CN100417805C - 带有防回弹装置的燃料喷射器 - Google Patents

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CN100417805C CNB2004800046207A CN200480004620A CN100417805C CN 100417805 C CN100417805 C CN 100417805C CN B2004800046207 A CNB2004800046207 A CN B2004800046207A CN 200480004620 A CN200480004620 A CN 200480004620A CN 100417805 C CN100417805 C CN 100417805C
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Abstract

燃料喷射器(1)具有带有可动柱塞(15)的喷射阀(7)；执行器(5)在关闭位置和打开位置之间移动柱塞(15)；执行器(5)具有可动电枢(10)，防回弹装置(20)插入在可动电枢(10)和柱塞(15)之间以机械地连接可动电枢(10)和柱塞(15)，该防回弹装置(20)具有环形的可变形的弹性板(32；45；48)，所述弹性板在中心连接到柱塞(15)并在侧面连接到电枢(10)，以便至少将喷射阀(7)的关闭运动从电枢(10)传递到柱塞(15)。

Description

带有防回弹装置的燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射器。
在下列描述中，仅仅作为例子，对一种用于直接燃料喷射系统的电磁喷射器进行具体描述。
背景技术
电磁燃料喷射器通常包括圆柱形的管状体，该管状体带有中心通孔，该通孔用作燃料管道并终止于喷嘴，该喷嘴通过由电磁执行器控制的喷射阀调节。更具体地说，喷射阀具有一个柱塞，该柱塞刚性地连接到电磁执行器的可动电枢，并且由电磁执行器驱动在关闭位置和打开位置之间移动，在该打开位置，克服将柱塞保持在关闭位置的弹簧而打开喷嘴。
上述类型的电磁燃料喷射器例如在专利US6027050A1中被说明，该专利涉及一种具有可动组件的燃料喷射器，该可动组件由一个柱塞确定，该柱塞在一端与阀座配合工作并在相对端与电磁执行器的可动电枢成一整体。可动组件在顶部由与电枢配合工作的导向件所引导，在底部由在阀座的导向部分内滑动的柱塞的端部所引导。
上述类型的已知喷射器的缺点在于柱塞的回弹产生与喷射阀阀座的撞击，这种回弹不能通过连接到可动电枢的弹簧来全部衰减。相反，它甚至可能产生可动电枢的振动，从而引起连续的、不希望有的喷嘴的打开/关闭，因此不希望的燃料喷射到燃烧室，从而实际喷射进燃烧室的燃料量包含了一个特定的随机元素。
为了试图消除柱塞回弹到喷射阀的阀座上，已经在燃料喷射器上提供了液压和机械的防回弹装置。例如，US-6520434-B1揭露了一个具有磁性线圈的燃料喷射阀，一个电枢和一个连接到阀关闭部件的阀针，该磁性线圈在提升方向上作用于电枢一个克服复位弹簧的力。该电枢能够在第一限制件和第二限制件之间移动，该第一限制件连接到阀针并限制电枢在提升方向的移动，该第二限制件连接到阀针并限制电枢在提升方向反方向的移动。第二限制件由弹簧元件形成。
然而，已知的防回弹装置很复杂因此制造昂贵，通常未能有效地消除柱塞回弹到喷射阀的阀座上。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料喷射器，该燃料喷射器设计为消除上述的缺点，尤其是它便宜且容易制造。
根据本发明，提供了一种燃料喷射器，包括喷嘴、喷射阀和执行器；该喷射阀具有用于调节通过喷嘴的燃料流的可动柱塞；该执行器用于使柱塞在关闭位置和打开位置之间移动，在该打开位置克服弹簧而打开喷射阀，该弹簧将柱塞保持在关闭位置；所述执行器包括机械地连接到柱塞的可动电枢和防回弹装置；所述防回弹装置插入在可动电枢和柱塞之间，以便至少部分地机械连接可动电枢和柱塞，并包括至少一个环形形状的可变形的弹性板，所述弹性板在中心连接到柱塞并在侧面连接到电枢，以便至少将喷射阀的关闭运动从电枢传递到柱塞；所述喷射器的特征在于，所述可变形弹性板在中心刚性地紧固到柱塞上，并在侧面刚性地紧固到电枢上；所述防回弹装置包括两个第一环形体，所述第一环形体刚性连接到柱塞，以在它们之间夹紧弹性板。
