用的控制閥組件，所述控制閥組件包括控制閥主體和如上所述的子組件。

附圖說明

現在參考附圖通過舉例的方式來描述本發明，在附圖中：

圖3是燃料噴射器中的包括根據本發明的第一方面的控制閥子組件的噴射器的橫截面視圖；

圖4是圖3的控制閥組件的部分橫截面視圖；

圖5是整合根據本發明的第二實施方式的子組件的控制閥組件的部分橫截面視圖；

圖6是整合根據本發明的第三實施方式的子組件的控制閥組件的部分橫截面視圖；

圖7是整合根據本發明的第四實施方式的子組件的控制閥組件的橫截面視圖；以及

圖8是整合根據本發明的子組件的兩個噴射器的部分橫截面視圖。

具體實施方式

下面按照圖中的取向來描述本發明；上、下、上方和下方的參照不旨在是限制性的。

參照圖3和圖4，噴射器101包括噴射器主體160、噴射器噴嘴162、以可移動方式安裝的噴射器針164以及控制閥組件102。

噴射器101具有縱向軸線a；下面相對于縱向軸線a來參照“軸向”和“徑向”。

彈簧166設置在彈簧腔室168中以將噴射器針164朝向安置位置偏置，在安置位置中，防止燃料經由設置在噴射器噴嘴162中的一個或多個噴灑孔(未示出)向燃燒腔室(未示出)噴射。在控制閥組件102的控制下，噴射器針164能移動到打開位置，其中燃料能噴射通過噴灑孔。

本發明的第一實施方式的控制閥組件102(在圖4中詳細圖示)包括控制閥主體106、能在設置于控制閥主體106中的孔108內往復運動的控制閥構件104以及附接至控制閥構件104并能與控制閥構件104一起運動的套筒110。

控制閥構件104包括細長桿112，并且在第一上端114處包括截頭圓錐閥部118，截頭圓錐閥部118包括接觸面120。在遠離第一上端114的第二下端116處，控制閥構件104包括擴大部122。

控制腔室140被限定在孔108的上端內，圍繞控制閥構件104的桿112的上段114。包括電樞170的致動器控制控制閥構件104和控制閥主體106的相對運動。在圖3和圖4中圖示的實施方式中，該相對運動包括控制閥構件104在控制閥主體106內的運動，控制閥主體106相對于噴射器101的其余部分保持靜止。控制閥構件104能在打開位置和閉合位置之間運動，從而控制噴射器針164的運動。

燃料供應管線152從高壓燃料泵(未示出)向噴射器噴嘴162和彈簧腔室168供應燃料。控制閥組件102的控制腔室140還經由高壓燃料通道142與燃料供應管線152流體連通。

在控制腔室140的頂部處，靠近電樞170，控制閥主體106設置有截頭圓錐面132。控制閥組件102被示出為處于圖3和圖4中的完全閉合位置，其中通過控制閥構件104的截頭圓錐閥部118的接觸面120與控制閥主體106的截頭圓錐面132之間的接觸而形成環形座212。在閉合位置中，從而防止燃料經由控制腔室140通過高壓燃料通道142與低壓燃料返回管線144之間。

當致動器被激勵時，導致控制閥構件104移動到打開位置，其中在控制腔室140與低壓燃料返回管線144之間啟用流體通路。

現在將更詳細地描述控制閥組件102。

套筒110圍繞控制閥構件104的細長桿112的下段190。

從控制閥桿112的遠離控制腔室140的下端面192到套筒110的靠近控制腔室140的端面182的軸向距離l1小于從控制閥桿112的端面192到入口220的基部224的軸向距離l2，所述入口是從高壓燃料通道142到控制腔室140的入口。因此，當控制閥構件104處于如圖4中示出的閉合位置時，套筒110不會阻礙燃料從高壓燃料通道142流入控制腔室140。

此外，套筒110的上端面182到高壓燃料通道142的入口220的基部224之間的軸向距離l3等于或小于控制閥構件104的行程(即，控制閥構件104在打開位置和閉合位置之間的移動距離)，使得當控制閥構件104處于打開位置時，套筒110也不會阻礙入口220。

然而，在本發明的替代實施方式中，l3可以略大于控制閥構件104的行程，只要當控制閥構件處于打開位置時套筒110對高壓燃料通道142的任何阻礙小到足以防止流過入口的燃料的任何顯著的壓力損失即可。

