噴射裝置及使用噴射裝置的方法與流程

2023-06-13 06:51:41 2

本發明涉及用於在壓力下噴射流體的噴射裝置，例如用於內燃機的燃料噴射裝置、用於在壓力下將液體例如催化劑噴射到化學反應容器中的裝置、以及其他的用於噴射一定劑量流體的裝置。

雖然本發明適用於具有測定劑量的流體將會在壓力下被噴射的任何情況，但是具體地參考將燃料噴射到內燃機中來描述本發明將會是較為方便的。

背景技術：

用於內燃機中的噴油嘴，包括火花點火引擎和壓縮點火(或柴油機)發動機兩者，一般使用外部的泵來在充足的壓力下提供燃料以供噴射到發動機氣缸中。發動機工作循環中的噴射點的定時被通過使用機械或電氣方式從外部控制噴嘴閥門的運行來確定。提供外部泵送和控制的一個缺點是需要提供和維護這類外部系統。

噴油嘴，尤其是從外部的泵被供油的噴油嘴中的一般問題是缺少對於關聯的氣缸中的任何故障情況的響應性。例如，如果活塞環破裂，已知的噴油嘴將會繼續將燃料供給噴射到氣缸中。這樣燃料將會被從發動機排出，導致由排出的未燃燒的燃料造成的空氣汙染。

ep0601038示出了一種噴射裝置。

us4427151示出了一種噴射裝置。

技術實現要素：

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述活塞設有朝向所述關聯的腔室的第一活塞工作面積，所述活塞第一工作面積是環形的。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述噴嘴閥門開設有相對於第二閥門部件可以移動的第一閥門部件，所述第二閥門部件相對於所述噴嘴的所述本體被固定。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述控制腔室中的流體被閥門控制，所述閥門具有被偏置部件偏置到關閉位置的可移動部件，所述閥門具有第一壓力區域和第二壓力區域，所述第一壓力區域的增壓趨向於打開所述閥門，所述第二壓力區域的增壓趨向於關閉所述閥門；

其中在所述第一壓力區域的壓力與在所述第二壓力區域的壓力的平衡導致所述閥門關閉。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述控制腔室中的流體被操作第一閥門的第一電磁閥與操作第二閥門的第二電磁閥控制。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述控制腔室從入口被選擇性地補給，並且所述控制腔室被通過出口向低壓區域選擇性地洩壓；所述噴射裝置還包括從所述入口被補給並且被通過所述出口向所述低壓區域洩壓的冷卻迴路。

根據本發明的一個方面，提供一種用於將燃料噴射到內燃機的燃燒室內的噴射器噴嘴，所述噴嘴包括盤體，所述盤體具有多個圍繞所述盤體的外圍設置的噴嘴孔。

根據本發明的一個方面，提供一種用於將燃料噴射到內燃機的燃燒室內的噴射器噴嘴，所述噴嘴包括至少一個噴嘴孔，所述噴嘴孔具有小於0.05mm，或者小於0.025mm的橫截面尺寸。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中有多個關聯的噴嘴孔被圍繞著盤體設置，所述盤體構成噴射器噴嘴的一部分。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述活塞被設置成在使用中圍繞軸線旋轉。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述活塞設有朝向所述關聯的腔室的第一活塞工作面積，並且所述活塞還設有與所述高壓腔室處於流體連通的第二活塞工作面積，所述第一活塞工作面積由第一外緣限定，所述第一外緣具有用於相對於所述噴射器的第一組件運動的第一密封面；

所述第二活塞工作面積由第二外緣限定，所述第二外緣具有用於相對於所述噴射器的第二組件運動的第二密封面；

其中所述活塞的所述第一密封面與所述活塞的所述第二密封面被相對於彼此固定，而所述噴射器的所述第一組件與所述噴射器的所述第二組件是相對於彼此可以橫向地運動的。

根據本發明的一個方面，提供一種製造噴嘴孔的方法，其包括：

a)提供第一部件；

b)提供第二部件；

c)在所述第二部件內提供凹陷部分；

d)將所述第一部件連接到所述第二部件，使所述凹陷部分構成所述噴嘴孔的至少一部分。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中所述噴射裝置不具有被操作用來偏置所述活塞的機械裝置。

根據本發明的一個方面，提供一種用於在壓力下將流體噴射到關聯的腔室中的噴射裝置，所述噴射裝置包括：

本體；

活塞，所述活塞在朝著所述活塞從外部作用的所述關聯的腔室中的流體壓力的作用下可以在所述本體中移動，所述活塞可以被操作用來在高壓腔室中壓縮將要被噴射的流體，且所述活塞在控制腔室中可以抵抗流體壓力的作用而移動，其中所述活塞的移動是可以通過控制所述控制腔室中的流體而選擇性地控制的；