附图说明
许多的本发明的非限制性实施例作为例子参考附图而被描述，附图中：
图1表示根据本发明的燃料喷射器的示意的部分侧视图。
图2表示图1的喷射器的喷射阀的放大视图。
图3表示图1的喷射器的喷射阀的不同实施例的放大视图。
图4表示图1喷射器的可动组件的第一实施例的放大视图。
图5表示图4中的可动组件的放大细节图。
图6表示图4中的可动组件的分解透视图。
图7表示图1喷射器的可动组件的第二实施例的放大视图。
图8和9表示图7的可动组件在两个不同阶段在它的行程中的放大细节图。
图10表示图1的喷射器的可动组件的第三实施例的放大视图。
图11表示图10的可动组件的分解视图。
图12表示图10的可动组件的细节平面图。
图13表示图12的弹性盘的平面图。
图14表示图13的弹性盘沿线XIV-XIV的截面图。
具体实施方式
图1中的附图标记1整体上表示燃料喷射器，该燃料喷射器基本上关于纵轴2圆柱形对称，并被控制以便从喷嘴3中喷射燃料，该喷嘴3直接伸出到气缸的燃烧室(未示)内部。喷射器1包括安装电磁执行器5的执行器体4和与执行器体4成整体的阀体6，该阀体6里安装喷射阀7，该喷射阀7被电磁执行器5驱动以便调节通过喷嘴3的燃料流。阀体6具有一个延伸通过阀体6的全部长度的通道8，以便将加压燃料供给到喷嘴3。
电磁执行器5包括安装在执行器体4内的固定位置的电磁铁9，当被激励时，该电磁铁沿轴2将铁磁材料制成的电枢10从关闭位置(在附图中显示)移动到打开位置(图中未示)，在该打开位置，克服了弹簧11而将喷射阀7打开，该弹簧11将电枢10保持在关闭喷射阀7的关闭位置。更具体地，电磁铁9包括一个由电子控制单元(未示)供电的线圈12和具有一个中心孔的磁心13，该中心孔允许燃料流到喷嘴3。
电枢10形成可动组件14的一部分，可动组件14还包括一个遮挡件或柱塞15，柱塞15包括一个和电枢10成整体的顶部和一个与喷射阀7的阀座16配合工作而以已知的方式调节喷嘴3的燃料流的底部。阀座16被限定在密封件17中，密封件17密封地封闭了阀体6的通道8的底部；喷嘴3被限定在密封件17的底部。
电枢10的形状为圆柱的环形，具有中心孔18，用于本质上允许燃料流动到喷嘴3。弹簧11的顶端靠在磁心13的中心孔内部的止动件19上，弹簧11的底端靠在可动组件14上。
可动组件14包括一个防回弹装置20，该防回弹装置放置在电枢10和柱塞15之间以便机械地连接电枢10和柱塞15，并当可动组件14从打开位置移动到关闭喷射阀7的关闭位置时，用于抑制柱塞15回弹到阀座16上。
如图2所示，密封件17包括一个具有锥形内孔22的顶部21和一个具有圆柱形孔24的底部23，该圆柱形孔24是锥形孔22的理想延续部分并伸出到喷射室25的内部。喷射室25又包括许多通孔26，所述通孔26确定了喷嘴3，燃料由喷嘴3喷射入燃烧室(未示)。锥形孔22和圆柱形孔24一起确定了喷射阀7的阀座16。
柱塞15终止于基本为球形的遮挡件头部27，该遮挡件头部27密封地靠在喷射室25附近延伸的圆柱形孔24的表面上，当柱塞15位于关闭位置时防止燃料流到喷射室25。四个平面28(图2中只示出了三个)平行轴2而形成，和圆柱形孔24一起确定了允许燃料流到喷射室25的四个通道29。
图3表示了喷射阀7的一个可选实施例，其中，头部27不具有平面；四个凹部30(图3只完整地示出了一个)形成在密封件17的外表面上，以确定了四个分别的通道，允许燃料流到四个垂直于纵轴2的相应通孔31中并向着喷射室25终止。通孔31相对纵轴2偏置，以至于不朝纵轴2会聚，从而在使用中在各自燃料流中产生涡流。如图3所示，最好设置与轴2倾斜的单个孔26。
