燃料喷射系统.pdf

燃料喷射器包括套筒、活塞、泵送室以及通常打开的阀；套筒具有接近出口的第一端；活塞滑动地容纳在套筒中，活塞具有接近出口的第一端；泵送室至少部分地由套筒限定在活塞的第一端与出口之间；燃料穿过通常打开的阀进入或离开泵送室。

权利要求书
1.  燃料喷射器，包括：
套筒，所述套筒具有接近出口的第一端；
活塞，所述活塞滑动地容纳在所述套筒中，所述活塞具有接近所述出口的第一端；
泵送室，所述泵送室至少部分地由所述套筒限定在所述活塞的第一端与所述出口之间；以及
通常打开的阀，燃料穿过所述通常打开的阀进入或离开所述泵送室。

2.  如权利要求1所述的燃料喷射器，其中，所述通常打开的阀包括连结到所述活塞的第一端的入口阀。

3.  如权利要求1-2任一项所述的燃料喷射器，其中，当所述活塞具有足够的速率在所述流体泵送室内部产生足够的压力时，或当所述活塞具有足够的加速度来关闭所述入口阀时，所述阀关闭。

4.  如权利要求3所述的燃料喷射器，其中，所述阀包括阀主体，阀弹簧使所述阀主体从阀座偏斜，并且其中，当所述活塞具有足够的速率在所述流体泵送室内部产生足够的压力时，或当所述活塞相对于所述阀主体具有足够的加速度来克服所述阀弹簧的力时，所述阀关闭。

5.  如权利要求1-4任一项所述的燃料喷射器，其中，所述出口包括连结到所述套筒的第一端的通常关闭的出口阀。

6.  如权利要求5所述的燃料喷射器，其中，所述活塞在第一位置与第二位置之间能够滑动，并且其中，所述活塞从所述第二位置到所述第一位置的移动迫使流体从所述泵送室穿过所述出口阀，所述活塞从所述第一位置到所述第二位置的移动将流体穿过阀抽入到所述泵送室中。

7.  如权利要求1-6任一项所述的燃料喷射器，其中，所述活塞在第一位置与第二位置之间能够滑动，并且其中，所述活塞在所述第一位置与所述第二位置之间的往复运动使所述燃料喷射器起到正移位或脉冲压力泵的作用。

8.  如权利要求1-7任一项所述的燃料喷射器，其中，所述活塞包括 连结到所述入口阀的活塞壁，所述壁和所述入口阀至少部分地限定所述活塞中的腔，其中，燃料穿过所述腔进入所述泵送室。

9.  如权利要求1-8任一项所述的燃料喷射器，包括由所述壳体支撑并连结到所述活塞的磁性致动组件，所述磁性致动组件包括至少一个磁体和线圈并被配置成使所述活塞平移。

10.  如权利要求1-9任一项所述的燃料喷射器，包括电磁致动组件，所述电磁致动组件包括：
一个或多个磁体，所述一个或多个磁体具有磁场；
一片或多片低磁阻材料，所述一片或多片低磁阻材料使所述一个或多个磁体的磁场跨过一个或多个高磁阻间隙聚焦；
金属丝线圈，所述金属丝线圈至少部分地位于所述一个或多个高磁阻间隙中，使得当电流应用到所述金属丝线圈时，电流与磁场相互作用以产生一个力。

11.  如权利要求1-10任一项所述的燃料喷射器，包括活塞组件，所述活塞组件包括：
所述活塞，所述活塞包括：
活塞壁，所述活塞壁从所述活塞的第一端延伸并至少部分地限
定活塞腔；以及
阀座，所述阀座位于所述活塞的第一端；
入口阀，所述入口阀连结到包括提升阀的所述活塞，所述提升阀包括：
阀主体，所述阀主体被配置成抵靠所述阀座密封；以及
阀杆，所述阀杆从所述阀主体延伸；
保持器，所述保持器连结到所述阀杆并被配置成限制所述提升阀相对于所述活塞的行进；以及
阀弹簧，所述阀弹簧连结到所述活塞，并使所述提升阀朝向通常打开的通常关闭的阀位置中的一个偏斜。

12.  如权利要求1-11任一项所述的燃料喷射器，包括出口阀组件，所述出口阀组件包括：
出口阀，所述出口阀包括：
阀座；
阀主体；以及
弹簧，所述弹簧使所述阀主体抵靠所述阀座偏斜，使得所述出
口阀组件通常是关闭的；
其中，所述出口阀在压力下被动地打开。

13.  如权利要求1-12任一项所述的燃料喷射器，包括控制系统和被配置成使所述活塞移动的电磁线圈，所述控制系统包括：
处理电子器件，所述处理电子器件被配置成：
测量流过所述燃料喷射器中的线圈的电流；以及
基于所述电流确定线圈穿过磁场的速率和位置中的至少一个。

14.  用于燃料喷射器的活塞组件，包括：
活塞，所述活塞包括：
活塞壁，所述活塞壁从所述活塞的第一端延伸并至少部分地限
定活塞腔；以及
阀座，所述阀座位于所述活塞的第一端；
阀，所述阀连结到包括提升阀的所述活塞，所述提升阀包括：
阀主体，所述阀主体被配置成抵靠所述阀座密封；以及
阀杆，所述阀杆从所述阀主体延伸；
保持器，所述保持器连结到所述阀杆并被配置成限制所述提升阀相对于所述活塞的行进；以及
弹簧，所述弹簧连结到所述活塞，并使所述提升阀朝向通常打开的通常关闭的阀位置中的一个偏斜。

15.  用于燃料喷射器的出口阀组件，包括：
出口阀，包括：
阀座；
阀主体；以及
弹簧，所述弹簧使所述阀主体抵靠所述阀座偏斜，使得所述出
口阀组件通常是关闭的；
其中，所述阀在压力下被动地打开。

16.  用于燃料喷射器的控制系统，所述燃料喷射器具有活塞和被配置成使所述活塞移动的电磁线圈，所述系统包括：
处理电子器件，所述处理电子器件被配置成：
测量流过所述燃料喷射器中的线圈的电流；以及
基于所述电流确定线圈穿过磁场的速率和位置中的至少一个。

17.  用于燃料喷射器的电磁致动组件，包括：
一个或多个磁体，所述一个或多个磁体具有磁场；
一片或多片低磁阻材料，所述一片或多片低磁阻材料使所述一个或多个磁体的磁场跨过一个或多个高磁阻间隙聚焦；
金属丝线圈，所述金属丝线圈至少部分地位于所述一个或多个高磁阻间隙中，使得当电流应用到所述金属丝线圈时，电流与磁场相互作用以产生一个力。