與所述高壓腔室選擇性地流體連通的噴嘴閥門以及關聯的噴嘴孔；其中當所述噴嘴閥門打開時，來自所述高壓腔室的高壓流體可以被通過所述噴嘴孔噴射；

其中作用在所述活塞上的流體壓力導致所述活塞的運動單獨地發生。

附圖說明

本發明現在將會被參考附圖僅僅通過示例的方式來進行描述，在附圖中：

圖1是根據本發明的噴射裝置的橫截面示意圖；

圖2是圖1的放大示意圖；

圖3示出了容納在內燃機中的圖1的所述噴射裝置；

圖4是圖1的進一步的示意圖，示出了冷卻迴路；

圖5示出了處於填充過程中的圖1的所述噴射裝置；

圖6示出了處於噴射過程中的圖1的所述噴射裝置；

圖7示出了圖1的活塞的放大示意圖；

圖8示出了處於噴射過程末尾的圖1的所述噴射裝置；

圖9示出了處於另一個狀態下的圖1的所述噴射裝置；

圖10示出了處於又一個狀態下的圖1的所述噴射裝置；

圖11示出了根據本發明的噴射裝置的又一個實施方式的橫截面示意圖的一部分；

圖12示出了沿著箭頭b的方向作出的圖11的所述噴射裝置的截面；

圖13示出了沿著箭頭b的方向示出的圖11的所述噴射裝置的一部分；

圖14示出了沿著箭頭l的方向作出的圖11的部分示意圖；

圖15示出了與圖14的示意圖相似的示意圖，其具有替換形狀的凹槽；以及

圖16示出了與圖11的示意圖相似的示意圖，其屬於圖11的所述噴射裝置的一種變體。

具體實施方式

參閱附圖，在此示出了一種噴射器10，其具有大致為圓柱形的噴射器主體12。在所述噴射器的頂部安裝有第一電磁閥14，其操縱第一閥門16。第二電磁閥18被安裝在所述第一電磁閥旁邊並操縱第二閥門20。噴嘴閥門22被安裝在所述本體內且包括第一閥門部件24和第二閥門部件26。活塞28被安裝在所述本體的與所述第一電磁閥相對的一端內。所述本體包括圓柱形套管30。所述本體包括如下的多種流體埠/通路/區域：

入口埠32

出口埠34

冷卻通路36，包括通路37、通路38及通路39

控制腔室40，包括區域41、區域42、區域43、區域44、區域45、區域46、區域47、區域48及區域49

高壓區域50

區域52

出口通路54

在所述入口埠32和所述區域41之間設有單向閥56，在本實施方式中其為加載彈簧的球閥。

在所述區域46和所述高壓區域50之間設有單向閥58，在本實施方式中其為加載彈簧的先導式球閥。

控制閥60(具體參見圖2)包括由圓柱形壁部62以及圓形端面63限定的閥門部件61。所述控制閥60在所述噴射器本體12的通孔64內可以滑動。

所述圓形端面63朝向區域49。所述圓柱形壁部62的一部分朝向區域52。所述閥門部件61的一部分朝向區域48。所述閥門部件61在圖2的箭頭a的方向上的運動將會導致所述控制閥60開啟，因為所述圓形端面63將會移動並越過區域52的鄰近部分，從而將區域49設置成與區域52流體連通。

彈簧65在圖2的箭頭b的方向上偏置所述閥門部件61，如同將要在下面被進一步描述的那樣。

所述閥門部件61設有正對區域49的第一工作面積61a。區域49中的流體的壓力將會作用在所述第一工作面積61a上，從而導致：

被施加到閥門部件61上的沿著箭頭a方向的力等於區域49中的壓力乘以所述第一工作面積61a。

在這種情況下所述第一工作面積等於所述閥門部件61的橫截面面積。

所述閥門部件61還設有正對區域49的第二工作面積61b。區域49中的流體的壓力將會作用在所述工作面積61b上，從而導致：

被施加到閥門部件61上的沿著箭頭b的方向的力等於區域48中的壓力乘以所述第二工作面積b。在這種情況下所述第二工作面積61b與所述第一工作面積61a相等。

所述第二閥門部件26大致為細長形狀並且具有被連接到圓錐形端面71的大致為圓柱形的壁部70。所述圓錐形端面71具有多個噴嘴孔72。在所述大致為圓柱形的壁部70的與所述圓錐形端面71相反的一端，所述大致為圓錐形的壁部包括公螺紋73，其允許所述第二閥門部件被旋擰到與所述本體的母螺紋孔形成嚙合，從而確保所述第二閥門部件可以被堅牢地連接到所述本體上。所述大致為圓錐形的壁部70包括兩個縱向設置的凹槽74及75。

所述第一閥門部件24由銷釘76和橫向銷釘78限定出來。所述銷釘76大致為細長形狀並且包括圓錐形末端77，所述圓錐形末端77選擇性地接合所述圓錐形端面71的圓錐形內表面71a，從而選擇性地關閉所述噴嘴閥門，如同將要被進一步描述在下面的那樣。所述第一閥門部件還包括彈簧對接結構，其形式為具有端部78a和78b的橫向銷釘78。所述橫向銷釘78與所述銷釘76處於形狀適配的接合狀態。在從圖1觀察時，端部78a通過凹槽75斜向凸出，而端部78b通過凹槽74在相反的方向上斜向凸出。在從圖1觀察時，彈簧80作用在端部78a和78b上並且大致向下方偏置所述橫向銷釘78以及所述銷釘76。

