喷射器设备的制作方法

喷射器设备
[0001]
本发明涉及喷射器喷嘴、组装喷射器喷嘴的方法、止回阀、喷射器设备、操作喷射器设备的方法或阀装置。
[0002]
本发明适用于内燃机中使用的燃料喷射器。
[0003]
在内燃发动机中使用的燃料喷射器包括火花点火和压缩点火(或柴油)发动机二者，通常利用外部泵在足够压力下供应燃料以喷射到发动机气缸中。发动机操作循环中的喷射点的时间通过机械或电气手段通过喷射器阀的操作的外部控制来确定。提供外部泵送和控制的一个缺点是需要提供这种外部系统的维修。
[0004]
ep0601038显示喷射设备。
[0005]
us4427151显示喷射设备。
[0006]
ep3177822显示喷射设备，其内容通过引用结合到本文。
[0007]
根据本发明的一个方面，提供了一种喷射器喷嘴，所述喷射器喷嘴具有第一部分，所述第一部分具有杆和凸缘，所述凸缘具有凸缘表面；包括限定孔的壁的主体；环形喷嘴环，所述环形喷嘴环具有第一表面和第二表面，
[0008]
所述第一表面和/或所述凸缘表面包括多个凹槽，
[0009]
所述杆被容纳在所述孔中，
[0010]
所述第一部分固定到所述主体以将所述喷嘴环固定到位，使得：
[0011]
所述第一表面接合所述凸缘表面，
[0012]
所述第二表面接合所述主体，并且
[0013]
所述多个凹槽限定多个喷射器孔。
[0014]
所述第一表面可以是平坦的或截头圆锥形的。
[0015]
所述第二表面可以是平坦的。
[0016]
所述第二表面可以是截头圆锥形的。
[0017]
所述第二表面的夹角可以在20
°
至160
°
之间，优选地在40
°
至80
°
之间，更优选地在50
°
至70
°
之间。
[0018]
所述喷嘴环可以具有第三表面，所述第一部分固定到所述主体以将喷嘴环固定到位，使得所述第三表面接合杆。
[0019]
所述第三表面可以是圆柱形的。
[0020]
可以将所述第一部分固定到所述主体，使得
[0021]
所述第一表面与所述凸缘表面按压接合，
[0022]
所述第二表面与所述主体按压接合，并且
[0023]
所述第三表面与所述杆按压接合。
[0024]
所述第二表面可以相对于主体密封并且所述第三表面可以相对于杆密封。
[0025]
喷嘴环可以包括在第一表面和第三表面之间的第四表面，所述第四表面与杆间隔，优选地，所述第四表面可以是截头圆锥形表面。
[0026]
根据本发明的一个方面，提供了一种组装喷射器喷嘴的方法，所述方法包括以下步骤：提供具有杆和凸缘的第一部分，所述凸缘具有凸缘表面，提供具有第一表面的第二部
分，其中所述凸缘表面和/或所述第一表面包括多个凹槽，提供螺纹紧固件，
[0027]
所述方法包括：使所述凸缘表面与所述第一表面接合，使得所述凹槽限定所述喷射器孔；将所述螺纹紧固件绕轴拧紧，使得：
[0028]
在确保第一表面不绕轴相对于凸缘表面旋转时，将第一表面沿轴方向按压接合凸缘表面。
[0029]
所述杆可以包括用于容纳螺纹紧固件的螺纹部分。
[0030]
所述第二部分可以是环形喷嘴环，
[0031]
所述方法进一步包括提供包括限定孔的壁的主体，
[0032]
所述杆被容纳在所述孔中，
[0033]
所述第一部分通过螺纹紧固件固定到所述主体以将喷嘴环固定到位。
[0034]
根据本发明的一个方面，提供了一种喷射器喷嘴，所述喷射器喷嘴包括具有第一表面的第一部分和具有第二表面的第二部分，所述第一表面和/或所述第二表面包括多个凹槽，所述第一表面与所述第二表面接合，使得多个凹槽限定多个喷射器孔，每个喷射器孔具有横截面积和长度，其中所述横截面积沿喷射器孔的长度变化。
[0035]
多个喷射器孔可以至少部分地径向定向并且每个喷射器孔的径向内部部分的横截面积大于径向外部部分的横截面积。
[0036]
每个凹槽的深度可以沿着喷射器孔的长度变化。
[0037]
每个凹槽的宽度可以沿着喷射器孔的长度变化。
[0038]
根据本发明的一个方面，提供了一种用于内燃机的喷射器喷嘴，所述喷射器喷嘴具有多个喷射器孔，每个喷射器孔具有内端和外端，在所述喷射器孔的内端和喷射器喷嘴的止回阀之间限定的囊体积，每个喷射器孔具有横截面和在内端和外端之间限定的长度。
[0039]
多个喷射器孔可以至少部分地径向定向并且每个喷射器孔的径向内部部分的横截面积大于径向外部部分的横截面积。
[0040]
每个喷射器孔的横截面可以沿着喷射器孔的长度变化。
[0041]
