CN100379979C - 用于内燃机的燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

燃料喷射阀具有一个阀体(1)，在该阀体中构造有一个孔(3)，该孔在其燃烧室侧的端部以一个阀座(9)为界并在其燃烧室侧的端部区域构造有至少一个喷射口(11)。一个活塞状的阀针(5)可纵向移动地设置在孔(3)中并具有一个基本上锥形的阀密封面(7)，阀针(5)通过该阀密封面与阀座(9)相配合，以控制至少一个喷射口(11)。阀座(9)包括一个第一锥形部分面(109)及一个第二锥形部分面(209)，其中该第二锥形部分面(209)设置在该第一锥形部分面(109)的下游并相对该第一锥形部分面凸出地构成。

Description

用于内燃机的燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射阀。
背景技术
一个这种燃料喷射阀例如已在公开文献DE 100 31 265 A1中进行了描述并具有一个阀体，在该阀体中构造有一个孔。该孔在其燃烧室侧的端部以一个阀座为界，从该阀座引出至少一个喷射口，在燃料喷射阀装入位置中，该喷射口通到内燃机的燃烧室中。在该孔中可纵向移动地设置有一个活塞状的阀针，该阀针在其燃烧室侧的、即向着阀座的端部上设有阀密封面，阀针通过该阀密封面与阀座相配合。在此情况下，在阀针的闭合位置上，这时阀针用其阀密封面靠置在阀座上，喷射口被封闭，而当阀针从阀座上抬起时，燃料通过阀密封面与阀座之间流入喷射口并从这里喷射到内燃机的燃烧室中。
阀针在孔中的运动通过两个力的关系产生：一个是由压力腔中的压力形成的液压力，该压力腔构成在孔壁与阀针之间并充满燃料，以致将一个液压力作用到阀针上。另一个是作用在阀针上的闭合力，它借助一个适合的装置作用在阀针的背对燃烧室的端部上。阀针上的液压力取决于由燃料加载的有效面积，其中在纵向上产生一个力分量。燃料喷射阀的开启压力即压力腔中的燃料压力，在该压力下，阀针上的液压力刚好够使阀针抵抗一个给定的闭合力在纵向上离开阀座运动，该开启压力主要取决于阀针在阀座上的接触线，它被称为液压作用的配合直径，因为由燃料压力加载的阀密封面的部分面积取决于它。通过阀密封面与阀座之间的磨损在燃料喷射阀的工作寿命期间将引起该面积的变化并由此引起液压作用的配合直径的变化。由此也使开启压力变化，这将以阀针开启动力性的改变表现出来。由此也改变了燃料的喷射时刻及喷射量，这在现代的高转速内燃机上将引起问题，尤其在燃料消耗及有害物质排放方面引起问题。
发明内容
根据本发明，提出了一种用于内燃机的燃料喷射阀，具有一个阀体，在该阀体中构造有一个孔，该孔在其燃烧室侧的端部由一个阀座构成边界并在其燃烧室侧的端部区域构造有至少一个喷射口；具有一个活塞状的阀针，该阀针可纵向移动地设置在孔中并在其燃烧室侧的端部具有一个基本上锥形的阀密封面，阀针通过该阀密封面与阀座配合作用，以使得当阀针靠置在阀座上时所述至少一个喷射口被封闭，而当阀针从阀座上抬起时燃料通过阀座与阀密封面之间流入喷射口，其中，阀座包括一个第一锥形部分面、一个第二锥形部分面及一个第三锥形部分面，其中该第二锥形部分面设置在该第一锥形部分面的下游并相对该第一锥形部分面凸出地构造，其中，所述第三锥形部分面构造在该第二锥形部分面的下游并且相对该第二锥形部分面向回错位，其中，所有的锥形部分面具有相同的张角。
相比之下，根据本发明的具有上述方案特征的燃料喷射阀具有其优点，即在阀针的几何结构不变的情况下可在燃料喷射阀的整个工作寿命期间保持恒定的开启压力。为此，阀座具有两个锥形部分面，其中第二锥形部分面设在第一锥形部分面的下游。第二锥形部分面相对第一锥形部分面凸起，由此使阀针在其闭合位置上靠置在第二锥形部分面上，及第一锥形部分面向第二锥形部分面过渡处的边棱确定了液压作用的配合直径。
通过下面说明可得到本发明主题的有利的进一步构型。
在本发明主题的第一有利构型中，第二锥形部分面与第一锥形部分面具有相同的张角。由此可使这两个锥形部分面用相同的刀具制造，这样在制造时可省略铣或磨削刀具的重新调整。
在本发明的另一有利构型中，第二锥形部分面相对第一锥形部分面优选凸出2μm至20μm。通过这样一种分阶构造得到了恒定的开启压力，而不会改变阀体中阀座区域上的稳定关系。
在另一有利构型中，在阀座上，在第二锥形部分面的下游构造有一个第三锥形部分面，它相对第二锥形部分面向回错位。由此，阀针可紧贴在其上的阀座面在下游也以一个阶台为界。因此，在阀针与阀座的接触面上可得到精确确定的液压关系。
当阀针具有一个密封棱时，根据本发明的、阀座的构型是特别有利的，该密封棱构造在两个锥形密封面之间，且在阀针的闭合位置中，该密封棱靠置在第二锥形部分面上。这在非常长的工作期间保证了恒定的开启压力。
附图说明
在附图中表示出一个根据本发明的燃料喷射阀的几个实施例。附图为：
图1：一个燃料喷射阀的纵截面图，
图2：图1中由II标示的阀座区域中的一个局部的放大图，
