CN101512140A - 用于喷射燃料的喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的一燃烧室中的喷射器，包括一释放或封闭至少一个喷射开口的喷射阀元件(1)。该喷射阀元件(1)通过一电磁操作的控制阀(3)被控制。该电磁操作的控制阀(3)包括一衔铁(37)，该衔铁具有一中心孔(41)，一衔铁销(19)可运动地被接收在该中心孔中。该衔铁(37)可在该衔铁销(19)上的一上止挡(49)与一下止挡(47)之间运动。该衔铁(37)在所述控制阀(3)关闭的情况下通过一弹簧元件(61)的弹簧力靠在该衔铁的下止挡(47)上地被保持。

Description

用于喷射燃料的喷射器
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的、用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的喷射器。
背景技术
为了将燃料导入内燃机的燃烧室，常常使用喷射系统。这些喷射系统通常对每个燃烧室包括一个喷射器，处于高压下的燃料通过该喷射器被喷入燃烧室。为此该喷射器通常包括一个喷射阀元件，该喷射阀元件释放或封闭至少一个喷射开口。该喷射阀元件通常通过一控制阀来控制。该控制阀在此可以是电磁操作的或者被用一压电执行机构来控制。电磁操作的控制阀通常包括一被接收在一磁芯中的电磁线圈以及包括一衔铁，该衔铁可运动地支撑在一衔铁销上，以便使衔铁波动的影响最小化。通常该衔铁借助一弹簧元件向着所述线圈地靠置在一止挡上。
所述衔铁销与一关闭元件连接，为了关闭所述控制阀，该关闭元件被置入一座中。为此所需的力通过一弹簧元件被施加到所述衔铁销上。为了打开该控制阀，所述线圈被通电，从而形成一磁场并吸引所述衔铁。通过该衔铁的所述止挡，该衔铁使所述衔铁销连同所述关闭元件从其座中抬起。在此，该衔铁必须克服所述借助其使述衔铁销连同所述关闭元件置入其座中的弹簧元件的复位力。此外，所述衔铁通常构造成扁平衔铁，由此所述电磁回路随着增大的剩余空气隙和行程而逐渐失去磁力。被所述线圈和衔铁包围的电磁执行机构的动态性是有限的。
发明内容
按本发明构造的用于用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的喷射器包括一喷射阀元件，该喷射阀元件释放或封闭至少一个开口。该喷射阀元件通过一电磁操作的控制阀来控制。该电磁操作的控制阀包括一具有一中心孔的衔铁，一衔铁销可运动地被接收在该中心孔中，其中，该衔铁可在该衔铁销上的一上止挡与一下止挡之间运动。按本发明，该衔铁在控制阀已关闭时通过一弹簧元件的弹簧力而靠置在其下止挡上。
与由现有技术公知的、在其中衔铁靠置在上止挡上的控制阀相比，其优点是：一个小的磁力就足以使所述衔铁运动。已经在运动的该衔铁撞击所述上止挡以及因此以大的冲量打开所述控制阀。此外，磁场这时已建立并除了该冲量外还提供另一分量用于所述衔铁销的加速。由于这个原因，所述衔铁与衔铁销与由现有技术公知的喷射器相比快得多地到达所述上止挡。通过所述冲量附加地作用到所述衔铁销上的力允许提高所述弹簧元件的弹簧力，该衔铁销借助该弹簧力将所述关闭元件置入其座中。由此的结果是关闭时间更短。但运行时间、即该衔铁在朝着磁体的方向上运动的时间在此未延长。
在一个实施方式中，所述衔铁与一衔铁套筒相连接，在该衔铁套筒上构造有一个凸缘，所述弹簧元件置靠在该凸缘上，借助该弹簧元件使所述衔铁保持在其下止挡上。该衔铁套筒的一个优点是，按本发明构造的控制阀可无需大的花销地被用在由所述现有技术公开的喷射器中，在该现有技术的喷射器中，衔铁在控制阀已关闭时置靠在上止挡上。所述衔铁套筒与所述衔铁例如力锁合或形锁合地连接，或者与该衔铁构造成一体。通过所述衔铁套筒与所述衔铁的力锁合或形锁合的连接或者通过所述衔铁套筒与所述衔铁的一体的构型避免了所述衔铁套筒可独立于所述衔铁地运动。因此保证了在所述衔铁上的固定。