根据本发明的一个方面，提供了一种止回阀，所述止回阀具有主体，所述主体具有阀座和限定螺纹轴的螺纹形式；阀，所述阀选择性与所述阀座接合以关闭所述阀并且选择性从所述阀座脱开以打开所述阀；偏置构件，所述偏置构件用于使所述阀偏置成与所述阀座接合；和驱动器，所述驱动器与所述主体旋转固定并抵抗所述偏置构件的作用相对于所述主体轴向可移动并且配置成使得所述驱动器的旋转引起螺纹形式围绕螺纹轴的旋转。
[0042]
所述驱动器可以包括由偏置构件接合的偏置构件座。
[0043]
来自偏置构件的用于使所述阀偏置成与所述阀座接合的力可以经由驱动器传递到阀。
[0044]
所述止回阀可以是由所述阀座限定的第一端和第二端。
[0045]
螺纹形式、偏置构件和驱动器中的一个或多个可以在第一阀座和第二端之间。
[0046]
主体可以限定用于将主体密封在另一部件上的肩部，其中所述肩部可以在第一阀座和第二端之间。
[0047]
所述偏置构件可将驱动器远离第一端偏置。
[0048]
所述阀可以包括活塞和引导件中的一个或多个。
[0049]
所述活塞和/或所述引导件可以在第一阀座和第二端之间。
[0050]
根据本发明的一个方面，提供了一种用于将流体在压力下喷射到关联体积中的喷射器设备，所述喷射器设备包括：
[0051]
具有第一气缸的主体，
[0052]
第一活塞，所述第一活塞在所述第一气缸内可移动，从而限定控制体积，
[0053]
第二活塞，所述第二活塞相对于所述第二气缸可移动，从而限定喷射器体积，
[0054]
喷射器喷嘴，
[0055]
所述第一和第二活塞配置成使得所述第一活塞在第一方向上的移动在抵抗第一活塞的关联体积中的压力作用下导致控制体积的减小和喷射器体积的减小，
[0056]
所述设备配置成当所述第一活塞在第一方向上移动时，使所述喷射器体积内的流体在压力下通过所述喷嘴喷射到关联体积中，
[0057]
所述设备包括与喷射器体积关联的阀，以使所述喷射器体积减压且因此停止将流体喷射到所述关联体积中。
[0058]
所述阀可以部分地由第二活塞上的阀座限定。
[0059]
所述第二活塞可以包括贯通通道并且所述阀座限定在贯通通道的端部。
[0060]
所述第二活塞可以包括具有在所述第二气缸内可移动的圆柱形壁部分的第一端和第二端，在所述第二端中贯通通道从第一端延伸到第二端，并且所述第二端包括阀座。
[0061]
所述阀可以包括具有用于选择性接合阀座的阀表面的阀元件。
[0062]
阀元件的阀表面可配置成通过电致动螺线管选择性偏置成与阀座接合。
[0063]
所述电致动螺线管可以被供电以使阀表面偏置成与阀座接合。
[0064]
阀元件可以包括引导壁并且第二活塞包括引导件，所述引导壁在引导件内可滑动。
[0065]
引导壁可以成形为允许阀元件相对于引导件倾斜，优选地，所述引导壁可以是非圆柱形的，优选地是部分球形的。
[0066]
引导件可以由大体上圆柱形的壁限定。
[0067]
阀元件可以包括基台部，所述基台部轴向地位于阀表面和引导壁之间。
[0068]
第一活塞可以与第二活塞一起移动。
[0069]
第一活塞可以固定地附接到第二活塞。
[0070]
阀可以包括阀表面和阀座并且第一活塞相对于阀表面和阀座移动。
[0071]
根据本发明的一个方面，提供了一种操作喷射器设备的方法，所述喷射器设备用于将流体在压力下喷射到关联体积中，所述喷射器设备包括：
[0072]
具有第一气缸的主体，
[0073]
第一活塞，所述第一活塞在所述第一气缸内可移动，从而限定控制体积，
[0074]
第二活塞，所述第二活塞在第二气缸内可移动，从而限定喷射器体积，
[0075]
喷射器喷嘴，
[0076]
所述第一和第二活塞配置成使得所述第一活塞在第一方向上的移动在抵抗第一活塞的关联体积中的压力作用下导致控制体积的减小和喷射器体积的减小，
[0077]
所述设备配置成当所述第一活塞在第一方向上移动时，使所述喷射器体积内的流体在压力下通过喷嘴喷射到关联体积中，
[0078]
加压流体的供应，可操作以重新填充所述控制体积和所述喷射器体积，
[0079]
所述方法包括以下步骤：在第一方向上移动所述第一活塞，以将流体在压力下喷射到关联体积中，
[0080]
将所述控制体积和所述喷射器体积与所述压力流体的供应隔离，
[0081]
然后停止喷射。
[0082]
将所述控制体积和所述喷射器体积与所述压力流体的供应隔离的步骤可以发生在将流体在压力下喷射到关联体积中的步骤之前。
[0083]
根据本发明的一个方面，提供了一种用于将流体在压力下喷射到关联体积中的喷射器设备，所述喷射器设备包括：
[0084]
具有第一气缸的主体，
[0085]
第一活塞，所述第一活塞在所述第一气缸内可移动，从而限定控制体积，
[0086]