说明书燃料喷射系统
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2012年10月25日提交、美国临时专利申请号为61/718，524的优先权，通过引用将其整体合并于本文。
技术领域
本申请大体上涉及内燃机领域。更具体地，本申请涉及用于内燃机的燃料喷射系统。
背景技术
燃料喷射系统向内燃机提供燃料。典型的燃料喷射系统包括高压泵和喷射器。泵向喷射器提供来自箱的加压燃料，喷射器用仪表测量进入进气口或燃烧室的燃料。典型的燃料喷射器使用螺线管或压电系统使针移动，从而允许或防止加压燃料的流经由燃料喷射器到出口喷嘴。使用燃料喷射系统的内燃机通常比汽化式引擎具有更清洁的射出物；然而，在许多小型引擎中，由于燃料喷射系统的成本和复杂度，汽化器在世界上的许多地方仍被广泛使用。因此，需要改进的燃料喷射系统。进一步地，需要改进的低成本燃料喷射系统。进一步地，需要在被喷洒之前抑制燃料过热(例如，蒸发、煮沸等)的燃料喷射系统。
发明内容
一个实施例涉及燃料喷射器，燃料喷射器包括套筒、活塞、泵送室、和通常打开的入口阀。套筒具有接近出口的第一端；活塞滑动地容纳在套筒中，活塞具有接近出口的第一端；泵送室至少部分地由套筒限定在出口与活塞的第一端之间；燃料穿过通常打开的入口阀进入泵送室。当活塞具有足够的速率在流体泵送室内部产生足够的压力来关闭入口阀 时，入口阀可以关闭。入口阀还可以包括阀主体，阀弹簧使阀主体从阀座偏斜，其中，当活塞具有足够的速率在流体泵送室内部产生足够的压力来克服入口阀弹簧的力时，入口阀关闭。燃料喷射器可以包括连结到套筒第一端的通常关闭的出口阀。入口阀可以位于活塞中。活塞可以包括连结到入口阀的壁，壁和入口阀至少部分地限定活塞中的腔，其中，燃料穿过腔进入泵送室。燃料喷射器可以包括由壳体支撑并连结到活塞的磁性致动组件，磁性致动组件被配置成使活塞平移。磁性致动组件可以包括磁体和线圈。
另一个实施例涉及燃料喷射器，燃料喷射器包括套筒、通常关闭的出口阀、活塞、通常打开的入口阀、以及泵送室。套筒具有第一端和远离第一端的第二端；通常关闭的出口阀连结到套筒的第一端；活塞容纳在套筒中并且在第一位置与第二位置之间是能滑动的，活塞具有接近出口阀的第一端和远离第一端的第二端；燃料穿过通常打开的入口阀进入泵送室，入口阀连结到活塞的第一端；泵送室至少部分地由套筒限定在入口阀和出口阀之间。活塞从第二位置到第一位置的移动迫使流体从泵送室穿过出口阀，活塞从第一位置到第二位置的移动将流体穿过入口阀抽入到泵送室中。活塞在第一位置与第二位置之间的往复运动可以使燃料喷射器起到正移位泵或脉冲压力泵的作用。
另一个实施例涉及用于燃料喷射器的控制系统。控制系统可以包括一个电路，该电路被配置成测量燃料喷射器中线圈两端的电压，该电压对应于线圈穿过磁场的速率。控制系统可以包括被配置成测量电流检测电阻器两端的电压的电路。控制系统可以包括处理电子器件，处理电子器件被配置成控制燃料喷射器中活塞的速率和/或位置，例如响应于线圈两端的电压和/或电流检测电阻器两端的电压。控制系统可以包括被配置成自校准控制系统的处理电子器件。
另一个实施例涉及燃料喷射器，燃料喷射器包括套筒、活塞、泵送室、以及通常打开的阀。套筒具有接近出口的第一端；活塞滑动地容纳在套筒中，活塞具有接近出口的第一端；泵送室至少部分地由套筒限定在出口与活塞的第一端之间；燃料穿过通常打开的阀进入或离开泵送室。 通常打开的阀可以包括连结到活塞的第一端的入口阀。阀可以在下行冲程开始的期间保持在打开的状态。当活塞有足够的速率在流体泵送室内部产生足够的压力时，或者当活塞具有足够的加速度来关闭入口阀时，阀可以关闭。阀可以包括阀主体，阀弹簧使阀主体从阀座偏斜，当活塞具有足够的速率在流体泵送室内部产生足够的压力时或活塞相对于阀主体具有足够的加速度来克服阀弹簧的力时，阀可以关闭。出口可以包括连结到套筒的第一端的通常关闭的出口阀。活塞在第一位置与第二位置之间是能滑动的，活塞从第二位置到第一位置的移动可以迫使流体从泵送室穿过出口阀，活塞从第一位置到第二位置的移动可以将流体穿过阀抽入到泵送室中。活塞在第一位置与第二位置之间是能滑动的，活塞在第一位置与第二位置之间的往复运动可以使燃料喷射器用作正位移泵或脉冲压力泵。活塞可以包括连结到入口阀的活塞壁，壁和入口阀至少部分地限定活塞中的腔，其中，燃料穿过腔进入泵送室。燃料喷射器可以包括由壳体支撑并连结到活塞的磁性致动组件，其中，磁性致动组件可以包括至少一个磁体和线圈，并被配置成使活塞平移。燃料喷射器可以包括电磁致动组件，电磁致动组件可以包括具有磁场的一个或多个磁体、一片或多片低磁阻材料、以及金属丝线圈；低磁阻材料用来使一个或多个磁体的磁场跨过一个或多个高磁阻间隙聚焦，金属丝线圈至少部分地位于一个或多个高磁阻间隙中使得当电流被应用到金属丝线圈时，电流与磁场相互作用以产生一个力。电磁致动组件可选地还可以包括下文所描述的电磁制动组件实施例的任一个特征或全部特征。燃料喷射器可以包括活塞组件，活塞组件可以包括活塞、入口阀、保持器、以及阀弹簧。活塞可以包括活塞壁，活塞壁从活塞的第一端延伸并至少部分地限定活塞腔和位于活塞的第一端处的阀座；入口阀连结到包括提升阀的活塞，提升阀可以包括被配置成抵靠阀座密封的阀主体和从阀主体延伸的阀杆；保持器连结到阀杆并被配置成限制提升阀相对于活塞的行进；阀弹簧连结到活塞并使提升阀朝向通常打开的和通常关闭的阀位置偏斜。活塞组件可选地还可以包括下文所描述的活塞组件实施例的任一个特征或全部特征。燃料喷射器可以包括出口阀组件，出口阀组件可以包括出口 阀、出口阀可以包括阀座、阀主体以及弹簧，弹簧使阀主体抵靠阀座偏斜使得出口阀组件通常是关闭的；其中，阀在压力下被动地打开。出口阀组件可选地进一步包括下文所描述的出口阀组件实施例的任一个特征或全部特征。燃料喷射器可以包括电磁线圈和控制系统，电磁线圈被配置成使活塞移动，控制系统可以包括处理电子器件。处理电子器件可以被配置成测量流过燃料喷射器的线圈的电流，并基于电流确定线圈穿过磁场的速率和位置中的至少一个。控制系统可选地进一步包括下文描述的控制系统实施例的任一个特征或全部特征。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系统、和/或子系统的任一个或全部可以结合起来使用。
另一个实施例涉及用于燃料喷射器的活塞组件。活塞组件包括活塞和阀。活塞包括活塞壁和阀座，活塞壁从活塞的第一端延伸并至少部分地限定活塞腔，阀座位于活塞的第一端。阀包括提升阀，提升阀包括阀主体和阀杆，阀主体被配置成抵靠阀座密封，阀杆从阀主体延伸。活塞组件还包括保持器和弹簧，保持器连结到阀杆并被配置成限制提升阀相对于活塞的行进，弹簧连结到活塞并使提升阀朝向通常打开的和通常关闭的阀位置偏斜。弹簧可以使活塞向通常打开的位置偏斜。当活塞具有足够的速率在流体泵送室内部产生足够的压力时，或当活塞相对于阀主体具有足够的加速度来克服入口阀弹簧的力时，阀可以关闭。活塞可以滑动地容纳在套筒中，套筒具有至少一袋围绕套筒的燃料，以减少到活塞的热传递。活塞的第一端可以形成阀座。在工作期间，燃料可以穿过活塞腔体并且可以穿过阀离开活塞。保持器可以限定允许燃料从其穿过的至少一个通路。弹簧可以位于活塞腔中并且抵靠保持器作用。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系统、和/或子系统的任一个或全部可以结合起来使用。
另一个实施例涉及用于燃料喷射器的电磁致动组件。电磁致动组件包括具有磁场的一个或多个磁体、一片或多片低磁阻材料、以及金属丝线圈。低磁阻材料用来使一个或多个磁体的磁场穿过一个或多个高磁阻间隙聚焦；金属丝线圈至少部分地位于一个或多个高磁阻间隙中，使得 当电流应用到金属丝线圈时，电流与磁场相互作用以产生一个力。一片或多片低磁阻材料中的至少一片可以被配置，使得其到一个或多个磁体以及一片或多片低磁阻材料的另一片中的至少一个的接近度可以被调整，以校准磁场的强度。一片或多片低磁阻材料的至少一片可以包括如下部分：该部分被配置成是偏离的或是变形的，以改变其到一个或多个磁体和/或一片或多片低磁阻材料的另一片中至少一个的接近度，从而校准磁场的强度。被配置成是偏离的或是变形的以校准磁场强度的部分可以限定多个狭缝，以减小偏离或变形所需要的力。被配置成是偏离的或是变形的以校准磁场强度的部分可以是圆顶状部分。一个或多个磁体中的第一个可以具有第一侧和第二侧，一片或多片低磁阻材料中的第一片低磁阻材料可以位于磁体的第一侧，一片或多片低磁阻材料的第二片低磁阻材料可以位于磁体的第二侧。电磁致动组件可以包括一片或多片低磁阻材料中的位于磁体的第一侧的第三片低磁阻材料。电磁致动组件可以包括一片或多片低磁阻材料中的位于磁体的第二侧的第四片低磁阻材料。一片或多片低磁阻材料中的第一片低磁阻材料可以限定一个或多个高磁阻间隙中第一个高磁阻间隙的内部部分，一片或多片低磁阻材料中的第二片低磁阻材料可以包括杯子的形状，杯子的形状可以限定一个或多个高磁阻间隙中的第一个高磁阻间隙的外部部分，一个或多个高磁阻间隙的第一个高磁阻间隙可以是环形的。一片或多片低磁阻材料中的每一个可以是足够薄的，可以通过冲压形成。一个或多个磁体和一片或多片低磁阻材料中的每一个可以限定从其穿过的孔；电磁致动组件可以包括销，销穿过一个或多个磁体和一片或多片低磁阻材料中的每一个中的孔延伸。销可以保持一个或多个磁体和一片或多片低磁阻材料中的每一个关于彼此的相对位置。销可以是弹簧销。销可以在轴线方向延伸，磁体可以是被轴向磁化的永久磁体。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系统、和/或子系统的任一个或全部可以结合起来使用。
另一个实施例涉及用于燃料喷射器的出口阀组件。出口阀组件包括出口阀，出口阀包括阀座、阀主体以及弹簧，弹簧抵靠阀座使阀主体偏斜使得出口阀组件通常是关闭的。出口阀在压力下被动地打开。阀主体 可以包括位于阀座下游侧的球。弹簧可以位于阀座的上游。弹簧可以位于阀座的下游。出口阀组件可以包括位于阀座下游的孔口板。孔口板可以包括至少一个孔口，至少一个孔口被配置成使穿过孔口的燃料流雾化。孔口板可以包括凹口，凹口被配置成使弹簧对准并对其进行约束。通过使孔口板朝向阀主体形成凹口来增大阀弹簧上的预负荷，可以校准组件的流速。出口阀组件可以包括位于阀座与孔口板之间的第二板。第二板可以被配置成增大穿过孔口的燃料流的雾化，或改进对喷洒样式的控制。通过使孔口版朝向阀主体形成凹口来减小板的孔口与第二板之间的间隙，可以校准组件的流速。出口阀组件可以包括与孔口板的上游侧相邻的第二板以及与第二板的上游侧相邻的第一版。第一板和第二板可以协作，以增大或引起穿过第一板和第二板的燃料流中的紊流。第一板可以限定具有第一直径的孔眼，第二板可以限定具有大于第一直径的第二直径的孔眼，孔口板中的孔口可以向第一直径外径向间隔。第一板和第二板中的每一个可以限定多个径向延伸的狭缝。第一板可以限定多个环绕地延伸的狭缝。出口阀组件可以包括形成阀座的阀座主体，并且可以包括从阀座延伸到多个板的膛孔，其中，膛孔限定囊。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系统、和/或子系统的任一个或全部可以结合起来使用。
