CN101035979A - 用于向内燃机的燃烧室喷射燃料的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于向内燃机的燃烧室喷射燃料的装置，具有一个喷射嘴(5)和一个可在喷射嘴(5)内可纵向移动的喷嘴针(7)，为控制其打开和关闭运动该喷嘴针可由存在于一个加注燃料的控制室(12)内的压力在轴向上加载，其中，控制室(12)与一个输入管路(14)和一个输出管路(19)连接并在两个管路的至少一个上连接一个电磁控制阀(16)，对于该电磁阀一个可压向阀座(26)的阀门关闭元件(25)与一个操作元件(21)连接而操作元件(21)通过一个波纹管密封件(28)与关闭元件(25)和阀座(26)分开，阀门关闭元件为阀球(25)并可压向锥形阀座(26)。

Description

用于向内燃机的燃烧室喷射燃料的装置
本发明涉及一种用于向内燃机的燃烧室喷射燃料的装置，具有一个喷射嘴和一个可在喷射嘴内纵向导向的喷嘴针，为控制其打开和关闭运动该喷嘴针可由存在于一个加注燃料的控制室内的压力在纵向上加载，其中，控制室与一个输入管路和一个输出管路连接并在两个管路的至少一个上连接一个电磁控制阀，在该电磁控制阀上一个可压向阀座的阀门关闭元件与一个操作元件连接和操作元件通过一个波纹管密封件与关闭元件和阀座分离。
这种也称为喷射器的装置广泛用于向柴油发动机的燃烧室喷射柴油燃料的共轨系统并通常这样构成，使喷射横断面的打开和关闭通过喷嘴针完成，该喷嘴针利用杆在喷射嘴体内纵向移动引导。喷嘴针的运动通过一个电磁阀进行控制。喷嘴针两侧用燃料压力和通过在关闭方向上作用的压力弹簧加载。在喷嘴针背侧上，也就是在喷嘴针的远离喷嘴针座侧上具有一个控制室，该控制室内压力燃料在关闭方向上加载给喷嘴针并因此将喷嘴针压在针座或阀座上。
例如可以由电磁阀构成的控制阀释放从控制室引出的输出管路，从而控制室内的燃料压力下降，因此喷嘴针逆弹簧的力被处于另一侧上的燃料压力从其针座上提起并按照这种方式释放通向喷油孔的燃料通道。喷嘴针的打开速度通过向着控制室的输入管路中的流量与控制室输出管路中的流量之间的流量差确定，其中，无论是输入管路上还是输出管路上均连接一个各自确定流量的节流器。
在传统的喷射器中，无论是控制室的输入管路还是控制室的输出管路，均在一个限制控制室上侧的间隔板上构成并因此紧邻电磁控制阀设置。然而在使用重油作为燃料时，对于传统的喷射器存在着一系列的困难。重油具有很高的粘度，其中，为降低粘度必须将其加热到150℃。这样做的后果是，喷射器加热超出了常规程度，从而导致特别是电磁阀的区域内出现问题。特别是由于控制室的输入管路和控制室的输出管路紧靠电磁阀设置并由于电磁阀的，特别是阀座、阀门关闭元件、操作元件的大区域及其导向件受到环绕冲洗，导致高过热并因此危及或者甚至损坏这些部件。重油中夹带的燃料杂质此外会在短时间后导致电磁阀部件的严重磨损。
为使重油远离至少电磁阀的部件，DE 10026642 A1公开了一种方案，其中，操作元件通过一个波纹管密封件与关闭元件和阀座分开。通过波纹管密封件的设置，成功地将阀门在结构上分为两个单独的区域，即一个由重油环绕和流通的控制区和一个可由发动机油，也就是与重油相比仅有很少杂质和温度更低的油，冷却和润滑的区域。在由重油环绕的控制区内，仅设置阀门关闭元件和阀座，从而减少承受重油杂质和高温的范围。特别是操作元件、操作元件的导向件和衔铁所处的阀门其余区域不与重油接触，从而降低这些部件的磨损。
本发明的目的在于，克服在阀门关闭元件和阀座区域内使用重油带来的缺陷并使喷射器整体上适用于采用重油工作。
