CN100378321C - 内燃机的喷油嘴 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机的喷油嘴，包括一阀体(1)，在阀体(1)中形成一孔(5)，该孔的内燃机侧的一端由阀座(18)界定，在阀座上形成第一喷油口列(20)和第二喷油口列(22)，外阀针(8)可纵向移动地地设置在孔(5)中并与阀座(18)共同作用，以控制第一喷油口列(20)，在外阀针(8)中形成内孔(11)，在内孔中设置可纵向移动地的内阀针(10)并与阀座(18)共同作用以控制第一喷油口列(22)。在内阀针(10)上形成承压肩部(30)，通过该承压肩部在施加压力时，液压开启力作用到内阀针(10)上，其中外阀针(8)通过其开启提升运动打开从压力腔(14)到内阀针(10)承压肩部(30)的节流通道(32)。

Description

内燃机的喷油嘴
技术领域
本发明涉及一种内燃机的喷油嘴。
背景技术
例如由DE 100 58 153 A1公开文献所公开的那样。这种喷油嘴具有一阀体，在其中形成一孔，该孔的燃烧室侧一端由阀座界定，在阀座上形成第一喷油口列和比其靠近燃烧室的第二喷油口列，两喷油口列的喷油口通向内燃机的燃烧室。在孔中可纵向移动地地设置外阀针，外阀针在孔中远离燃烧室部分导向移动。在外阀针和孔壁之间形成施加有高压燃料的压力腔。在燃烧室侧一端，其外阀针具有密封面，通过密封面使得外阀针与阀座共同作用，以控制第一喷油口列。沿着其纵向轴线对中地在外阀针中形成内孔，在内孔中可纵向移动地地设置内阀针。内阀针在其燃烧室侧一端具有密封面，通过它使内阀针与阀座共同作用并控制第二喷油口列的喷油口。作用到内阀针上的开启压力通过对承压面施加压力产生，在外阀针提升后由环形腔的燃料压力施加压力。
在外阀针和内阀针逐渐开启时，外阀针从阀座上提升后，压力燃料从压力腔向内流动并冲击此时与压力腔分开的内阀针。如果内阀针的整个承压面以冲击形式由压力腔中的压力加载，在所希望的喷油过程之前，由于力冲击会使得内阀针略微提升，这是所不希望的。这会导致不准确地喷油并增大内燃机有害物质的排放。
发明内容
根据本发明提供了一种内燃机的喷油嘴，包括一阀体、一个外阀针、一个内阀针以及一个在内阀针上形成的承压肩部。其中，在阀体中形成一孔，该孔的燃烧室侧的一端由阀座界定，在阀座上形成第一喷油口列和第二喷油口列，其中第二喷油口列比第一喷油口列靠近燃烧室设置。外阀针可纵向移动地设置在孔中并与阀座共同作用，以控制第一喷油口列，在外阀针和孔的壁之间形成施加有高压燃料的压力室。内阀针可纵向移动地设置在外阀针的内孔中，并与阀座共同作用以控制第二喷油口列，并且通过承压肩部在施加压力时，液压开启力作用到内阀针上。其特征在于，外阀针通过其开启提升运动打开从压力室到内阀针的承压肩部的节流通道，所述节流通道是内孔的壁和内阀针之间的环形缝隙，并且在外阀针中通过内孔的径向加宽形成压力腔，在该压力腔中形成内阀针的承压肩部，并且该压力腔通过节流通道与压力室连通。
对此，本发明喷油嘴的优点在于，在规定的时间点之前，内阀针不会无法控制相应的喷油口。作用到内阀针的开启力在外阀针开启后以规定的时间延迟形成。对此，内阀针承压面通过节流通道与压力室连通，这可以在形成开启压力时形成所述的延迟。
通过下文可以获得本发明主题的优选实施方式。
在本发明主题的第一优选实施方式中，节流通道是在外阀针燃烧室侧一端的内孔壁和内阀针之间的环形缝隙。这种节流通道容易构成且还不会使内阀针夹持在燃烧室侧一端的外阀针内孔中。