彈簧80的端部80a與所述噴射器本體12上的鄰接結構接合。因此，所述第一閥門組件24可以沿著箭頭a的方向以及沿著箭頭b的方向移動，如同將要被進一步描述在下面的那樣，而所述第二閥門組件26被牢固地固定到所述噴射器本體12上，且因此而不能沿著方向a或方向b移動。

所述活塞28包括大致為圓形的盤體82，其連接到直立的大致為圓柱形的壁部83。密封件84密封正對所述噴射器本體12的凹陷部分的所述大致為圓形的盤體82的外圍邊緣。密封件85密封正對所述圓柱形套管30的內部表面的所述大致為圓柱形的壁部83。密封件86密封正對所述第二閥門部件26的所述大致為圓柱形的壁部70的外部表面的所述大致為圓柱形的壁部83的內部表面。因此，所述活塞可以相對於所述噴射器本體12沿著箭頭a的方向及沿著箭頭b的方向移動，如同將要被進一步描述在下面的那樣。彈性擋圈87被收容在所述大致為圓柱形的壁部83的內側上的圓形凹槽中。所述彈性擋圈包括兩個指向內部的指狀部86a和86b，它們被分別收容在所述第二閥門部件26的凹槽75和74中。所述彈性擋圈通過抵接所述凹槽75和74的所述指狀部86a和86b限制所述活塞可以在箭頭b的方向上作出的移動的幅度。

所述噴射器10被用於將燃料噴射到內燃火花點火發動機90的燃燒室91a中(見圖3)。所述發動機具有容納氣缸93的氣缸蓋91和氣缸座92，往復式活塞94在所述氣缸93中運動。所述氣缸蓋包括具有入口閥95a的入口埠95和具有排氣閥96a的排氣端96。所述噴射器10被插入到所述氣缸蓋中的通孔97內，使得所述活塞28被暴露到所述燃燒室91a內部的壓力中。

所述噴射器可以被通過夾具98、夾持擋圈99(其僅有一部分被示出在圖3中)夾持到位。所述夾具98被穿過所述夾具並且被旋入到所述氣缸蓋91中的通孔191內的螺栓(未示出)固定到位。

燃料泵p從燃料箱t將燃料f泵入到所述入口埠32中，如同將要被進一步描述在下面的那樣。回收管線r從所述出口埠34將燃料轉移回燃料箱t。

在本實施方式中，所述發動機90為四衝程柴油發動機，其依照傳統方式工作，也就是說，當所述活塞94下降時，進氣衝程通過入口埠95經由閥門95a將空氣吸入到所述氣缸93中。當所述活塞94朝著所述氣缸蓋移動時，壓縮衝程就開始了。在產生能量的動力衝程中，所述噴射器10將會在適當的點火時間噴射燃料並導致所述活塞下降；在動力衝程之後，所述活塞朝所述氣缸蓋移動，同時所述閥門96a開啟，允許排氣產物被通過排氣埠96排出(排氣衝程)。之後上述工序自動循環。

參閱圖4，冷卻通路36的通路38為螺旋形，並且在將任何組件組裝到所述本體中之前，尤其是在將所述圓柱形套管30組裝到所述本體12中之前，首先被加工成所述噴射器本體12的圓柱形凹陷部110。一旦限定出所述通路38的所述螺旋形凹槽被加工完成，所述套管30就可以被壓緊適配進去，從而形成螺旋形的通路38。通路38的一端部38a和通路37直接流體連通，通路38的相反的另一端部38b和通路39直接流體連通。

在使用時，燃料泵p從燃料箱t將燃料f泵送到入口埠32中。這些燃料中的一部分之後通過所述冷卻通路36，其通過方式為首先通過通路37中，然後通過通路38的端部38a，然後通過通路38，然後通過通路38的端部38b，然後通過通路39，然後通過出口埠34，並沿著回收管線r回到燃料箱t。圖4中的箭頭c示出了該流動路徑。當燃料f離開燃料箱t後，它將會變得比所述發動機的所述氣缸蓋更冷，因此當所述燃料流動時，特別是在通路38中流動時，它將會從所述噴射器吸收熱量，從而冷卻所述噴射器。已經變暖的燃料將會被回收到燃料箱t，在那裡它將會對大氣中散發熱量。

