阀装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用于内燃发动机的燃料系统的阀装置。具体地，但不排他地，本发明涉及一种用于限制共轨燃料系统的储液器容积(共轨)中的燃料压力的阀装置。
【背景技术】
[0002]在柴油发动机的共轨燃料系统中，高压燃料泵以相对低的压力(例如传送压力)接收来自低压泵的燃料并且将燃料增压到适合于喷射的高水平。高压燃料泵将增压燃料提供至被称为共轨的燃料储液器容积，从该共轨中将增压燃料输送至该系统的下游燃料喷射器。
[0003]通常设置具有压力限制阀或安全阀的共轨，该阀在共轨中的燃料压力超过预定的安全水平(被称为阈值压力水平)的情况下可操作地打开。如果共轨燃料系统中发生故障那么压力限制阀起效，并且提供一装置，过度增压的燃料可以通过该装置泄漏到低压以避免泵部件或者共轨燃料系统中的任何其它部件(包括例如共轨、高压管、压力传感器或喷射器)发生破裂和故障的危险。
[0004]图1中示出了一种用于执行前述功能的已知压力限制阀装置。该阀装置包括限定进口通道12的第一阀壳体10和限定出口通道16的第二阀壳体14。进口通道12与在共轨(未图示)内高压下的燃料连通，出口通道16与低压燃料排出管(未图示)连通。采用球阀形式的阀构件18可与阀座20接合从而控制共轨与低压排出管之间的连通。阀座20为球形的形式并且限定容纳就坐的球18的阀座区。弹簧22经由邻接构件24作用于球阀18，该邻接构件24被可滑动地接纳在由第二阀壳体14所限定的孔26中并且用于推动球阀18抵靠在阀座20上。弹簧22抵抗进口通道12内的燃料压力而作用，因此抵抗在共轨内的燃料压力。
[0005]当处于就坐的位置(S卩，球阀关闭)时，共轨内的燃料不能经过阀座20流到低压排出管。为了使泵正确地运行，球阀18在整个泵使用寿命期间保持就坐状态并且在共轨中从不超过阈值压力水平。然而，在共轨燃料系统中的故障导致使共轨内的燃料压力增加超过阈值压力水平的情况下，在打开方向(即，对抗弹簧力)上作用于球阀18上的力足以将球阀18从阀座20提升起。在这种情况下，共轨内的燃料能够经过出口通道16流动到低压排出管，因此缓解在共轨内的高燃料压力。阀打开时的阈值压力水平由弹簧力与阀座20的面积之比确定。从US2008/0047621中获知另一种压力限制器。
[0006]如果超过阈值压力，则导致球阀18提起，则在球阀18与阀座20之间形成限制。将球阀保持打开所需的压力等于弹簧力除以压力所作用的新表面积。该新表面积是球阀18的暴露表面与邻接构件24的组合，该组合可以近似为孔26的横截面积。因为此面积远大于阀座面积，所以将球阀保持打开所需的压力或者调节压力低于最初打开球阀所需的压力。然而，由于在球阀18与阀座20之间的限制，施加在球阀18的表面和邻接部件24上的压力显著地低于在共轨内的燃料压力。因此，图1中的阀装置的调节压力并非远低于打开压力。图2中图示说明了此效果。
[0007]这样的效果是燃料以相对高的压力，因此在高流率下，流动经过阀装置。这意味着如果球阀打开达多于数分钟的时间，则有可能发生对共轨系统或对球阀本身的损坏。通过多个机制中的一个机制可能引起损坏:(1)高的压力和流率导致在球阀附近的非常高的温度；(2)高压与高流率的组合导致对球阀和活塞的直接腐蚀；和(3)高压可导致由于疲劳、在部件中形成裂纹所造成的损坏。
[0008]期望在现代柴油发动机中对于共轨系统提供“跛行回家”模式，其中在导致系统中高压的泵故障的情况下该系统能够令人舒适地操作相当长的时间段。例如图1中所示的阀装置不适合于此要求，因为它们仅可以在短时间内有效地操作。
[0009]通过本发明的【背景技术】，授予Nippondenso有限公司的专利US 5，295，469公开了一种提供跛行回家模式的压力限制阀。然而，在本专利中所描述的装置具有以下的缺点:活塞构件必须形成有槽以便产生跛行回家效果。活塞构件中的槽也需要与阀壳体中的环形槽连通，因此与制造阀的各部件有关的公差将是相对严格的。因此，该阀装置难以制造并且是昂贵的。
[0010]本发明的一个目的是提供一种使用于高压燃料系统中的改进的阀装置，该改进的阀装置克服或减少现有技术中已知的前述缺点。
【发明内容】
