CN101512139B - 用于内燃机的喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷射器，用于将处于高压下的燃料喷射到内燃机的燃烧室中，该喷射器具有一个喷射器体(1)，一个喷嘴针(10)可纵向移动地设置在该喷射器体中，该喷嘴针通过其纵向移动控制至少一个喷射口(12)的打开，其方式是该喷嘴针与一个阀座(13)共同作用。在该喷射器中构造有一个控制室(16)，该控制室可被填充高压下的燃料，其中，通过该控制室(16)中的燃料压力至少间接地将朝该阀座(13)的方向的闭合力施加在喷嘴针(10)上。该控制室(16)可通过一个控制阀(8)与一个泄漏油室(32)相连接，由此，该控制室(16)可卸载压力，其中，该控制阀(8)具有一个控制阀元件(30)，该控制阀元件可通过一个致动器(33)运动。在该喷射器体(1)中设置有一个高压输入管(25)，该高压输入管将压缩的燃料引导到该控制室(16)，其中，该控制阀元件(30)可滑移地支承在该高压输入管(25)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷射器，用于将高压下的燃料直接喷射到压燃式内燃机的燃烧室中。
背景技术
为了将燃料直接引入到压燃式内燃机的燃烧室中，尤其是在轿车中目前更多地使用所谓的共轨系统。压力在此在中央由一个高压泵产生并且暂时储存在一个高压储存器中、即所谓的轨中。压缩的燃料从那里通过喷射器喷射到内燃机的各个燃烧室中。优点之一在此是，喷射压力、即高压泵在轨中产生的燃料压力可与内燃机的负荷和转速相匹配。由此降低通过压缩不必要的燃料而提高的能量需求。
为了获得尽可能短的转换时间，即为了可使释放或闭合真正的喷射口的喷嘴针尽可能快速地运动，控制阀在喷射器中通常设置在喷嘴针附近，由此，液压连接相应地短。压缩的燃料通过高压通道从轨被引导到喷射口，该高压通道因此必须被引导从控制阀旁边经过，这就喷射器基本上圆柱状的构型而言造成高压管路偏心并且由此需要相应的结构措施。因为在输入通道中存在非常高的压力，该压力视喷射系统而定可取值为1500至2000bar(150～200MPa)，所以壁厚不允许低于一定的大小。这使得喷射器的变细受到严格限制。
在喷射阀中在中心输送燃料例如已由公开文献DE 199 59 304 A1公知。在此描述的燃料喷射阀结合一个所谓的分配泵来使用。这种分配泵不是提供恒定的喷射压力，而是对于每个喷射产生一个单独的燃料脉冲，该燃料脉冲被引导到各喷射阀，然后该燃料脉冲使喷嘴针抵抗闭合弹簧的力打开。DE 199 59 304 A1中所描述的燃料喷射阀具有一个中央的燃料输入装置，该中央的燃料输入装置基本上具有管的形状并且喷嘴针在该中央的燃料输入装置的燃烧室侧端部上被导向。通过在中心引导燃料，喷射阀可构造得细并且在内燃机的缸盖中占去相应少的位置。
由公开文献DE 32 29 828 A1公知了一个类似结构。在此也涉及燃料喷射阀，该燃料喷射阀与一个分配泵一起使用。与由现有技术公知的上述燃料喷射阀不同，在此喷嘴针与一个管状体同步运动，压缩的燃料通过该管状体引入。燃料的输送通过一个滑阀密封装置来进行，该滑阀密封装置在背离燃烧室的端部上固定在输入管与一个专门适配的体之间。
但公知的燃料喷射阀不可用于共轨系统，因为这些公知的燃料喷射阀不具有可用来调节作用在喷嘴针上的闭合力的控制阀。另一方面，在应用于共轨系统中的公知喷射器中只能难度大地实现进一步的变细，因为在喷射器上不产生损害的情况下，构造有引导燃料从控制阀旁边经过的输入通道的材料通常不能承受住更高的负荷。
发明内容
与此相比，根据本发明的喷射器具有优点：该喷射器可构造得非常细，由此仅需要很小的结构空间，并且在此具有共轨喷射器的全部功能。为此，在喷射器体中设置有一个高压输入管，该高压输入管将压缩的燃料引导到控制室，其中，控制阀元件可滑移地支承在高压输入管上。通过这样设置控制阀元件，可设计非常紧凑的控制阀，其中，燃料在一定程度上被引导穿过控制阀，这允许喷射器的结构形式非常细、由此紧凑。此外，由于以下原因而得到成本优点：固定有喷射嘴的保持体不再经受燃料压力并且因此可用有利的材料制造；甚至或许可用成本低廉的塑料来制造。
