CN100593082C - 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),在该阀体中构成一个孔(2),该孔在一端被一个阀座(11)限定边界,从该阀座引出至少一个喷射通道(14)。在孔(2)中可纵向移动地安置了一个阀针(7),该阀针在其面对阀座(11)的端部上具有一个阀密封面(12),阀针以该阀密封面与阀座(11)配合作用以打开和关闭所述至少一个喷射通道(14)。在阀针(7)和孔(2)的壁之间构成一个压力室(5),该压力室可用高压燃料填充。在阀针(7)上构成一个面对阀座(11)的压力面(30),当阀针(7)靠置在阀座(11)上时,该压力面可通过一个节流部位(26)与压力室(5)连通。
Description
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
如同例如从公开文献DE(标准阀)A1中已知的那样。这种燃料喷射阀包括一个阀体,在该阀体内,一个活塞状的阀针可纵向移动地安置在一个孔内。在阀针与孔壁之间构成一个压力室,该压力室可被填充高压燃料。该孔在其燃烧室侧的端部上被一个阀座限制边界,从该阀座引出多个喷射孔。通过阀针靠置在阀座上这些喷射孔封闭,而当阀针从阀座上抬起时,燃料从阀密封面与阀座之间流过进入喷射孔,从那里喷射到内燃机的燃烧室内。
在此,阀针在打开位置与关闭位置之间的运动通过两个方向相反的力实现:一方面通过一个向阀座方向作用在阀针上的闭合力,另一方面通过一个液压产生的打开力。为此,阀针具有至少一个压力面,它最好通过一个环绕阀针的台肩(Absatz)构成并被加载压力室中的燃料。根据哪个力占主导地位而定,阀针或者向贴靠到阀座上的方向运动、或者从阀座上抬起。
在现代内燃机中有重大意义的是,实际喷射时间点正好与通过控制装置预先确定的时间点一致。但如果通过喷射过程和阀针的打开与关闭而在压力室中发生压力波动,则不能准确确定压力面上的压力,从而也不能准确确定打开力。这样,在打开力等于闭合力并且阀针的打开运动开始的那个时间点发生偏移。这使喷射时间点和喷射量改变,使得燃烧不能最佳地进行并且可能提高有害物排放。
发明内容
按照本发明,提出了一种用于内燃机的燃料喷射阀,具有一个阀体,在该阀体中构造一个孔,该孔在一端被一个阀座限定边界,从该阀座引出至少一个喷射通道,还具有一个阀针,该阀针可纵向移动地安置在孔中并且在其面对阀座的端部上具有一个阀密封面,该阀针以该阀密封面与阀座配合作用以打开和关闭所述至少一个喷射通道,并且具有一个在阀针和孔的壁之间构成的压力室,该压力室可用高压燃料填充,其中,在阀针上构造至少一个面对阀座的压力面,当阀针靠置在阀座上时,该压力面可通过一个节流部位与压力室连通,其中,所述压力面是阀密封面的一部分,其中,该压力面在一第一环棱边与一阀座环形槽的燃烧室侧棱边之间延伸,该第一环棱边构成在阀密封面向阀针的一变细区段的过渡处上,并且该节流部位在所述在阀座中延伸的阀座环形槽的背离燃烧室的棱边与所述压力面之间构成。
因此,具有上述方案特征的根据本发明的燃料喷射阀的优点是,减弱了由于压力室中压力波动引起的喷射时间点波动。为此在阀针上构成一个压力面,它在阀针靠置在阀座上时可通过一个节流部位与压力室连接。所出现的压力波动被衰减,使得有效作用在压力面上的燃料压力比压力室中的压力具有明显较小的压力波动。这样,可以准确确定阀针由于压力面上的液压压力而从阀座上抬起的那个时间点,使得喷射在最佳时间点开始。
在本发明的第一有利方案中,节流部位在阀针从阀座上抬起时被打开。由此压力面现在被压力室的全部燃料压力加载,使得可以实现阀针的快速打开。
在另一有利方案中,节流部位通过一个阀座与阀针之间的环形缝隙构成。该节流部位在阀针从阀座上抬起时被快速打开,节流的强度可以通过环形缝隙的宽度简单调节。