第二活塞，所述第二活塞在第二气缸内可移动，从而限定喷射器体积，
[0087]
喷射器喷嘴，
[0088]
所述第一和第二活塞配置成使得所述第一活塞在第一方向上的移动在抵抗第一活塞的关联体积中的压力作用下导致控制体积的减小和喷射器体积的减小，
[0089]
所述设备配置成当所述第一活塞在第一方向上移动时，使所述喷射器体积内的流体在压力下通过所述喷嘴喷射到关联体积中，
[0090]
其中所述第二活塞的第一部分在所述第二气缸内可移动并且所述第二活塞的第二部分接合所述喷射器设备的相应成形的部分，以便在所述第一活塞在第一方向上的移动引起喷射器体积的减小时允许所述第二活塞的第一部分与所述第二气缸对准。
[0091]
第二部分可以是弯曲的。
[0092]
第二部分通常可以是球形的。
[0093]
喷射器设备的相应成形的部分可以相对于主体移动。
[0094]
第二部分可以具有比第一部分更大的直径。
[0095]
所述第二部分可以接合所述喷射器设备的所述相应成形的部分相对的喷射器设备的另一相应成形的部分。
[0096]
第二部分可以是弯曲的，以便接合所述喷射器设备的所述另一相应成形的部分。
[0097]
第二部分通常可以是球形的部分，以接合所述喷射器设备的所述另一相应成形的部分。
[0098]
喷射器设备的另一相应成形的部分可以相对于主体移动。
[0099]
所述设备可以包括与喷射器体积关联的阀，以使喷射器体积减压且因此停止将燃料喷射到关联体积中。
[0100]
所述阀可以部分地由第二活塞上的阀座限定。
[0101]
第二活塞可以包括贯通通道并且所述阀座限定在贯通通道的端部。
[0102]
根据本发明的一个方面，提供了一种阀装置，所述阀装置包括具有用于选择性接合和脱开所述阀装置的阀座的阀表面的阀元件，
[0103]
用于使所述阀表面偏置成与所述阀座接合的基台和用于将所述阀元件对准在阀装置的孔中的引导壁，
[0104]
所述阀表面和所述基台限定轴，
[0105]
其中所述引导壁的垂直于轴的宽度是可变的，以允许所述阀元件相对于所述孔倾
斜。
[0106]
所述引导壁可以是非圆柱形的。
[0107]
所述引导壁可以是部分球形的。
[0108]
孔可以由大体上圆柱形的壁限定。
[0109]
阀元件可以包括基台部，所述基台部轴向地位于阀表面和引导壁之间。
[0110]
根据本发明的一个方面，提供了一种用于将流体在压力下喷射到关联体积中的喷射器设备，所述喷射器设备包括：
[0111]
具有第一气缸的主体，
[0112]
第一活塞，所述第一活塞在所述第一气缸内可移动，从而限定控制体积，
[0113]
第二活塞，所述第二活塞相对于所述第二气缸可移动，从而限定喷射器体积，喷射器喷嘴
[0114]
所述第一和第二活塞配置成使得所述第一活塞在第一方向上的移动在抵抗第一活塞的关联体积中的压力作用下导致控制体积的减小和喷射器体积的减小，
[0115]
所述设备配置成当所述第一活塞在第一方向上移动时，使所述喷射器体积内的流体在压力下通过喷嘴喷射到关联体积中，
[0116]
所述喷射器喷嘴包括止回阀和多个喷射器孔、在所述喷射器孔的靠近所述止回阀的端部和所述止回阀之间限定的囊体积，所述止回阀具有限定阀座的主体和限定用于与所述阀座接合以关闭所述止回阀的阀表面的阀，所述阀还包括在主体的孔内可移动的活塞，所述活塞配置成在关闭止回阀时从囊体积将流体吸入孔中。
[0117]
所述阀可以包括配置成当阀打开时将阀在孔中居中的阀引导件。
[0118]
现在将参考附图描述本发明，其中：
[0119]
图1是根据本发明的喷射器设备的横截面图，
[0120]
图2至5是图1的喷射器设备的某些部件的横截面图，
[0121]
图5a至5c是图5的第二活塞的各种视图，
[0122]
图5d至5f是图5的阀元件的各种视图，
[0123]
图6是图1的止回阀的等距横截面图，
[0124]
图7和8显示图1中所示的止回阀的一部分的视图，
[0125]
图9至9c显示用于图1的喷射器设备中的备选止回阀的各种视图。
[0126]
图9d显示安装在图1中所示的喷射器设备中的图9a至9c的止回阀，并且
[0127]
图10显示根据本发明的备选喷射器设备的部分的示意图。
[0128]
参考附图，显示具有主体12、第一活塞14、喷射器喷嘴16和第二活塞18的喷射器设备10。喷射器设备还包括四个控制体积通风阀20(仅示出其中的三个)、喷射器体积通风阀22、止回阀24和供应阀26(示意性示出)。
[0129]
在使用中，喷射器设备附接到气缸盖30(示意性地示出)等，其中喷嘴配置成将流体喷射到关联体积32，例如内燃室中。当活塞34在内燃机38的气缸36内往复运动时，关联体积32变化。
