共轨喷油器制造技术

一种共轨喷油器（１），用于通过高压通道（１２）从共轨中喷射燃料，包括控制室（４）、控制阀（１０２）和驱动单元（１０１）。该控制室（４）向喷嘴针阀（５）施加压力。该控制阀（１０２）用来切换所述控制室（４）和所述高压通道（１２）及所述低压通道（１３）之间的连通和中断。驱动单元（１０１）选择性地将控制阀（１０２）的阀元件（２）设置在低压侧阀座（２２）或者高压侧阀座（２３）上。该驱动单元（１０１）具有致动器（６）和滑动销元件（３）。该滑动销元件（３）可在滑动孔（３１）内滑动以向阀元件（２）传递驱动力。低压侧阀座（２２）的直径小于或等于所述高压侧阀座（２３）的直径。控制室（４）内的压力可用作一个辅助力，从而高压侧阀座的关闭载荷小于或等于低压侧阀座的开启载荷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于柴油发动机的共轨喷油器，更具体地，涉及一种用三通阀来控制上下移动喷嘴针阀的控制室压力的喷油器。
技术介绍
在柴油机中，共轨式燃料喷射系统是公知的，其中各汽缸共用一个共轨以蓄积高压燃料。高压燃料从一个输油泵被输送到一共轨中，并被控制为一预定压力。然后在预定的正时驱动各汽缸的喷油器来喷射燃料。一个共轨喷油器通常具有一个用来在阀闭合方向上向喷嘴针阀施加一个压力的控制室和一控制该控制室压力的控制阀。该喷油器被设计成由一个致动器来驱动控制阀，以增加和降低控制室的压力。对于控制阀，适于采用一个三通阀结构，以选择性地使控制室与高压通道或低压通道相连通。该三通阀的阀元件布置在阀室内，该阀室具有一个通向低压通道的低压侧阀座和一个通向高压通道的高压侧阀座。该阀元件在两阀座间移动以切换阀座位置。对于该三通阀结构，阀元件位于高压侧阀座上时可在喷油时中断与高压通道的连通，从而防止高压燃料从阀室中流出。比如，可用一个压电致动器来作为致动器。当通电时，该压电致动器延伸，以从低压侧阀座释放阀元件，然后将其安放在高压侧阀座上。由于压电致动器具有优良的响应性，从而可以实现精准的喷油控制。例如，在(1)日本专利公开文本No.2000-130614、(2)日本专利公开文本No.2002-227747、(3)日本专利公开文本No.2001-41125、(4)日本PCT国家公开文本No.2001-500218和(5)日本专利公开文本No.2001-140726中公开了具有三通阀结构的控制阀。所列的前四个专利文献包括一个置于低压侧阀座下游的节流阀。这种结构特别有利于抑制喷嘴的开启速度，从而改善喷油量的可控性。同样，为了有效地操作共轨式燃料喷射系统，需要尽可能地减小燃料泄漏。然而，所列的前两个专利文献采用了一种压力平衡阀，该阀在通过其滑动部分时经常会产生泄漏。在这种情况下，泵就需要进行额外的工作，且这种泄漏增加了燃料温度并使燃料变差。所列的第三个专利文献的控制阀具有一个球形阀元件，为了适应这种结构，其高压侧阀座元件和低压侧阀座元件被设成为分开的部件。在这种情况下，由于两个部件的位置切换也会发生泄漏。这在所列的第二篇和第五篇专利文献中有所讨论。因此，当升压量很小时难于使用。所列的第五篇专利文献提出了设置多个可以相对移动的阀元件，以即便在位置切换时也可以进行正确的操作。然而，这种结构非常复杂。此外，为了改善喷油量的可控性，需要提高喷嘴的关闭速度。通常，可以增加高压侧阀座的开启面积来提高喷嘴的关闭速度。然而，由于压电致动器具有移动量与所产生的力成反比的特性，所以增加高压侧阀座的开启面积会使闭合驱动力加大，从而存在降低能量效率的问题。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例减小了闭合喷油器高压侧阀座所必需的驱动力，该喷油器是用在一个柴油机或类似装置的共轨式燃料喷射系统中的，并且该实施例可通过一个简单的结构布局来减小控制阀中的燃料渗漏，降低喷嘴开启速度或增加喷嘴关闭速度，从而增加能量效率，并实现喷射量的高精度控制。在本专利技术的一方面内容中，喷油器包括三通阀结构的控制阀，用于增加或降低产生喷嘴背压的控制室压力。它的驱动单元是由致动器和滑动销元件组成的。该滑动销元件具有一销形端部，该端部与容纳在阀室内的所述控制阀的阀元件相接触。该滑动销元件可根据所述致动器的位移在一滑动孔内滑动，从而选择性地搁置在低压侧阀座或高压侧阀座上。一个在所述滑动销滑动部分与所述低压侧阀座之间围绕所述滑动销端部的空间通过节流阀部分与所述低压通道相连。当所述低压侧阀座的直径小于或等于所述高压侧阀座直径时，与所述阀室相连通的所述控制室内的压力可用作一个辅助力，从而使高压侧阀座的关闭载荷小于或等于低压侧阀座的开启载荷。根据前述结构，设在滑动销端部周围的节流阀部分可以在低压侧阀座开启时降低喷嘴开启速度。此外，控制室的压力可以施加在高压侧阀座的闭合方向上，从而减小闭合高压侧阀座的驱动力。