燃料噴射裝置的製作方法
2023-06-17 23:28:21 3
專利名稱：燃料噴射裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料噴射裝置，特別適用於這樣的燃料噴射裝置，其中在共用軌道中蓄壓的高壓燃料被噴射到燃燒室中。
背景技術：
共軌式燃料噴射裝置，其中在共用軌道中蓄壓的高壓燃料被噴射到燃燒室中，是眾所周知的。共軌式燃料噴射裝置具有一個沿著閥關閉的方向向閥件施加燃油壓力的控制腔和一個沿著閥打開的方向向閥件施加燃油壓力的噴射腔。噴射定時是通過調節控制腔內的燃料壓力而控制的。在如JP-A-9-158811中公開的傳統共軌式燃料噴射裝置中，從入口引入的高壓燃料經過分支導管分配到控制腔和噴射腔中。分支導管由一個連接在控制腔與噴射腔之間並且由筆直延伸的豎直孔形成的燃料導管和一個與入口連通並且垂直於豎直孔延伸的燃料導管組成。
在共軌式燃料噴射裝置中，會在燃料導管中周期性地出現20至200MPa範圍內的脈動式壓力變化，這是因為從共用軌道引入的燃料會基於噴射腔的關閉和打開操作而實現水擊功能。脈動式壓力變化會給燃料導管內壁帶來很大的拉伸應力，如果應力集中在燃料導管的任何內壁上，則容易引起該處的燃料導管內壁出現諸如裂紋等疲勞破壞。
由於應力容易在分支部分處集中在分支導管的壁邊界上，因此重要的是限制壁邊緣處的應力集中。
在分支導管形成為T字形的情況下，即形成為一根直線燃料導管和一根垂直連接著直線燃料導管的燃料導管，如JP-A-9-158811中所公開，由於在分支部分處的壁上沒有銳角邊界，因此在分支部分處的壁邊界上的應力集中相對較輕。
然而，存在因構成部件鄰近於燃料噴射裝置而導致分支導管無法形成T字形的情況。例如，根據JP-A-10-153155中公開的共軌式燃料噴射裝置，通向入口的燃料導管以銳角連接著豎直孔。帶有這種銳角邊界的分支燃料導管具有一個缺點，即耐用性相對較差。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種燃料噴射裝置，其中用於將燃料從入口分配到控制腔和噴射腔中的分支導管被適宜地布置，而不會傷害耐用性。
為了達到上述目的，在一種燃料噴射裝置中，該裝置具有一個閥件，其用於打開和關閉一個與噴射孔連通的噴射導管；一個閥殼，其以可滑動和往復運動的方式保持著閥件；一個控制腔，其給予閥件沿著噴射孔關閉方向作用的燃料壓力；一個控制件，其用於控制控制腔中的燃料壓力；以及一個噴射腔，其給予閥件沿著噴射孔打開方向作用的燃料壓力，其中分支導管由用於將入口連接到噴射腔的第一流體導管和從一個分支部分開始分支並且用於將入口連接到控制腔的第二導管構成。第一流體導管從入口開始相對於閥殼軸線傾斜地延伸到一個轉彎部分，再從轉彎部分伸向噴射腔。
通過上面描述的分支導管，由第一流體導管的壁表面在轉彎部分處形成的每個壁邊界的角度和由第一和第二流體導管的壁表面在分支部分處形成的每個壁邊界的角度均為90度或以上，而且分支部分安置在離開轉彎部分處。優選將轉彎部分相對於分支部分安置在噴射腔一側。
在分支部分安置在與轉彎部分相同位置上的情況下，如果第二流體導管相對於第一流體導管上的一個從轉彎部分伸向噴射腔的部分布置在一條垂直線上，如傳統燃料噴射裝置中所公開，則由第一和第二流體導管的壁表面形成的壁邊界的角度是一個銳角。此外，如果第二流體導管不是相對於第一流體導管上的從轉彎部分伸向噴射腔的部分布置在一條垂直線上，而是傾斜布置，則由於第一流體導管上的從轉彎部分伸向噴射腔的部分安置在從裝置徑向向外偏移更多的位置上，因此燃料噴射裝置的整體會變得更大。
根據本發明的燃料噴射裝置，在轉彎部分和分支部分處的應力集中現象較輕，而且燃料噴射裝置的整體相對緊湊，這是因為分支部分安置在離開轉彎部分的位置上，而且由第一和第二流體管道的壁表面形成的壁邊界沒有銳角。