如图4到6所示，防回弹装置20包括焊接到电枢10上的弹性中心板32，该中心板32具有五个周围的通孔33，该防回弹装置20包括用于容纳柱塞15的中心通孔34。在第一实施例中，防回弹装置20包括两个弹性侧面板35和36，这两个板被焊接到柱塞15并位于中心板32的相对两侧，从而中间夹着中心板32。侧面板35具有五个周围凹口37(或等效通孔37)和一个中心通孔38，侧面板36具有五个周围通孔39和一个中心通孔40。
如图6所示，电枢10的中心孔18、中心板32的中心孔34、侧面板35的中心孔38和侧面板36的中心孔40彼此对准并与纵轴2共轴，以便容纳柱塞15；中心板32的周围孔33、侧面板35的凹口37和侧面板36的周围孔39彼此对准，以确定允许燃料流到喷嘴3的通道。
在未示的一个不同实施例中，与将侧面板35和36焊接到柱塞15相对比，两个附加的衬套可以在侧面板35和36的相对两侧被焊接到柱塞15上，以将板35和36一起夹紧。
防回弹装置20的作用是当可动组件14从打开位置移动到关闭喷射阀7的关闭位置时抑制柱塞15回弹在阀座16上，并且基本上是液力实现的，也就是，由于侧面板35和36以及中心板32自身地变形引起燃料交替地在形成在中心板32的相对两侧的两个小室中积聚而产生的泵效应。更具体地，当打开喷射器1时(也就是，当可动组件14在图1箭头F2的方向上向上移动)，燃料积聚在由侧面板35和中心板32相对侧面板36的向上变形(箭头F2)而形成的室中，然后从该室中排出。相反，当关闭喷射器1时(也就是，当可动组件14在图1中的箭头F1方向上向下移动时)，燃料积聚在由侧面板36和中心板32相对侧面板35的变形而形成的室中，然后从该室中排出。之后紧跟排出和压缩的泵作用导致可动组件14上的一定量的能量损耗，这可以防止振动，从而防止了不想要的柱塞15的回弹和不希望的喷射室25的打开/关闭周期。
重要的是要注意，除了以上液压效应之外，防回弹装置20的抗回弹作用在很小的程度上还通过侧面板35和36和中心板32的变形而机械地实现，进一步引起可动组件14上的能量损耗。
图7到9表示防回弹装置20的一个不同实施例，其中柱塞15是空心的，并具有与纵轴2共轴的圆柱形内腔41。柱塞15的顶端向外展开并靠在形成在电枢10的中心通孔18内部的肩部42上；柱塞15的顶端位于孔18的内部并靠在肩部42上；电枢10的底面包括一个具有边缘44的凹槽43。
环形的弹性板45被焊接到柱塞15上，并通过推动弹性板紧靠在边缘44上而对其预加载荷；这样环形的燃料泵室46由电枢10的底面、板45、凹槽43的边缘44和柱塞15被限定在凹槽43内；柱塞15具有至少两个将腔41液力地连接到阀体6的通道8的开口47，从而，当可动组件14在箭头F2的方向上的向上移动(以便打开喷射阀7)时，燃料通过柱塞15的腔41沿箭头V1和V2的方向上流动。
当可动组件14沿箭头F1的方向上移动(以便关闭喷射阀7)时，一旦喷射阀7由电枢10和柱塞15的相对运动而关闭，燃料不仅从边缘44和可变形的环形板45之间的间隙中排出，而且渗入在柱塞15和电枢10的孔18之间的窄隙内。图8表示了液体燃料如何通过移动电枢10回原位的弹性板45随后被供给到泵室46中。在这种情况下，因此，存在突出的液力效应，这使相当多的能量损耗掉以便阻止可动组件14回弹到阀座16上。
图10到14表示了防回弹装置20的又一个实施例，其中，防回弹装置20包括被焊接到电枢10的弹性板48，该弹性板48具有一个容纳柱塞15的中心通孔49和三个贯通槽50，这样成形以便确定在中心孔49附近的基本上为环形的中心区域51和外围区域52。如图13和14所示可以更清楚的看到，板48的中心区域51比外围区域52薄；由于狭槽50的形状，更薄，板48的中心区域51相对外围区域52可高度地轴向(也就是，在平行纵轴2的方向)变形。
如图10所示，板48在外围区域52被焊接到电枢10，并通过被焊接到柱塞15上的并位于板的相对两侧的两个刚性的环形板53夹紧在它们中间的板48，板48在中心区域51被机械地紧固到柱塞15。