节流作用不只取决于节流部位的构造,而且还取决于通过节流部位与压力室连通并且由阀针的压力面限定边界的那个室的容积。为了进一步优化,有利的是,在阀针上设置一个环形槽,在该环形槽中构成压力面,其中,环形槽在阀针圆周上包围阀针。通过环形槽的深度和构型可以影响节流部位上的衰减作用。环形槽也可以构造得这样深,使得在其外边缘上构成一个环绕的唇,在该唇与阀座之间构成节流部位。
也可以规定,压力面作为阀密封面的一部分构成。在这种情况下在阀座中构成一个环形槽,在该环形槽的径向外边缘与阀密封面上的压力面之间形成节流缝隙。在此,阀针可以相对于其它情况下使用的阀针保持不变。在另一有利方案中,阀针安置在一个空心针中,该空心针也和阀座配合作用并且当靠置在阀座上时中断阀针与压力室的连通。这样的空心针用于控制至少一个从阀座引出的另外的喷射通道。通过空心针从阀座上抬起,燃料从压力室流向该至少一个喷射孔并且在此冲击到阀针及其压力面上。由于该压力面区域中突然的压力升高会发生强烈的压力波动,这通过按照本发明在节流部位上的衰减被有效减弱。
在另一有利方案中,在被空心针包围的阀针上设置了一个附加的第二压力面,它离开阀座地朝向压力面构造。该第二压力面通过一个在阀针和空心针之间构造的环形缝隙与压力室连通,该环形缝隙形成一个第二节流部位。通过在阀针上的附加压力面可以使液压打开力分布在压力面和第二压力面上,这为结构设计开辟了更大的构型余地。
附图说明
在附图中示出根据本发明燃料喷射阀的一个实施例。附图表示:
图1一个根据本发明的燃料喷射阀的一个纵剖面,
图2图1中用II表示的局部的一个放大图,
图3另一实施例的与图2相同的局部图,
图4另一个根据本发明的燃料喷射阀的一个纵剖面,
图5图4中用V表示的局部的一个放大图,
图6图5中用VI表示的局部的一个放大图。
具体实施方式
在图1中表示出一个根据本发明的燃料喷射阀的一个纵剖面。一个阀体1具有一个孔2,该孔在其燃烧室侧的端部上被一个锥形的阀座11限定边界,从阀座11上引出至少一个、但大多数情况下多个喷射通道14,这些喷射通道在燃料喷射阀处于装入内燃机中的位置中时通入给内燃机的燃烧室中。在孔2中可纵向移动地安置了一个活塞状的阀针7,该阀针在孔2的一个导向段102中被密封导向。阀针7朝向阀座11变细,形成一个朝向一个变细区段的压力肩9,并且,在其面对阀座11的端部上过渡到一个阀密封面12中,该阀密封面基本呈锥形地构成。在阀针7与孔2的壁之间,在导向段102与阀座11之间构成一个压力室5,它可通过一个在附图中未表示并且在阀体1中延伸的输送通道被填充高压燃料。
阀针7以其阀密封面12与阀座11配合作用,使得由此构成一个阀,压力室5通过该阀与喷射通道14连通或与其分开。在此,阀针7的运动通过两个力的平衡实现:一方面在阀针7的背离阀座11的端部上作用着一个闭合力F,它指向阀座11方向并且将阀针7压向阀座。在缺少其它力的情况下由于闭合力的作用阀针7固定在其关闭位置中,即喷射通道14关闭。一个打开力与该闭合力相反指向,它通过位于压力室5中的燃料的液压力产生在阀针7上。这两个力的比例关系可以或者通过压力室5中的燃料压力和/或者通过闭合力的改变达到。根据哪个力占主导地位而定,阀针7向其关闭位置或打开位置中滑动。
图2示出图1中用II标记的局部的一个放大图。在阀密封面12与阀针7的变细区段之间构成一个环形槽20,该环形槽包围阀针7的整个圆周。环形槽20一方面被第一环棱边22、另一方面被第二环棱边24限定边界。当阀针7靠置在阀座11上时,在环形槽20的径向外边缘、即第一环棱边22与与阀座11之间形成一个节流部位26,通过它,由环形槽20与阀座11所限定的环形室与压力室5连通。通过环形槽20构成一个压力面30,除压力肩9之外,该压力面在相应压力加载的时候在阀针7上作用一个打开力。该压力面30可以比压力肩9具有一个更大的或者小的液压作用面积。但在任何情况下闭合力这样确定:使得为了使阀针7逆着闭合力运动对压力肩9以及压力面30的压力加载都是必要的。如果阀针7从阀座11上抬起,则节流部位26被打开,燃料可以从压力室5经过压力面30无阻碍地流向喷射通道14。