[0130]
在使用中，泵28可以连接到罐t。罐t可以向泵28供应流体并且还可以从喷射器设备接收流体，这将在下面进一步描述。
[0131]
主体12具有第一部分40和第二部分42，第二部分42经由螺纹44固定到第一部分40
并经由o形圈45密封到第一部分。第二部分42包括具有直径d(在一个实施例中d＝25mm)的孔46。第二部分具有肩部47和肩部48。第一部分40包括四个通道49(仅示出其中的两个)，每个通道与控制体积通风阀20关联。第一部分40包括与供应阀26关联的通道50(示意性示出)。第一部分40还包括通道51。
[0132]
第一活塞14具有活塞壁54，该活塞壁54的尺寸设置成在孔46内紧密滑动配合。第一活塞14包括肩部55和具有孔57的端壁56，所述孔57具有倒角58。第一活塞通常是中空的，具有凹部59和端面59a。
[0133]
喷射器喷嘴16包括具有杆壁61的杆60，杆壁61的尺寸设置成紧密配合或按压配合在孔57中。杆还具有外螺纹62和具有孔壁64的孔63、内螺纹65和肩部66。在一个实施例中，孔63具有3.5mm的直径d。孔63小于孔46的直径。喷射器喷嘴16包括具有凸缘68的端壁67。凸缘具有凸缘表面68a。横向钻孔69在靠近凸缘68的区域中将孔63流体耦合到杆壁61。
[0134]
喷射器喷嘴还包括具有第一表面71，第二表面72和第三表面73的环形喷嘴环70。第一表面是平坦的并且包括一系列大体上径向定向的凹槽74。第二表面72是截头圆锥形的。第三表面是圆柱形的。喷嘴环70还包括在第三表面73和第一表面71之间的倒角75。
[0135]
第二活塞18包括具有杆壁81的杆80，杆壁的下壁部分81a的尺寸设置成紧密滑动配合在喷射器喷嘴16的孔壁64中。杆具有端80a。活塞18包括具有部分球形的表面83的头部82。在头部82的相对轴向侧上是另一表面84。杆和头部包括在阀座86中的在头部末端处终止的通道85。从头部82向上突出(当参见图5时)是圆柱形部分87，其具有孔88和将圆柱形部分87的外部部分与孔88连接的狭槽89。头部82限定弹簧座90。
[0136]
如图5中最佳所示，阀元件92包括阀表面93，用于选择性接合和脱开第二活塞18的阀座86。阀表面93与阀座86一起限定高压阀99的一部分。阀元件92还包括紧密滑动配合在孔88中的引导壁94。引导壁形成球体的一部分。阀元件还包括基台95和弹簧座96。
[0137]
弹簧98接合弹簧座90和弹簧座98以将阀元件92远离头部82偏置，如将在下面进一步描述的。
[0138]
头座元件100包括孔101和头座102。头座102被成形为与第二活塞18的表面83相对应。头座元件100具有将头座元件的外表面104与孔101连接的横向钻孔103。
[0139]
板106包括端面106a和106b、肩部107、贯通通道108、中心孔109和凹部110。
[0140]
位于凹部110内的是第二头座元件112，其通常是环形的并具有圆锥形表面114、孔115和外壁116。外壁116的尺寸设置成可松动地配合在凹部110中，从而允许第二头座元件112相对于板106横向移动。
[0141]
螺线管120固定在主体12的第二部分42上并致动可在通道51内滑动的棒121。棒121的端部122接合阀元件92的基台95，如将在下面进一步描述的。
[0142]
止回阀24包括主体130、阀131、呈弹簧132形式的弹性元件、驱动元件133和卡簧134。
[0143]
主体130包括阀座136、外螺纹137、肩部138、弹簧座139、横向钻孔140和头部141。头部141通常是圆柱形的并且包括驱动凹部142。主体130包括中心孔143。
[0144]
阀131包括经由杆148连接到第二阀头147的第一阀头146。第一阀头包括选择性接合和脱开主体130的阀座136的阀表面149。第二阀头包括阀壁150和肩部151。
[0145]
弹簧132是压缩弹簧并且包括第一弹簧端132a和第二弹簧端132b。
[0146]
驱动元件133包括大体上圆柱形的头部160，其具有横向凹槽161、卡簧座162。附接到头部160的是两个驱动柄脚163，其成形以可滑动地接合主体130的驱动凹部142。头部160包括直立的大体上圆柱形的壁166。横向凹槽161在壁166中限定凹口165。壁166与卡簧座162一起限定凹部164。
[0147]
止回阀24的组装如下：
[0148]