[0011 ] 根据本发明的第一方面，提供一种用于将储液器燃料系统的储液器容积内的燃料压力限制到预定阈值水平的阀装置；该阀装置包括:与低压排出管连通的阀出口、设置有用于接收来自储液器容积的燃料的阀壳体孔的阀壳体、和具有关闭位置的阀构件，在该关闭位置中，阀构件与由阀壳体孔所限定的阀座接合以防止燃料从储液器容积流动到阀出口。该阀装置还包括用于将阀构件朝向阀座推动的偏置装置。一旦将阀构件从阀座提起，在阀打开运动的第一阶段期间，第一限流装置限制燃料在储液器容积与阀出口之间的流动。在接在第一阶段之后的阀打开运动的第二阶段期间，第二限流装置是有效的，以提供比第一阶段期间更大的限制。在接在第二阶段之后的阀打开运动的第三阶段期间，第三限流装置是有效的，以便根据阀构件的打开运动的程度提供对燃料流量的可变限制，其中第一、第二和第三限流装置中的每个限流装置被限定在阀构件与阀壳体孔之间。
[0012]例如，第三阶段紧接在第二阶段之后，并且第二阶段紧接在第一阶段之后。
[0013]在一个具体实施例中，阀装置具有在用于限制在燃料系统的共轨内的燃料压力的共轨燃料系统中的用途。
[0014]本发明提供以下的益处:借助于第三限流装置的可变限制，可以将共轨中的燃料压力调节在明显低于阀装置的打开压力的压力。这通过将压力降低并调节到更安全的工作水平，因此降低损坏燃料系统的部件的危险，而允许燃料系统在发生导致高燃料压力的故障的情况下继续操作达长时间。此外，因为第一、第二和第三限流装置都是由阀构件和阀壳体孔所限定，所以本发明提供一种较为简单因此更易于制造的阀装置。
[0015]第三限流装置可提供比第一限流装置或者第二限流装置低的限制，以便在阀打开运动的第三阶段期间更有效地排出燃料，从而更迅速地降低共轨中的压力。
[0016]优选地，当储液器容积内的燃料压力达到预定的阈值水平时，启动阀打开运动的第一阶段。这使阀装置能够使用于减压用途，其中阀装置用于防止储液器容积的压力超过预定的阈值水平。
[0017]由第三限流装置所提供的可变限制优选地布置成将储液器容积中的燃料压力调节在低于预定阈值水平的水平。在共轨燃料系统应用中，这提供以下优点:在发生导致过度高燃料压力的故障的情况下，在没有损坏共轨燃料系统的各部件的危险的情况下，共轨燃料系统可继续操作达长时间。
[0018]阀座可位于由阀壳体孔所限定的第一圆锥形部上。圆锥形部是确保阀构件与阀座良好地接触从而有效地密封的有效方法。
[0019]第一限流装置可被限定在阀构件与阀座之间。这意味着一旦阀构件打开则形成第一限制。
[0020]第三限流装置可由第二圆锥形部所限定，该第二圆锥形部是由阀壳体孔所限定。由于圆锥形部的形状，第三限流装置提供对燃料流量的可变水平的限制。
[0021]阀装置可布置成使得第一和第二圆锥形部在这两者之间限定中间部，其中该中间部与阀构件合作而限定第二限流装置。
[0022]中间部可布置成具有锥形，以便当阀构件从第一圆锥形部朝向第二圆锥形部移动时增加限制的水平。该特征帮助使阀构件在第一限流装置与第三限流装置之间转换。
[0023]阀装置还可包括活塞构件，该活塞构件位于偏置装置与阀构件之间。该装置使简单的制造成为可能。
[0024]在另一个实施例中，阀构件和活塞构件可一起形成整体部件，这有助于形成经过阀构件的燃料的稳定流动。
[0025]阀装置还可包括限制活塞构件的运动范围的装置。该特征提供提供以下优点:防止阀构件在阀打开运动的第二阶段之后超程，而且也防止第三限流装置变得如此宽使得它提供对燃料流量的不可接受的低水平的限制。
[0026]活塞构件可设置有延伸部，该延伸部与阀构件合作而帮助阀构件的定位和/或保持。
[0027]在另一个实施例中，延伸部的端面是凹形的，以帮助阀构件的定位和/或保持。
[0028]根据本发明的第二方面，提供一种高压共轨燃料系统，该高压共轨系统包括根据本发明第一方面的阀装置，该阀装置用于调节燃料系统的共轨中的燃料压力。
[0029]应当理解的是，本发明的第一方面的优选和/或可选的特征同样可以单独地或者以适当的组合并入本发明的第二方面。
【附图说明】
[0030]为了更容易地理解本发明，现在将参照附图来描述本发明的优选的非限制性实施例，其中:
图1示出了已知的限压阀装置。
[0031]图2是示出图1中的限压阀装置的性能特征的图表。
[0032]图3是示出本发明的阀装置的性能特征的图表。
[0033]图4是本发明的第一实施例的剖视图。
[0034]图5是图4中的阀装置的一部分的放大视图，示出了在阀打开运动的第一阶段期间的第一和第二限制。
[0035]图6是在阀打开运