理想情況下，當控制閥構件104處于打開位置時，入口220的剩余有效橫截面面積(即考慮到套筒110的任何阻礙)應該比燃料在座212與控制閥構件104的截頭圓錐閥部118之間(即朝向低壓燃料返回管線144)流動的橫截面面積大至少十倍。

套筒110的外徑d2與環形座212的直徑d1相同。在替代實施方式中，環形座212的直徑d1可以略大于套筒110的直徑d2，從而創建較小的壓力不平衡，這仍能借助控制閥彈簧66進行管理。

通過套筒110與控制閥構件104之間的縫隙沿著套筒110的大部分長度來提供間隙206。

在組裝控制閥組件2期間，套筒110被壓配合到控制閥構件104的桿112的第二下端116上以形成子組件。在套筒110的內表面180的一部分與控制閥構件104的擴大部122之間的接觸點處，獲得了緊密的密封。該密封可例如通過激光焊接部124被加強。

在如圖7中圖示的根據本發明的控制閥組件702的替代實施方式中，不存在桿122的擴大部，即桿122具有恒定的直徑，并且直徑減小部240設置在套筒710的最遠離截頭圓錐閥部118的端部處。如上文定義的緊密密封在直徑減小部240中被創建在桿122與套筒710的內表面180之間。

然后，包括控制閥構件104和套筒110的子組件從孔108的頂部插入控制閥主體106的孔108中。

可選地，控制閥構件104的桿112可包括徑向突起196，突起196位于桿112的中點處，但在套筒110的上端面182軸向下方。如圖4中圖示的突起196接觸套筒110的內表面180，并且作為居中特征，以確保保持套筒110與控制閥構件104的桿112之間的同心度。

突起196不是環形的，使得控制腔室140與間隙206(位于套筒110和控制閥構件104之間)之間的流體通路保持沿著套筒110的大部分長度。

第二實施方式的套筒110可以在控制閥構件104的第二下端116之上進行自由組裝或壓配合。

在使用噴射器101期間，隨著高壓燃料經由高壓燃料通道142流入控制腔室140，泄漏燃料流在套筒110的外表面204與控制閥主體106的孔108之間流動。

套筒110與孔108之間的泄漏燃料流受到壓力梯度p1的影響，如圖4中示意性圖示；燃料壓力沿著遠離高壓燃料通道142的入口220的流動方向(即從套筒110的頂部向圖4中示出的取向上的底部)降低。由于壓力梯度，由套筒110與孔108之間的燃料壓力施加到套筒110的向內軸向力從套筒110的頂部向底部(即遠離高壓燃料通道142的入口220)降低。

燃料還進入套筒110的內表面180與控制閥構件104的桿112之間的間隙。間隙內的燃料沒有流動，然而間隙中的燃料使壓力能夠施加在套筒110的整個內表面180上。套筒110與桿112之間(例如在圖4的點p2處)的燃料壓力沿著套筒110的軸向長度是恒定的(燃料壓力)，因此在套筒110的內表面180上沿著套筒110的長度施加恒定向外軸向力。

因為由燃料壓力施加到套筒110的向外軸向力大于向內軸向力，所以凈向外軸向力會導致套筒110隨著入口燃料壓力的增加而略微膨脹。套筒110與控制閥構件104的桿112之間的間隙206從而提供壓力補償。

由于控制腔室140內以及孔108與套筒110的外表面204之間的間隙內的壓力增加，控制閥主體106的孔108也膨脹/膨大，即直徑d1增加。然而，隨著主體106由于壓力增加而膨大，套筒110膨脹以配合膨脹主體106，即套筒110的外徑進一步增加使得套筒110與主體106之間的間隙減小。因此，間隙內的壓力不會隨著控制腔室140內的壓力增加而增加。

套筒110隨著入口燃料壓力增加而膨脹會促使套筒110的外表面204與孔108更緊密接觸，從而進一步減小或消除套筒110與孔108之間的任何泄漏流動路徑。

可以選擇套筒110的厚度以提供抵抗燃料壓力的所需補償。

在如圖5中圖示的根據本發明的第二實施方式的控制閥組件202中，套筒110借助于密封環198在控制閥構件上保持到位，密封環198被壓配合在桿112上并被固定在設置于控制閥構件104的擴大部122中的匹配的環形溝槽凹部230中。因此，第二實施方式的控制閥構件104的擴大部122包括兩段；溝槽凹部230上方的第一段122a；以及溝槽凹部230下方的第二段122b。