此外，優選使第一流體導管具有一個位於轉彎部分處的節流管和/或第二流體導管具有一個位於分支部分處的節流管。通過這種結構，流體導管在轉彎部分和/或分支部分處的橫截面面積變小，從而使得流體導管中的這些壁表面接收到的燃料壓力變小。
此外，還優選通過電解操作而在第一和第二流體導管的壁邊界的任何頂部加工出倒角，從而在其相反兩側形成新的壁邊界。電解操作能夠以相對較高的速度去除壁邊界的頂部，而不論被加工材料的硬度和強度如何。
此外，還優選通過電解或流體拋光操作而在第一和第二流體導管的壁表面形成的任何壁邊界上加工出圓角。這些操作可以有效地加工出圓角壁邊界，從而使壁邊界上的應力集中變輕。
通過閱讀下面的構成本申請一部分的詳細描述、附屬權利要求書和附圖，可以理解本發明的其他特點和優點以及相關部件的操作方法和功能。在附圖中圖1是根據本發明的一個實施例的燃料噴射系統的橫斷面圖；圖2是根據第一個實施例的燃料噴射裝置的局部放大圖；圖3是根據本發明第二個實施例的燃料噴射裝置的局部放大圖；圖4是根據本發明第三個實施例的燃料噴射裝置的局部放大圖；圖5是根據本發明第四個實施例的燃料噴射裝置的局部放大圖。
具體實施例方式
(第一個實施例)下面參照圖1和2描述作為根據第一個實施例的燃料噴射裝置的噴射器1。噴射器1插在並安裝在發動機(未示出)的發動機頭上，並且將供應自一個共用軌道(未示出)的高壓燃料直接噴射到發動機的每個缸體內。
一個保持架體11中設有一個針閥容納孔11h，其用於可滑動地容納著一個噴嘴閥件(閥件)20。保持架體11上還設有一個以61.5°的角度延伸到保持架體11的中心軸線的入口部分11f。一個杆式過濾器13布置在入口部分11f中。保持架體11在針閥容納孔11h徑向外側的位置上設有一個豎直孔50d。豎直孔50d的上端與形成在入口部分11f中的第一斜孔50j連通。豎直孔50d的下端敞開在保持架體11的下端面上，並與一個設在噴嘴體12中的燃料導管52連通。第一斜孔50j、豎直孔50d和燃料導管52構成了第一流體導管。
噴嘴體12通過一個鎖緊螺母14擰緊並固定在保持架體11上。噴嘴體12和保持架體11構成了一個閥殼。
噴嘴體12上設有一個閥座12a、若干噴射孔12b和一個針閥容納孔12e。噴射孔12b與針閥容納孔12e連通。針閥容納孔12e與針閥容納孔11h同軸形成並相互連通。噴嘴體12在針閥容納孔12e的上部處與噴嘴閥件20滑動接觸，但二者之間沒有明顯的間隙。因此，噴嘴閥件20被噴嘴體12以可滑動和往復運動的方式保持著。一個噴射腔(燃料池)53通過針閥容納孔12e中部的徑向擴張而形成。噴射腔53與燃料導管52連通。在位於針閥容納孔12e下部的噴嘴體12與噴嘴閥件20之間形成了圓周間隙。閥座12a形成在構成噴射導管的圓周間隙的下端。燃料泵(未示出)通過共用軌道供應的燃料經杆式過濾器13、第一斜孔50j、豎直孔50d、噴射件53和針閥容納孔12e到達噴射孔12b。
噴嘴閥件20具有一個相對於噴射腔53位於噴射孔12b一側的小徑部分和一個直徑大於小徑部分並且相對於噴射腔53位於噴射孔12b相反一側的大徑部分。因此，噴射腔53中的燃料壓力將給予噴嘴閥件20一個沿圖1和2中的向上方向即沿著噴射孔12b打開方向的作用力。一個以其一端被保持架體11支承著的彈簧15沿圖1和2中的向下方向即沿著噴射孔12b關閉方向推動噴嘴閥件20。噴嘴閥件20在其上部設有一個控制活塞20a，該活塞被保持架體11的內圓周壁以可滑動和流體密封的方式保持著。
如圖1所示，一個控制腔板16安置在針閥容納孔11h的上方。一個閥座板18放置在控制腔板16與一個端板17之間。閥座板18中設有一個閥孔18a。端板17擰入並固定在保持架體11中。因此，控制腔板16和閥座板18被鎖定在端板17與保持架體11之間。