另一个实施例涉及用于燃料喷射器的控制系统，燃料喷射器具有活塞和被配置成使活塞移动的电磁线圈。控制系统包括处理电子器件，处理电子器件被配置成测量流过燃料喷射器中的线圈的电流，并基于电流确定穿过磁场的线圈的速率和位置中的至少一个。处理电子器件可以被配置成：响应于线圈的速率和位置中的至少一个，控制流过线圈的电流。处理电子器件通过测量电流检测电阻器两端的电压来测量流过线圈的电流。处理电子器件可以被配置成基于流过线圈的电流确定喷射的开始。处理电子器件可以被配置成确定燃料是否正迅速汽化并且是否响应于喷射开始的计时。处理电子器件可以被配置成：响应于确定燃料正迅速汽化，控制流过线圈的电流以补偿燃料蒸汽。处理电子器件可以被配置成基于流过线圈的电流确定喷射的结束。喷射的结束可以包括活塞接触泵 送室的底部。处理电子器件可以被配置成基于喷射结束的计时确定喷射器中是否有燃料。处理电子器件可以被配置成：响应于确定出喷射器中没有燃料，关闭燃料喷射器。处理电子器件可以被配置成：响应于流过线圈的电流，确定喷射开始与喷射结束之间的基线经过时间；确定基线经过时间后，在预定数量的循环之后，响应于电流检测电阻器两端的电压，确定喷射开始与喷射结束之间的第二经过时间；相比于基线经过时间，基于第二经过时间确定喷射器流速是否已改变。处理电子器件可以被配置成：响应于确定喷射器流速是否已改变，校准控制系统。以上描述的特征、限制、配置、部件、子部件、系统、和/或子系统的任一个或全部可以结合起来使用。
前文只是综述，因此不可避免地进行了简化、概括，并省略了细节。因此，本领域技术人员可以理解的是，这个综述仅仅是解释性的，意不在以任何方式进行限制。在本文所列并结合附图说明的详细描述中，设备和/或步骤的其它方面、创造性特征、以及优点将会显现出来。
附图说明
图1是根据示例性实施例的示出在第一状态的燃料喷射器的截面图。
图2是根据示例性实施例的示出在第二状态的图1的燃料喷射器的截面图。
图3是根据示例性实施例的示出在第三状态的图1的燃料喷射器的截面图。
图4是图1的燃料喷射器的磁性结构和移动部件的局部被切掉的立体图。
图5是根据示例性实施例的示出在第一状态的图1的燃料喷射器的一部分的截面图。
图6是图1的燃料喷射器的出口阀组件的分解立体图。
图7是图6的燃料喷射器的出口阀组件的截面图。
图8是根据另一个实施例的图1的燃料喷射器的出口阀组件的分解立体图。
图9是图8的燃料喷射器的出口阀组件的截面图。
图10是根据另一个实施例的示出在第一状态的燃料喷射器切去四分之一的立体图。
图11是根据示例性实施例所示出的图10的燃料喷射器切去一半的立体图。
图12是根据示例性实施例所示出的沿着图11的线A-A的截面图。
图13是图10的燃料喷射器的出口阀组件的分解立体图。
图14是图13的燃料喷射器的出口阀组件的截面图。
图15是根据另一个实施例所示出的出口阀组件的分解立体图。
图16是图15的燃料喷射器的出口阀组件的截面图。
图17是根据示例性实施例的图4的航空显示控制系统的处理电子器件的大体示意性框图。
图18是用来感应并控制根据示例性实施例所示出的图1的燃料喷射器的电路的示意性。
图19是根据示例性实施例所示出的图1或图10的燃料喷射器的线圈两端的电压的示图。
图20是根据示例性实施例所示出的图18的电路的电流检测电阻器两端的电压的示图。
图21-图22是控制燃料喷射系统的过程的示意性流程图。
具体实施方式
大体上参考附图，根据示例性实施例示出了燃料喷射系统及其部件。示出燃料喷射系统，以包括燃料喷射器和控制电路。喷射器包括往复活塞、入口阀、出口阀以及流体泵送室。喷射器还包括线圈致动器和磁场，其相互作用产生驱动活塞的电磁力。往复活塞在一个方向上减小流体泵送室的体积的运动迫使燃料从喷射器中喷出。入口阀通常是打开的，当活塞以足够的速度移动在流体泵送室内产生足够的压力时，入口阀关闭。当活塞相对于入口阀主体的加速度足以克服入口阀弹簧的力时，入口阀也可以关闭。活塞在喷射器内的运动迫使燃料在压力下穿过孔口喷出， 从而无需传统的燃料喷射系统所要求的单独的高压燃料泵和压力调节器，从而减少了生产起来通常很昂贵的部分和部件的数量。喷射器可以将燃料运送到内燃机的进口、或直接运送到内燃机的燃烧室中。尽管关于燃料和内燃机对燃料喷射系统进行了描述，但是，在其它应用中该系统可以与其它流体一起使用。例如，喷射器可以用来喷洒或喷射其它液体，如水、饮料、涂料、墨水、染料、润滑剂、芳香的油等。
提供了示例性电路，用于感应并控制喷射器。感应方法可以使用电路或其部分来直接确定活塞的速率并间接确定活塞的位置。控制方法可以使用电路或其部分，对于活塞的每个泵送冲程，用仪表测量所喷射的燃料的量。感应和控制可以被结合起来形成喷射器的闭合环路控制系统，以用仪表精确地测量正被喷射的燃料的量。在其它实施例中，喷射器可以被操作在开环回路系统中。
在进一步讨论燃料喷射系统和/或其部件的细节之前，应注意的是，说明书中提到的“顶部”、“底部”、“向上”、“向下”、“内部”、“外部”、“右”、“左”仅仅用来按照不同元件在附图中的定向来识别不同的元件。因为不同的元件在不同的应用中会存在不同的定向，因此这些术语并不意味着限制它们所描述的元件。
应当进一步注意的是，对于本公开的目的，术语“连结”的意思是直接或间接地将两个元件彼此接合起来。这种接合本质上可以是静止的或本质上可以是移动的，和/或这种接合可以允许两个元件之间的流体、电、电信号或其它类型的信号或通信的流。这种接合可以由彼此集成地形成单个一体成型件的两个元件、或两个元件和任何额外的中间元件实现，或者由彼此附接的两个元件、或两个元件和任何额外的中间元件实现。这种接合本质上可以是永久的，或可替换地本质上可以是可移除的或可松脱的。
参考图1-图9，根据示例性实施例示出了喷射器10(例如喷洒器、燃料喷射器、正位移泵(positive displacement pump)等)。喷射器10包括壳体2，壳体2被示出以包括被示为端盖4的第一(或上部)部分以及被示为下部部分6、连结到端盖4的第二部分。端盖4被示出，以包括 燃料入口31、蒸汽出口29、和电气的插头或连接件24。一个或多个燃料过滤器(未示出)可以被安装在燃料入口31和/或蒸汽出口29上。端盖4限定主腔30，并容纳和支撑磁性致动组件(例如电磁致动组件)。磁性致动组件包括一个或多个磁体，如磁体11所示。磁性致动组件还包括一片或多片低磁阻材料，低磁阻材料被配置成使一个或多个磁体的磁场跨过一个或多个高磁阻间隙聚焦。根据所示出的示例性实施例，一片或多片低磁阻材料包括极片12和板13(例如前板、底板等)。线圈15(例如金属丝线圈等)至少部分地位于一个或多个高磁阻间隙，使得当电流被应用到线圈15时，电流与磁场相互作用产生一个力。下部部分6限定被配置成将活塞17容纳在其中的腔。活塞17通过保持架(cage)16连结到磁性致动组件，保持架16在活塞17和磁性致动组件之间传递运动和力。磁体11、极片12、板13、线圈15、保持架16、线圈架(former)38、和活塞17被示为沿着轴线8(例如纵向轴线)轴向对准。根据不同的实施例，磁性致动组件的部件、保持架16、线圈架38、和活塞17中的一个或多个以轴线8为中心。尽管各个部件和元件被示出并被描述为在端盖4中或在下部部分6中，但是可以考虑的是，在不同的实施例中(例如下文更详细地描述的喷射器610)，给定的部件或元件可以在壳体的任一部分中或两个部分中，或者喷射器10可以包括一体成型的壳体。
磁体11可以是连结在极片12与板13之间(例如夹在极片12与板13之间、使极片12与板13互相连接等)的被轴向磁化的永久磁体，极片12和板13均由具有高导磁性的材料(例如铁、低碳钢等)制成。根据其它实施例，“音圈”型致动器中所发现的其它配置可以用来产生相同的功能，例如，与线圈15同心、并且在线圈15的内侧和/或外侧的被径向磁化的永久磁体。极片12和板13径向在其间限定环形间隙14。线圈15位于间隙14中，距极片12和板13具有足够的向内和向外的径向空隙，分别以允许线圈15轴向移动。线圈15经由线圈架38连结到保持架16，保持架16连结到活塞17。线圈15从具有绝缘的导电材料(例如铜或铝)卷绕。保持架16具有至少一个狭缝，狭缝允许燃料从其穿过并使保持架16的重量和拖累最小化。
根据所示出的示例性实施例，磁性致动组件包括移动线圈型致动器(例如“音圈”型致动器)。移动线圈型致动器有利地提供低电感和磁滞，这非常适合于高频工作。而且，作用在线圈15上的力随着从其流过的电流线性增加，并且力贯穿其整个冲程保持几乎恒定。这些特性促进了对致动器的控制。而且，移动型致动器在其穿过极片12与板13之间的磁性间隙14移动时，产生与其速度成比例的大的反EMF电压。反EMF电压可以用来感应速率并导出线圈15的位置。如下文在示例性实施例中所描述的，该信息可以用在闭合回路反馈控制方案中，甚至在扰动出现时(例如蒸汽气泡出现时且供电电压变化时)，来用仪表精确地测量正被喷射或喷洒的流体的量。根据其它实施例，可以使用螺线管型致动器。螺线管型致动器中电枢的位置改变螺线管线圈的电抗，这影响流过螺线管线圈的电流并且可以用来检测电枢或铁心(plunger)的速率和位置。
根据所示出的实施例，活塞17包括基本圆柱形的壁，壁具有接近板13的第一(或顶)端以及远离板13的第二(或底)端。活塞壁限定纵向活塞腔，流体在活塞泵送循环(即喷射循环)期间穿过纵向活塞腔。活塞17的底端被示出，以包括形成在活塞17底端的活塞端面39和入口阀座33。活塞17容纳在套筒21中，套筒21依次容纳在壳体2的下部部分6。套筒21被配置成允许活塞17在其中平移或滑动。套筒21可以形成为壳体2的一部分(例如在其中形成为或制造为钻孔)，或者套筒21可以独立于壳体2形成并且随后连结到壳体2。套筒21还包括突出部或台阶状物20，保持架16也包括突出部或台阶状物19。主弹簧18位于保持架16上的台阶状物19与套筒21上的台阶状物20之间，并且使保持架16朝向板13偏斜。根据另一个实施例，主弹簧18可以使保持架16朝向出口阀保持器102偏斜。活塞17的上升冲程或吸气冲程完全由线圈15的力启动；而线圈17的下行冲程可以由主弹簧18单独提供动力或由反方向线圈力的帮助来提供动力。该实施例允许更加精确地控制活塞17的冲程。
新到的燃料经由燃料入口31进入到主腔30(例如燃料室)中。根据一个实施例，液体燃料经由一个或多个穿过活塞17壁的孔25从主腔30 进入活塞腔。根据另一个实施例，液体燃料可以在活塞17从板13移开时穿过保持架16并穿过活塞17的顶端进入活塞腔(参见图2和图3)。
