[发明专利]阀装置

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

当处于就坐的位置（即，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。

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。

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。

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。

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。

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