弹簧132滑动到主体上使得弹簧的端部132a接合主体的弹簧座139。阀131从主体的阀座端插入主体的中心孔中，直到阀的阀表面149接合主体的阀座136。然后，驱动元件在第二阀头147上滑动，其中驱动元件的驱动柄脚接合主体的驱动凹部142。弹簧在驱动元件和主体之间被压缩，从而可将卡簧固定在第二阀头147上，从而使其抵接阀131的肩部151。然后释放驱动元件和主体之间的压力，使弹簧略微延伸，直到卡簧134接合卡簧座162并包含在凹部164中。因此，驱动元件也用作弹簧保持器。
[0149]
止回阀24具有第一端24b和第二端24c。阀表面149和阀座136位于第一端24b附近。止回阀的所有其他重要特点，例如外螺纹137、肩部138、弹簧132、驱动元件133、卡簧134、凹口165和其他部件均位于阀表面149/阀座136和第二端之间。对图2的考虑表明，通过将这些部件放置靠近第二端，可以使阀表面149/阀座136位于孔163的底部附近，这最小化“囊”体积，即阀表面149/阀座136和喷射器孔76的径向外端74b之间的体积。囊体积包括具有由倒角75和杆壁61限定的楔形横截面的环形体积，横向钻孔69的体积以及阀表面49/阀座36下方的孔63的底部的体积。最小化囊体积是有利的，因为该囊体积是不受控制的体积，并且设计通过如上所述的止回阀，囊体积被最小化。
[0150]
喷射器设备10的各种部件的组装如下。
[0151]
图6显示形成子组件24a的止回阀。子组件24a被插入喷射器喷嘴16的孔63中，使得止回阀子组件24a的主体130的外螺纹137接合喷射器喷嘴16的内螺纹65。止回阀子组件24a的凹口165允许双叉驱动工具(未显示)旋转驱动元件133。驱动元件133的驱动柄脚163继而使驱动凹部142旋转，该驱动凹部142继而导致主体130旋转且因此导致外螺纹137旋转。驱动工具用于将止回阀子组件24a拧入喷射器喷嘴16中，直到止回阀的主体的肩部138接合喷射器喷嘴16的肩部66。肩部138和66设计成将止回阀的主体130密封到喷射器喷嘴16。
[0152]
为了将喷射器喷嘴16(和预组装的止回阀24)组装到第一活塞14中，将环形喷嘴环70组装到喷射器喷嘴16上，使得环形喷嘴环的第一表面171接合凸缘表面68a。然后将喷射器喷嘴的杆60插入穿过第一活塞14的孔57，使得杆壁61接合孔57并且环形喷嘴环的第二表面72接合第一活塞的倒角58。然后将螺母62a拧到喷射器喷嘴的外螺纹62上并拧紧。明显地，在拧紧螺母62a期间，防止注射器喷嘴相对于第一活塞42旋转。通过确保喷嘴不相对于第一活塞旋转，确保喷嘴的凸缘表面68a和环形喷嘴环的第一表面71不发生相对旋转。通过确保凹槽74不被凸缘表面68a“擦拭”，这确保凹槽74的完整性。当喷嘴环的第一表面与凸缘表面68a接合时，凹槽限定喷射器孔76。
[0153]
如图3中最佳可见，第一活塞14的倒角58与杆壁61一起形成楔形横截面，并且螺母62a的拧紧迫使环形喷嘴环70变成该“楔形”形状。这样，当拧紧螺母62a时向喷嘴16施加向上的力(参见图3时)，则迫使环形喷嘴环的第二表面72与倒角58接合并且迫使环形喷嘴环的第三表面73与杆壁61接合。因此，第一表面71相对于凸缘表面68a密封，第二表面72相对于倒角58密封，并且第三表面73相对于杆壁61密封。
[0154]
然后，将由第三活塞14、喷射器喷嘴16、环形喷嘴环17、止回阀子组件24a和螺母62a限定的子组件插入到主体12的第二部分42中，以使第一活塞14的肩部55接合主体12的肩部48。然后将板106安装在主体12的第二部分42中，使得肩部107接合主体12的第二部分的肩部47。然后将第二头座元件112安装在凹部110中。第二活塞18的杆80插入穿过第二头座元件112的孔115并且穿过板106的中心孔109，使得端部80a进入喷射器喷嘴16的孔63。然后将弹簧98、阀元件92和头座元件100组装到位，如图5所示。将o形圈45安装在第一部分40上且然后将第二部分42经由螺纹44连接到第一部分40，以便将板在其外周处夹在第一部分40和第二部分42之间。
[0155]
控制体积通风阀20如图1所示安装到位。棒121如图1所示安装到位。螺线管120如图1所示安装到位。喷射器设备10安装在气缸盖上，使得喷射器喷嘴可以与关联体积32连通。适当地连接到供应阀26、泵28和罐t。
[0156]
螺线管120被布置成使得当通电时，螺线管120在棒121上施加向下的力，从而关闭高压阀99，而当不通电时，螺线管120不对棒121施加力，从而允许高压阀99打开。
[0157]
如图所示，控制体积通风阀20、供应阀26、止回阀24和高压阀99均被关闭。