每个板53具有四个侧向贯通槽54和一个中心通孔55。电枢10的中心孔18、板48的中心孔49和板53的中心孔55彼此对准并与纵轴2同轴以便容纳柱塞15；板48的狭槽50和板53的侧向槽54至少部分地重叠，以便确定到喷嘴3的燃料通道。
在实际使用中，当关闭喷射器1时，可动组件14在图1箭头F1的方向上向下移动，使头部27以给定撞击速度紧靠在阀座16上。撞击之后，头部27基本保持静止，因此柱塞15也基本保持静止，而由于弹性板48的存在以及碰撞时可动组件14的动能，电枢10在最终平衡位置附近振动。仅有电枢10的振动的最小部分被传递到柱塞15和头部17，并通过能量损耗和板48的继续变形而逐渐被衰减。
从以上说明将清楚的看出，防回弹装置20的抗回弹作用基本上通过板48的变形导致可动组件14上的能量损耗而机械地实现；以上机械效应也更小程度地伴随有损耗可动组件14上的能量的液力效应，所述液力效应与图4到6的防回弹装置20的实施例所描述的完全一样。
在如图10和11所示的优选实施例中，环形体56被插入板48的中心区域51和上板53之间，以便当打开喷射器1时(也就是，当可动组件14在图1中箭头F2的方向上向上移动)，能够实现电枢10的加速的预行程。在打开阶段的开始，头部27接触阀座16。在这种状态下，电枢10朝着电磁铁9被电磁吸引，以致打开喷射阀7电枢10以及整个可动组件14必须从静止状态加速以便在图1中箭头F2的方向上向上移动。环形体56这样设置，电枢10的初始行程没有涉及柱塞15而发生一个由环形体56的厚度确定的一个距离。换句话说，最初，电枢10向上移动一段基本与环形体56的厚度相等的距离而没有移动柱塞15，由于弹性板48最初没有接触刚性上板53。仅仅在电枢移动了由环形体56的厚度确定的距离之后，弹性板48才接触刚性上板53，并且电枢10和柱塞15一起继续向上移动。
环形体56的加速预行程作用有助于电枢10的初始加速，在加速期间电枢10必须克服小量的惯性(柱塞15不移动)。这提高了喷射器1当其打开时的动态特性，因为电磁燃料喷射器的问题之一是由于磁性电枢很差的初始加速而导致的缓慢的开启响应。
如图1所示，接头59设置在用于将燃料供给到喷射器1的供给管57和喷射器1的头部58之间，该接头59包括圆柱形主体60，该主体60具有与纵轴2共轴的中心通孔61；主体60的每一端具有环形凹槽62，凹槽62内安装密封环(O形环)63和抗挤压环64。
重要的是要注意接头59的新颖的“凸出/凸出”设计，由于供给管57和喷射器1的头部58都具有“凹进”端，如图1所示。即使在喷射器1的头部58相对供给管57不对准的情况下，使用接头59也保证了供给管57和喷射器1的头部58之间连接的流体密封。就是说，接头59提供了用于修正供给管57和喷射器1的头部58之间的任何相对位置误差(由于制造和装配公差)。
从前述说明可以清楚的看出，电枢10也作为柱塞15的上导向件，即辅助将柱塞15保持与阀座16对准，并使柱塞15在电磁执行器5的控制下沿轴2移动。
遮挡件头部27的特殊设计使头部27和圆柱形孔24的滑动连接，从而柱塞15在底部通过头部27和密封件17之间的连接被导向，并在顶部通过电枢10和阀体6的通道8的内壁之间的连接被导向，因而可动组件14被导向。可动组件14的下导向件从圆柱形转换到球形-圆柱形连接，与防回弹装置20的电枢10和柱塞15的特殊连接一起，提供用于修正任何未校准(由于制造和/装配公差)，从而能够使用单件拉拔的阀体6，不需要进一步在内部研磨。

Claims (14)

1. 一种燃料喷射器(1)，包括喷嘴(3)、喷射阀(7)和执行器(5)；该喷射阀(7)具有用于调节通过喷嘴(3)的燃料流的可动柱塞(15)；该执行器(5)用于使柱塞(15)在关闭位置和打开位置之间移动，在该打开位置克服弹簧(11)而打开喷射阀(7)，该弹簧(11)将柱塞(15)保持在关闭位置；所述执行器(5)包括机械地连接到柱塞(15)的可动电枢(10)和防回弹装置(20)；所述防回弹装置(20)插入在可动电枢(10)和柱塞(15)之间，以便至少部分地机械连接可动电枢(10)和柱塞(15)，并包括至少一个环形形状的可变形的弹性板(32；45；48)，所述弹性板在中心连接到柱塞(15)并在侧面连接到电枢(10)，以便至少将喷射阀(7)的关闭运动从电枢(10)传递到柱塞(15)；所述喷射器(1)的特征在于，所述可变形弹性板(32；48)在中心刚性地紧固到柱塞(15)上，并在侧面刚性地紧固到电枢(10)上；所述防回弹装置(20)包括两个第一环形体(35，36；53)，所述第一环形体刚性连接到柱塞(15)，以在它们之间夹紧弹性板(32；48)。