燃料入口31在喷射器10上的位置相对于主腔30和蒸汽出口29相对较低。喷射器10中的任何蒸汽由于浮力上升到喷射器10的顶部并从蒸汽出口29离开。喷射器10中出现的燃料蒸汽可以来自燃料供给(例如通过燃料入口31)，和/或可以由于压力的降低和/或温度的升高在喷射器10内部生成。如图所示，燃料入口31基本是水平的；然而，燃料入口31可以与端盖4成向下的角度延伸，以阻止燃料蒸汽逆流穿过燃料入口31行进。一系列孔、开口、孔口等可以形成穿过极片12、磁体11、和板13延伸的低阻力路径或通路，以允许出现在燃料喷射器中的燃料蒸汽穿过作为端盖4一部分的蒸汽出口29溢出。例如，根据一个实施例，这些孔可以沿着纵向轴线8在中央对准，如通路28所示。根据另一个实施例，这些孔可以从轴线8偏移，如通路27所示。根据另一个实施例，蒸汽通路可以包括极片12和壳体2之间的分隔。燃料蒸汽的这种排放方式有助于在热工作情况下提供燃料喷射器的可靠工作。
具体参考图4，根据示例性实施例，入口阀50位于活塞17的底端。如图所示，入口阀50是提升阀(poppet valve)，提升阀包括连结到入口阀杆34的入口阀主体32、入口阀保持器35、和入口阀弹簧36。入口阀主体32抵靠活塞17底端处的入口阀座33密封。入口阀主体32被示出以具有半球形的形状，而入口阀座33被示出以具有圆锥形的形状，从而提供入口阀主体32到入口阀座33的自对准，这提高了其间的密封。入口阀主体32上的圆形唇状物减小了流进流体泵送室40中的燃料的压降。根据所示出的实施例，入口阀主体32经由过盈配合连结到入口阀杆34。入口阀杆34通过入口阀保持器35被孔眼(例如开口、孔、中央孔等)容纳并在其内轴向平移(例如滑动)。入口阀保持器35被示出以包括允许燃料从其穿过的至少一个狭缝，并(例如)经由过盈配合或粘合剂连结到活塞17。如图所示，入口阀保持器35是杯形，该形状可以通过相对便宜的方法(例如冲压等)由薄片构成，并且可以提供与活塞的过盈配合，无需引起其变形的过度的力。根据另一个实施例，入口阀主体 32可以与入口阀杆34一体成型或集成地形成，入口阀杆34依次经由过盈配合连结到法兰37(例如凸出物、短截部等)。
根据所示出的示例性实施例，入口阀主体32通过入口阀弹簧36从入口阀座33偏斜，使得其通常是打开的，即通常允许燃料从活塞腔的内部进入到流体泵送室40中。入口阀杆34远离入口阀主体32的一端上的法兰37限制入口阀主体32在打开位置的行进。流体泵送室40在顶部由活塞端面39和入口阀主体32基本限定、在底部由出口阀保持器102的顶面101和出口阀座主体103基本限定、且在侧面由套筒21的内侧壁基本限定。
通常打开的入口阀50允许燃料单独通过重力进入流体泵送腔40，这降低了使泵起动的(priming)要求，尤其在流体泵送室40充满燃料蒸汽时或在喷射器10中根本没有燃料时。通常打开的入口阀50与其大的流面积相结合还在活塞17的上升冲程期间减小了压降，这减少了燃料蒸汽的形成。而且，使入口阀50在喷射循环开始时是打开的允许活塞17获得速率，并且没有明显的阻力。一旦入口阀50关闭，活塞17已获得足够的速率，以在流体泵送室40内部产生高压，这增加了穿过出口的孔口板112的初始燃料雾化的量。进一步地，活塞17增加的速率可以在流体泵送室40中产生足够的压力，以将其中的燃料蒸汽气泡挤破或使其冷凝。在关闭入口阀50后，流体泵送室40中的压力大幅增加。部分地还由于移动部件的小质量，这个大的压力使活塞17迅速减速。通过监控电流检测电阻器两端的电压(对应于流过线圈15的电流)可以观察到速率的大幅降低，以标记喷射事件的开始。根据另一个实施例，除了在活塞17以外，入口阀50还可以位于其它地方(例如位于套筒21上)，同时仍然与流体泵送室40流体连通。根据另一个实施例，入口阀50还可以与另一个止回阀一起使用，使得一个阀负责将流体引入到流体泵送室40中，而另一个阀用于排出蒸汽。
通常打开的入口阀50的另一个优点在于：其允许流体泵送室40中的燃料蒸汽由于喷射器10的定向和燃料蒸汽相对于液体燃料的浮力穿过入口阀50。流体泵送室40中的燃料蒸汽气泡的存在潜在地使容积式泵用 仪表测量不准确的燃料的量。这是由于气泡的存在会改变用仪表测量的燃料的容积密度(bulk density)，使得被喷射的燃料的相同体积不对应相同的质量。尤其当燃料喷射器是热的时且在活塞17的上升冲程期间(其中，超出入口阀50约束的燃料流使燃料的压力降低)，产生燃料蒸汽气泡或将其带到流体泵送室中的机会很高。根据下文更详细地描述的实施例，喷射器10提供冲程的初始低压部分，在该冲程中，入口阀50不关闭，并且在流体泵送室40中出现的任何蒸汽气泡穿过入口阀50离开和/或冷凝为液体形式。考虑在其它实施例中，燃料穿过通常打开的阀不进入流体泵送室中，通常打开的阀可以流体连结到流体泵送室40，以允许蒸汽离开流体泵送室40，直到在流体泵送室40中产生足够的压力来关闭阀。这种通常打开的阀可以流体连结到蒸汽出口29。
参考图3，活塞17在向下的方向行进时被出口阀保持器102限制。根据一个实施例，端面39接触(例如触碰、压紧、轻触等)出口阀保持器102的顶面101。接触顶面101的端面39可以包括以下实施例：端面39通过最少量的残留流体与顶面101隔开。残留流体可以充当端面39与顶面101之间的减震器。根据示例性实施例，流体泵送室40中的流体减小或限制当活塞17接近出口阀保持器102时活塞17的速度，从而在流体的最后剩余部分被推出流体泵送室40时吸收部分接触震动。根据另一个实施例，碟形弹簧可以位于出口阀保持器102的顶部，以减小活塞17的撞击力。根据其它实施例，活塞17不接触出口阀保持器102。然而，在冲程的高压部分期间，流体泵送室40中的燃料由于压力的增大而具有升高的温度。在冲程的高压部分之后，高压缩室内部的热燃料由于其压力降到近似大气水平可以突然变成(例如蒸发、煮沸等)蒸汽。当活塞17位于底部位置(即位于冲程的底端)时，活塞17与出口阀保持器102之间的小体积限制了产生的蒸汽的量。也就是说，减少残留在流体泵送室40中的燃料的量可以减少在活塞17的上升冲程期间产生的燃料蒸汽的量。进一步地，如所示出的和所描述的，入口和出口阀配置给喷射器10提供了大压缩比(当活塞17位于其顶部位置时流体泵送室40的最大体积与当活塞17位于其底部位置时流体泵送室40的最小体积的比)，这 提高了喷射器10的自起动能力。可以使用其它向外打开的入口阀和出口阀保持器的实施例，其中，压缩比也很高。例如，阀主体32的底面可以不是平的，而是半球形，出口阀保持器的上部面具有相应的形状，以在活塞到达其行进的底部时最小化其间的体积。在其它实施例中，阀主体32与阀座33之间球形-到-圆锥形密封表面可以替换成其它密封几何图形，例如面-到-面。
参考图6和图7，根据示例性实施例，出口阀组件100位于壳体2的下部部分6的底部。出口阀包括出口阀保持器102、出口阀座主体103、出口阀主体105(例如球(ball)、阻止物(check)等)、以及出口阀弹簧106。出口阀保持器102支撑出口阀座主体103，出口阀座主体103具有出口阀座104。出口阀弹簧106使出口阀主体105朝向出口阀座104偏斜。根据所示出的实施例，出口阀主体105是抛光的球形，出口阀座104是抛光的圆锥形，从而确保了自对准和很好的密封。出口阀弹簧106夹在出口阀主体105与第一板(被示出为紊流产生板107)之间。紊流产生板107具有至少一个狭缝108，狭缝108被示为以至少部分地环绕弧的方式延伸。一个或多个狭缝108允许燃料从其穿过，到被示出为出口垫圈110(例如碟、板等)的第二板所限定的紊流间隙109，经由穿过第三板(被示出为孔口板112)的一个或多个孔口111离开燃料喷射器。密封垫圈113(例如环、碟、板等)抵靠壳体2的下部部分6密封孔口板112。过滤器114可以用来防止碎屑进入出口阀。所示出的出口阀组件100(尤其是紊流产生板107、出口垫圈110、和孔口板112的布置)能实现燃料流中的高紊流，这增加了燃料雾化的量。上述三个部件可以通过便宜的方法由片状金属制成。
参考图8和图9，根据另一个示例性实施例示出了出口阀组件500。出口阀组件500位于壳体2的下部部分6的底部。出口阀座104、504与孔口111、511之间的燃料体积通常被称为“囊(sac)”。在热工作情况期间，这个燃料体积倾向于滴进引擎进口和/或引擎气缸，这会影响用仪表测量燃料并且使液体燃料(例如不雾化的燃料)沉积到引擎进口和/或引起气缸中。图8和图9所示出的出口阀的实施例减小了“囊”体积， 从而减少了进入到引擎进口和/或引擎气缸中的燃料泄露。出口阀包括出口阀保持器502、出口阀座主体503、出口阀主体505(例如球、阻止物等)、和出口阀弹簧506。出口阀保持器502支撑出口阀座主体503，出口阀座主体503具有出口阀座504。出口阀弹簧506使出口阀主体505朝向出口阀座504偏斜。根据所示出的实施例，出口阀主体505是抛光的球形，出口阀座504是抛光的圆锥形，从而确保了自对准和很好的密封。紊流产生板507位于出口阀座主体503的下方，并且具有至少一个径向定向的狭缝508。囊密封薄膜510优选地由容易变形的弹性材料或柔软的柔性材料制成，囊密封薄膜510位于紊流产生板507的下方并且也具有至少一个径向定向的狭缝509。如图所示，囊密封薄膜510上的多个径向定向的狭缝509与紊流产生板507上的多个径向定向的狭缝508重叠(即对准)。囊密封薄膜510还位于出口阀弹簧506与出口阀主体505之间。孔口板512位于囊密封薄膜510下方，并且具有与紊流产生板507上的狭缝508和囊密封薄膜510上的狭缝509对准的一个或多个孔口511。孔口板512的中心形成为杯515的形状，以容纳出口阀弹簧506。杯515的腔可以通过开口516(例如孔口、孔、排放孔，图9看得最清楚)通到杯515的外侧，并且通过囊密封薄膜510抵靠囊体积被密封。根据另一个实施例，容纳出口阀弹簧506的杯515可以是独立于孔口板512的元件的一部分。密封垫圈513(例如环、碟、板等)抵靠壳体2的下部部分6密封孔口板512。过滤器514可以用来防止碎屑进入出口阀。
参考图10-图16，根据示例性实施例示出了喷射器610。喷射器610与喷射器10大体上相似。例如，如图10所示，喷射器610包括壳体602，壳体602被示为包括第一(或上部)部分(如端盖604所示)和连结到端盖604的第二部分(如下部部分606所示)。喷射器610还包括磁性致动组件，磁性致动组件包括一个或多个磁体611、一片或多片低磁阻材料和线圈615。根据示例性实施例，一片或多片低磁阻材料包括一个或多个极片612(如第一极片612a和第二极片612b所示)和一个或多个板613(如第一板613a和第二板613b所示)。喷射器610还被示为包括通过保持架616连结到磁性致动组件的活塞617。磁体611、极片612、板613、 线圈615、保持架616和活塞617被示为沿着轴线608轴向对准。下面描述喷射器610与喷射器10之间显著的区别。然而，需要注意的是，根据其它不同的实施例，关于喷射器10和/或关于喷射器610所描述的不同的部件、组件、子组件、系统、和/或子系统可以在任意合适的结合中使用。
