CN101529080B - 用于将燃料喷入内燃机燃烧室中的喷射器 - Google Patents

用于将燃料喷入内燃机燃烧室中的喷射器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将燃料喷入内燃机燃烧室中的喷射器(1)。按照本发明规定，控制阀(12)的阀座(22)设计成具有平的阀座面(15)的平座，并且控制阀(12)的阀套筒(16)在控制阀(12)已关闭时以端侧的环绕棱边(24)支撑在平的阀座面(15)上。

Description

用于将燃料喷入内燃机燃烧室中的喷射器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的喷射器。
背景技术
EP 1 612 403 A1公开了一种具有在轴向上压力平衡的控制阀的共轨喷射器(Common-Rail-Injektor)，该控制阀用于阻断和打开来自控制室的燃料排出路径。借助于所述控制阀能影响控制室内的燃料压力。在此，控制室通过压力通道被供给来自与燃料高压储存器液压连接的压力室的燃料。通过控制室内的燃料压力的变化在打开位置和关闭位置之间调节喷嘴针，其中喷嘴针在其打开位置处允许燃料流入内燃机的燃烧室中。控制阀具有沿轴向可借助于电磁驱动装置移动的阀套筒，该阀套筒与位置固定的圆锥形阀座面密封地协同作用。在长时间使用已知的喷射器时，在阀座区域内必然观察到磨损现象。由于座磨损，在阀座以及阀套筒上形成圆环面，这导致控制阀不再是压力平衡的并且控制阀的打开特性在喷射器的使用寿命内承受大的变化。控制阀的打开性能随着时间的流逝强烈地依赖于压力，这导致喷入量明显改变。
发明内容
因此本发明的目的在于，提出一种具有控制阀的喷射器，所述控制阀的打开特性在其使用寿命内至少基本保持不变。
所述目的通过权利要求1的特征来实现。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。此外，在说明书中、附图中和/或权利要求中公开的特征之至少两个的所有组合在本发明的范围内。
本发明的目的在于，代替突起的例如锥形的阀座而设置具有平的阀座面的设计成平座的阀座，其中平的阀座面密封地与控制阀的阀套筒的端侧的环绕棱边协同作用。在此，环绕棱边从阀套筒沿轴向延伸。控制阀已关闭时，阀套筒被以其端侧的环绕棱边压在平的阀座面上。由于平的阀座面与阀套筒的在径向上窄的支撑面(环绕棱边)的组合，尽管不能防止磨损但确保了在阀套筒上沿轴向不产生用于燃料压力的压力作用面，使得打开特性在控制阀的使用寿命内基本上保持不变。为了获得在轴向上压力平衡的控制阀，环绕棱边、亦即支撑棱边必须由阀套筒的内圆周构成，阀套筒以该环绕棱边支撑在平的阀座面上。换言之，环绕棱边的直径在沿轴向压力平衡的控制阀中与阀套筒在其在接收轴向压力的导向栓上的导向区段内的内径相等。
当从环绕棱边径向向外延伸的环形面与阀座面夹持一角度时，磨损对控制阀的打开特性的影响最小。
所述角度的大小必须这样确定，使得首先阀套筒和阀座的磨损最小，其次由在控制阀打开时流入包围阀套筒的低压室中的燃料引起的、在阀套筒上的流动力最小。经证实，视喷射器设计用于哪些喷射压力而定，阀座面与环形面之间的角度在约0.5°至20°之间的范围内是合适的。该角度优选约在1°至10°之间；在角度约为5°时得到最佳结果。
为实现安全理念，在本发明的改进方案中可设置一确定的压力作用面用于对轴向的压力平衡加载，所述压力作用面确保在超过阀套筒内的最大燃料压力时该阀套筒从平的阀座升起并且因此处于不允许的过压下的燃料能流出道低压室中。特别是，压力作用面的大小这样确定，使得阀套筒在2100bar起、特别是2200bar起的燃料压力下克服阀弹簧的力从阀座升起。