在此,节流部位26的功能方式如下:在喷射期间燃料通过压力室5向喷射通道方向在阀密封面12与阀座11之间流过,最终通过喷射通道14喷射到燃烧室中。通过燃料喷射阀在喷射结束情况下的关闭,即通过阀针7坐落在阀座11上,压力室5中处于运动中的燃料被突然制动。燃料的动能被转换成压缩功,构成压力室5中的压力波动。有些情况下直至下一次喷射开始所述压力波动仍未消退,使得压力面30上的压力发生振荡,在阀针7上不能得到所确定的打开力。由于因此不能精确地知道打开力,阀针7的打开时间点也发生波动,从而喷射的开始发生波动,因为刚好是在打开力克服闭合力时达到喷射的开始。相反,通过节流部位26,压力室5中的压力波动只被衰减地继续传递到环形槽20中,使得在压力面30上作用一个相对稳定的只带有被减弱的压力波动的压力。这使得可以在阀针7上有一个被精确定义的打开力,由此阀针刚好在计算的时间点打开,这特别是在快速运行的现代内燃机中是必要的,以便能够达到无噪声和无有害物的燃烧。在此,衰减的程度可以通过节流部位26的大小或环形槽20的深度来调节。
图3示出根据本发明的燃料喷射阀的另一实施例。在这里,压力面30作为阀密封面12的一部分构成,其中,压力面30在第一环棱边22与图中用虚线表示的线之间延伸,该第一环棱边在阀密封面12向阀针7的变细区段的过渡处构成。该虚线表示一个在阀座11中构造的阀座环形槽28的燃烧室侧棱边。在阀座环形槽28的背离燃烧室的棱边31与第一环棱边22之间构成节流部位26,它与图2所示实施例的节流部位26以相同方式工作。一旦阀针7从阀座11上抬起,则节流部位26被打开,燃料可以无阻碍地在阀密封面12与阀座11之间流过流向喷射通道14。
图4示出另一个本发明燃料喷射阀的一个纵剖面。阀体1和孔2的构造与图1中示出的燃料喷射阀基本相同。这里,在孔2中除阀针7外还构成另一个成空心针8形式的阀针,在空心针8中,阀针7在一个燃烧室侧的第一导向区域35中和一个背离燃烧室的第二导向区域36中被导向。在这些导向区域35,36之间在阀针7上设置了一个沉切段(Freistich),使得在这里不发生阀针7在空心针8中的导向。不仅阀针7而且空心针8都至少部分时间地被加载一个向阀座11方向的闭合力,其中,这些闭合力作用在空心针8和阀针7的背离阀座11的端部上,例如通过弹簧力或液压力。在阀座11中构成两列喷射通道,它们分别由多个喷射通道14组成并分布设置在阀体1的圆周上。它们形成一个第一喷射通道列114和一个第二喷射通道列214,其中,第一喷射通道列114设置在第二喷射通道列214的上游。
空心针8以其外侧阀密封面16与阀座11配合作用,使得构成一个阀,该阀控制第一喷射通道列114与在空心针8和孔2的壁之间构成的压力室5之间的连通。以相同方式通过阀针7的阀密封面12和阀座11构成一个阀,该阀打开和关闭压力室5与第二喷射通道列214之间的连通,其中,该第二阀在空心针8已打开与压力室5的连通时才起作用。
在图5中再次放大示出图4的用V标记的局部。空心针8的外侧阀密封面16具有两个锥面,在它们的过渡处构造一个密封棱18,使得当空心针靠置在阀座11上时在该区域中出现一个高的表面压力,从而保证在该部位上可靠密封,即使在压力室5中有一个很高的压力。空心针8的外侧阀密封面16的一部分被压力室5的燃料压力加载,使得由此在空心针8上得到一个与闭合力相反的打开力。