进一步参考图11，下部部分606限定主腔630，容纳并支撑磁性致动组件。下部部分606还限定被配置成在其中容纳活塞617的腔。电气的插头或连接件624被示为可操作地连结到下部部分606。下部部分606和端盖604可以由任何合适的材料形成。根据示例性实施例，下部部分606和端盖604可以例如由玻璃纤维尼龙注塑成型。端盖604被示为包括燃料入口631和蒸汽出口629。将燃料入口631和蒸汽出口629置于端盖604上有助于喷射器610的制造、组装和封装。例如，将燃料入口631和蒸汽出口629置于端盖604上有助于多个部分的注塑成型，并且有助于对分别连结到燃料入口631和蒸汽出口629的入口线路和出口线路规定路线。进一步地，燃料入口631和蒸汽出口629从其延伸的端盖604的底603可以连结(例如热焊接、超声焊接等)到下部部分606的侧壁605，以形成稳固的流体密封。
在重力进给系统(例如无泵系统)中，蒸汽出口629允许燃料蒸汽在浮力作用下升到壳体602之外。在加压燃料喷射系统(例如在燃料箱中具有升降泵的系统)中，蒸汽出口629可以用作使过多的燃料和蒸汽返回到燃料箱的出口端口。如图10-图12所示，在竖直的位置，蒸汽向上上升穿过蒸汽出口629。在其它安装件中，喷射器610可以以其它定向被封装，只要蒸汽出口629在中心轴线608上方使得蒸汽可以上升从壳体602中离开即可。例如，简略地参考图12，喷射器610可以安装在所示出的位置与从所示出的位置逆时针旋转90度的位置之间。
参考图12，喷射器610包括一个或多个极片612和一个或多个板613，以引导磁体611的磁场。如图所示，第一极片612a、第二极片612b、第一板613a、和第二板613b由薄板形成，这有助于极片612和板613的冲压。磁体611、极片612、和板613由销660(例如弹簧销等)固定在一 起，销被按压穿过磁体611、极片612、和板613中的每一个的共轴孔。从实际的角度，磁体611通过磁力使这叠极片612和板613连在一起；销660确保了该叠保持径向或共轴地对准以及提供轴向的夹持力。根据所示出的实施例，销660和该叠与轴线608共轴对准。
使用多个极片612和/或多个板613的进一步的优点是，通过将极片612和/或板613更紧地按压或连结在一起以减小其间的气隙，产生了更强的磁场。优选地，极片在校准前是磁饱和的，从而封闭极片之间的气隙减小了它们的磁阻。据此，可以对磁场的强度并由此对产生的活塞617的致动力进行校准。例如，在喷射器610的初始流动测试后，极片612和/或板613可以在一起按压预定的量(例如，距离)以校准喷射器610，使其具有所需的或标准的喷洒特性。为便于校准，参见图11和图12，第二极片612b可以包括第一(或外部)区域662以及第二(或内部)区域664。如图所示，内部区域664形成顶罩(例如，锥体、截顶锥体等)，并且通过多个狭缝666与外区域662隔开。狭缝666实现了第二极片612b的形变而无需过多的力。在校准期间，内部区域664被压下(例如，偏离、形变等)以减小极片612a和612b之间的气隙并增加磁感应强度。
在一个实施例中，端盖604不接触内部区域664并且在端盖604中有一个或多个孔(未示出)，所述一个或多个孔允许在端盖已经紧固之后对第二极片612b的按压。由于第二极片612a的永久形变以及销660和第二极片612b的内表面668之间的摩擦配合或压配合，气隙在校准之后设置。在校准已经完成后，孔被盖住。在另一实施例中，端盖604接触内部区域664的顶部，并且校准包括改变端盖604的轴向位置，在校准完成后，将端盖固定至下部部分606。磁结构和气隙通过第一极片612a和所述下部部分之间的摩擦以及第二极片612a和端盖604的接触之间的预加载的力而固定。
根据示出的示例性实施例，保持架616包覆成型到线圈615上。例如，保持架616可以由注塑成型的玻璃纤维尼龙形成。将保持架616包覆成型到线圈615上为线圈提供了结构强度，保护线圈免于碰到燃料，并且保护导电引线622到线圈615的连接，由此提高了喷射器610的可 靠性和耐用性。另外，包覆成型工艺省略了将线圈615黏附地安装至保持架616的需要，由此提高了可靠性且便于制造。附加地，通气孔625可以形成在保持架616中是注塑成型工艺的一部分，进一步简化了喷射器610的制造。
参见图12，朝向活塞617的底部或出口端，根据示例性的实施例示出了入口阀650。入口阀650示出为包括入口阀杆634，入口阀杆从入口阀主体632轴向延伸。入口阀主体632可以针对形成在活塞617的底端的入口阀座633进行密封。入口阀保持器635按压到入口阀杆634上。根据示例性的实施例，入口阀杆634可以是有节的，且入口阀保持器635的内部部分672可以由塑料形成，其咬入刻痕以防止入口阀保持器635相对于入口阀杆634的滑动。多个通路674允许燃料经过入口阀保持器635。在内部部分672周围按压的金属套筒676有助于入口阀保持器635相对于活塞617滑动。入口阀弹簧636将入口阀保持器635远离保持架616推动。如图12所示，入口阀650处于正常打开的位置，其中入口阀保持器635抵靠活塞617的内表面上的壁架678，并且入口阀主体632与入口阀座633隔开。当入口阀650处于关闭位置，入口阀主体632抵靠入口阀座633密封，并且入口阀保持器635与壁架678隔开。据此，壁架678和入口阀座633限制了入口阀650相对于活塞617的移动(例如，困住、保持住等)。
活塞617示出为位于套筒621中。套筒621的侧壁与壳体620的下部部分606隔开，以形成腔680。在工作过程中，腔680充有燃料，这限制了从壳体602到活塞617的热传递。例如，随着腔680中的一个单元的燃料吸热，其变得更易浮起并且上升到腔680以外，以被更冷的一个单元的燃料代替。另外，在正常工作中，腔680中的燃料的最大温度是燃料的沸腾温度。在该点，该单元的燃料在温度能够进一步上升前必须吸收其汽化热。通过将套筒621和活塞617周围的温度限定为低于燃料的沸点，阻止了活塞617中的燃料的沸腾或冒泡。根据示例性的实施例，燃料以某一速率或速度经过活塞617，当腔680中的温度被限制为燃料的沸腾温度时，该速率或速度防止燃料足够快地吸热以引起燃料沸腾。
参见图12的底部，阀限位器690将出口阀组件保持在壳体602中。阀限位器690可以位于壳体602的下部部分606的膛孔692中。在一个实施例中，在组装期间，阀限位器690被插入或压入膛孔692的深度可以选择为补偿喷射器610中其他部件的累计公差。例如，根据示出的示例性实施例，阀限位器690连接至出口阀组件700，出口阀组件700连接至套筒621，套筒621连接至主弹簧618，主弹簧618连接至保持架616，保持架616相对于磁体611经由线圈615而保持，磁体611连接至第一极片612a，第一极片612a(最佳地如图10所示)由壳体602的下部部分606的侧壁605中的壁架607支撑。因此，将阀限位器690相对于下部部分606移动可以将前述部件相对于彼此移动，特别是对主弹簧618进行压缩。对主弹簧618进行压缩或者预加载是校准主弹簧618以影响活塞617的移动，这进而影响喷射器610的喷洒特性。例如，对主弹簧618进行压缩改变了主弹簧618的x位置，因此根据公式F＝kx改变了主弹簧618施加的力。如果弹簧常数k是x的函数，则主弹簧618的校准可以被进一步影响。一旦达到阀限位器690的所需位置，阀限位器690接着可以(例如)被热焊接或超声焊接至下部部分606，以将阀限位器固定至下部部分606并且在阀限位器690和所述下部部分之间形成密封。根据另一实施例，膛孔的位置由壁架725固定，最佳地如图13所示。根据示出的示例性实施例，当端盖604和阀限位器690密封至下部部分606时，喷射器610的壳体602被完全密封，节省了燃料入口631、蒸汽出口629和出口阀组件700，由此防止了燃料从喷射器610泄漏。
参见图13和图14，根据示例性的实施例示出了出口阀组件700。出口阀组件700包括具有中心膛孔718的出口阀保持器702，中心膛孔718被配置为容纳出口阀座主体703。根据示例性的实施例，出口阀座主体703由例如金属(例如，不锈钢、黄铜等)的硬的耐用材料形成，并且具有形成在其外表面上的至少一个倒钩720。倒钩720啮合出口阀保持器702的较软材料，以将出口阀座主体703保持并密封在出口阀保持器702的中心膛孔中。如图所示，密封元件722(例如O形环、垫圈等)有助于在出口阀座保持器702和壳体602的下部部分606之间进行密封。根据 另一实施例，出口阀保持器702可以由(不是密封元件722或者除了密封元件722外还有)一个或多个倒钩形成，以针对壳体602的下部部分606进行密封。
出口阀座主体703包括出口阀座704。出口阀主体705(例如，球、阻止物，等等)由出口阀弹簧706向出口阀座704偏斜。根据示出的示例性实施例，出口阀主体705是抛光的球体，而出口阀座704具有形成在直角壁架上的窄的锥形或球形的座，该直角壁架具有高度的表面加工、圆度和平坦度。
出口阀弹簧706在出口阀主体705和孔口板712之间被压缩。所述孔口板712包括穿过孔口板712的一个或多个孔口711。限定了相对大的孔眼709(例如，具有第一直径的孔、通路、孔眼等)的垫板710位于孔口板712之上，在孔口板712和出口阀保持器702之间。限定了相对小的孔眼708(例如，限定了具有小于第一直径的第二直径的孔眼)的紊流产生板707位于垫板710之上，在垫板710和出口阀保持器702之间。如图所示，出口阀弹簧706经过相对小的孔眼708和相对大的孔眼709以压靠孔口板712。紊流产生板707、垫板710和孔口板712中的每一个均示出为形成有(冲压有)外围凸缘724，所述外围凸缘便于板707、710和712的嵌套且便于(最佳地如图14所示)板707、710、712与壳体602的下部部分606之间的压配合。孔口板被示出为具有中心凹口，这有助于在工作过程中将出口阀弹簧对准并约束。板707、710、712还可以具有在外围凸缘724上轴向定向的狭缝，这允许板与壳体602的下部部分606的对准，同时减小了组装后的板中的应力(其可能降低平坦度)。
在工作过程中，燃料在出口阀主体705周围流动，经过囊730紊流产生板707。燃料经过相对小的孔眼708，并且在经过孔口711并离开出口阀700之前散乱地向外散布到相对大的孔眼709中。最佳地参见图14，孔口711从相对小的孔眼708向外径向隔开，因此需要燃料在相对大的孔眼709中向外散布，这产生了紊流。出口阀组件700具有若干优点。首先，球形的阀主体允许使用轴承滚珠，其制造为具有高的圆度、维度和表面加工要求，并且成本较低。球形的出口阀主体705还允许出口阀 弹簧706的自动定中心。使用阀主体下游的孔口板允许燃料被很好地雾化，同时保护密封元件免受由于直接暴露于引擎进气歧管所带来的污染和其他潜在的有害影响。根据其他的实施例，可以在出口阀主体705和孔口板712之间添加或交换多个板，以改进雾化、改变喷洒模式和/或改变燃料的流速，而不会对喷射器的其他部件或对整个组装过程有显著改变。通过永久性地使孔口板712形变使得出口阀弹簧706上的预加载增加和/或多个板之间的流动受到限制，可以校准经过出口阀组件700的流速。