所述噴射器在所述發動機的所述吸氣、壓縮、動力和排氣衝程期間的工作詳述如下：

噴射器的填充

圖5示出了所述噴射器的所述高壓腔室50如何被填充。

所述第一電磁閥14被操作，使得所述第一閥門16處於關閉狀態(所述第一電磁閥14和閥門16被配置成使得所述閥門16是常閉的，也就是說，當所述第一電磁閥14沒有通電時，亦即沒有電流流過所述第一電磁閥的線圈時，閥門16關閉)。所述第二電磁閥18被操作，使得所述第二閥門20處於開啟狀態(所述第二電磁閥18和第二閥門20被配置成使得所述第二閥門20是常開的，也就是說，當沒有電力被供應到電磁閥18時，閥門20是開啟的)。因為區域47將區域49流體連接到區域48，同時因為區域48並未流體連接到區域52(因為閥門16是關閉的)，這樣區域49和區域48中的壓力是相等的，因此所述閥門部件61的相反兩側的液體壓力也是相等的。這樣，作用在所述第一工作面積61a上的由區域49中的壓力產生的沿著箭頭a的方向作用的力等於作用在所述第二工作面積61b上的由區域49中的壓力產生的沿著箭頭b的方向作用在所述閥門部件61上的力(因為區域48和49中的壓力是相等的，也因為所述第一工作面積61a是和所述第二工作面積61b相等的面積)。由於所述彈簧65在閥門部件61上施力以在箭頭b的方向上推動所述閥門部件61，因此控制閥60被關閉。在入口埠32處的來自燃料泵p的壓力導致單向閥56開啟，從而燃料從所述入口埠32流到所述控制腔室40中，也就是流到所述區域41中，並從區域41再流到區域42及43中。一些燃料從區域41流到區域44中，再從區域44流到區域46中。流到區域46中的燃料導致單向閥58開啟，允許燃料流到所述高壓腔室50中。燃料也會從區域44流到區域49，再從區域49流到區域45。燃料不會通過區域52中，因為如上所述，控制閥60是關閉的。

由於流體可以流到區域43中，並且也可以流到高壓區域50中，從而這樣就允許所述活塞28在區域50和區域43被燃料填充時沿著箭頭b的方向移動

應當理解的是，作用在活塞上的力是高壓區域50中的瞬時壓力、所述控制腔室40中的瞬時壓力、以及所述燃燒室91a中的瞬時壓力的綜合。特別地，在所述燃燒循環的某些時段期間，尤其是在所述進氣衝程期間，所述燃燒室91a中的瞬時壓力將會低於大氣壓力。因此，所述活塞28可以被設置用來沿著箭頭b的方向移動，從而使得當所述高壓區域50和區域43的體積因為活塞28的運動而增加時，所述高壓區域50和區域43被燃料填充。

應當注意的是，所述彈性擋圈87及指狀部87a和87b限制活塞28可以沿著箭頭b的方向作出的運動的幅度，也就是說，所述彈性擋圈87防止所述活塞28「掉落」到所述氣缸蓋中。

一旦所述噴射器被充滿(或者完成填裝)，則在所述四衝程循環周期之後，在所述壓縮衝程期間，所述氣缸蓋中的壓力將會開始增加，從而作用在活塞28上。然而，由於控制閥60是關閉的，同時由於單向閥56及58將會關閉，所述控制腔室40將會變為液壓閉鎖狀態，並且因此將會阻止所述活塞在箭頭a的方向上的運動。

開始噴射

圖6示出了噴射是如何開始的。

為了開始進行噴射，所述第一電磁閥14被操作以打開所述第一閥門16。所述第二閥門20保持開啟。

隨著閥門16開啟，區域48中的流體可以流過閥門16及流過閥門20，並流到出口埠34中，如圖6中的箭頭d所示，並且繼續流到低壓區域中，也就是流到燃料箱t中。這樣就導致區域48中的燃料壓力下降，特別是下降到在區域49中受到的壓力以下。區域47相對較為狹窄並且在流體從區域49流動到區域48時用作限流器。當流體沿著區域47流動時，這種限流作用導致壓力下降，進而導致區域48中的壓力比區域49中更低。因此，相比於作用在所述第一工作面積61a上的壓力，有更低的壓力作用在所述第二工作面積61b上，這個壓力差足以克服所述彈簧65的彈力，導致閥門部件61沿著箭頭a的方向移動到圖6中所示的位置，從而開啟所述控制閥60並允許區域49中的流體流動到區域52中以及通過所述出口埠34流出(參見箭頭e)。

如同剛才描述的那樣打開所述控制閥60會導致所述低壓區域40不再處於液壓閉鎖狀態。作用在所述活塞28的環形面上的所述燃燒室中的壓力(由圖6中的箭頭e表示)不再受區域43中的壓力影響(因為該壓力現在通過區域42、44、49、52以及所述出口埠34被洩放到低壓區域(例如洩放到燃料箱))。因此，作用在所述活塞28上的壓力僅僅受所述高壓區域52中的壓力影響。

圖7示出了單獨的活塞27的簡化示意圖。所述活塞具有較大的外部直徑g1和內部直徑g2。應當理解的是，所述氣缸蓋內的壓力作用在工作面積h1上：

所述高壓區域50中的燃料作用在工作面積h2上：

因此，所述高壓區域50中的壓力是所述氣缸蓋內的壓力的h1/h2倍。從而所述活塞28用於根據所述高壓區域50中的壓力來增大氣缸的壓力。

所述銷釘76與密封件76a處於滑動接合狀態。密封件76a接下來被封裝到所述噴射器主體12的開孔中。這樣，區域45被與高壓區域50隔開。區域45構成控制腔室40的一部分，其如圖6所示，被連通到低壓區域，也就是連通到燃料箱t，從而銷釘76的低於(當從圖6中觀察時)密封件76a的一部分承受較高的壓力(也就是高壓區域50中的壓力)，而銷釘的高於密封件76a的一部分承受所述控制腔室40中的壓力，該壓力在控制閥60開啟時為洩壓後的壓力。因此，高壓腔室50和控制腔室40之間的壓力差足以對抗彈簧80的作用而向上移動所述銷釘76，從而將圓錐形端部77從圓錐形內表面71a上分離，因此而開啟噴嘴閥門22並允許燃料被通過噴嘴孔72噴射到所述氣缸蓋內。