控制腔板16中設有一個與閥孔18a和針閥容納孔11h連通的控制腔16c。控制腔16c還通過一個槽16a和一個孔口16b而與第二斜孔51連通。第二斜孔51與第一斜孔50j連通。經第一和第二斜孔50j和51引入控制腔16c中的高壓燃料沿圖1和2中的向下方向即沿著噴射孔12b關閉方向推動控制活塞20a。控制腔16c中的燃料壓力大小被一個致動器12控制著，後者用於引起一個控制閥件40的打開和關閉操作。
如圖2所示，致動器2通過一個鎖緊螺母34緊固在保持架體11上。致動器2構成了一個用於控制控制腔16c中的燃料壓力的控制件。致動器2是一個電磁閥，其通過運轉而帶動控制閥件40往復移動。
當控制閥件40停靠在閥座板18上時，閥孔18a關閉。當控制閥件40從閥座板18離開時，閥孔18a打開。控制閥件40布置在一根軸42的下端的下方，該軸壓配在一個銜鐵41上。
一個定子31環繞著一個止動件35安置，該止動件具有一個圓盤部分和一個圓柱部分。一個環繞著繞線管纏繞的線圈32容納在定子31中。線圈32通過一個連接器60的端子61連接在電路中。一個容納著定子31和止動件35的殼體33通過鎖緊螺母34緊固在保持架體11上。
一個端體39通過打樁而固定在殼體33的一端。端體39的下端與止動件35的上端相接觸。一個調節管37壓配在端體39中。
一根彈簧38容納在止動件35的圓柱部分中。彈簧38的一端與調節管37的下端相接觸，另一端與一個被安置得能夠在止動件35的圓柱部分中往復移動的彈簧底座70相接觸。彈簧38沿圖2中的向下方向即沿著噴射孔12b關閉方向推動軸42、銜鐵41和控制閥件40。
當控制閥件40移動而打開閥孔18a後，來自控制腔16c的燃料將流入通孔17a和17b中。此外，從噴射腔53洩漏的燃料將經過一根導管11g流入通孔17a和17b中。這些燃料流入止動件35的圓柱部分中，環繞著銜鐵41流過，再經調節管37而從噴射器1排出並返回燃料罐。
如前所述，第一斜孔50j、豎直孔50d和燃料導管52構成了第一流體導管。第二斜孔51構成第二流體導管。
第一和第二斜孔50j和51以這樣的方式連接著，即它們的中心軸線彼此以118.5°的角度交叉。在第一斜孔50j與豎直孔50d的中心軸線的交點附近，第一斜孔51j具有一個轉彎部分51c。角度為B和C的壁邊界由第一斜孔50j和豎直孔50d形成。角度B為118.5°，角度C為121.5°。也就是說，由第一斜孔50j和豎直孔50d形成的每個壁邊界角是不小於118.5°但小於180°的鈍角。
第一斜孔50j和第二斜孔51以這樣的方式連接，即它們的中心軸線彼此垂直。一個分支部分50a位於第一和第二斜孔50j和51的中心軸線的交點附近。壁邊界的角度A和D由第一和第二斜孔50j和51形成。在軸向橫斷面上的每個壁邊界的角度A和D均為直角。
第一斜孔50j具有一個位於分支部分50a與轉彎部分50c之間的直線部分50b。這意味著豎直軸50、第一斜孔50j和第二斜孔52的中心軸線永遠不會在一個點上相交。
接下來描述噴射器1的燃料噴射操作。
燃料從一個燃料噴射泵(未示出)中噴出並被輸送到共用軌道中。在共用軌道的蓄壓腔中蓄壓到預定壓力的高壓燃料經過一根可以連接到入口部分11f上的管子(未示出)流入第一斜孔50j中。響應於發動機操作狀態的激勵電流被ECU(未示出)供應到線圈32中。隨著線圈32受激，銜鐵41被吸引向定子31並向上移動，以抵消施加在控制閥件40上的推力，從而隨著燃料流出閥孔18a而使控制閥件40沿著閥打開的方向即圖2中的向上方向移動。當控制閥件40移動而打開閥孔18a時，從控制腔16c中流出的燃料將經過通孔17a和17b、調節管37和外側管子(未示出)返回燃料管。
在閥孔18a被打開後，由於經閥孔18a流出的燃料量大於經孔口16b流入的燃料量，因此控制腔16c中的燃料壓力開始降低。當控制腔16c中的燃料壓力降低到一定程度，從而使得彈簧15的推力與控制腔16c中的燃料沿噴射孔12b關閉方向作用在噴嘴閥件20上的壓力的合力小於噴射腔12b中的燃料沿噴射孔12b打開方向作用在噴嘴閥件20上的壓力時，噴嘴閥件20將沿著打開噴射孔12b的方向移動，並且在噴嘴閥件20離開閥座12a時，噴射孔12b將打開。