过滤器支撑板715限定了开口716且位于出口阀保持器702之上，在出口阀保持器702和套筒621之间。过滤器714位于第一垫板715之上，在第一垫板715和套筒621之间。第一支撑板将过滤器714与出口阀保持器隔开，并且开口716的尺寸设计为增加用于过滤器714下游的燃料的流动面积。例如，没有过滤器支撑板715，经过过滤器的流动面积由过滤器714的在中心膛孔718上伸出的开口限定；因此，过滤器714上的任何碎屑使流动面积减小。相反，有过滤器支撑板715，经过过滤器的流动面积由过滤器714的伸到开口716上的开口限定，这可以是比中心膛孔718的面积更大的面积。据此，如果过滤器714的一部分被碎屑堵塞，则经过过滤器714流动面积仍然可以比中心膛孔718的流动面积大；由此，在整个流速中将没有实质的损失。
顶面板701位于过滤器714之上，在过滤器714和套筒621之间。顶面板701优选地由耐用性材料(例如，金属、钢、不锈钢、黄铜等)制作，因为入口阀632和/或活塞端面639可能在活塞冲程的底部接触顶面板701。
参见图15和图16，根据示例性的实施例示出了出口阀组件800。出口阀组件800包括顶面板801、过滤器814和第一支撑板815。出口阀组件800还包括限定了相对小的孔眼808的紊流产生板807、限定了相对大的孔眼809的垫板810，以及限定了一个或多个孔口811的孔口板812。板801、815、807、810、812和过滤器814示出为大体与参照出口阀组件700所描述的出口阀保持器702、板701、715、707、710、712和过滤 器714相似。然而，修改了出口阀保持器802、出口阀座主体803和出口阀主体805，以减小囊830的体积，由此减小了排放。
出口阀主体805被示出为，包括被示出为球832的下主体部，以及被示出为小块834的、从球832向上延伸的杆。凸缘836从小块834向外延伸并且在凸缘836和出口阀座主体803之间俘获出口阀弹簧806。据此，出口阀弹簧806从所述囊中移动到出口阀座主体803上方，由此实现了较小的囊830。如图所示，出口阀主体805的球832分别延伸到紊流产生板807的相对小的孔眼808和垫板810的相对大的孔眼809中。将出口阀弹簧806移出囊830还实现了较小的出口阀座主体803，其示出为靠着壁架838，壁架838形成在出口阀保持器802的中心开口818中。
在制造过程中，球832以及包括小块834和出口阀弹簧806的子组件可以从相对的两侧组装到出口阀座主体803。球832和小块834接着可以固定(例如，阻焊等)在一起，由此将球832、小块834、出口阀弹簧806和出口阀座主体803锁定在一起。根据另一实施例，凸缘836(例如，盖)可以单独由小块834形成，而球832和小块834可以整体形成或固定在一起。球-小块子组件可以从一侧组装到出口阀座主体803，并且出口阀弹簧806和凸缘836可以从另一侧组装到出口阀座主体803。盖或凸缘836接着可以固定至小块834，以将组件锁定在一起。根据另一实施例(未示出)，凸缘836可以具有足够小的直径，使得整个的凸缘836、小块834和球832组件可以在组装过程中从底部插入。出口阀弹簧806接着可以通过其弹性和凸缘836的锥形或圆形的顶部而从顶部卡扣到位。在这样的实施例中，弹簧可以是锥形的，使其底部可以搁置在出口阀座主体803的顶部。
根据其他实施例，除了以上描述的且在图6至图8以及图13-图16中示出的出口阀设计以外的出口阀设计可以与喷射器10、610一起使用。例如，出口阀主体105、505、705、805可以具有多种形状，例如，平板、锥形、提升阀、蘑菇形、半球形等。还可以使用向外打开的扣钉型阀并且扣钉型阀可以是有利的，因为其不具有任何囊体积(因为密封区域也 用作测量区域)。用于改进雾化的、除了上述设计以外的孔口和结构也可以和燃料喷射器10、610一起使用。例如，孔口111、511、711、811可以成角度和/或成锥形，以影响喷洒形状。可以使用结构，以在达到孔口111、511、711、811之前向燃料引入旋动。出口阀弹簧506、706、806还可以是弹性的平面元件、弹簧垫圈、结实的柔性元件、锥形螺旋弹簧等。
参见图1至图3，连接器24被示出为包括销23，销23以导电引线22(例如，金属丝、导体等)电连结至线圈15的第一端。第二销或销23的第二部分可以通过第二引线(未示出)连结至线圈15的第二端。金属丝引线(例如，引线22)优选地是柔性的，以防止疲劳损坏并且不阻碍活塞17及其他随着活塞移动的部件的移动。这些“移动部件”包括线圈15、保持架16、线圈架38、引线22的一部分、主弹簧18的一部分、入口阀保持器35，并且在一些情况下包括入口阀主体32和入口阀杆34(通过入口阀主体32抵靠入口阀座33的接触，或者通过入口阀弹簧36足够的力的传输)。
连接器24可以被配置成阳性或阴性连接器并且连接至处理电子器件(例如，电子控制单元(ECU)、处理电子器件等)，这能够引起足够的电流经过线圈从而致动喷射器10。参见图17，根据示例性的实施例示出了处理电子器件900的简化框图。处理电子器件900可包括存储器910和处理器912。所述处理器912可以是或者包括：一个或多个微处理器、专用集成电路(ASIC)、包含一个或多个处理部件的电路、一组分布式处理部件、用于支持微处理器的电路，或者配置为进行处理的其他硬件。根据示例性的实施例，处理器912被配置为执行存储在存储器910中的计算机代码，以完成或促进本文描述的活动。存储器910可以是任何易失性或非易失性存储器件，能够存储与本文描述的活动相关的数据或计算机代码。例如，存储器910可以包括一个或多个模块914至924，它们是计算机代码模块(例如，可执行代码、目标代码、源代码、脚本代码、机器代码等)，被配置为由处理器912执行。当由处理器执行时，处理电子器件900被配置为完成本文描述的活动。处理电子器件900包括用于 支持模块914至924的计算机代码的执行的硬件电路。例如，处理电子器件900可包括用于从处理电子器件900向喷射器10、610(例如，销23)传送控制信号(例如、模拟的、数字的)的硬件接口(例如，输出端930)。处理电子器件900还可以包括用于从喷射器10、610(例如，销23)和从不同传感器(例如，图18的电路的节点215、216)接收或检测数据或信号(例如，反馈信号)的输入端935，所述数据或信号表明引擎工作状况(例如，相、曲柄角、引擎速度、引擎温度、冷却剂温度、空气温度等)。
存储器910包括用于接收喷射器数据、引擎数据以及用户输入数据的存储器缓冲区914。例如，存储器缓冲区914可以接收电压信息，该电压信息来自节点215、与跨过线圈15、615的电压相关，或者来自节点216、与经过线圈15、615的电流相关(下文进行更加详细的描述)。数据可以存储在存储器缓冲区914中，直到缓冲区914被访问数据。例如，关联模块918、喷射器控制模块920、喷射器起动模块922、自校准模块924，或者另一过程可以访问缓冲区914。存储在存储器910中的数据可以根据不同的方案或格式而进行存储。例如，数据可以以x、y、x、y、z格式进行存储，或者以任何其他的对于时域或波形信息适宜的格式进行存储。
存储器910进一步包括配置数据916。配置数据916包括与喷射器10、610相关的数据。例如，配置数据916可以包括喷射器校准数据，关联模块918或喷射器控制模块920可以解读该数据，从而确定如何命令喷射器10、610进行工作。例如，配置数据916可以包括关于喷射器流速、喷射器喷洒模式、线圈电感的信息，将测量值与其他值相关联(例如，线圈电流与线圈速度和/或线圈位置，等等)的校准信息(例如，值、表格、图线等)。
存储器910包括关联模块918，关联模块包括逻辑，用于基于经过线圈15、615的电流、跨过线圈15、615的电压和/或线圈15、615的电阻来确定线圈15、615经过喷射器的磁场的速度。例如，关联模块918可以从输入端935或存储器缓冲区914接收数据，并使用配置数据916将 测量的电流、电压和/或电阻与速度相关联。例如，通过对线圈15、615的速度进行积分，关联模块918可以进一步确定活塞17、617的位置。关联模块918可以向喷射器控制模块920、喷射器起动模块922和自校准模块924提供速度和/或位置信息。
存储器910包括喷射器控制模块920，喷射器控制模块包括逻辑，用于在喷射器10、610中控制活塞17、617的速度和/或位置。喷射器控制模块920可以包括冲程子模块的低压部分、冲程子模块的高压部分、喷射控制子模块等。喷射控制模块920可以被配置为基于接收自关联模块918的信息来控制速度和/或位置。喷射控制模块920可以向喷射器10、610输出信号，以经由输出端930控制活塞17、617。
存储器910包括喷射器起动模块922，喷射器启动模块包括逻辑，用于确定喷射器中是否有燃料且用于对少燃料或无燃料的确定结果作出响应。例如，通过识别出线圈的电压、电流或速度特性，喷射器起动模块922可使用来自关联模块918和配置数据916的信息来确定喷射器10、610中没有燃料(下文进行更加详细的描述)。喷射器起动模块922接着可以向喷射器控制模块920提供信号，以使喷射器控制模块920控制喷射器10、610按照将燃料汲取到喷射器10、610中的方式进行工作(例如，“起动”喷射器10、610)。喷射器起动模块922还可以包括逻辑，以确定燃料是否沸腾或喷射器何时没有燃料，在此情况下，喷射器起动模块922可以向喷射器控制模块提供信号，以使喷射器10、610以低功率或跛行模式工作，或者完全关闭喷射器10、610。
存储器910包括自校准模块924。自校准模块可向喷射器控制模块920提供信号，以使喷射器10、610以基线信息可以被采集的方式工作。基线信息可以存储在配置数据916中。自校准模块924可以包括定时器或计数器(例如，对过去的喷射事件的次数进行计数)，并且在预定的时间段或者预定的计数量(例如，大约一百万次循环)之后，自校准模块924可以向喷射器控制模块920提供信号，以使喷射器10、610以第二信息可以被采集的方式工作。自校准模块924接着可以将第二信息与基线信息进行比较。自校准模块924可以包括逻辑，以修改配置数据916或 向喷射器控制模块920提供信号，以便喷射器控制模块920的工作方式使喷射器10、610的性能回到(或者基本接近)喷射器10、610的基线性能。