[0158]
由此，喷射器设备限定控制体积15和喷射器体积19。喷射器体积限定在高压阀99和止回阀之间，并且包括第二活塞18的通道85的体积，第二活塞18的端部80a下方的喷射器喷嘴16的孔63的体积，以及止回阀24的中心孔143内的体积。
[0159]
控制体积被限定为高压阀99、控制体积通风阀20和供应阀26之间的体积，并且其包括第一活塞14的凹部59内的体积、通道49和通道50内的体积、第一活塞14上方的体积(包括第一活塞14的顶部与板106之间的体积)。
[0160]
喷射器设备的操作如下：
[0161]
假设内燃发动机38正在运行并且活塞34在汽缸36内上升。假设内燃机是四冲程发动机并且活塞处于其压缩冲程。
[0162]
假定控制体积通风阀20、高压阀99、供应阀26和止回阀24都被关闭。假设控制体积15和喷射器体积19充有燃料。
[0163]
随着活塞34上升，燃烧室内的压力增加，从而在第一活塞14上施加向上的力。然而，由于控制体积通风阀20、供应阀26和高压阀99都被关闭，因此控制体积被液压锁定，从而阻止活塞14的向上移动。
[0164]
当需要喷射燃料时，控制体积通风阀全部打开，导致控制体积15不再被液压锁定。当流体通过控制体积通风阀20通风时，作用在活塞14上的燃烧室内的压力因此使活塞14向上移动。活塞14的向上移动导致高压体积减小，由于喷射器喷嘴随着第一活塞上升，而第二活塞不竖直移动，而是保持在原位。喷射器体积的减小导致喷射器体积中的压力增加，从而导致止回阀20打开并且燃料通过横向钻孔69进入限定在倒角75和杆壁61之间的环形区域中，且然后通过凹槽74进入燃烧室中，在燃烧室中其被点燃，导致活塞34在其膨胀冲程中向下移动。喷射器体积中的压力由燃烧室中的压力和其中第一活塞移动的气缸46的横截面积与其中第二活塞移动的孔64的横截面积之比确定。
[0165]
为了停止喷射，切断螺线管120的电源，从而允许喷射器体积内的压力打开高压阀99。喷射器体积19因此也经由狭槽89、横向钻孔103和通道49排到罐中。在这些情况下，由于控制体积15和喷射器体积19均排到罐中，止回阀将关闭，从而防止进一步喷射并且随着控
制体积15和喷射器体积19均排到罐，活塞14将继续向上移动。当端面59a与板106的端面106b接触时，或当控制阀20关闭时，活塞14的向上移动将停止。
[0166]
当活塞34在其膨胀冲程下降时，燃烧室内的压力将减小。通风阀等将在适当的时间打开，从而允许活塞在其通风冲程上升。
[0167]
在适当的时候，通风阀将关闭并且进气阀将打开，并且活塞将在其进气冲程下降。当活塞在其进气冲程下降时，燃烧室内的压力将相对较低。泵28可以在泵压力下供应燃料并且当燃烧室内的压力下降到低于泵压力时，供应阀26打开并且喷射器体积通风阀22全部关闭。从供应阀26经由通道50流入控制体积15中的燃料使第一活塞14下降。当第一活塞14下降时，随着从泵28供应燃料，控制体积的大小增加。
[0168]
随着活塞14下降，喷射器体积19的尺寸也增大且因此燃料从控制体积15流动通过横向钻孔103，通过狭槽89并经过阀表面93和阀座86(因为阀99的高压为打开)到喷射器体积中，从而在预期下一喷射事件时重新灌注喷射器体积。
[0169]
在一个优选的实施方案中，一旦第一活塞下降到图1所示的位置，由此第一活塞14的肩部55接合主体12的肩部48，则供应阀26被关闭。
[0170]
当活塞在其压缩冲程中上升时，如上所述，通过打开控制体积通风阀20来启动点火。然而，应当了解，因为供应阀26已经关闭，控制体积15看不到通过泵28产生的压力。这样，在关闭供应阀26的情况下，活塞上的压力差(即燃烧室压力减去控制体积压力)更大。喷射期间第一活塞上的压力限定喷射压力，并且第一活塞上的较大压力因此导致较大的喷射压力。
[0171]
如上所述，供应阀26在开始喷射之前关闭。然而，通过在喷射开始之后但在结束喷射之前关闭供应阀26，在较小的程度上实现关闭供应阀26的如上所述的优点(以便增加第一活塞上的压力差)。
[0172]
根据本发明的喷射器设备允许非常高的喷射压力，并且喷嘴需要被设计成能够承受这些喷射压力。在由倒角75和杆壁61限定的楔形横截面的环带中看到高喷射压力(在图3中最佳可见)。因此，凹槽74的径向内端74a处的燃料将处于与喷射器体积19压力基本相同的压力。因此，邻近凹槽的喷嘴的下端(当查看图3时)在其内径上承受高压，而在其外径上仅承受(相对较低)燃烧室压力。因此，环形喷嘴环上的压降很大并且环形喷嘴环的设计特点使其能够承受较大的压力差。因此，如上所述，随着螺母62a被拧紧，迫使环形喷嘴环70到由倒角58和杆壁61限定的楔形横截面的环形空间中。