截頭圓錐表面設置在套筒110的內表面180的下端處，并且協作的截頭圓錐表面設置在密封環198的外徑上。通過密封環198與接觸點232(位于套筒110的內表面180的截頭圓錐表面與密封環198的截頭圓錐表面之間)之間的軸向加載而在套筒110與控制閥構件104之間獲得密封。

圖6圖示了根據本發明的第三實施方式的控制閥組件302。在第三實施方式中，環形座212的直徑d1可以略大于或略小于套筒110的外徑d2。

為了實現本發明的第三實施方式，套筒110的外徑d2通過選定加工操作而與孔的直徑d3匹配。

根據本發明的第三實施方式的控制閥組件302的組裝包括以下步驟：

-從控制閥主體106的頂部組裝控制閥構件106的桿112；

-將套筒110裝配到控制閥主體106的孔108內的桿112上；

-將鎖定密封環198插入匹配的環形溝槽凹部230中，從而軸向地固定套筒110。

在根據本發明的第三實施方式的控制閥組件中，座212可以遠離孔108處于更大的徑向距離處，從而增加座212的強度和可靠性。

與以上的現有技術實施方式相比，本發明提供了管理承載表面方面的優點。使座212進一步遠離孔108與控制閥主體106的截頭圓錐面132的相交處提供了如上所述的更大的可靠性改進。座212的直徑可以進一步擴大，而當d1等于d2時仍保持平衡效果，借助套筒110的壓力補償效應存在非常小的泄漏。

本發明的另一關鍵優點是與現有控制閥主體的兼容性；包括本發明的控制閥構件和套筒的子組件可以容易地組裝到現有控制閥主體的孔中。

此外，套筒110或者套筒110與控制閥構件104的子組件或者根據本發明的控制閥組件102、202、302可以被改裝成噴射器的替代實施方式。

例如，圖8圖示了公知噴射器的兩個變型801和901。

圖8的左手側圖示了將根據本發明的套筒810整合到控制閥組件802中的第一公知噴射器801。控制閥組件802包括采取中心銷490的形成的控制閥構件，中心銷490被接收在設置于閥桿492中的孔488中。因此，閥桿492有效地形成控制閥主體。

閥桿492位于設置于控制閥塊496中的另一孔494內。閥桿492能在另一孔494內滑動，使得閥桿492能相對于中心銷490并相對于控制閥塊496移動。

套筒810位于中心銷490與閥桿492之間，并在閥桿492的一端處被固定到閥桿492。套筒810被成形為使得間隙406設置在套筒810與閥桿492之間。隨著高壓燃料進入間隙406，壓力補償原理如上所述關于第一至第三實施方式起作用。套筒810與中心銷490之間的泄漏被最小化。

圖8的右手側圖示了將根據本發明的套筒910整合到控制閥組件902中的第二公知噴射器901。類似于左手側實施方式，套筒910位于中心銷490與閥桿492之間。然而，套筒910被固定到中心銷490而不是閥桿492，從而在閥桿492圍繞其移動時保持靜止。間隙506設置在套筒910與中心銷490之間，并且隨著高壓燃料進入間隙506，壓力補償原理以與關于上文第一至第三實施方式的描述相同的方式起作用。

附圖標記

噴射器101、801、901

控制閥組件102、202、302、702、802、902

控制閥構件104

控制閥主體106

孔108

套筒110、410、510、710、810、910

控制閥構件的桿112

桿的第一上端114

桿的第二下端116

控制閥的截頭圓錐閥部118

閥部的接觸面120

控制閥構件的擴大部122

擴大部的第一段122a

擴大部的第二段122b

焊接部124

上端的截頭圓錐面132

控制腔室140

高壓燃料通道142

低壓燃料返回管線144

致動器148

燃料供應管線152

噴射器主體160

噴射器噴嘴162

噴射器針164

彈簧166

彈簧腔室168

電樞170

套筒的內表面180

套筒的上端面182

桿的下段190

桿的下端面192

控制閥構件的突起196

密封環198

套筒的外表面204

間隙206、406、506

環形座212

高壓燃料通道的入口220

高壓燃料壓力通道的入口的基部224

擴大部的溝槽凹部230

套筒的下部內表面232

套筒的直徑減小部(圖7)240

閥桿的孔488

中心銷490

閥桿492

控制閥塊的孔494

控制閥塊496

環形座直徑d1

套筒外徑d2

孔直徑d3

壓力梯度p1