在另一优选结构中，在外阀针中通过内孔的径向加宽形成压力腔，在压力腔中形成内阀针的承压肩部并通过节流通道与压力腔连通。通过这样构成压力腔，在较大区域调节内阀针承压面的尺寸，以获得所希望的开启力。此外，对于这种结构有意义的是，在压力腔中的外阀针上形成相对的承压面，它由压力腔中的燃料压力加载并与外阀针的阀密封面对向。其优点是，在外阀针开启提升运动时，压力腔的整个燃料压力作用到外阀针的阀密封面上，而在压力腔中的压力降低，相对压力不作用在相对压力面上。相反，在关闭运动时，在压力腔中形成压力腔的喷油压力，以便对外阀针的相对压力面加载并局部补偿作用到外阀针阀密封面上的液压力。由此，减小作用到外阀针上的开启方向上的力，这样，加速外阀针的关闭运动并大大减小转换时间。
在本发明主题的另一优选实施方式中，在内孔壁和内阀针之间形成回流通道，它通向在喷油嘴中形成的泄压腔，在泄压腔中使得燃料压力降低。通过回流通道，使得压力腔容易泄压，以便在喷油结束后，压力腔中的燃料压力降低到泄压腔的压力。
本发明主题的其它优点和优选结构可以从说明书和附图中获得。
附图说明
下面参照附图描述本发明喷油嘴。其中：
图1示出了本发明喷油嘴的纵向断面图；
图2示出了图1用II表示部分的阀座区域的放大图；
图3和图4示出了与图2相同的在喷油嘴不同开启阶段的放大图；
图5示出了与图4相同的另一实施例的放大图。
具体实施方式
图1示出了本发明喷油嘴的纵向断面图。喷油嘴具有一阀体1，它借助夹紧螺母3压在图中未示出的阀固定体上。在阀体1中形成一个孔5，孔5的燃烧室侧的一端由锥形阀座18界定。从阀座18上引出第一喷油口列20和朝向燃烧室设置的第二喷油口列22。在喷油嘴处于内燃机的安装位置，两列喷油口20、22通向内燃机的燃烧室。在孔5中设置活塞式外阀针8，它在远离燃烧室的孔5导向部分上导向移动。外阀针8通过形成的承压肩部12逐渐变细直到阀座18并在燃烧室侧一端过渡成密封面25。在外阀针8与孔5的壁之间形成压力室14，它在承压肩部的高度上径向加宽。在阀体1中形成的一个输入通道16通入压力室14的加宽部分，通过输入通道16由燃料高压源向压力室14施加高压燃料。外阀针18具有一内孔11，在内孔11中可纵向移动地地设置内阀针10，该阀针10在其燃烧室端具有密封面42，与具有密封面35的外阀针8一样，通过密封面42使内阀针10抵靠在阀座18上。外阀针8和阀针10的远离燃烧室的一端被分别独立地施加关闭力，关闭力使相应的阀针8、10朝着阀座18的方向被压动。关闭力例如通过弹簧或液压装置产生。
图2示出了图1中用II表示的部分的放大图。外阀针8在其燃烧室侧的一端具有锥面24和与该锥面24相接的锥形阀密封面35。通过锥面24和阀密封面35的不同张开角在其过渡区形成第一密封棱36，该密封棱用于在外阀针8抵靠在阀座18上时相对于第一喷油口列20密封压力室14。锥形阀密封面35的张开角略微小于锥形阀座18的张开角。由此，在外阀针8朝着阀座18进行关闭运动时，阀密封面35的燃烧室侧的一端首先抵靠在阀座18上，其中该端作为第二密封棱38。在阀密封面35刚刚略微变形后，第一密封棱36也抵靠在阀座18上，使第一喷油口列20相对于压力室14和处于第一喷油口列20下游的阀座18区域密封。为了保证在第一密封棱36和第二密封棱38上的足够压力，在两密封棱36、38之间在阀密封面35上形成环形槽40，它处于第一喷油口列20的高度上。由于在该区域过大的容积不利于内燃机碳氢化合物的扩散，环形槽40的深度很浅。