该目的依据本发明基本上由此得以实现，即阀门关闭元件为阀球并可压向锥形阀座。这种构成一方面确保即使在阀门关闭元件或阀座受到重油中存在杂质轻微损坏的情况下也保证密封封闭阀门，而另一方面在阀门关闭元件产生超出允许程度的磨损时可以简单方式对其进行更换。依据本发明构成的特征在于特别耐磨并可以在出现磨损或者功能故障的情况下以简单方式更换阀球以及需要时更换携带阀座的间隔板，而不涉及控制阀的其他部件。
为了在操作元件的区域内也改善使用重油性能，具有优点的是操作元件为与电磁控制阀的衔铁连接的压紧栓，由此保证控制阀的可靠功能。具有优点的是构造，使波纹管密封件设置在一个环绕操作元件的环形上部波纹管板与一个下部波纹管板之间，其中，下部波纹管板与一个携带阀球的板，特别是球板连接而上部波纹管板固定在阀体上，其中，波纹管密封件可以为金属弹性波纹管。波纹管密封件在上部和下部波纹管板上的连接在这种情况下例如通过焊接或者粘接以密封的方式进行。除了可靠分开控制阀的两个区域外，波纹管密封件由于其弹性作用此外也使操作元件与下部波纹板之间可靠压紧。
具有优点的是改进这种结构，使控制室在其靠近控制阀的一侧上由一个间隔板限制，控制室的输出管路作为轴向孔在间隔板上构成以及间隔板在输出管路的靠近控制阀的口上带有阀座。因此在控制室与控制阀之间具有一个间隔板，其中，在该间隔板上既设置控制室的输出管路也设置控制阀的阀座，从而形成一种简单的设计结构，其中，间隔板为磨损件，它在阀座出现磨损现象的情况下可以更换。为降低磨损，在这种情况下优选使阀球和具有阀座的间隔板由耐磨的硬质合金构成。为进一步进行改进，具有阀座的间隔板由耐磨的陶瓷构成。控制室的输出管路和阀座设置在间隔板上此外可以使这两个组件轴向对中心设置，由此带来流动技术上的优点。在此涉及一种结构，即输出管路的纵轴线与喷射嘴的纵轴线重合。
为达到进一步降低电磁阀区域内受热的目的，本发明优选这样改进，使控制室的输入管路通过喷嘴针的至少一个孔导向。通过控制室的输入管路不是像现有技术那样设置在间隔板上，而是通过喷嘴针的一个孔设置，使在使用重油时所关注的放热远离电磁阀的区域并设到本来也与加热重油接触的喷嘴针区域内。控制室的输入管路导向通过的喷嘴针的孔在这种情况下通过一个供油节流口与喷射嘴前室连接，由此为喷嘴针打开和关闭运动的控制产生一系列的优化方案。
下面借助附图中示意示出的实施例对本发明进行详细说明。该附图示出一种用于大型柴油发动机共轨喷油系统的喷射器结构。
喷射器1包括一个喷射体2、一个阀体3、一个间隔板4和一个喷射嘴5，它们通过喷射嘴锁紧螺母6固定。喷射嘴5包括一个喷嘴针7，它在喷射嘴5的喷射嘴体内可纵向移动地引导并具有多个自由面，通过它们燃料可以从喷射嘴前室8流向针尖。喷嘴针7打开时，燃料通过多个喷射孔9喷入内燃机的燃烧室内。
喷嘴针7上面有一个支承压力弹簧10的环，该弹簧利用其上端将控制套管11压向间隔板4的底面。控制套管11、喷嘴针7的上端面和间隔板4的底面限制一个控制室12。存在于控制室12内的压力对控制喷嘴针的运动至关重要。通过燃料输入孔13燃料压力一方面在喷射嘴前室8内作用，在那里燃料压力通过喷嘴针7的压力凸肩在喷嘴针7的打开方向上施加力。另一方面，燃料压力通过孔14和供油节流口15在控制室12内作用，并由压力弹簧10的力支持将喷嘴针7保持在其关闭位置上。
电磁阀的衔铁17在喷射器的关闭位置上通过压力弹簧22下压并通过压紧栓21、下部波纹管板23和球板24将阀球25压入设置在间隔板4上的锥形座26内。利用螺纹连接27上部波纹管板29通过一个调整片30密封安装在阀体3上。金属的弹性波纹管28通过焊接或者粘接密封固定在上部29和下部波纹管板23上并一方面对电磁阀室31与排流室32之间进行密封，另一方面使压紧栓21与下部波纹管板23之间可靠压紧。