應當理解的是，所述燃料將會在所述高壓區域50中的即時燃料壓力下被噴射，該即時燃料壓力將會是所述氣缸蓋內的即時壓力的h1/h2倍。

結束噴射

為了結束噴射過程，所述控制腔室40被設置成液壓閉鎖狀態。這是通過像圖8中所示的那樣關閉所述第二閥門20而完成的。一旦第二閥門20已經關閉，所述活塞28就不再會在箭頭a的方向上移動，因為所述控制腔室40為液壓閉鎖狀態。一旦所述活塞28停止在箭頭a的方向上移動，則所述高壓區域50的體積停止減小，從而燃料的噴射停止。

圖8已經描繪了截至閥門20關閉的瞬間的狀態。在這一瞬間控制閥60仍然是開啟的。

在閥門20關閉之後，很快區域48及49中的壓力將會平衡(通過區域47)，從而導致所述彈簧65在箭頭b的方向上移動所述閥門部件61，進而關閉所述控制閥60。這被示出在圖9中。

閥門16之後可以被關閉(如圖10中所示)。

閥門20之後可以被開啟(如圖5中所示)，從而允許重新裝滿(或者裝填)所述高壓腔室50，為下一個噴射階段作準備。

在其他實施方式中，其他的噴嘴閥門也可以被使用，例如可以使用軸針式噴嘴閥門。軸針式噴嘴閥門是眾所周知的，其中第一閥門部件相對於第二閥門部件是可移動的，以便選擇性地限定出噴嘴孔。

參見圖11及13，其中示出了另一個實施方式的噴射器210，在其中執行與噴射器10的功能實質相同的功能的部件被用加大了200的標號標示。

活塞228包括大致扁平的盤體310，其外部周緣向外連接到大致為圓柱形的部件312上。部件312具有外表面314和抵接結構316。抵接結構316並非連續的環形抵接結構，相反地，其由四個分離的抵接結構(其中的三個被示出在圖12中)組成。每個抵接結構316具有兩個環繞周向設置的邊緣361、365，設置該等邊緣的目的將會被進一步描述在下面。

所述圓柱形部件312的一部分從所述扁平的盤體310向下延伸，在具有斜角的邊緣318終止。從所述盤體310的中心向上延伸的是氣缸320，其具有外表面322和中心孔323。氣缸320具有橫向鑽孔，其限定出橫向設置的通孔324及325。定位於所述中心孔323的下方部分中的是單向閥328，所述單向閥328具有球芯329，所述球芯329被彈簧331向上偏置到與底座330嵌合。連接到所述氣缸320的下方部分上的是盤體334。所述盤體334被與活塞228的下表面228a隔開，從而限定出區域336。所述盤體334的外部周緣335設有斜角以便匹配具有斜角的邊緣318的傾斜角度。橫向鑽孔338和339使得中心孔323能夠與區域336處於流體連通。

盤體334的邊緣335在形狀上大致為圓錐形，但是包含有大致徑向地設置的一組凹槽340(見圖13)。在每個凹槽之間是部分的圓錐形基面341。每個凹槽都較淺，例如深度為0.025mm。

所述盤體被組裝到所述氣缸320的下方部分上並且被焊接到位，從而使上述基面341和大致為圓柱形的部件312的具有斜角的邊緣318接合。因此，與所述基面341和具有斜角的邊緣318配合的所述凹槽340限定出一組噴嘴孔272。

所述高壓區域250由氣缸350部分地限定出來，所述氣缸350被焊接(通常通過雷射焊接)到頂帽352上。頂帽352因此而封住所述氣缸350的端部350a。所述氣缸350具有內表面354和橫向設置的橫向鑽孔356及357。頂帽352被容納在噴射器本體212的凹陷部359內。頂帽352的直徑在凹陷部359內為松配合，其原因將會被進一步描述在下面。

彈性擋圈360被收容在所述本體的凹槽362中，以防止所述氣缸350和所述頂帽352在箭頭b的方向上移動。

所述噴射器本體212具有環形的抵接結構366和圓柱形的內表面367。

噴射器210的操作原理與噴射器10的操作原理是相似的。

這樣，當所述活塞在箭頭b的方向上移動時，所述高壓區域250可以從所述控制腔室240被裝填。將所述控制腔室240液壓閉鎖阻止了所述活塞在箭頭a的方向上的運動。將所述控制腔室240向低壓區域(例如燃料箱)洩壓則允許所述活塞在箭頭a的方向上移動。由於正對所述燃燒室291a的所述活塞的工作面積300h1大於所述氣缸320的有效工作面積200h2，燃料從所述高壓區域250向下方流動，穿過所述中心孔323，通過所述單向閥280，穿過所述孔338和339，再穿過區域336，並且經由所述噴嘴孔272被噴射到所述燃燒室291a中。