内阀针10以一定的间隙设置在内孔11中，在内阀针10和内孔11的壁之间形成回流通道28，它具有圆环形横截面并在远离燃烧室的阀针8、10端通向未示出的泄油腔，在该泄油腔中总是保持较低的燃料压力。
在燃烧室侧的端区域，内阀针10具有一个导向部分25，它形成内阀针10的径向加宽部分并用于内阀针10在内孔11中导向。导向部分25通过形成的承压肩部12逐渐变细直到内阀针10的燃烧室侧一端并在燃烧室侧一端过渡成锥形密封面42。在至密封面42的内阀针10的过渡区形成环绕密封棱44，在阀针10的关闭位置即抵靠在阀座18上时，其环绕密封棱44抵靠在阀座18上。由此，第二喷油口列22相对于压力室14闭合，燃料不会从第二喷油口列22排出。
外阀件8的内孔11朝着其燃烧室侧的一端逐渐缩小形成一个环形肩部34，该环形肩部34这样设置，它与内阀针10的承压肩部30对置。通过承压肩部30、环形肩部34、内孔11的壁以及阀针10界定压力腔27，压力腔27通过环形缝隙32连通到阀座18，其中环形缝隙32在内阀针10和内孔11之间形成。此外，通过导向部分25与内孔11壁之间的存留缝隙48节流地与回流通道28连通。
喷油嘴以下述方式工作：根据所谓共轨原理工作的喷油系统在压力室14中总是处于高燃料压力下，该压力等于喷油压力。分别作用到外阀针8和内阀针10上的关闭力要大到使得两阀针8、10抵靠在阀座18上，由此，喷油口列20、22被关闭。在本发明喷油嘴中，首先调节喷油嘴的一部分，而在其它喷油过程中调节所有喷油口。对此，减小作用在外阀针8上的关闭力，使得作用到外阀针8的承压肩部12和锥面24上的液压力大于关闭力。其外阀针8离开阀座18运动，燃料从压力室14流到第一喷油口列20，并从这里喷射到内燃机的燃烧室。内阀针通过关闭力和相应不够大的打开力保持在关闭位置。在外阀针8从阀座18上提升后，燃料此时通过环形缝隙32流入压力腔27，环形缝隙32产生节流作用，使得压力腔27的压力慢慢增大。随着压力腔27中压力的增大，液压压力作用到承压肩部30上，该液压压力与作用到内阀针10的关闭力反向。一旦作用到承压肩部30上的液压压力大于内阀针的关闭力，内阀针10开启且密封棱44从阀座18上提升，此时，燃料通过第二喷油口列22喷入燃烧室。在图4所示的打开状态一直保持到向燃烧室喷射所希望的喷油量。为了关闭喷油嘴，增大作用到内阀针10和外阀针8上的关闭力，直到关闭力大于由作用到压力室中的燃料压力产生的液压压力。外阀针8和内阀针10滑回到阀座18上的关闭位置并重新关闭两喷油口列20、22。在外阀针8抵靠到阀座18上时，第二密封棱38先抵靠到阀座18上，接着是第一密封棱36抵靠到阀座18上，第一喷油口20相对于压力室14和第二喷油口22密封。在外阀针8抵靠在阀座18上之后，压力腔27与压力室14隔离。不断升高的压力腔27中的压力此时通过导向部分25和内孔11壁之间的节流缝隙经回流通道28泄压，在压力腔27中调节排油腔的低燃料压力，直到进行喷油嘴的下一次喷油。