由阀密封面12起,阀针7背离阀座11地具有一个环形槽20,如在图2所示喷射阀中所具有的那样。在环形槽20中构成压力面30,通过该压力面的压力加载在阀针7上作用一个打开力。除压力面30外,在阀针7上构成一个第二压力面32作为另外的液压作用的面,它由阀针7上的一个台肩构成,该台肩直接连接在阀针7的第一导向段35上。第二压力面32可通过一个在阀针7与空心针8之间构成的环形缝隙与压力室5连通,其中,该环形缝隙形成一个第二节流部位34。这样,压力面30以及第二压力面32可通过节流部位26,34与压力室5连通。在阀针7从阀座11抬起之后,以上面已经说明过的方式打开向着第二喷射通道列214的燃料流。在图6中示出该区域的一个详细视图,该图是图5中用VI标记的局部的一个放大图。
在喷射燃料时,在图4,5,6中示出的燃料喷射阀工作如下:通过压力室5中的一个升高的燃料压力和/或空心针8上的闭合力的降低,在压力肩9上并在外侧阀密封面16的被压力室5的燃料加载的部分上产生一个液压打开力。之后空心针8从阀座11上抬起,燃料从压力室5中向外侧的喷射通道列114流出,燃料通过该喷射通道列喷射到内燃机的燃烧室中。由于空心针8从阀座11上抬起,此时阀针7被压力室5的燃料压力加载,在此特别是压力面30和第二压力面32。在压力面30,32上出现的由于空心针快速打开而产生的压力波动通过节流部位26,34减弱,使得在阀针7上作用一个确定的打开力。如果阀针7上的液压打开力克服闭合力,则阀针7也从阀座11上抬起且第二喷射通道列214被释放。当燃料喷射阀关闭以结束喷射时,压力室5中的压力降低或者阀针7和空心针8上的闭合力升高。由此,它们滑回到关闭位置中并且喷射结束。
Claims (5)
1.用于内燃机的燃料喷射阀,具有一个阀体(1),在该阀体中构造一个孔(2),该孔在一端被一个阀座(11)限定边界,从该阀座引出至少一个喷射通道(14;114;214);还具有一个阀针(7),该阀针可纵向移动地安置在孔(2)中并且在其面对阀座(11)的端部上具有一个阀密封面(12),该阀针以该阀密封面与阀座(11)配合作用以打开和关闭所述至少一个喷射通道(14;114;214),并且具有一个在阀针(7)和孔(2)的壁之间构成的压力室(5),该压力室可用高压燃料填充,其中,在阀针(7)上构造至少一个面对阀座(11)的压力面,当阀针(7)靠置在阀座(11)上时,该压力面可通过一个节流部位与压力室(5)连通,其特征在于,所述压力面(30)是阀密封面(12)的一部分,其中,该压力面(30)在一第一环棱边(22)与一阀座环形槽(28)的燃烧室侧棱边(29)之间延伸,该第一环棱边构成在阀密封面(12)向阀针(7)的一变细区段的过渡处上,并且该节流部位(26)在所述在阀座(11)中延伸的阀座环形槽(28)的背离燃烧室的棱边(31)与所述压力面(30)之间构成。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,当阀针(7)从阀座(11)上抬起时,该节流部位被打开。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,该节流部位由阀座(11)和阀针(7)之间的一个缝隙构成。
4.根据权利要求1至3之一所述的燃料喷射阀,其特征在于,不仅阀座(11)、而且阀密封面(12)都基本锥形地构成,其中,构成锥形面的圆锥的尖分别指向燃烧室方向。
5.根据权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,该阀针(7)朝向所述阀座的方向变细,形成了所述变细区段。
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