因此，可以通过一个简单的结构设计来增加高压侧阀座的直径以得到更高的阀关闭速度，并改善喷射可控性及能量效率。根据本专利技术的另一方面内容，滑动孔的滑动直径和低压侧阀座及高压侧阀座直径之间有如下关系所述滑动直径小于或等于所述低压侧阀座的直径，且所述低压侧阀座的直径小于或等于所述高压侧阀座的直径。可以减小滑动直径来减小开启闭合所必需的驱动力，特别是闭合高压侧阀座所需的力。根据本专利技术的另一方面内容，一个在所述滑动销滑动部分与所述低压侧阀座之间围绕所述滑动销端部的空间通过一个节流阀部分与所述低压通道相连。此外，滑动部分的滑动直径与高压侧阀座直径之间有如下关系所述滑动直径小于或等于所述高压侧阀座的直径。这使得与所述阀室相连通的所述控制室内压力可用作一个辅助力。根据前述结构，设在滑动销端部周围的节流阀部分可以在低压侧阀座开启时降低喷嘴开启速度。此外，控制室的压力可以施加在高压侧阀座的闭合方向上，从而减小闭合高压侧阀座的驱动力。此外，可以减小滑动直径以降低闭合高压侧阀座所必需的驱动力。因此，可以通过一个简单的结构设计来增加高压侧阀座的直径以得到更高的阀关闭速度，并改善喷射可控性及能量效率。根据本专利技术的另一方面内容，与所述阀室连通的所述控制室的压力可用作一个辅助力，从而使高压侧阀座的关闭载荷等于或小于低压侧阀座的开启载荷。控制室压力可以适当地调整为使高压侧阀座关闭载荷低于或等于低压侧阀座开启载荷，从而进一步改善能量效率。根据本专利技术的另一方面内容，致动器是一个压电致动器。因为本专利技术的一个实施例包括压电致动器，其具有所产生的力随位移的增加而减小的关系，因而可以有效地利用其特性。根据本专利技术的另一方面内容，可以使喷嘴针阀开启的控制室压力被设为至少是最大载荷或最大压力下的燃料供给压力的50％。这使得高压侧阀座关闭载荷小于低压侧阀座开启载荷，从而实现喷射量的有效控制。根据本专利技术的另一方面内容，滑动销和阀元件被分开制成单独的元件。这便于阀座部分的加工。根据本专利技术的另一方面内容，所述滑动销的两端形状类似于一个销，其直径小于滑动直径。这可以排除由于组装错误而造成的故障。根据本专利技术的另一方面内容，滑动销可以被制成为一个具有恒定直径的圆柱形销。在这种情况下，通向低压侧阀座的滑动孔端部具有一个直径较大的扩张部分，所述滑动销的端部位于其内，且使所述节流阀部分被形成为向该扩张部分开口。这简化了滑动销的结构而易于加工。根据本专利技术的另一方面内容，阀元件具有一个大致半球形的形状。当顶住所述滑动销的接触面被加工为一个曲率大于球曲率的球面时，可以提供避免不平滑接触以及释放Hertz应力的效果。根据本专利技术的另一方面内容，滑动销的至少一个滑动面是由一超硬材料或陶瓷材料制成的。这可以改善稳定性并减小或防止磨损。根据本专利技术的另一方面内容，滑动销由一杨氏模量高于金属的超硬材料制成。这可以达到减小或防止变形损失的效果。根据本专利技术的另一方面内容，在所述高压侧阀座的上游侧设置一个阀弹簧，以向低压侧阀座偏压所述阀元件。因而可以减小阀室体积而得到更高的响应速度。根据本专利技术的另一方面内容，各单独组件被设计成满足下述表达式kpo=1-Ds2Dc2-FkPc·π4·Dc2≥0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共轨喷油器（１），用于通过高压通道（１２）从共轨中喷射燃料，包括：控制室（４），用于在阀闭合方向上向喷嘴针阀（５）施加压力；控制阀（１０２），其具有三通阀结构用于切换所述控制室（４）和所述高压通道（１２）及所述低压通道（ １３）之间的连通和中断，从而增加或降低所述控制室（４）的压力；和驱动单元（１０１），用于驱动所述控制阀（１０２）的阀元件（２），以选择性地将阀元件（２）设置在与所述低压通道（１３）相连通的低压侧阀座（２２）上，或设置在与所述高压通道 （１２）相连通的高压侧阀座（２３）上，其中所述驱动单元（１０１）具有在通电时产生位移的致动器（６）和滑动销元件（３），该销元件可在滑动孔（３１）内滑动以根据所述致动器（６）的位移来传递驱动力，所述滑动销元件（３）具有销形端部（３ａ） ，该端部与容纳在阀室（２１）内的所述控制阀（１０２）的所述阀元件（２）相接触，设置在所述滑动销滑动部分与所述低压侧阀座之间围绕所述滑动销端部的空间，该空间通过一个节流阀部分（３２）与所述低压通道（１３）相连，所述低压侧阀座（ ２２）的直径小于或等于所述高压侧阀座（２３）的直径，和在与所述阀室（２１）相连通的所述控制室（４）内的压力可用作一个辅助力，从而使高压侧阀座的关闭载荷小于或等于低压侧阀座的开启载荷。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松本修一，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]