压力腔27的结构还具有其它优点。外阀针8的打开速度除了与外阀针8的质量有关外，还与作用力有关，即在一定关闭力下与外阀针的压力作用面有关。在开启提升运动开始时，其作用面是承压肩部12和锥面24。当外阀针8从阀座18提升时，液压力还作用在密封面35上。由于在开启提升运动开始时压力腔27中的燃料压力是很小的，环形肩部34对其反作用只是很小的，该力可以忽略不计。因此，外阀针8很快开启，这对于快速连续喷油是必要的。在喷油结束时，在压力腔27中的燃料压力增大，它使相应液压力作用到环形凸肩上。该力的一部分与作用到密封面35的液压力平衡，这样，由于反作用力很小，作用到外阀针8上的增大关闭力使得外阀针8快速回到关闭位置，由此，关闭运动加速。通过外阀针8的快速打开和关闭，很容易连续喷油。另外，通过与阀座18间隔的内阀针10的承压肩部30，还可以加强在密封面35区域的外阀针8，这样减小了由于外阀针8抵靠在阀座18上的接触面积过大引起的磨损。
图5示出了与图4相同的另一实施例。压力腔27与回流通道28的连通不通过或不只通过在导向部分25和内孔11壁之间形成的存留缝隙实现，而是通过在导向部分侧面形成的多个抛光部分46实现。通过这些抛光部分46可以使通流横截面最佳，以便在喷油结束后快速泄压并同时保证内阀针10在内孔11中准确导向。抛光部分46很扁平，优选5-20μm。存留缝隙48可以选择任意小，只要内阀针10与内孔11壁之间不产生过大的摩擦，这是因为燃料的流过通过抛光部分46保证。由于抛光部分46的通流横截面小于环形缝隙32的通流横截面，在压力腔27中始终形成压力。

Claims (6)

1.一种内燃机的喷油嘴，包括一阀体(1)、一个外阀针(8)、一个内阀针(10)以及一个在内阀针(10)上形成的承压肩部(30)，
其中在阀体(1)中形成一孔(5)，该孔的燃烧室侧的一端由阀座(18)界定，在阀座上形成第一喷油口列(20)和第二喷油口列(22)，其中第二喷油口列(22)比第一喷油口列(20)靠近燃烧室设置，
外阀针(8)可纵向移动地设置在孔(5)中并与阀座(18)共同作用，以控制第一喷油口列(20)，在外阀针(8)和孔(5)的壁之间形成施加有高压燃料的压力室(14)，
内阀针(10)可纵向移动地设置在外阀针(8)的内孔(11)中，并与阀座(18)共同作用以控制第二喷油口列(22)，并且通过承压肩部在施加压力时，液压开启力作用到内阀针(10)上，
其特征在于：外阀针(8)通过其开启提升运动打开从压力室(14)到内阀针(10)的承压肩部(30)的节流通道(32)，所述节流通道是内孔(11)的壁和内阀针(10)之间的环形缝隙，并且
在外阀针(8)中通过内孔(11)的径向加宽形成压力腔(27)，在该压力腔中形成内阀针(10)的承压肩部(30)，并且该压力腔(27)通过节流通道(32)与压力室(14)连通。
2.如权利要求1的喷油嘴，其特征在于：压力腔(27)由外阀针(8)的环形凸肩(34)界定，该环形肩部(34)与外阀针(8)的密封面(35)相背向。
3.如权利要求1的喷油嘴，其特征在于：内阀针(10)靠近阀座(18)具有导向部分(25)，通过该导向部分内阀针在内孔(11)导向移动。
4.如权利要求3的喷油嘴，其特征在于：在内阀针(10)的导向部分(25)远离燃烧室的一侧，在内孔(11)的壁和内阀针(10)之间形成一个回流通道(28)，通过所述回流通道(28)使压力腔(27)泄压。
5.如权利要求4的喷油嘴，其特征在于：在内阀针(10)的导向部分(25)上具有至少一个抛光部分(46)。
6.如权利要求3的喷油嘴，其特征在于：内阀针(10)的承压肩部(30)形成在径向加宽的导向部分(25)的燃烧室侧的一端。
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