通过从属权利要求可实现本发明主题的有利的进一步构型。高压输入管以有利的方式在喷射器体中在中心延伸，由此，该高压输入管基本上与喷嘴针对准地设置。这种布置包含着高对称性，这可实现使用多个旋转对称的构件并且使得制造相应有利。
在另一个有利构型中，高压输入管在其出口侧端部上通到一个构造在喷射器体中的分配室中，从该分配室分支出给控制室供应燃料高压的输入节流器和一个输入通道，其中，输入通道给喷射口供应燃料。分配室提供在喷射器内部设置燃料通道时的大自由度，由此，该分配室可较容易地与不同要求相匹配。
在另一个有利构型中，控制阀元件基本上构造成套筒状并且环绕高压输入管。通过这样布置控制阀元件可实现在空间需求最小的情况下精确导向。在此，控制阀元件优选与一个阀座共同作用，该阀座环绕高压输入管，由此，一个也环绕高压输入管的环形室可通过控制阀元件的运动而与该喷射器的泄漏油室相连接。使控制阀元件运动的致动器有利地是电磁体，该电磁体也可围绕高压输入管设置，由此也得到高对称性。
附图说明
附图中示出了根据本发明的喷射器的不同实施例。其中：
图1表示根据本发明的喷射器的第一实施例的纵向剖面，
图2也表示另一个实施例的纵向剖面，
图3表示也以纵向剖面示出的另一个实施例的放大视图，
图4再次表示整个喷射器，撇开燃烧室侧的喷嘴尖部，带有相应的燃料连接器。
具体实施方式
图1中示出了根据本发明的喷射器的第一实施例的纵向剖面。喷射器具有一个喷射器体1，该喷射器体包括一个保持体2、一个节流体4和一个喷嘴体5。喷嘴体5在中间布置有节流盘4的情况下借助于夹紧螺母7被夹紧在保持体2上，由此，喷射器体1的所有部件固定地彼此压紧并且彼此相对位置固定。
在喷嘴体5中构造有一个孔9，该孔在燃烧室侧由一个锥状的阀座13限定边界。从阀座13通出多个喷射口12，燃料可通过这些喷射口喷射到内燃机的燃烧室中。一个柱塞状的喷嘴针10可纵向移动地设置在孔9中，该喷嘴针在孔9中的一个中部区段中被导向。在喷嘴针10与孔9的壁之间构造有一个压力室11，被压缩到高压输送的燃料可通过该压力室朝喷射口12的方向流动。如果喷嘴针10靠置在阀座13上，则喷射口12被封闭并且不进行喷射。如果要进行喷射，则喷嘴针10从阀座13抬起并且释放喷射口12。
控制室16中的压力用于控制喷嘴针10的纵向运动，该控制室由喷嘴针10的背离阀座的端侧、套筒15和节流体4限定边界。套筒15在此在喷嘴针10上被导向，其中，在套筒15与支撑环17之间在预压应力下设置有一个闭合弹簧14，该支撑环靠置在喷嘴针10的肩上。通过闭合弹簧14，一方面套筒15压在节流体4上，另一方面喷嘴针10受到朝阀座13的方向的力，由此，喷嘴针10在不存在其它力的情况下压在阀座13上并且使喷射口12闭合。
一个设置在保持体2中和节流体4中的高压输入管25用于输送已由泵压缩到高压的燃料。高压输入管25的喷嘴侧端部在此在一个孔21中密封地被导向，该孔构造在节流体4中。基于孔21而构造有一个分配室23，一方面输入节流器22从该分配室通到控制室16中，另一方面输入通道20从该分配室通到压力室11中。
此外，在节流体4中构造有一个排出节流器24，该排出节流器使控制室16与一个环形室27相连接，该环形室构造在节流体4中并且该环形室环绕高压输入管25。环形室27在此一直伸到泄漏油室32中，该泄漏油室限定节流体4的背离喷嘴的部分的边界并且在保持体2中延续。在泄漏油室32中通过与泄漏油连接器的相应连接而始终存在低的燃料压力，该低的燃料压力基本上相应于环境压力。因为高压输入管25在孔21中密封地被导向，所以分配室23中和环形室27中的压力可不同。