2. 如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，所述可变形弹性板(32；48)在侧面焊接到电枢(10)上。
3. 如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，所述弹性板(32；48)和第一环形体(35，36；53)包括各自通孔(33，37，38；50，54)，所述通孔允许燃料通过。
4. 如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，所述第一环形体(35，36)是弹性且可变形的。
5. 如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，所述第一环形体(53)是刚性的且基本上不可变形。
6. 如权利要求5所述的喷射器(1)，其中，第二环形体(56)插入上部第一环形体(53)和弹性板(48)之间，以确定在打开阶段中可动电枢(10)的加速预行程。
7. 如权利要求5所述的喷射器(1)，其中，所述弹性板(48)具有用于容纳柱塞(15)的中心通孔(49)以及许多贯通槽(50)，这样成形以便确定在中心通孔(49)周围的基本上为环形的中心区域(51)和外围区域(52)；该弹性板(48)的中心区域(51)相对外围区域(52)可高度地轴向变形。
8. 如权利要求7所述的喷射器(1)，其中，所述弹性板(48)的中心区域(51)比所述外围区域(52)薄。
9. 如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，所述柱塞(15)是空心的，并具有扩展的上端用以停靠在形成在电枢(10)的中心通孔(18)的肩部(42)；柱塞(15)的上端位于所述电枢(10)的中心通孔(18)的内部并停靠在肩部(42)；电枢(10)的底面具有凹槽(43)，该凹槽(43)具有环形边缘(44)并由环形弹性板(45)封闭，以确定泵室(46)；柱塞(15)具有许多通孔(47)，允许燃料通过柱塞(15)流到喷嘴(3)。
10. 如权利要求9所述的喷射器(1)，其中，所述环形弹性板(45)焊接到柱塞(15)，并被推动紧靠在凹槽(43)的边缘(44)上，以便将微小的预载给予弹性板(45)。
11. 如权利要求1到10之一所述的喷射器，其中，所述执行器(5)是电磁执行器，包括连接到线圈(12)的固定磁心(13)，该磁心(13)克服弹簧(11)的力磁性地吸引可动电枢(10)。
12. 如权利要求1到10之一所述的喷射器，其中，所述柱塞(15)具有基本上为球形的遮挡件头部(27)，该头部与喷射阀(7)的阀座(16)接合。
13. 如权利要求12所述的喷射器，其中所述遮挡件头部(27)包括许多平面(28)，所述平面与阀座(16)的至少一部分确定了许多通道(29)，所述通道允许液体燃料流到喷嘴(3)的喷射室(25)。
14. 如权利要求12所述的喷射器，其中所述遮挡件头部(27)靠在喷嘴(3)的喷射室(25)的进口部分上；喷射室(25)通过横向孔(31)供给燃料，所述横向孔被布置为不朝着喷射器(1)的纵轴(2)会聚，以致使燃料流产生旋涡。
CNB2004800046207A 2003-02-21 2004-02-20 带有防回弹装置的燃料喷射器 Expired - Lifetime CN100417805C (zh)

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