根据示例性的实施例，参照喷射器10描述活塞泵送循环。如图1所示，在喷射事件开始时，保持架16被主弹簧18偏斜到针对板13的第一或顶部位置。处理电子器件在线圈15中引起足够的电流，该电流与间隙14中由磁体11、极片12和板13的配置生成的磁场相互作用，以在线圈15上产生向下的力并产生移动部件接下来的向下运动。喷射事件的开始是始于具有数字(例如，脉冲宽度调制(PWM))信号(具有小于100％的占空比或者小于全供应模拟水平)的驱动电流。这种低占空比驱动电流不允许活塞17足够快速地移动来在流体泵送室40内产生足够的压力，也不允许活塞17以相对于入口阀主体32和杆34足够的加速度移动来克服入口阀弹簧36的力并关闭入口阀。初始的低速冲程是足够长的，以使流体泵送室40中存在的任何蒸汽在打开的入口阀主体32和入口阀座33之间离开(由于喷射器10的定向、蒸汽气泡的浮性，以及正压梯度)。根据一个实施例，在初始冲程的特定长度之后，驱动电流增加得足以产生活塞17的足够的速度，以在流体泵送室40内产生足够的压力来克服入口阀弹簧36的力并关闭入口阀。根据另一实施例，驱动电流可以增加得足以使活塞17相对于入口阀的移动部分(即，入口阀主体32、入口阀杆34等)加速，使得活塞17能够克服入口阀弹簧36的力并关闭正常打开的入口阀和活塞之间的间隙(即，将活塞“撞击”到入口阀中)。如果入口阀的关闭压力足够高，流体泵送室40中存在的蒸汽还可以在入口阀关闭前破裂或冷凝。
入口阀的关闭标志了第二流体泵送冲程的开始，如图2的示例所示的位置。之后，流体泵送室40内的压力快速增加，这引起经过出口阀主体105的不同的压力分布，以克服出口阀弹簧106的力并打开出口阀。即，出口阀被动地打开。出口阀的打开允许燃料流经紊流产生板107中的狭缝108，流经出口垫110中的紊流间隙109，并且经过孔口板112中的孔口111流出喷射器。喷射事件的结束发生在活塞17的速度降到低于 足以在流体泵送室40中生成某一压力的速率时(该压力足以将出口阀保持在打开位置)，这可以发生在(例如)活塞17的端面39接触出口阀保持器102的顶面101时，或者发生在经过线圈15的电流的大小不足以维持足够的速度时。当喷射事件结束时，处理电子器件引起到达线圈15的电流停止(例如，终止)，这允许主弹簧18将移动部件向上移动，直到保持架16抵靠板13或者直到足够大的电流再次被施加经过线圈15。根据一个实施例，入口阀在活塞17的上冲程期间打开，由此允许燃料从活塞腔经过入口阀来填充流体泵送室40。根据活塞17不接触出口阀的实施例，当到达线圈15的电流停止时，活塞17的速度降低，使得流体泵送室40内的压力降到出口阀的开启压力以下。
现在参见图18，根据示例性的实施例示出了用于控制和检测喷射器10的电路。电压供应连接至节点201，节点201连接至晶体管202的源极。如图所示，晶体管202是P沟道MOSFET。晶体管202的栅极203可以由处理电子器件或处理电子器件的一部分控制，例如，通过来自微处理器的数字信号(要么是直接地，要么经过一个或多个其他的放大器)。晶体管202的漏极连接至线圈204的一端(例如，第一端)，而线圈204的另一端(例如，第二端)连接至电流检测电阻器207的一端(例如，第一端)。该线圈204是指图1至图4、图10至图12中相同的线圈15、615，其具有自身的电阻和电感。电流检测电阻器207的另一端(例如，第二端)接地208。小电容器206和二极管205(阴极连接至晶体管202的漏极)被示出为与线圈204并联。第一运算放大器209测量跨过线圈204的电压并且输出(例如，提供信号)到节点215。电阻器211和电阻器210的值设定了运算放大器209的增益。第二运算放大器212测量跨过电流检测电阻器207的电压并且输出到节点216。电阻器214和电阻器213的值设定了运算放大器212的增益。
在喷射循环开始前，晶体管202的栅极203处的信号大于阈值，这不允许电流从晶体管202的源极流到其漏极。在喷射循环开始时，低信号被发送到晶体管202的栅极203，使其在一小段时间后工作在饱和状态，这允许电流从其源极流到其漏极。线圈204顶端的电压现在处于节 点201的电压供应减去跨过晶体管202的电压降，这使得电流流过线圈204和电流检测电阻器207到达地208。当需要阻止电流流经线圈204时，晶体管202的栅极203处的信号升高到阈值以上，这阻止电流从源极流到漏极。由于线圈204的电感，其电流不会立即停止，但是会在一小段时间内流经二极管205，在此期间，存储在线圈204的磁场中的能量通过线圈204的电阻而耗散。附加的电阻器可以添加为与二极管205串联，以减少通过线圈204耗散能量的时间。二极管205被称为“续流”二极管，其保护晶体管202的漏极免受大的负瞬态电压(由线圈204的电感引起)。电容器206防止大的电压尖峰，因为二极管205具有小但是有限的开通时间。第一和第二运算放大器209和212可以用于在任意时间检测跨过线圈204和电流检测电阻器207的电压。输出节点215和216可以输出到处理电子器件或其一部分(例如，由处理电子器件或其一部分接收)，用于线圈204的闭环控制。
以上提到的电路仅是驱动和检测线圈204的一个方法。还存在其他能够实现相同目的的方法，例如通过使用另一类型的晶体管(例如，场效应管(例如N沟道MOSFET、JFET等))、双极型结晶体管等，并且对电路进行适当的修改。可替换地，来自电流检测电阻器207的电压可以用于提供受控电流源(使用负反馈)。
参见图18，跨过线圈15、204的电压由第一运算放大器209测量，根据示例性的实施例，(例如)在图18中示出了在喷射事件过程中，可以在波形301中看出使用第一控制方法。在喷射事件开始(在时刻303)时，由处理电子器件中的线圈引起大脉冲304。大脉冲足够宽，以将线圈15的速度带到目标值附近。在时刻305，处理电子器件引起跨过线圈15的电压终止，这引起负的电压尖峰306(由于线圈15的电感)。在时刻307之前，存储在线圈15的磁场中的所有已有的能量已经耗散，并且跨过现在的“浮动”线圈产生反电动势电压308(对应于线圈15的速度)。处理电子器件可以读取电压308(例如，接收电压308、接收对应于电压308的信号，等等)并且将其与目标值比较。作为响应，处理电子器件可以对由时刻307和时刻315之间的时间所限定的控制脉冲309的宽度作 出改变，以修正任何误差。例如，处理电子器件可以在时刻307之后增加并控制额外的暂定时间，以修正线圈速度中的误差。根据一些实施例，还可以控制所述控制脉冲309的模拟水平或占空比来修正线圈速度中的误差。速度目标值可以是固定值或者可以改变。例如，处理电子器件可以响应于传感器输入而改变速度目标值，传感器输入可以指示引擎工作状况，例如，引擎速度、温度和负载。根据一个实施例，速度目标值可以存储在处理电子器件的存储器中。在暂停时间期间，线圈15的速度由于曳力和来自主弹簧18的力而减小，但是仍然是正的，使得线圈15继续向下移动。如图18所示，在冲程的这个初始的低压部分期间，可以有大量的暂停和控制脉冲循环。尽管波形301的电压308示出为恒定的，但是在实际中，电压308的水平可以由于线圈15的速度而在每个脉冲之后增加或降低。
在时刻310，高压脉冲311开始。在时刻310稍稍之后的一些时刻，活塞17的速度达到足够的速度，从而在流体泵送室40内生成足够的压力，或者足以使活塞相对于阀主体和杆加速来引起入口阀闭合以及出口阀接下来的打开，这标志着冲程的高压过程的开始。机械部件在冲程的高压部分期间的布置可以如(例如)图2所示。在时刻312，应用到线圈15的电流停止，这允许线圈15和移动部件开始向上移动(由于主弹簧18的偏斜力)。在时刻313，保持架16已经与板13接触，并且被示出为经历一些振荡(可以在反电动势振荡314中所示)。在时刻302，喷射器10已经完成了喷射事件或循环并且为下一次事件或循环做好准备。
使用图19中的波形或该波形的一些变化，可以通过改变冲程的初始低压部分的活塞行进距离来控制每一冲程被喷射的燃料量。例如，处理电子器件可以被配置为引起冲程的长的低压部分，由此在冲程的高压部分开始前允许液体和蒸汽燃料经过入口阀离开流体泵送室40，这减少了流体泵送室40中可用于在该冲程期间喷射的剩余燃料。处理电子器件可以引起具有足够宽度的高占空比喷射脉冲，使得活塞17的端面39接触出口阀保持器102的顶面101。冲程的初始低压部分的长度可以通过改变暂停和控制脉冲的数量、每个暂停脉冲的目标速度，或者它们的一些 组合而改变。
参照图19的波形描述的系统和方法对于控制是特别有利的，因为其允许在单个喷射事件期间发生多个反馈环，以准确地测量正在被喷射的燃料的量。另外，因为电压308对应于线圈15的速度(并因此对应活塞17的速度)，所以处理电子器件可以通过对电压308或对应的速度进行积分来确定活塞17的位置或位移(例如，迄今冲程的长度、从循环的开始行进的距离，等等)。处理电子器件接着可以使用位置或位移信息来控制每次冲程喷射的燃料量。参照图19的波形描述的系统和方法的另一优点是，燃料测量是基于正位移，这提供了独立于某些因素的一致的测量，所述因素例如是歧管压力的变化、孔口尺寸的变化(由于制造公差和/或使用中形成的沉淀物)、移动部件的摩擦和拖曳的变化，以及线圈所产生的力的变化。处理电子器件中的冲程模块的低压部分可以被配置为控制喷射器10，正如参照图19所描述的。
现在参见图20，根据示例性实施例，跨过电流检测电阻器207(例如，如图18所示)的电压(在喷射事件期间，使用第二控制方法)可见于波形401和波形402。当电流从晶体管202的漏极流到地208时，跨过电流检测电阻器207的电压与流经线圈15、204的电流的量成比例，如图18所示。波形401代表在喷射事件(其中在流体泵送室40中几乎没有或没有液体燃料)中跨过电流检测电阻器207的电压。波形402代表在喷射事件(其中在流体泵送室40实质上填充有液体燃料)中跨过电流检测电阻器207的电压。
在喷射事件在时刻403开始时，处理电子器件引起具有低占空比的电压跨过线圈15、204施加，直到时刻404。在此时间内，活塞17没有以足够的速度移动来在流体泵送室40中生成足够的压力，也没有使活塞相对于阀主体和杆加速来关闭入口阀。根据另一实施例，在该第二控制方法中省略了初始的低占空比循环。在时刻404，高占空比脉冲开始。由于线圈的电感，经过线圈15、204的电流用了一些有限的时间进行增加，在时刻405达到其最大值。在时刻404之后，线圈15、204的速度显著增加，这是在时刻405之后电压减小的原因。线圈速度的增加导致经过 线圈15、204的电流减小，以及接下来的跨过电流检测电阻器207的电压的减小(由于移动的线圈产生的反电动势)。
对于波形402，电压在时刻406突然增加，因为活塞17具有足够的速度来在流体泵送室40内生成足够的压力，或者足以使活塞相对于阀主体和杆加速来关闭入口阀，这进一步增加了压力并使活塞17和线圈15减速。当在泵送室内达到足够的压力(其可以等于或大于关闭入口阀的压力)时，出口阀打开。入口阀的关闭和/或出口阀的打开标志了冲程的高压部分的开始。在冲程的高压部分开始后的一段时间，线圈15的速度减慢到大于零的某个稳定值，这可以通过电压电平410观察到。根据示出的示例性的实施例，在时刻411，活塞17的端面39撞击泵送室的底部(例如，出口阀保持器102的顶面101)，引起波形402中的振荡412。活塞17在振荡412之后停下来，这可以在电压从电压电平410到电压电平409的转变中看出。在时刻413，高占空比脉冲停止，并且电压快速降为零。