如上所述，所述活塞的表面314是圓柱形的，和所述本體212的內表面367一樣。表面314和367都被製造到其緊密度容限，使得表面314的直徑幾乎和表面367的直徑一樣大，僅存在用於允許所述活塞在所述本體內滑動的差異。因此，密封件被獨立地構造在表面367和314之間，也就是說，不存在對於另外的o形密封圈、活塞環密封件或類似部件的需求，這就是表面314和367的尺寸的公差精度標準。

相似地，表面322和表面354被製造到其緊密度容限，表面354僅僅略微地大於表面322，足以允許滑動配合。因此，密封件被獨立地構造在表面322和354之間，也就是說，不存在對於另外的o形密封圈、活塞環密封件或類似部件的需求，這就是表面322和354的尺寸的公差的精度標準。

如上所述，頂帽352在凹陷部359內處於松配合。這允許所述頂帽352和氣缸350在圖11的觀察狀態下向左或向右移動，或者移進或移出紙面，以便考慮到表面314和367的軸線、以及表面322和354的軸線的任何不匹配的情況。通過允許所述氣缸350和頂帽352以這種方式「浮動」，表面314和367可以被精確地加工以用作密封件，而表面322和354也可以被精確地加工以用作密封件，同時軸線上的任何不匹配的情況都會在所述頂帽352的「浮動」中被考慮到。

應當理解的是，所述活塞228可以自由地圍繞軸線k旋轉。活塞228的任何這樣的旋轉都將導致抵接結構316的邊緣364和365也發生旋轉，從而清除掉任何可能積聚在抵接結構366上的殘留物。

在又一個實施方式中，凹槽340在被大致徑向地設置時可以包括相對於它們的設置方向的微小切線元。當燃料被噴射時，相對於所述凹槽的所述切線元將會促進所述活塞228的旋轉，從而產生上面所述的清潔作用。或者，表面322的軸線可以是從表面312的軸線略微偏離。這種微小的偏離也可以導致所述活塞228旋轉，從而產生上面所述的對抵接結構336的清潔作用。

在所述四衝程循環期間的所述噴射器210的工作如下所述：

控制腔室240被以一定的方式從燃料泵供給燃料，該方式相似於如圖5中所示的控制腔室40被燃料泵p供給燃料的方式。當所述活塞228在控制腔室240中的壓力和所述燃燒室291a中的部分真空的影響之下在箭頭b的方向上移動時，基於所述吸氣衝程，燃料可以從所述控制腔室240經過氣缸350的通孔357和356，再經過氣缸320的通孔325和324流動到中心孔323中，從而填裝所述高壓區域250。活塞228在箭頭b的方向上的連續運動將會導致所述抵接結構216緊密地接合所述抵接結構366，從而防止活塞228在箭頭b的方向上的進一步運動。

一旦所述高壓區域250已經擴大到它的最大體積並且已被填裝，所述控制腔室240可以被液壓閉鎖，例如像圖5中所示的那樣基於較高的控制腔室40完成。

當壓力在所述壓縮衝程期間增加時，活塞228將因此而不會移動，因為所述控制腔室240是液壓閉鎖的。

當需要噴射時，所述控制腔室240將會被向低壓區域洩壓(例如向燃料箱洩壓)。這將會導致活塞228在箭頭a的方向上移動進而導致通孔324的下方邊緣越過所述通孔356的上方邊緣，同時也導致通孔325的下部邊緣越過通孔357的上部邊緣。一旦這種情況發生，所述高壓區域250就被與所述控制腔室240分隔，並且活塞228在箭頭a的方向上的連續運動將會導致流體從所述高壓區域250通過所述中心孔323下方，經過單向閥328，通過通孔338和339，進入區域336中，然後從噴嘴孔272排出並進入所述燃燒室291中。

為了停止噴射，所述控制腔室240被再次液壓閉鎖(例如像圖8中所示，其中控制腔室40是液壓閉鎖的)。控制腔室240的液壓閉鎖防止活塞228在箭頭a的方向上的進一步運動，從而防止流體的任何進一步的噴射。

活塞228在箭頭b的方向上的運動可以通過允許流體從燃料泵在壓力下進入所述控制腔室240而被實現，並且也可以通過在所述進氣衝程期間在所述燃燒室291a中構造部分真空而被實現。活塞228的向下運動將會在所述高壓區域250中創造較低的壓力，直到這樣的時刻，即當通孔324的下部邊緣在筒356的上部邊緣下方移動，且通孔325的下部邊緣在通孔357的上部邊緣下方移動時，所述高壓區域250因此而將會和所述控制腔室240處於流體連通，並且所述高壓區域將會被來自所述控制腔室240的流體充滿。