图3：图2中由III标示的局部的放大图，及
图4：表示与图2相同的局部，其中，这里的燃料喷射阀在阀座区域中构造成所谓的袋孔喷嘴。
具体实施方式
图1表示根据本发明的燃料喷射阀的纵截面图。在一个阀体1中构造有一个孔3，在该孔中可纵向移动地设有一个活塞状的阀针5。在此，该阀针5以一个背离燃烧室的导向区段15在孔3的一个导向区段23中密封地被导向。从导向区段15出发，阀针5向着燃烧室变细并构成一个压肩13，及在其燃烧室侧的端部过渡成一个基本上锥形的阀密封面7。在阀针5与孔3的壁之间构成一个压力腔19，该压力腔在压肩13的高度上被径向扩宽。一个延伸在阀体1中的输入孔25通到压力腔19的该径向扩宽部分中，通过该输入孔可将高压下的燃料注满压力腔19。孔3在其燃烧室侧的端部以一个阀座9为界，从该阀座引出至少一个喷射口11，在燃料喷射阀装入内燃机的位置上，该喷射口通到它的燃烧室中。
图2表示图1中由II标示的一个局部的放大图。阀针5的阀密封面7分成一个第一锥形密封面107及一个第二锥形密封面207，在它们的过渡处通过这两个锥形密封面107、207的不同张角构成一个密封棱17。阀座9基本上被构成锥形的并包括三个锥形部分面，其中第一锥形部分面109与第二锥形部分面209交界及后者又与第三锥形部分面309交界。第二锥形部分面209相对第一锥形部分面109凸出且对于阀针5这样地定位，以使得在阀针5的闭合位置中、即当阀针5靠置在阀座9上时，密封棱17与第二锥形部分面209形成接触。
图3表示图2中由III表示的局部的放大图，即再次放大地表示阀座9的这个关键的部分。在第一锥形部分面109与第二锥形部分面209之间构成了一个环形台阶21，该环形台阶限定了液压作用的配合直径。它对于该燃料喷射阀的开启特性起着一个决定性的作用。阀针5在孔3中的纵向运动将通过两个力的关系来确定：一方面为闭合力，它通过一个在图中未示出的适当装置作用在阀针的背离燃烧室的端部上；另一方面为作用在阀针5上的液压开启力，它与闭合力的方向相反并通过压力腔19中的燃料压力作用在阀针5上。在对阀针5的一些面进行压力加载时，产生作用在纵向上的合力分量，这些面主要为压肩13及阀密封面7的一些部分。如果闭合力为常数，则由此也给出了开启压力，即压力腔19中的燃料压力值，在该压力时阀针5开始其开启行程运动。
在理想刚性的情况下，即当不仅阀针5而且阀座9不变形的情况下，阀针5的密封棱17才会确定液压作用的配合直径。位于密封棱17上游的阀密封面7的整个面，在该实施例中即第一锥形密封面107，会被燃料压力加载，以致由此就确定了液压开启压力。但通过阀针5撞击到阀座9上，在阀密封面7与阀座9之间就会慢慢地形成面接触，以致改变了液压作用的配合直径，更确切地说是以被压力加载的面积减小的方式改变，由此使开启压力上升。但是，通过在阀座9上构造凸出的第二锥形部分面209可使该液压的配合直径仅上升到第一环形台阶21为止，以致即使在燃料喷射阀长期工作时开启压力也保持不变。通过在第二锥形部分面209与第三锥形部分面309之间构造第二环形台阶22，可使得阀针5靠置在其上的面相对喷射口被限定，由此在阀座上存在精确确定的液压关系。在阀针与阀座之间可能出现的粘附力则被这样保持恒定。
图4表示另一燃料喷射阀的与图2相同的局部，该燃料喷射阀具有稍微改变了的阀座几何形状。如在图2及3中所示的实施例中那样，第三锥形部分面309相对第二锥形部分面209回凹，由此构成第二环形台阶22。第三锥形部分面309过渡到一个袋孔30，喷射口11由该袋孔(Sackloch)导出。阀针5具有稍微改变了的阀密封面7，在其上尽管仍构造有一个第一锥形密封面107及一个第二锥形密封面207，但在这两个锥形密封面107、207之间构造有一个环形槽27。在该环形槽27与第一锥形密封面107之间的过渡处构造成一个密封棱17，在阀针5的闭合位置中，该密封棱与第二锥形部分面209形成接触。通过回凹的第三锥形部分面309可实现两件事：一方面，有效配合面被几何地限制在第二锥形部分面209上，这可精确地确定并由此计算阀座9与阀密封面7之间的间隙中的液压关系，尤其是正好在开启运动开始时的该液压关系。另一方面，通过回凹的第三锥形部分面309达到对流入袋孔30的燃料的节流作用的减小，否则，该燃料在第三锥形部分面309到袋孔30的过渡处就会被强节流，这会引起喷射口11上喷射压力的减小。
如图3中所示，环形台阶21的高度d优选最好为2μm至20μm，这保证了：一方面精确地确定液压作用的配合直径，另一方面使阀体1的阀座9区域中的稳定关系保持不变。如图2中所示，第二锥形部分面的宽度a优选为0.2mm至0.5mm。
在阀座9的这些锥形部分面109、209、309的张角构型上具有大的自由度。一方面可考虑，所有的锥形部分面109、209、309具有相同的张角。但也可考虑，各存在稍微不同的张角，以便优化在阀座9与阀密封面7之间的间隙中的燃料的流入关系，尤其是优化燃料流入袋孔30中的入流条件，如根据图4中所示类型的燃料喷射阀就是该情况。