为了将所述衔铁置于所述下止挡上，所述衔铁销优选包括一肩台，其中，所述弹簧元件以一侧置靠在该肩台上以及以另一侧置靠在所述衔铁套筒的凸缘上，借助该弹簧元件使所述衔铁保持靠置在其下止挡上。所述弹簧元件优选为构造成压簧的螺旋弹簧。
为了避免所述衔铁在所述衔铁销上倾斜，在该衔铁上优选构造一套筒形的延续部，所述衔铁销在该延续部中被导向。在一个实施方式中，在该套筒形的延续部上构造在圆周方向上延伸的肋，所述衔铁套筒与该肋相连接。
所述衔铁销在一套筒中被导向，该套筒与喷射器壳体中的一法兰形的扩大部分相固定。此外，该法兰形的扩大部分置靠在一调节环上以及与一螺纹套筒相固定。该调节环在此支撑在一阀件上，该阀件被接收在该喷射器壳体中并且贴靠在该喷射器壳体中的一肩台上。但也可以是，所述法兰形的扩大部分例如直接支撑在该喷射器壳体上的一肩台上，或者所述在其上置靠着所述法兰形的扩大部分的调节环支撑在该喷射器壳体上的该肩台上。将所述套筒固定在该喷射器壳体上的任何其它的、专业人员公知的可能方案也是可以的。
所述下止挡优选构造在所述套筒上，所述衔铁抵靠着该下止挡地被保持，所述衔铁销在该套筒中被导向。
在所述控制阀已打开时所述衔铁置靠在其上止挡上。该上止挡例如通过一个被接收在所述衔铁销中的一槽中的环构成。该环的材料在此优选这样选择，使得该环不会通过撞击在该环上的衔铁而变形。用于该环的合适的材料有例如不锈钢、优选为钢1.4305。所述衔铁优选由钢100Cr6制成。所述衔铁销优选由钢1.4305或100Cr6制成。
按本发明构造的燃料喷射器的另一优点是，电磁执行机构的动态性在输出级功率降低的情况下可保持恒定。通常，在如例如在高压存储器喷射系统中使用的燃料喷射器那样的燃料喷射器中使用电流控制的输出级。在此情况下，在一推进阶段(Boost-Phase)和一保持阶段(Halte-Phase)中进行控制。该推进阶段用于所述衔铁销的快速打开以及需要很多能量。按本发明的燃料喷射器能构以更小的Boost电压实现相同的打开运行时间以及因此导致该输出级上的成本节省。
附图说明
唯一附图示出了本发明的实施例，并在接下来的说明中详细阐述。
图1示出燃料喷射器的按本发明构造的控制阀。
具体实施方式
唯一附图中示出一个具有按本发明构造的控制阀的燃料喷射器的剖面图。
在按本发明构造的、用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的喷射器中，一个释放或封闭至少一个喷射开口的喷射阀元件1通过一个控制阀3被控制。对此，控制阀3释放或封闭由一个控制室5至一个阀室9中的连接，该控制室5由喷射阀元件1的一个端面7形成边界，该阀室9与一个燃料回流部分10相连接。为此，一个关闭元件11被置入一个座13中，以便封闭通道15，控制室5通过该通道与阀室9连接，或者关闭元件11由该座中被抬起。通道15中设有一节流单元17。
除了喷射阀元件1的端面7形成控制室5的边界的实施方式外，还可以是一个控制活塞的一个端面形成控制室5的边界。在这种情况下，该控制活塞要么直接与所述喷射阀元件相连接，要么该控制活塞用作变换器活塞，此时，该控制活塞和所述喷射阀元件各以一个端面形成一个变换器室的边界，以及通过该控制活塞至该变换器室中的运动来提高该变换器室中的压力，由此升高的压力作用在所述喷射阀元件上以及使该喷射阀元件置入其座中，以便封闭所述至少一个喷射开口。当所述控制活塞由所述控制室中抬起时，所述变换器室的容积增大，使得该变换器室中的压力下降以及作用在所述喷射阀元件上的压力减小。该喷射阀元件由其座中抬起，以及释放所述至少一个喷射开口，以便将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。