在另一種噴射器實施方式210'(參見圖16)中，單向閥358'可以被適配到頂帽352'上。這樣的單向閥將會允許流體從控制腔室240'通過而到達高壓腔室250'，從而允許高壓區域被重新充滿(或者填裝)，但是將會在將流體噴射到燃燒室中的過程中阻止流體從高壓區域向控制腔室的通過。如同在圖16中可見的那樣，相比於圖11，通孔357、325、324及356已經被取消了。

應當理解的是，所述活塞228和噴嘴孔272被相對於彼此固定，並且當所述活塞像上面所描述的那樣沿著箭頭a和b的方向移動時，則所述噴嘴孔272與所述活塞一起移動。

如上所述，凹槽34是非常淺的，例如僅有0.025mm的深度。所述盤體334可以通過衝壓或擠壓，或者在邊緣335中用其他方法形成相對較深的凹槽而被製造出來。例如，具有0.1mm的深度的凹槽可以被擠壓成形或者用其他方法形成於邊緣335上。一旦較深的凹槽被形成，所述部分圓錐形的基面341就可以都作為單獨的機械操作，例如通過研磨而被加工出來。在上述的示例中，如果所述部分圓錐形的基面341被磨掉0.075mm的厚度，則由此形成的凹槽的深度就將會是0.025mm。所述盤體334可以而後被裝配到活塞228的空餘部分上並且例如通過雷射焊接被固定到位。

形成相對較深的凹槽，而後再加工出相關聯的基面以構成較淺的凹槽，是構造較淺凹槽的有效方法。尤其地，構建具有0.025mm的尺寸的噴嘴孔是很困難的。同時，目前的噴嘴孔可能是雷射打出的，這類雷射打孔方式趨向於形成較大的孔，例如直徑為0.1mm的孔。

0.025mm的噴嘴孔272的優點在於，一旦所述控制腔室240已經被向低壓區域洩壓，所述噴嘴孔272內的將要被噴射的燃料的彎月面效應會趨向於迅速停止噴射。這樣迅速停止噴射是很有利的，因為現有技術的噴射器在噴射之後的「燃料滴落」往往會造成汙染。

圖4示出了圖11的在箭頭l的方向上觀察的，也就是朝著噴嘴孔272觀察的示意圖。噴嘴孔272由v形凹槽340和具有斜角的邊緣318的組合形成。應當理解的是所述噴嘴孔272不是圓形的。在本實施方式中，它的形狀是三角形的，具有三個大致平直的邊緣。

圖15示出了一種備選形狀的凹槽340'，其在這個實施方式中為是大致呈u形的。同樣地，所述噴嘴孔不是圓形的。在這個實施方式中噴嘴孔具有由所述大致為圓柱形的通路312的所述具有斜角的邊緣318形成的一個大致平直的邊緣，在這個實施方式中其僅有一個大致平直的部分。在其他實施方式中，其他備選形狀的凹槽也可以被使用。

應當理解的是，對於具有相同的橫截面面積的兩個通孔，非圓形的通孔的外緣的長度將會比圓形通孔的周長更大。因此，當燃料射流進入所述燃燒室時，非圓形的噴嘴孔具有增加暴露的表面積的淨影響，這有助於燃料與空氣的混合及燃燒。

噴射器10的環形活塞28有利地提供了中心孔，用於讓所述噴射器的其他部件通過其伸出，在本實施方式中所述噴嘴閥門通過所述中心孔伸出。這樣的結構設計允許活塞軸向移動，也允許噴嘴閥門相對於所述噴射著裝置的本體保持靜止。有利地，當這樣的噴射器裝置被用作「式樣翻新」的商品時，替代不同類型的噴射器裝置，所述噴嘴閥門可以被設置成靜止在和最初被適配到發動機中的所述噴嘴閥門相同的位置。這意味著間隙，尤其是活塞與噴射器的間隙，可以依照發動機的最初設計被保持下來。

有利地，與第一電磁閥14及第一閥門16結合使用的所述控制閥60提供了一種快速關閉區域49和52之間的所述流體通路的方法。因此這樣就快速地液壓閉鎖控制腔室10，從而快速地停止燃料噴射。

有利地，操作第一閥門16的第一電磁閥14和操作第二閥門20的第二電磁閥18的設計允許所述第一和第二電磁閥的「下沉」或「保壓」時間被考慮進來。第一電磁閥14為常閉的而第二電磁閥18為常開的。因此，圖5示出了其中第一電磁閥14和第二電磁閥18都沒有通電，亦即沒有電力被供給到所述第一電磁閥14或第二電磁閥18的情況。圖6示出了噴射的開始階段，其中常閉的電磁閥14被通電從而開啟閥門16。然而，在噴射階段的末尾，被關閉的並不是閥門16，而是閥門20被通過給常開的電磁閥18通電而關閉(見圖8)。應當理解的是，開始噴射和結束噴射之間的時間段相對較短(通常為使曲柄旋轉一定角度，活塞接近上死點位置所花費的時間)。通過提供與兩個閥門相關聯的兩個電磁閥，允許噴射過程的開始和結束通過給一個電磁閥通電以及在給另一個電磁閥通電之後很快在很短的時間段內被完成。

