径流压力调节器 【发明领域】
本发明总体涉及燃油压力调节器，更具体地涉及一种浮球调节器，其中封闭阀的球能自行定位以提供精确密封。发明概述发明背景
1986年12月9日公布的名为“燃油压力调节器”(“Fuel PressureRegulator”)的美国专利4,627,463公开了一种燃油压力调节器，它包括一个壳体，一个把壳体分成第一腔和第二腔的隔板，一个从壳体外部到第一腔的通道，与壳体第二腔相连的一个入口和一个出口，以及与出口相连的一个阀座。一个骨架结构安装在隔板上且和隔板一起移动，位于第一腔内的一个弹簧朝着阀座可压缩地推动骨架结构。骨架结构支撑着一对保持阀球的板。第一板有一个开口，通过该开口球的一部分突出，而第二板把第一板和球保持在骨架结构内。第一板可侧向移动以便为球提供在阀座内的合适定心。一个轻弹簧在骨架结构和球之间延伸以便驱动球抵靠着第一板。燃油通过该球阀部分流入第一腔，并且通过一个通道从第一腔流出来。这不是径流压力调节器。
名为“燃油压力调节器”(“Fuel Pressure Regulator”)的美国专利4,741,360是比美国专利4,627,463更紧凑、更易于装配且成本更低的燃油压力调节器。该调节器不使用球作为阀件并且不是一个径流压力调节器。
公布于1990年5月29日名为“燃油压力调节器阀”(“Fuel PressureRegulator Valve”)的美国专利4,928,729，公布于1991年2月12日名为“带有用于安装燃油调节器的整体装置的汽车燃油输送线路组件”(“Automotive Fuel Rail Assemblies with Integral Means forMounting Fuel Regulator”)的美国专利4,991,556，公布于1991年3月26日名为“用于内燃机的燃油输送线路组件”(“Fuel RailAssemblies for Internal Combustion Engines”)的美国专利5,002,030和公布于1991年12月31日名为“安装燃油压力调节器的燃油输送线路”(“Fuel Rail Mounted Fuel Pressure Regulator”)的美国专利5,076,320，所有这些现有技术地美国专利都讲述了为了调节供给喷嘴的燃油压力而在燃油输送线路组件上安装燃油压力调节器。输送到燃油输送线路的加压燃油从一个燃油箱通过燃油供给管道泵入，而且过量的燃油从燃油压力调节器的返回口通过一个燃油返回管道返回到燃油箱。这些类型的系统被归类为返回型系统。该燃油压力调节器涉及发动机进气口歧管真空装置(manifold Vacuum)，以使通过燃油喷嘴的被调节的压力对于歧管真空装置的变化基本上不敏感。前面提到的燃油压力调节器没有一个是径流调节器；因此通常二腔室之一是一个提到的压力腔，其通常连接到歧管真空装置并且保持干燥。
名为“径流燃油压力调节器”(“Flow Through Pressure Regulator)的美国专利申请序号08/269,406和名为“径流燃油调节器”(“FlowThrough Fuel Regulator”)的美国专利序号08/239,665被转让给本申请同一受让人。这两个申请都指一个压力调节器，其通常安置在燃油箱内并且使用在基本分类为无返回的燃油系统中。在每一个申请中，流过压力调节器的燃油被供给到滤油器并且从那里供给到用于将燃油分配到燃油喷嘴的燃油输送线路。本燃油压力调节器结构更为简单并且因此制造费用更少。
美国专利4,627,463描述的燃油压力调节器在同一壳体腔内有燃油入口和燃油出口。为了保持阀动器，调节器需要二个垫圈，一个垫圈被夹持就位而另一个垫圈被第一个垫圈保持且具有轴向和径向移动。在该专利里没有调节阀动器径向移动的装置，该阀动器为一球件。轴向移动总体是部件间隙的作用。在常规的调节器里，轴向移动的调节是通过改变定位且保持阀动器的部件上的夹紧力来实现的。以这种方式 ，调节器各部件的间隙累积被考虑。附加的垫圈产生附加的间隙，这导致附加的轴向移动、费用的增加和制造的复杂性。为了安置一个球形的阀动器，该装置需要具有一个带中心支柱的骨架结构，该支柱提供与球接触的点。支柱的位置正好在骨架结构内，该位置使加工支柱表面困难。一个小的偏动弹簧必须围绕支柱且在骨架结构内组装。支柱的外径通过弹簧的内径支撑并且保持弹簧，并且在组装调节器时必须仔细地确保弹簧被合适地安置且不偏离中心或在骨架结构罩内翘起。