对于波形401，因为在流体泵送室40内没有液体，所以流体泵送室40中的燃料蒸汽或空气在其经过入口阀被推(例如，挤、受力等)出流体泵送室40时没有生成足够的压力。据此，入口阀没有关闭。相反，根据示出的实施例，波形401中的电流在时刻407(此时活塞17的端面39接触出口阀保持器102的顶面101并且弹回(例如，弹起))突然增加，这可以在振荡408中看到。如图所示，高占空比脉冲该振荡之后(在时刻411之前)仍然被应用，由此使得活塞17保持与出口阀保持器102接触(例如，抵靠、压靠、推靠等)并且使得相应波形401的电压处于电压电平409。在时刻413，高占空比脉冲停止，并且电压快速降为零。
正如参照波形401所描述的，处理电子器件可以被配置为确定液体何时没有被泵送。据此，处理电子器件可以被配置为，使喷射器运行预定次数的循环或者预定的时间量，以求起动喷射器。如上所述，流体泵送室40中的残余燃料流体减小了活塞17在出口阀上的冲击。据此，处理电子器件可以被配置为，在预定次数的循环或者预定的时间量后终止喷射器的工作。所述预定次数的循环或者预定的时间量可以与将流体从 箱泵送到喷射器所需的循环或时间相关联。处理电子器件中的喷射器起动模块可以被配置为如上所述地控制喷射器10。
对于401以及402波形，电压电平409等于供应电压乘以一比例，该比例是电流检测电阻器207的电阻与电流检测电阻器207的电阻、晶体管202的电阻和线圈204的电阻之和的比例。在喷射器10的工作过程中，线圈15、204、电流检测电阻器207和晶体管202的温度上升，由此改变了它们的电阻。具体地，线圈15、204的电阻上升；由此，对于给定的经过线圈15、204的电流，跨过线圈15、204的电压增加，并且对于给定的跨过线圈15、204的电压，经过线圈15、204的电流降低。据此，处理电子器件可以响应于线圈15的温度来控制跨过线圈15、204的电压或经过线圈15、204的电流。例如，处理电子器件可以响应于电压电平409来(例如，在节点201处)控制跨过线圈15、204的电压。此外，(例如)通过用本质上小到不能克服主弹簧的力的已知电压来驱动线圈并且测量经过线圈的电流，专用电路(而不是使用电压电平409)可以用于以规则的间隔直接地测量线圈的电阻。根据一个实施例，处理电子器件中的自校准模块可以被配置为，响应于线圈15的温度改变而确定、提供和/或存储更新后的电流或电压值。处理电子器件可以进一步被配置为在检测到电压电平409处的电压时使到达线圈15的电流停止，由此减少了循环次数并且可能减少部件的磨损。处理电子器件可以进一步被配置为计算时刻312和时刻313之间的时间，这是主弹簧18使移动部件加速直到保持架16与板13接触所需的时间。该时间可以用于计算先前冲程的活塞冲程长度，或者可以用于表明异常工作。例如，如果流体泵送室或喷射器没有实质上充满燃料，移动部件上的拖曳和压力将会减小，并且时刻312和时刻313之间的时间将会减少。
对于401以及402波形，冲程的高压部分的总长度可以由电压首先快速增加的时刻到电压达到电压电平409的时刻之间的时间确定。例如，对于波形401，该时间几乎是零，而对于波形402，该时间在时刻406和时刻411之间。在可替换的控制方法中，跨过线圈施加的电压可以在活塞被出口阀控制器停止前停止，在这种情况下，冲程的高压部分的长度 可以由电压首先快速增加的时刻到电流停止的时刻之间的时间确定。该控制方法是压力驱动的，而不是正移位类型。在该控制方法中，对于测量而言不需要初始的低占空比脉冲。
参照图20所描述的系统和方法对于控制而言是有利的，因为其能够检测线圈的速度而不会停止经过线圈的电流，这允许使用具有高取样率的处理电子器件。由此，处理电子器件能够以高准确度确定何时入口阀关闭并且冲程的高压部分开始，何时活塞的端面撞击出口阀保持器的顶面(如果这些事件发生的话)。使用该信息，处理电子器件可以潜在地对自己进行自校准，以喷洒适当量的燃料(尽管在燃料喷射器的制造中以及电路元件中有变化)。例如，处理电子器件中的自校准模块可以被配置为确定、提供和/或存储更新后的值。处理电子器件还可以使用自校准来校准在使用过程中喷射器的流速中的漂移，该漂移是由例如磨损、孔口污垢、退磁等引起。例如，当喷射器是新的时，检测到的入口阀关闭事件与检测到的活塞撞击事件之间的时间长度将比之后的一些时间(如果(例如)孔口板被堵塞或有污垢并且流速变小)更短。处理电子器件可以被编程为定期地执行自校准循环(在其中测量前述时间)，接着相应地调节燃料校准值，以说明流速的改变。例如，处理电子器件可以将喷射的基线长度与n个预定值的循环处的喷射的长度进行比较，以确定经过喷射器的流速是否改变。如果流速改变，则处理电子器件可以对(例如)存储在存储器中的配置数据进行校准，以补偿流速的改变。该特征对于没有使用氧气传感器(其通常可以提供自校准)的低成本应用将是有用的。另外，处理电子器件可以确定流体泵送室中何时没有燃料(例如，在热浸泡条件期间)，并且激活一系列快速冲程来起动泵或者关闭以防止喷射器过热。处理电子器件中的冲程模块的高压部分可以被配置为，如上参照图20所述地控制喷射器10。
另外，如上参照图20所述，处理电子器件将能够检测入口阀的关闭。根据一些实施例，入口阀可以仅在流体泵送室几乎完全充满燃料时关闭。由此，对冲程的初始低压部分的控制(正如参照图19所描述的)可以不是必要的。根据其他实施例，处理电子器件可以使用图20的系统和方法 来确定何时使对应于冲程的高压部分的长脉冲宽度开始(例如，如图19所示的时刻310)。
参照图19和图20的波形描述的控制和检测方法可以单独使用或者联合使用。在一个方法中，冲程的初始低压部分的长度是变化的，正如参照图19所描述的。在第二控制方法中，冲程的初始低压部分的长度是固定的或者不受控制的，而第二高占空比冲程的长度是受控的，正如参照图20所描述的。例如，第二高占空比冲程的长度可以通过改变相对应的脉冲宽度而被控制。在到达线圈的电流停止后，流体泵送室40内的压力几乎立刻降到出口阀的开启压力以下。由于移动部件的惯性，少量的燃料仍然可以在线圈中的电流停止后被喷射。
参照图21至图22，根据示例性的实施例示出了用于控制燃料喷射系统的过程1000的流程图。过程1000可以包括确定喷射的开始和喷射的结束之间的基线经过时间的步骤(步骤1001)。步骤1001是基线步骤，并且可以在运输之前在工厂中执行或者在预定次数的循环之后在现场执行(例如，在喷射器破坏后)。过程1000被示出为包括测量经过燃料喷射器中的线圈的电流的步骤(步骤1004)，接收所测量的电流的步骤(步骤1006)，以及通过将所测量的电流、电阻和电压与线圈的速度相关联，确定经过磁场的线圈的速度和位置中的至少一个的步骤(步骤1008)。根据一个实施例，经过线圈的电流可以通过测量跨过电流检测电阻器的电压而测量。过程1000进一步示出为包括响应于线圈的速度和位置中的至少一个来控制经过线圈的电流的步骤(步骤1010)和确定喷射的开始的步骤(步骤1012)。确定喷射的开始可以基于(例如)所测量的电压的改变、所测量的电流的改变，或者线圈的速度的改变。例如基于喷射的开始(例如，喷射开始的定时)，过程1000确定燃料是否正在快速汽化(步骤1014)。如果燃料正在快速汽化，则经过线圈的电流被控制为，对燃料蒸汽进行补偿(步骤1016)。
参见图22，过程1000被示出为包括确定喷射的结束的步骤(步骤1018)和将循环计数器加一的步骤(步骤1020)。确定喷射的结束可以基于(例如)所测量的电压的改变、所测量的电流的改变、线圈的速度的 改变，或者经过线圈的电流的受控的终止。例如基于喷射的结束(例如，喷射结束的定时)，过程1000确定喷射器中是否有燃料(步骤1022)。如果喷射器中没有燃料，则喷射器将被关闭(步骤1024)和/或喷射器可以在再次开始(1002)前用燃料起动(步骤1026)。如果喷射器中有燃料，则过程1000确定循环计数器是否等于预定的值(步骤1028)。如果不等于，则过程再次开始(1002)。如果等于，则在经过线圈的电流被保持得足够长从而活塞降至最低点(例如，达到最大冲程、接触泵送室的底部等)之处执行校准脉冲，并且所述过程确定喷射的开始和喷射的结束之间的第二经过时间(步骤1030)。过程1000将第二经过时间与基线经过时间进行比较，以确定经过喷射器的流速是否已经改变(步骤1032)。如果流速已经改变，则过程1000在再次开始(1002)前对控制系统进行校准(步骤1034)。如果流速没有改变，则过程1000再次开始(1002)。
示例性的实施例中所示的燃料喷射系统的元件的结构和布置仅仅是说明性的。尽管已经详细描述了本发明的少数实施例，然而查阅本发明的本领域技术人员将容易理解很多修改是可能的(例如，不同元件的尺寸、维度、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、方向等等当中的变化)，但并不本质上背离所记载的主题的新颖教义和优点。例如，示出为一体形成的元件可以构造为多个部分或元件。元件和组件可以由提供足够强度或耐用性的多种材料中的任意材料，以多种颜色、质地及组合构造。附加地，在主题描述中，词语“示例性的”用于表示起到示例、情况或说明的作用。本文描述的作为“示例性的”任何实施例或设计不必解释为比其他实施例或设计更加优选或有利。相反，使用词语“示例性的”旨在以有形的方式展现概念。据此，所有这种修改旨在包含在本发明的范围内。可以对优选的及其他示例性实施例的设计、工作状况和布置进行其他的替代、修改、改变和省略，但并不背离所附权利要求的范围。
本发明预期了方法、系统和任何机器可读介质上的程序产品，用于实现多种操作。本发明的实施例可以使用已有的计算机处理器，或者由用于适当的系统的专用计算机处理器(为了此目的或另一目的而结合)， 或者由硬连线系统实施。本发明范围内的实施例包括程序产品，该程序产品包括机器可读介质，以承载或具有存储在其上的机器可执行指令或数据。这样的机器可读介质可以是能够由通用或专用计算机或具有处理器的其他机器访问的、任何可获得的介质。例如，这样的机器可读介质可以包括：RAM、ROM、EPROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备，或者任何其他介质，所述任何其他介质可用于以机器可执行指令或数据结构的形式承载或存储所需的程序代码，并且可由通用或专用计算机或者具有处理器的其他机器访问。当信息通过网络或另一通信连接(硬连线、无线，或者硬连线和无线的组合)传输或提供给机器时，该机器恰当地将该连接视作机器可读介质。由此，任何这样的连接被恰当地称作机器可读介质。以上内容的组合也包括在机器可读介质的范围内。机器可执行指令例如包括：引起通用计算机、专用计算机，或者专用处理机器来执行特定功能或功能组的指令和数据。
根据可替换的实施例，任何过程或方法步骤的顺序或次序可以改变或重新排序。任何的装置+功能从句旨在覆盖本文描述的结构执行所记载的功能，而不仅是结构的等同，还有等同的结构。可以在优选的及其他的示例性实施例的设计、工作状况和布置中作出其他的替代、修改、改变和省略，但并不背离所附权利要求的范围。