圖11中所示的噴射器噴嘴，其包括盤體，所述盤體具有圍繞著所述盤體的外緣設置的多個噴射噴嘴孔，這是較為有利的，因為燃料在整個相對較大的直徑(亦即所述盤體的直徑)上被噴射。這樣就較好地在所述燃燒室中分配燃料。此外，若具有多個噴嘴孔，例如至少50個孔或至少100個孔，其中每個孔都具有較小的橫截面尺寸(例如0.05mm，或者小於0.025mm)，也會使燃料在燃燒室中良好地分配，並且也使燃料良好地霧化。

有利地，通過將圖11中的噴射器噴嘴與所述活塞結合起來，使得所述噴射器噴嘴在噴射期間移動，從而在燃燒室中更好地分配燃料。

應當理解的是，所述燃料的噴射壓力(也就是所述高壓腔室250中的壓力)取決於所述燃燒室中的壓力。所述燃燒室中的壓力取決於包括活塞位置的多種因素，也取決於已經產生的燃燒的程度。這樣，所述噴嘴10和210就在變化的壓力下噴射燃料。當噴射開始時，最初的燃料壓力將會主要取決於發動機的壓縮比以及特定的活塞位置。在噴射的期間所述活塞將會繼續運動，但是更加顯著地，在噴射開始時已經被噴射的燃料將已經開始燃燒，這會相應地增大氣缸的壓力，從而增大後續的被朝著噴射循環的在後部分噴射的燃料的噴射壓力。這樣，只要在噴射周期中的較晚被噴射的燃料將會在較高的壓力下被噴射，在相對較低的壓力下被噴射的初始燃料可能無法進入燃燒室。這樣就再次在所述燃燒室中良好地分配了燃料，因為最初的被噴射的燃料將會保持著較為接近所述噴射器噴嘴，同時在噴射過程中較晚被噴射的燃料將會前進得更加遠離所述噴嘴孔。

如上所述，所述噴射壓力是所述燃燒室壓力的h1/h2倍。h1和h2可以根據具體的發動機而被改變。然而，h1和h2也可以被設置成使得所述噴射壓力高於35000psi，優選地高於40000psi，更優選地高於45000psi。這樣高的噴射壓力明顯地高於在已知的噴射器系統中被發現的壓力，並且所述較高的噴射壓力將所述燃料霧化成非常小的粒徑，其相應地實質上消除了顆粒結構。這樣，根據本發明的與噴射器適配的發動機可以不需要處理系統後方的排氣裝置，例如顆粒過濾器。通過儘量減小產生的顆粒的量，所述燃燒過程可以被設置成在較低的燃燒室溫度下發生，其相應地減少了nox的產生。因此，就而言，根據本發明的與噴射器適配的發動機可以不需要用於nox的位於處理系統後方的排氣裝置。

如上所述，活塞28可以被致動而旋轉，並且有利地，任何可能趨向於聚集在抵接裝置366上的沉澱物將會被周向設置的邊緣364和365清除，從而保證在噴射器210的整個使用壽命期間都具有完整的活塞行程。相似地，活塞28可以自由轉動。

應當理解的是，活塞28和228在噴射期間在箭頭a的方向上移動。這種運動增加了所述燃燒室的體積，並且實際上改變了機械的總壓縮比。當所述發動機在較低功率下運時行，相對較小的量的燃料被噴射，並且所述活塞以相對較小的幅度在箭頭a的方向上移動。當所述發動機在較高功率下運行時，相對較大的量的燃料被噴射，並且所述活塞以相對較大的幅度在箭頭a的方向上移動。這樣，當運行在較低的功率下時，所述發動機在相對較高的壓縮比下運行，而當運行在較高的功率下時，所述發動機在較低的壓縮比下運行。這樣是較為有利的，因為其有助於促進溫度較低的燃燒，其導致了更低的nox水平。所述活塞的在箭頭a的方向上的運動可以用1.0點或者更大的單位改變所述壓縮比。或者，所述活塞在箭頭a的方向上的運動可以用1.5點或者更大的單位改變所述壓縮比。

為了避免疑問，這裡用1.0點為單位減小所述壓縮比的意思是例如標稱為15:1的壓縮比變成了14:1的壓縮比，或者標稱為16:1的壓縮比變成了15:1的壓縮比。

應當理解的是，所述活塞在噴射期間僅僅在箭頭a的方向上移動。一旦所述高壓區域已經被由在方向箭頭b上移動的所述活塞重新充滿(或者填裝)，所述活塞保持在這個(當觀察圖示時被降低的)位置，直到下一個噴射時間點。這意味著在所述排氣衝程中所述燃燒室的體積較小(因為所述壓縮比較高)，而這有助於洩放廢氣，因為當所述排氣閥關閉時，僅有更少的殘留廢氣停留在所述燃燒室中。這樣，可移動的活塞具有在所述壓縮衝程中改變所述壓縮比，但是在所述排氣衝程中保持高壓縮比的雙重優點。