[0173]
倒角58具有60
°
的夹角，尽管在其他实施方案中，它可以在20
°
至160
°
之间，优选地在40
°
至80
°
之间，更优选地在50
°
至70
°
之间。
[0174]
在所示的实施例中，第一表面71和凸缘表面68a都是平坦的，但是在其他实施方案中，第一表面71和凸缘表面68a可以是圆锥形的，从而当查看图1时侧向和向下/向上喷射燃料。第一表面71和/或凸缘表面68a的角度可以在当查看图3时相对于水平面向上10
°
和当查看图3时向下80
°
之间(在-160
°
至+20
°
的夹角之间)。
[0175]
如图3所示，凹槽具有三角形的横截面，但是在其他实施方案中，可以使用适当的横截面。如图3所示，凹槽的横截面在径向内端74a和径向外端74b之间是恒定的。在其他实施方案中，具有在径向内端和径向外端之间变化的横截面可能是有利的，特别是在径向内端处的横截面可以大于在径向外端处的横截面，从而形成会聚凹槽/喷射器孔。
[0176]
在上面的实施例中，通过在一个部件(环形喷嘴环)上形成会聚凹槽且然后将凹槽放置在另一部件(凸缘表面68a)附近以形成会聚喷射器孔来制作会聚喷射器孔。在其他实施方案中，不必使用两个部件来形成会聚喷射器孔。例如，喷射器喷嘴16和环形喷嘴环70可以形成为单个部件(例如通过增材制造方法，并且会聚喷射器孔可以通过使用激光微铣削工艺来加工，这允许锥形或会聚形状在材料中形成。
[0177]
考虑到通过第二活塞产生的高压，下壁部分81a需要紧密地滑动配合在孔46内，以便最小化燃料从喷射器体积19到控制体积15的泄漏。在一个实施例中，下壁部分81a的直径可以是3.5mm并且下壁部分81a和孔46之间的间隙的直径可以是1-3pm。因此，重要的是确保第二活塞与喷射器喷嘴的孔46对准并且在喷射期间保持对准。为此，如上所述，表面83是部分球形的并且与由头座元件100限定的部分球形表面102接合。当查看图5时，这两个球形表面的相互作用允许头部82和头座元件100横向移动，以确保下壁部分81a不会卡在孔46中。请注意，在组装时，头部82并未牢固地夹紧在头座102和圆锥形表面114之间，而是提供一定的间隙以允许头部82在头座102和圆锥形表面114之间稍微上下浮动。该“浮动”允许头部的上述侧向移动。
[0178]
高压阀99还被设计成在喷射期间使从喷射器体积的泄漏最小化。如上所述，当查看图5时，头部82可能会稍微侧向浮动，并且高压阀99已被设计成容纳头部82并确保阀表面93和阀座68之间的密封完整性。因此，基台95垂直定位在阀元件92的引导壁94的下方(当参见图5时)。当螺线管通电时，来自棒121的作用在基台95上的力位于比引导壁94低的点，这易于使阀元件92在孔88中自动对准。此外，引导壁94是部分球形的，并且因此在阀头或圆柱形部分87或阀元件92的任何热或机械变形的情况下，阀元件可以在孔88内稍微倾斜而不会卡住。如上所述，环形喷嘴环70的第一表面71包括一系列通常径向定向的凹槽。所述凹槽可以完全径向定向，或所述凹槽可以部分地径向地定向并且部分地周向地定向。凸缘表面68a还可以包括通常径向定向的凹槽。如图所示，所有凹槽都形成在喷嘴环上，尽管在其他实施方案中，所有凹槽都可以形成在凸缘表面68a上，并且在其他实施方案中，可以在凸缘表面68a上形成一些凹槽，并且可以在喷嘴环上形成一些凹槽。
[0179]
凹槽相对较小，在一个实施例中，凹槽可以具有60μm的宽度。在另一个实施例中，凹槽可以具有60μm的深度。可以使用任何合适的方法来产生凹槽，例如激光微熔、线腐蚀、火花腐蚀、冲压、蚀刻等。
[0180]
凹槽可以具有恒定的横截面或可以具有可变的横截面。当凹槽具有可变的横截面时，凹槽的径向内部部分的横截面可以大于凹槽的径向外部部分的横截面，从而限定会聚喷射器孔。
[0181]
在一个实施例中，泵28可供应10巴的压力。控制体积中的压力可以达到100巴。喷射器体积中的压力可以达到5000巴。
[0182]
如上所述，当燃烧室中的压力下降至低于泵28的供应压力时，在上述实施例中，当内燃室中的压力下降至低于10bar时，供应阀26打开。然而，在其他实施方案中，可以在燃烧室中的压力下降到低于泵供应压力之前打开供应阀26。在这些情况下，活塞14将保持“缩回”，而第一活塞14的端面59a保持与板106的端面106b接触，直到燃烧室中的压力下降到低于泵供应压力，这时第一活塞14开始下降。
[0183]