隨著線圈32斷電，定子31的吸引力消失。因此，彈簧38的推力將抵抗著控制腔16c中的燃料壓力而沿閥關閉方向推動控制閥件40。在控制閥件40關閉了閥孔18a後，燃料將繼續從孔口16b流入控制腔16c中，而控制腔16c中的壓力將升高。當彈簧15的推力與控制腔16c中的燃料沿噴射孔12b關閉方向作用在噴嘴閥件20上的壓力的合力變得大於噴射腔12b中的燃料沿噴射孔12b打開方向作用在噴嘴閥件20上的壓力時，噴嘴閥件20將沿著關閉噴射孔12b的方向移動，而且當噴嘴閥件20停靠在閥座12a上時，噴射孔12b關閉，以終止噴射。
隨著噴射孔12b的打開和關閉，將在第一和第二斜孔50j和51、豎直孔50d和燃料導管52中周期性地出現20至200MPa範圍內的脈動式壓力變化。脈動式壓力變化會向第一和第二斜孔50j和51、豎直孔50d和燃料導管52的內壁上施加非常大的拉應力。應力特別集中在諸如轉彎部分50c和分支部分50a等導管的壁邊界處。
在根據第一個實施例的燃料噴射裝置1中，雖然入口部分11f或第一斜孔50j相對於保持架體11的中心軸線傾斜延伸，但在分支部分50a和轉彎部分50c的壁邊界處的相應角度A、B、C和D均為直角或鈍角。因此，不會有過大的應力施加到導管壁上。燃料噴射裝置1具有足夠的耐用性，該耐用性不會遜於入口部分相對於保持架體中心軸線呈直角延伸的其他燃料噴射裝置。
用於將孔口16b與第一斜孔50j連通的第二斜孔51在位於第一斜孔51j中間位置上的分支部分50a處從第一斜孔51j開始分支，而位於第一斜孔51j的端部位置處的轉彎部分50c安置在噴射腔53一側，即相對於分支部分50a位於保持架體11的中心軸線一側。因此，豎直孔50形成得更加臨近並沿著保持架體的中心軸線，因此保持架體11的直徑較小。
(第二個實施例)下面參照圖3描述根據第二個實施例的燃料噴射裝置。未在圖3中示出的燃料噴射裝置部分與根據的一個實施例的燃料噴射裝置1中的那些基本相同。第一斜孔50、第二斜孔51和豎直孔50d的相對布置與第一個實施例相同。壁邊界的角度A、B、C和D分別是90°、118.5°、121.5°和90°。根據第二個實施例，由彼此連接著的第一和第二斜孔50和51的壁表面形成的壁邊界和由彼此連接著的第一斜孔50和豎直孔50d的壁表面形成的壁邊界通過流體拋光操作而加工出圓角。此外，孔50、51和52d的內壁表面通過流體拋光操作而被光滑精整。因此，壁邊界處的應力集中現象可以減輕。
(第三個實施例)下面參照圖4描述根據第三個實施例的燃料噴射裝置。未在圖4中示出的燃料噴射裝置部分與根據的一個實施例的燃料噴射裝置1中的那些基本相同。
第一斜孔55和豎直孔55d的中心軸線以118.5°的角度相交。第一斜孔55和豎直孔55d的內壁在轉彎部分55c處形成了一個具有118.5°角度G的壁邊界和一個具有121.5°角度H的壁邊界。第一斜孔55和第二斜孔54的中心軸線以80°的角度相交。由彼此連接著的第一和第二斜孔55和54的壁表面形成的位於銳角一側的壁邊界通過電解操作而加工出倒角或局部去除，以形成在相反兩端處具有角度E和F的壁邊界。這樣，形成在分支部分55a處的壁邊界的角度E、F和I均為鈍角。一個直線部分55b介於分支部分55a與轉彎部分55c之間。
根據第三個實施例，雖然第一斜孔55不是與第二斜孔54垂直交叉，但由於通過電解操作而加工出了倒角，因此在分支部分55a的壁邊界處的應力集中現象可以減輕。
(第四個實施例)下面參照圖5描述根據第四個實施例的燃料噴射裝置。未在圖5中示出的燃料噴射裝置部分與根據的一個實施例的燃料噴射裝置1中的那些基本相同。
第一斜孔57、第一節流導管57c、第二節流導管57f和豎直孔57d構成了第一燃料導管。第二斜孔構成了第二燃料導管。