环形室27与泄漏油室32之间的连接通过一个控制阀8来控制，该控制阀包括一个控制阀元件30。控制阀元件30在此与一个控制阀座29共同作用，该控制阀座构造在节流体4中。控制阀元件30具有磁衔铁的形式并且背离节流体4过渡到一个套筒状延续部130。套筒状延续部130在此在高压输入管25上密封地被导向，由此，控制阀元件30可在高压输入管25上滑移并且环形室27与泄漏油室32之间的足够密封得到保证。控制阀元件30的运动一方面通过一个弹簧37产生，该弹簧在预压应力下设置在保持体2中，该弹簧支撑在套筒状延续部130的背离喷嘴的端部上并且由此使控制阀元件30压在控制阀座29上。另一方面，控制阀元件30可通过致动器33运动，该致动器在此构造成电磁体33并且该致动器设置在保持体2中。电磁体33在此通过一个设置在保持体2中的弹簧元件35朝节流体4的方向压，由此，电磁体33位置固定地固定在保持体2中。
喷射器的工作方式如下：已被压缩到高压的燃料通过高压输入管25引导到分配室23中。压力从那里通过输入节流器22延续到控制室16中，这在那里产生与分配室23中相同的燃料压力。压力通过输入通道20也延续到压力室11中，由此在那里存在喷射压力。控制阀元件30通过弹簧37压在控制阀座29上并且使环形室27相对于泄漏油室32闭合，其中，通过排出节流器24也在环形室27中存在与控制室16中相同的燃料压力。
在开始喷射时，电磁体33不通电流。如果要进行喷射，则相应的电流被引导通过电磁体33，由此，该电流建立磁场并且吸引控制阀元件30。由此，控制阀元件30从控制阀座29抬起并且使环形室27与泄漏油室32相连接。通过排出节流器24，处于控制室16中的燃料减压，由此，作用在喷嘴针10的背离阀座13的端侧上的液压力减小。在此，这样确定排出节流器24的尺寸，使得比通过输入节流器22流入的燃料多的燃料通过该排出节流器流出。同时，通过压力室11中的燃料压力而存在于喷嘴针10上的液压力保持恒定，由此总地得到作用在喷嘴针10上的合成力，该合成力背离阀座13指向并且将喷嘴针10从阀座13压开。现在通过这样释放的喷射口12喷出高压下的燃料。喷射又通过将电磁体33转换得无电流而结束，由此，弹簧37将控制阀元件30压回到靠置在控制阀座29上。由于环形室27闭合，控制室16中的压力通过输入节流器22重新提高，由此，喷嘴针10通过作用在端侧上的提高的液压力而被压回到其闭合位置中。
图2也示出了另一个根据本发明的喷射器的纵向剖面。该喷射器与根据图1的喷射器的区别在于节流体4的作为替换方案的构型。取代节流体4，在该实施例中设置有一个第一节流体104和一个第二节流体204。在第一节流体104中构造有接收高压输入管25的孔21，其中，高压输入管25在此不是通到分配室23中，而是通到一个凹部39中，该凹部承担相同的功能，从该凹部通出输入节流器22和输入通道20。排出节流器24′不仅构造在第一节流体104中而且构造在第二节流体204中，由此，构造在第一节流体104中的环形室27依然与控制室16相连接。输入节流器和排出节流器以及凹部39的这种布置允许它们以较低的投入、由此以较低的成本来制造，因为尤其是凹部39直接构造在第二节流体204的端侧上。
图3示出了根据本发明的喷射器的另一个实施例。孔21在输入节流器22和输入通道20的节流体4中的布置与如图1中所示实施例中的布置相应。但排出节流器24在此具有另外的取向。取代如图1中所示的弯折的分布，排出节流器24″在此构造成直孔。为了将燃料从控制室16引到排出节流器24″，在节流体4′的朝向喷嘴体5的端面上构造有一个凹部39′。从分配室23通出的输入节流器22也通到该凹部39′中。通过排出节流器24″的这种直的构型，该排出节流器可更简单地、由此成本更低廉地制造。
与根据图1的喷射阀的另一个区别是喷嘴体5的构型，该喷嘴体在图3中在控制室16的区域中构造得与根据图1的实施例不同。控制室16在此通过孔9的壁限定边界，其中，在控制室16中存在一个闭合弹簧14′，该闭合弹簧在预压应力下设置在节流体4与喷嘴针10的背离阀座的端面之间。喷嘴针10以其背离阀座的端部区段在孔9中密封地被导向，由此实现压力室11与控制室16在液压上分开。喷嘴针10的其余功能与根据图1的实施例相同。
图4再一次示出了根据图3的喷射器的整个视图。高压输入管25在其入口侧端部上具有一个扩张部，一个燃料过滤器44插入到该扩张部中。燃料过滤器44用于过滤掉存在于燃料中的微粒，以便避免在喷嘴针10或控制阀8的区域中造成损坏。为了将压缩的燃料输送到高压输入管25中，在喷射器上设置有一个高压连接器42，该高压连接器借助于夹紧螺旋装置45与喷射器体1相连接。