借助一衔铁销19使关闭元件11置入其座13中。为此必需的力通过一弹簧元件21施加到该衔铁销19上。该弹簧元件21优选为构造成压簧的螺旋弹簧。弹簧元件21以一侧作用在衔铁销19的一个肩台23上。弹簧元件21以另一侧作用在一壳体盖25上。为了调节出弹簧元件21的必要的弹簧力，在壳体盖25与弹簧元件21之间设有一调节盘27。通过调节盘27的厚度来调节弹簧元件21的预载荷。为了弹簧元件21不在衔铁销19上滑落，在衔铁销19上构造有榫29，该榫被弹簧元件21包围。
弹簧元件21被磁芯31包围，在该磁芯中设置有一个用于产生磁场的线圈33。通过由线圈33产生的磁场来吸引衔铁37的衔铁盘35。衔铁37还包括一个套筒形的、与衔铁盘35连接的延续部39。套筒形的延续部39和衔铁盘35被中心孔41穿过，衔铁销19在该孔中被导向。在此，衔铁37中的中心孔41的直径的选择使得衔铁37无需花费大的力就能在衔铁销19上运动。同时中心孔41的直径不允许太大，以致衔铁37在衔铁销19上会倾斜。
在在此示出的实施方式中，衔铁销19在一个套筒42中被导向，该套筒与喷射器壳体44上一个法兰形的扩大部分43相固定。此外，该法兰形的扩大部分置靠在一个调节环45上，该调节环支撑在喷射器壳体44上的一个阀件46上。阀件46、调节环45以及构造在套筒42上的法兰形的扩大部分43借助一个螺纹套筒被固定在所述喷射器壳体中。除了在此所示的实施方式外，可以用任何其它的、专业人员公知的方式使套筒42固定在喷射器壳体44中。因此例如也可以，法兰形的扩大部分43或者调节环45支撑在喷射器壳体44上的一个肩台上，或者在法兰形的扩大部分33上设置外螺纹以及套筒42以该法兰形的扩大部分被旋拧到喷射器壳体44中。
套筒42的、朝向衔铁37的套筒形的延续部39的上端面用作下止挡47。通过下止挡47使衔铁销19上的衔铁37的运动被停止。在衔铁销19的指向衔铁盘35的一侧上构造有一上止挡49。该上止挡49是一个环形元件51的朝向衔铁盘35的端面，该环形元件放置在衔铁销19中的槽53中。衔铁37可在上止挡49与下止挡47之间运动。
在衔铁37的套筒形的延续部39上构造有一个在圆周方向上延伸的肋55。一个衔铁套筒57与该在圆周方向上延伸的肋55相连接。肋55与衔铁套筒57的连接在此可以力锁合或形锁合地进行。衔铁37与衔铁套筒57也可以一体地构成。衔铁套筒57在肋55上的固定例如可以通过熔焊、钎焊或者粘接来实现。也可以是任何其他的、专业人员公知的固定方式。因此也可以是例如借助螺纹紧固或者铆接的固定。
在衔铁套筒57上构造有一个凸缘59。该凸缘59在此向内延伸。一个弹簧元件61支撑在凸缘59上，该弹簧元件61包围套筒42以及在另一侧支撑在一个构造在该套筒42上的肩台63上。该肩台63在此构造在套筒42的朝向衔铁37的侧上。弹簧元件61因此被定位在套筒42与衔铁套筒57之间。弹簧元件61优选为构造成压簧的螺旋弹簧。通过弹簧元件61的弹簧力，衔铁37向着套筒42地被拉以及因此置靠在下止挡47上。弹簧元件61的弹簧力的选择使得在线圈33未通电的情况下，衔铁37刚好被保持在下止挡47上。
除了在此所示的实施方式外还可以是例如一个构造成压簧的弹簧元件作用在衔铁盘35上。在此该弹簧元件包围着衔铁销19和作用在衔铁销19上的弹簧元件21。所述作用在衔铁盘35上的弹簧元件则以一侧靠在衔铁盘35上以及以另一侧例如置靠在壳体盖25上。