如上所述，存在四个通风阀20，尽管在其他实施方案中，可以存在更多或更少的通
风阀，特别是可以只存在一个通风阀20。如上所述，存在单个供应阀26，尽管在其他实施方案中，可以存在多个供应阀26。如果存在多于一个供应阀26，则每个供应阀可以由单个泵28供应，或可以由其自身关联的泵28供应。如上所述，作为分开的阀的通风阀20跟随供应阀26，尽管在其他实施方案中，通风控制体积和重新填充控制体积的功能可以由同一阀执行。
[0184]
在如上所述的一个实施例中，当活塞在其进气冲程下降时，泵28供应燃料。然而，供应燃料以重新填充所述控制体积和喷射器体积并不取决于发动机的特定冲程，而是取决于燃料泵压力和汽缸压力，其可能随发动机的不同而变化。
[0185]
如上所述，头座元件100、头部82和第二头座元件112配置成当查看图5时能够少量横向移动，以确保杆的下壁部分81a不会在孔壁64中卡住。尽管已经描述头座表面102和表面83是部分球形的，在其他实施方案中，不必使表面中的一个或任一个是部分球形的，允许上述轻微横向移动的任何合适的表面都是合适的。类似地，圆锥形表面114的形状可以改变为任何合适的形状。类似地，表面84的形状可以修改为任何合适的形状。
[0186]
参照图9、9a、9b和9c，显示备选的止回阀224，其具有基本上满足与标记为100以上的止回阀24基本相同功能的部件。
[0187]
主体230、弹簧232、驱动元件233和卡簧234与止回阀24的那些部件相同。阀231和阀131之间的唯一区别是阀231包括环形套环270和带齿的引导件272。如图9b最佳所示，当带齿的引导件272位于中心孔243中时，燃油可以流过该带齿的引导件272。然而，环形套环270紧密配合在中心孔243中，如图9中最佳所示。在使用中，环形套环270用作孔243内的活塞，以防止燃料在喷射结束时滴入燃烧室。
[0188]
因此，如图9所示，止回阀224关闭。为了完全打开止回阀224，必须将阀231移动到图9c所示的位置，在该位置环形套环270不再容纳在孔243中。一旦止回阀达到图9c所示的位置，便开始喷射。带齿的引导件272确保阀231在孔内保持居中。
[0189]
针对止回阀24如上描述喷射的结束，其中阀231返回到图9所示的位置。然而，在这样做时，将理解的是，当环形套环270进入孔247并在孔继续向上到图9所示的位置时，环形套环270用作上述“活塞”，从而将流体从囊体积抽回到环形套环270和阀座/阀表面之间的区域并且因此囊体积中的压力减小且因此防止或限制燃料在喷射结束后继续向燃烧室中的滴入。
[0190]
参考图10，显示备选的喷射器设备的示意图。为了便于说明，仅显示某些部件。因此，喷射器设备310包括具有第一活塞314和第二活塞318的喷射器喷嘴316。在这种情况下，第一和第二活塞一起移动。因此，第一活塞314在孔346内移动而第二活塞318在主体390的孔364内移动。应当了解，限定控制体积315。此外，限定喷射器体积319。喷射器设备310包括止回阀324(尽管在其他实施方案中，止回阀24或224中的任一个可以与喷射器设备310一起使用)。
[0191]
喷射器设备310的主要操作类似于喷射器设备10的操作。因此，控制体积和喷射器体积由泵(未示出)、阀(未示出)和关联的流体通道灌注。
[0192]
当查看图10时，作用在第一活塞314的下表面上的燃烧室压力使其被向上推动。为了开始喷射，控制体积315经由通道(未示出)和阀(未示出)通风到罐。第一活塞的这种向上移动导致第二活塞的相应的向上移动，因此减小了喷射器体积，并导致燃料通过喷射器孔376喷射到燃烧室中。为了停止喷射，打开阀393(示意性地示出)，从而经由通道394和阀393
将喷射器体积319通风到罐。因为，如图10所示，第二活塞相对于主体390移动，那么阀393连接到限定喷射器体积319的结构的固定部分。
[0193]
应当了解，控制体积中的流体与喷射器体积中的流体相同。
[0194]
应当了解，在喷射期间，喷射器体积中的压力大于控制体积中的压力。
[0195]
应当了解，在喷射期间，喷射器体积与控制体积流体隔离。在喷射期间，喷射器体积与控制体积没有流体连通。
[0196]
应当了解，在操作期间，可以选择性开始喷射，例如，喷射可以随时开始。
[0197]
应当了解，在操作期间，可以选择性停止喷射，例如，喷射可以随时停止。
[0198]
通过能够选择性开始和选择性停止喷射，可以在连续喷射事件之间根据需要改变喷射时间和持续时间。
[0199]
应当了解，在操作期间，压力和喷射器体积取决于关联体积中的压力。