保持体2在该实施例中构造成套筒，该套筒构造得比由现有技术公知的保持体明显简单。电磁体在此处于夹紧螺母7的力流中，即通过保持体2和喷嘴体5的夹紧而固定在喷射器中，而为此不需要用于固定电磁体的另外的装置。
环绕高压输入管25的泄漏油室32在容积方面可受到限制。为此，在保持体2中安装一个嵌入体46，该嵌入体例如由塑料构成并且在该嵌入体中构造有一个泄漏油排出装置40。通过泄漏油排出装置40引出的燃料通过泄漏油连接器43输送给回流系统，由此，燃料最后又被引回到车辆的燃料箱中。
控制阀元件30的运动通过电磁体33进行，如上面已经描述的那样。因为通过环形室27中的压力没有在控制阀元件30上施加合成液压力，所以该控制阀元件就此而言力平衡，由此，相对小的磁力就已经足以使控制阀元件30运动。弹簧37因此仅需要施加小的力来保证控制阀的功能并且可构造得相应小。
作为替换方案也可提出，取代电磁阀使用压电致动器来在控制阀元件30上施加运动的力。如上面描述的那样，控制阀元件30压力平衡，这允许使用小的压电致动器，因为不需要大的力。压电致动器的行程也可很小，因为在控制阀元件30与控制阀座29之间受控制的横截面即使在控制阀元件30的行程非常小时也足够大。
Claims (8)
1.喷射器，用于将处于高压下的燃料喷射到内燃机的燃烧室中，该喷射器具有一个喷射器体(1)，一个喷嘴针(10)可纵向移动地设置在该喷射器体中，该喷嘴针通过其纵向移动控制至少一个喷射口(12)的打开并且在此与一个阀座(13)共同作用，该喷射器具有一个控制室(16)，该控制室可被填充高压下的燃料，其中，通过该控制室(16)中的燃料压力至少间接地将朝该阀座(13)的方向的闭合力施加在喷嘴针(10)上，该喷射器具有一个控制阀(8)，该控制室(16)可通过该控制阀与一个泄漏油室(32)相连接，由此，该控制室(16)可卸载压力，其中，该控制阀(8)具有一个控制阀元件(30)，该控制阀元件可通过一个致动器(33)运动，其特征在于：在该喷射器体(1)中设置有一个高压输入管(25)，该高压输入管将压缩的燃料引导到该控制室(16)，其中，该控制阀元件(30)可滑移地支承在该高压输入管(25)上。
2.根据权利要求1的喷射器，其特征在于：该高压输入管(25)在该喷射器体(1)中在中心延伸，其中，该高压输入管基本上与该喷嘴针(10)对准地设置。
3.根据权利要求1的喷射器，其特征在于：该高压输入管(25)在其出口侧端部上通到一个构造在该喷射器体(1)中的分配室(23)中，其中，设置有一个输入节流器(22)和一个输入通道(20)，该控制室(16)通过该输入节流器与该分配室(23)相连接，该分配室(23)可通过该输入通道与这些喷射口(12)相连接。
4.根据权利要求1或3的喷射器，其特征在于：该控制阀元件(30)具有一个套筒状延续部(130)，该套筒状延续部环绕该高压输入管(25)，由此，该控制阀元件(30)可滑移地密封地支承在该高压输入管(25)上。
5.根据权利要求4的喷射器，其特征在于：该控制阀元件(30)与一个控制阀座(29)共同作用，该控制阀座环绕该高压输入管(25)，由此，一个环绕该高压输入管(25)的环形室(27)可通过该控制阀元件(30)从该控制阀座(29)抬起而与该喷射器的泄漏油室(32)相连接，该环形室与该控制室(16)通过一个排出节流器(24)相连接。
6.根据权利要求1至3之一的喷射器，其特征在于：使该控制阀元件(30)运动的致动器是电磁体(33)。
7.根据权利要求6的喷射器，其特征在于：该电磁体(33)环绕该高压输入管(25)。
8.根据权利要求6的喷射器，其特征在于：该电磁体设置在保持体(2)与喷射器体的喷嘴体(5)之间，其中，该保持体(2)和该喷射器体的喷嘴体(5)借助于一个夹紧螺母(7)彼此相对压紧，由此，该电磁体固定在喷射器体的喷嘴体(5)与该保持体(2)之间。
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