为了解决现有技术径流调节器的问题，本径流调节器使用一个套来安置一个球、弹簧和容许球沿轴向和径向移动的球保持装置。第一偏动装置、即一个小偏动弹簧恰好落入套内，并且因此当它使球偏离套的底部时，该偏动装置不会偏离中心或翘起。
此外，用于保持和安置球的所述套在制造和组装方面不象现有技术的骨架结构那样昂贵。这是因为制造公差不象现有技术的骨架结构那样紧。
球阀动器在设计和使用上比平表面阀动器简单的多，无论它是球形件上的平坦件或平板。附图简述
在图中：
图1是径流压力调节器的平面图；
图2是沿图1的2-2线截取的径流压力调节器的截面图；
图3是径流压力调节器另一实施例的平面图；
图4是沿图3的4-4线截取的截面图；
图5是阀座件的平面图；
图6是沿图5的6-6线截取的截面图；
图7是图1所示调节器的流体压力函数的曲线图；
图8是图3所示调节器的流体压力函数的曲线图。详细描述
参见图1，图示了一个具有第一杯形覆盖件12和第二杯形覆盖件14的径流压力调节器10，二覆盖件夹在一起形成一个单一的中空件。第一覆盖件12的封闭端16的轴向对准中心是一个出口18，燃油从此流出调节器10。围绕第二覆盖件14的封闭端22的底部20至少安置一个燃油入口孔24，以用于接收进入调节器10的燃油。
参见图2，即调节器10的一个截面图，第一覆盖件12在形成燃油出口18和弹簧定位装置28的封闭端16有一个凹的中心部分26。一个偏动装置例如弹簧30起着以与调节器所需压力有关的预定压力值使调节器10的阀座件36偏置的作用。弹簧30的另一端位于固定在阀座件36的弹簧保持器34内，阀座件安置于隔板40的中心孔38内。隔板40围绕着它的周边支撑在一个从第二覆盖件14的开口端44径向延伸的环形法兰42上，并且被夹紧在第一覆盖件12的开口端48朝外径向延伸的环形法兰46之间。第二覆盖件14的法兰42卷绕过第一覆盖件12的环形边沿并且夹紧形成整体件。在第二覆盖件14的封闭端22处是一个阀动器壳体件50，该壳体件被固定于第二覆盖件14内。
第一和第二覆盖件12和14基本是杯形管状件，其一端封闭而另一端敞开，在第一覆盖件12内形成第一腔52并在第二覆盖件内形成第二腔54。
参见图5和6，图示如图1和3所示两实施例中的阀座件36。安置在隔板40中心孔38内的是阀座件36，其通过阀座件36上的法兰56和弹簧保持器34固定于隔板。隔板40在第一和第二腔52和54之间形成界限。阀座件36具有一个中央流体通道58，其通向在第一覆盖件12中形成的第一腔52或出口腔。通道的另一端62是一个密封表面60，在该表面上座落有阀动器64、即一个球。该表面60开始在具有侧壁68的套66的底部，该壁68朝着阀座件36的轴线会聚。阀座件36的端部62通向第二腔54或入口腔。在阀座件36的制造中，密封表面60被精压而成以确保一个与球64平滑密封的表面。
球阀动器64位于阀动器壳体件50内的锥形腔70内。在锥形腔70的底部72是一个封闭的管状孔74。锥形腔70的尺寸使其不干涉球阀动器64的移动。球64被保持在球保持装置76内，该球保持装置76是垫圈形件77且具有一直径比球64的直径稍小的中心孔78。中心孔78被精压而成以防止粗糙表面与球64接触，在锥形腔70的宽端80形成一个套82。垫圈形件77的外径小于阀动器壳体50之套82的直径，并且如图2所示通过在垫圈形件77上方使阀动器壳体50的上边沿84卷边而将垫圈形件77沿轴向保持就位。保持件76并未在锥形腔70的端部被紧紧地保持在套82内，而是在套82内轴向和径向自由移动。在封闭的管状孔74中，设置小偏动弹簧86以用于沿轴向移动球64从锥形腔70的底部72偏移。如图2所示，当弹簧86使球64偏置时，位于球最大直径或其水平轴线之上的球保持装置76被放置在套82内顶靠着阀动器壳体50的上边沿84。