利用电磁铁16的操纵，衔铁17连同与其连接的压紧栓21提升并打开阀座26。燃料从控制室12通过输出管路19流经排油节流口20和打开的阀座26进入未示出的无压输出通道，这样随着作用到喷嘴针7的上端面的液压力下降导致喷嘴针7打开。燃料现在通过喷油孔9进入发动机的燃烧室内。在喷射嘴5的打开状态下，高压燃料同时通过供油节流口15流入控制室12内并通过排油节流口20加大量排出。在此，所称的控制量无压力地排入输出通道内，也就是从蓄压管附加于喷油量排出。喷嘴针7的打开速度通过供油和排油节流口15、20之间的流量差确定。
在电磁铁16的操纵结束情况下，衔铁17通过压力弹簧22的力下压并使阀球25通过锥形座26关闭燃料流经排油节流口20的输出路径。通过供油节流口15在控制室12内重新建立燃料压力并产生关闭力，该关闭力超过作用在喷嘴针7的压力凸肩上的液压力与压力弹簧10的力的差。喷嘴针7由此关闭通向喷油口9的通道并结束喷油过程。
在附图所示的喷射器中，供油节流口15不是设置在间隔板4上，而是设置在喷嘴针7上。该供油节流口与孔14共同形成在喷射嘴前室8与控制室12之间产生始终打开的连接。供油节流口15和排油节流口20设置在不同部件上的优点在于，更加简单地与发动机设计的不同要求相配合并在两个节流孔之一可能出现磨损的情况下成本更低地进行更换。

Claims (9)

1.用于向内燃机的燃烧室中喷射燃料的装置，具有喷射嘴(5)和在喷射嘴(5)中可纵向移动地导引的喷嘴针(7)，为控制其打开和关闭运动该喷嘴针可由存在于加注燃料的控制室(12)内的压力在轴向上加载，其中，控制室(12)与输入管路(14)和输出管路(19)连接并在这两个管路中的至少一个中连接电磁控制阀(16)，在该电磁控制阀上可压向阀座(26)的阀门关闭元件(25)与操作元件(21)连接，并且操作元件(21)通过波纹管密封件(28)与关闭元件(25)和阀座(26)分开，其特征在于，所述阀门关闭元件是阀球(25)并可压向锥形阀座(26)。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述操作元件是与电磁控制阀(16)的衔铁(17)连接的压紧栓(21)。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述波纹管密封件(28)设置在环绕操作元件(21)的环形上部波纹管板(29)与下部波纹管板(23)之间，其中，下部波纹管板(23)与承载阀球(25)的球板(24)连接，并且上部波纹管板(29)固定在阀体(3)上。
4.按权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述控制室(12)在其面向控制阀(16)的一侧由间隔板(4)限制，控制室(12)的输出管路(19)作为轴向孔在间隔板(4)中构成，并且间隔板(4)在输出管路(19)的面向控制阀(16)的口上带有阀座(26)。
5.按权利要求1-4之一所述的装置，其特征在于，所述输出管路(19)的纵轴线与喷射嘴(5)的纵轴线重合。
6.按权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述阀球(25)和具有阀座(26)的间隔板(4)由耐磨的硬质合金构成。
7.按权利要求1-6之一所述的装置，其特征在于，所述具有阀座(26)的间隔板(4)由耐磨的陶瓷构成。
8.按权利要求1-7之一所述的装置，其特征在于，所述控制室(12)的输入管路(14)通过喷嘴针(7)的至少一个孔导引。
9.按权利要求1-8之一所述的装置，其特征在于，所述控制室(12)在其远离控制阀(16)的一侧由喷嘴针(7)的端面限制，并且所述控制室(12)的输入管路(14)为在喷嘴针(7)中的轴向孔，该轴向孔通过供油节流口(15)与喷射嘴前室(8)连接。
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