在控制阀3已关闭时，在此球形地构造的关闭元件11位于其座13中。由此通道15被封闭。因为控制室5通过一个节流单元65与燃料输入部分相连接，因此控制室5中有处于系统压力下的燃料。处于系统压力下的燃料的压力作用在喷射阀元件1的端面7上以及将该喷射阀元件置入其座中。所述至少一个喷射开口被封闭。为了关闭元件11不会通过处于系统压力下的燃料的压力而从其座13中抬起，因此必须用足够大的力使关闭元件11置入其座13中。该力由弹簧元件21施加到衔铁销19上，用该衔铁销使关闭元件11置入其座13中。因为在控制阀3已关闭时线圈33未通电以及因此没有形成磁场，因此衔铁37通过弹簧元件61而置靠在其下止挡47上。为了开始喷射过程，给线圈33通电。产生一个磁场。随着起初的磁场，衔铁37首先沿着衔铁销19向着上止挡49地加速。衔铁37撞击在上止挡49上，由此在上止挡49及因此在衔铁销19上作用一个冲量。衔铁销19抵抗弹簧元件21的力地被加速。同时，此时线圈33的完全已形成的磁场作用在衔铁盘35上。衔铁37继续向着线圈33运动。因为该衔铁置靠在上止挡49上，因此所述衔铁销也继续在相同的方向上运动。关闭元件11由其座13中抬起。处于系统压力下的燃料从控制室5经通道15流入阀室9以及从那里流入所述燃料回流部分。控制室5中的压力下降。因此较小的压力作用在喷射阀元件1的端面7上，喷射阀元件1由其座中抬起。喷射过程开始了。
为了结束喷射过程，结束对线圈33的通电。所述磁场被取消。通过弹簧元件21的弹簧力，衔铁销19向着控制室5地运动。由此关闭元件11被置入其座13中以及通道15被封闭。
通过经节流单元65继续流入的处于系统压力下的燃料，在控制室5中重新建立起系统压力。该系统压力作用在喷射阀元件1的端面7上以及将该喷射阀元件压入其座中。所述至少一个喷射开口被封闭。在关闭元件11被置入其座13中以及衔铁销19的运动就此结束之后，弹簧元件61作用在衔铁套筒57的凸缘59上以及将衔铁37拉到其下止挡47上。该衔铁又处于其初始位置中。

Claims (9)

1.用于将燃料喷射到内燃机的一燃烧室中的喷射器，包括一释放或封闭至少一个喷射开口的喷射阀元件(1)，其中，该喷射阀元件(1)通过一电磁操作的控制阀(3)被控制，该电磁操作的控制阀(3)包括一衔铁(37)，该衔铁具有一中心孔(41)，一衔铁销(19)可运动地被接收在该中心孔中，其中，该衔铁(37)可在该衔铁销(19)上的一上止挡(49)与一下止挡(47)之间运动，其特征在于：该衔铁(37)在所述控制阀(3)关闭的情况下通过一弹簧元件(61)的弹簧力被保持靠在该衔铁的下止挡(47)上。
2.按权利要求1的喷射器，其特征在于：所述衔铁(37)与一衔铁套筒(57)连接，在该衔铁套筒上构造有一凸缘(59)，所述弹簧元件(61)靠置在该凸缘上。
3.按权利要求2的喷射器，其特征在于：所述衔铁套筒(57)与所述衔铁(37)力锁合或形锁合地连接或者与该衔铁(37)一体地构成。
4.按权利要求2或3的喷射器，其特征在于：所述衔铁销(19)在一套筒(42)中被导向，该套筒包括一肩台(63)，所述弹簧元件(61)以一侧置靠在该肩台(63)上以及以另一侧置靠在所述衔铁套筒(57)的所述凸缘(59)上。
5.按权利要求1至4之一的喷射器，其特征在于：在所述衔铁(37)上构造有一套筒形的延续部(39)，所述衔铁销(19)在该延续部中被导向。
6.按权利要求5的喷射器，其特征在于：在所述衔铁(37)的所述套筒形的延续部(39)上构造有一在圆周方向上延伸的肋(55)，所述衔铁套筒(57)与该肋相连接。
7.按权利要求4至6之一的喷射器，其特征在于：所述下止挡(47)构造在所述套筒(42)上，所述衔铁销(19)在该套筒中被导向。
8.按权利要求1至7之一的喷射器，其特征在于：所述衔铁(37)在所述控制阀(3)已打开时靠置在所述衔铁销(19)上的、该衔铁的上止挡(49)上。
9.按权利要求1至8之一的喷射器，其特征在于：所述上止挡(49)通过一环形元件(51)构成，该环形元件被接收在所述衔铁销(19)中的一槽(53)中。
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