Claims (4)

1.用于内燃机的燃料喷射阀，具有一个阀体(1)，在该阀体中构造有一个孔(3)，该孔在其燃烧室侧的端部由一个阀座(9)构成边界并在其燃烧室侧的端部区域构造有至少一个喷射口(11)；具有一个活塞状的阀针(5)，该阀针可纵向移动地设置在孔(3)中并在其燃烧室侧的端部具有一个基本上锥形的阀密封面(7)，阀针(5)通过该阀密封面与阀座(9)配合作用，以使得当阀针(5)靠置在阀座(9)上时所述至少一个喷射口(11)被封闭，而当阀针(5)从阀座(9)上抬起时燃料通过阀座(9)与阀密封面(7)之间流入喷射口(11)，其中，阀座(9)包括一个第一锥形部分面(109)、一个第二锥形部分面(209)及一个第三锥形部分面(309)，其中该第二锥形部分面(209)设置在该第一锥形部分面(109)的下游并相对该第一锥形部分面凸出地构造，其特征在于：所述第三锥形部分面(309)构造在该第二锥形部分面(209)的下游并且相对该第二锥形部分面(209)向回错位，其中，所有的锥形部分面(109；209；309)具有相同的张角。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：该阀针(5)在其闭合位置上靠置在该第二锥形部分面(209)上。
3.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：该第二锥形部分面(209)相对该第一锥形部分面(109)凸出2μm至20μm。
4.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：在阀密封面(7)上构造有一个密封棱(17)，在阀针(5)的闭合位置中，该密封棱靠置在该第二锥形部分面(209)上。
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