弹簧86起着使球64抵靠着阀座件36内的密封表面60偏置的作用。当入口燃油压力比大偏动弹簧30施加的力大时，隔板40沿轴向移动且球64离开阀座件36。然后燃油流过调节器10直到大偏动弹簧30的压力大到足以使阀座件36返回到球64表面，这样就关闭了阀座件36中的通道58。这由图7的曲线图表示，其中燃油压力调节器10的斜率是正的并且从如在摩托车油门全开发动机运转(wide open throttleengine operation)所见的低压低燃油流动延伸到如空转油门发动机运转(idle throttle engine operation)所见的高压高流动速率。
燃油调节器几种部件的材料最好是能抵抗燃油性质导致的腐蚀的不锈钢或类似材料。
参见图3和4，图示了径流燃油压力调节器的第二实施例88。在该实施例中除了第一覆盖件12的出口18之外，所有部件与图1和2的实施例中一样，如图4所示该覆盖件朝上翻转形成一个管状出口90。管状出口90的长度或高度起着改变调节器88背压的作用，该背压影响通过该实施例压力调节器88的流量，使之不同于图1和2所示的实施例10。图8表示了作为在X-轴线或横坐标上的流动速率与Y-轴线或纵坐标上的压力的函数曲线图。理论上曲线图上的线的斜率应该是零，其将产生平行于X-轴线的水平线。在现实生活中，在油门全开处通过调节器10或88的流量是很低的，因为来自未示出的燃油泵的所有燃油是从未示出的燃油喷嘴喷入来示出的发动机中的。如图7所示，在全开油门处燃油压力比空转油门处低。这不是好的发动机设置。反过来，在空转发动机情况下，发动机不需要如此多的燃油并且压力调节器10或88几乎一直打开并且大量的燃油流过调节器。这产生大约0.05-0.1正向斜率，它是一条自曲线图坐标原点起始的斜线，其代表从压力和通过调节器的流速都低的全开油门情况到压力和通过调节器的流速都高的空转油门情况。一个压力调节器设计成能总是运转并使燃油返回到燃油箱。
为了发动机更好的运转，期望在低流速时获得高压。管状出口90的作用是在很低的流速下快速升高燃油压力，并且一旦流速开始增加，管状出口90的作用减小并且曲线返回到更常规的斜率。这在图8中示出。此外，管状出口90在减小燃油流动的噪声方面有有益的作用。
燃油压力调节器10或88的特点是构成燃油调节器的几个部件很简单。由于包含在保持装置76的球阀动器64在球64直径一侧的位置围绕球固定，球能轴向浮动并且由于简易安置的小偏动弹簧86，所以球抵靠着阀动器壳体50的上法兰边沿84被保持。基本是一个垫圈件77的保持装置76具有一个精压到尺寸小于球64之直径的中心孔78，并且垫圈77的外径比在阀动器壳体50内形成的套82的直径小。当几个部件，即第一和第二覆盖件12与14、包括弹簧保持器34和阀座件36的隔板40以及阀动器壳体50被组装并卷边形成一个整体件以便密封腔52、54时，球阀件64在阀座件36上搜寻并寻找它的座落位置。
组装燃油调节器10、88的一个方法是首先将阀动器壳体50固定到第二覆盖件12上。小偏动弹簧86被放置在孔74内。然后带有安置于其内的球件64的球保持装置76被放置在形成于阀动器壳体50内的上部套82内，而壳体的边沿84卷边以使保持件76保持在在此形成的套82内。阀座件36被放置和固定在位于阀座件36的法兰56和弹簧保持件34之间的隔板40的中心孔38内。完整的隔板被放置在第二覆盖件14上法兰42的表面上。偏动弹簧30安置在弹簧保持装置34内，然后第一覆盖件12被放在偏动弹簧30上方和隔板40上。第二覆盖件14的法兰42被向下弯边以固定第一覆盖件12，第二覆盖件14和隔板40形成整体件。保持燃油的压力由通过其弹簧长度而作用的偏动弹簧30的弹簧力决定。