直徑小於第一斜孔57並且與第一斜孔57同軸布置著的第一節流導管57c是在第一斜孔57形成在保持架體11中後通過在第一斜孔57的圓錐形端面上鑽孔而形成的。由第一斜孔57的端面和第一節流導管57c的壁表面形成的壁邊界的角度K和N均為鈍角。
第一節流導管57c的中心軸線垂直於豎直孔57d的圓錐形端面的基線。由第一節流導管57c和豎直孔57d的壁表面形成的壁邊界的角度L和M均為鈍角。
第二節流導管57f和第二斜孔56同軸形成。第二節流導管57f連接著第一斜孔57，以使它們的軸線彼此垂直相交。直徑小於第二斜孔56並且與第二斜孔56同軸布置著的第二節流導管57f是在第二斜孔56形成在保持架體11中後通過在第二斜孔56的圓錐形端面上鑽孔而形成的。由第二節流導管57f的壁表面和第一斜孔57的端面在分支部分57a處形成的壁邊界的角度J和O均為鈍角。
在根據第四個實施例的燃料噴射裝置中，在分支部分57a和轉彎部分57b處的所有壁邊界的角度J、K、L、M、N和O均為直角或鈍角，因此壁邊界處的應力集中現象可以減輕。此外，由於第一和第二節流導管57c和57f形成在易於形成應力集中的部分處，因此用於從高壓燃料接收力的壁表面的橫截面面積較小，而且導致應力集中的力較小，從而有效地減輕壁邊界處的應力集中現象。
權利要求
1.一種燃料噴射裝置，其具有一個閥件(20)，其用於打開和關閉一個與噴射孔(12b)連通的噴射導管(12e)；一個閥殼(11和12)，其以可滑動和往復運動的方式保持著閥件；一個控制腔(16c)，其給予閥件沿著噴射孔關閉方向作用的燃料壓力；一個控制件(2)，其用於控制控制腔中的燃料壓力；一個噴射腔(53)，其給予閥件沿著噴射孔打開方向作用的燃料壓力；第一燃料導管(50j，50，55，57)，其用於將一個入口連接到噴射腔，並且從入口開始相對於閥殼軸線傾斜地延伸到一個轉彎部分(50c，55c，57e)，再從轉彎部分伸向噴射腔；以及第二燃料導管(51，54，56)，其從一個分支部分(50a，55a，57a)開始分支，用於將入口連接到控制腔，其特徵在於由第一流體導管的壁表面在轉彎部分處形成的每個壁邊界的角度和由第一和第二流體導管的壁表面在分支部分處形成的每個壁邊界的角度均為90度或以上，而且分支部分安置在離開轉彎部分處。
2.根據權利要求1所述的燃料噴射裝置，其特徵在於，轉彎部分相對於分支部分安置在噴射腔一側。
3.根據權利要求1或2所述的燃料噴射裝置，其特徵在於，第一流體導管具有一個位於轉彎部分處的節流管(57c)和/或第二流體導管具有一個位於分支部分處的節流管(57f)。
4.根據權利要求1至3中任一所述的燃料噴射裝置，其特徵在於，第一和第二流體導管的壁邊界的任何頂部通過電解操作而被加工出倒角，從而在其相反兩側形成新的壁邊界。
5.根據權利要求1至4中任一所述的燃料噴射裝置，其特徵在於，由第一和第二流體導管的壁表面形成的任何壁邊界通過電解操作而被加工出圓角。
6.根據權利要求1至4中任一所述的燃料噴射裝置，其特徵在於，由第一和第二流體導管的壁表面形成的任何壁邊界通過流體拋光操作而被加工出圓角。
全文摘要
在一種燃料噴射裝置中,用於將一個入口連接到一個噴射腔(53)的第一燃料導管(50j)從入口開始相對於一個閥殼(12)軸線傾斜地延伸到一個轉彎部分(50c),再從轉彎部分伸向噴射腔。第二燃料導管(51)在一個分支部分(50a)處從第一導管開始分支,用於將入口連接到一個控制腔(16c)。由第一流體導管的壁表面在轉彎部分處形成的每個壁邊界的角度(B,C)和由第一和第二流體導管的壁表面在分支部分處形成的每個壁邊界的角度(A,D)均為90度或以上,而且一個直線部分(50b)介於分支部分與轉彎部分之間。
文檔編號F02M47/00GK1337525SQ0112033
公開日2002年2月27日 申請日期2001年7月26日 優先權日2000年8月3日
發明者永井光一, 都築祥博 申請人:株式會社電裝