在本发明的改进方案中有利地提出，压力作用面设计成环绕的压力台阶。这种压力作用面能以简单的方式以高的精度制造。
环绕棱边优选相对于阀套筒的在导向栓上导行的内面具有径向距离地设置，阀套筒以该环绕棱边支撑在平的阀座面上。在所述内面和环绕棱边之间的区域内设有所述优选设计成环绕的压力台阶的压力作用面。
当导向栓与构成或者具有阀座的构件一体地构成时，阀套筒与平的阀座之间的角度误差最小。在此，导向栓从径向在平的阀座面内的区域沿轴向延伸到阀套筒中。
此外，可以这样减小阀套筒和阀座面之间的角度误差，即阀套筒在本发明的方案中与设计成电磁驱动装置的执行机构的衔铁板一体地构成。
燃料排出路径有利地穿过具有阀座的构件沿轴向延伸到导向栓中并从那里沿径向从该导向栓延伸到阀套筒内的环形室中。从那里，燃料可以在阀套筒从阀座上升起时沿径向流入低压室中。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节由下面对优选实施例的说明以及根据附图得出。图中：
图1示出喷射器的示意剖视图，
图2示出图1中的一细节的可能的设计方案，以及
图3示出图1中的一细节的另一设计方案。
具体实施方式
在图中相同的构件和具有相同功能的构件用相同的附图标记标出。
在图1中示意示出共轨喷射器1的对于控制重要的部件。在喷嘴体2内一细长的喷嘴针3沿轴向可动地被导向。喷嘴针3在其未示出的针尖上具有关闭面，该喷嘴针能以该封闭面密封地触靠在喷嘴体2内的同样未示出的针座上。当喷嘴针3贴靠在针座上时，阻断了燃料从未示出的喷嘴孔结构的流出。而如果该喷嘴针从针座上升起时，燃料可从压力室4沿轴向沿着喷嘴针3流过喷嘴孔结构并且在那里基本上在高压(轨压力)下被喷入燃烧室中。喷射器1的原理结构是已知的。在此方面参见DE 100 24 703A1。
喷射器1具有节流板5，该节流板套筒状地在图面内向下延伸到喷嘴体2中。由节流板5的套筒状的区段和由喷嘴针3的端面6限定一控制室7。该控制室7通过带有输入节流阀9的压力通道8与压力室4相连接，该压力室又通过一未示出的供给管路与燃料高压储存器连接。因此，处于高压下的燃料能通过压力通道8流入控制室7中。从该控制室7沿轴向引出一带有排出节流阀11的燃料排出路径10。来自控制室7的燃料在控制阀12打开时能通过该燃料排出路径10流入低压室13中。输入节流阀9和排出节流阀11的通流横截面在此这样相互协调，使得通过压力通道8的流入弱于通过燃料排出路径10的流出并且据此在控制阀12打开时产生燃料由控制室7中的净流出。由此产生的在控制室7内的压降使关闭力的量值下降到打开力的量值之下并且喷嘴针3从其针座上升起。
燃料排出路径10穿过带有排出节流阀11的节流板5通入在图面内设置在其上的构件14中。构件14具有带有控制阀12的平的阀座面15的阀座22(平座)，其中控制阀12的阀套筒16在控制阀关闭时密封地支撑在阀座面15上。为此，阀套筒16被阀弹簧17沿轴向通过弹力加载到阀座面15上。阀弹簧17在图面中在上方支撑在喷射器体18上而在相反的端部上支撑在弹簧导向件19上，该弹簧导向件又支撑在阀套筒16上。阀套筒16沿轴向被一导向栓25穿过，该阀套筒在该导向栓的外面上导行。在此，导向栓25与构件14的圆柱形区段一体地构成。
阀弹簧17设置在电磁体20内。在电磁体20通电时，与阀套筒16一体地构成的衔铁板21在轴向朝向电磁体20运动，从而阀套筒16克服阀弹簧17的弹力从阀座面15升起，从而又能使燃料从控制室7通过燃料排出路径10流入低压室13中。燃料能从那里通过一未示出的回流管路流向储存容器。低压室内的压力根据运行状态的不同约在0至10bar之间，而在压力室内的燃料压力约在1800至2000bar之间。
如由图2可见，阀座22的阀座面15平面地成型，其中阀座面15横向于阀套筒16的纵向中轴线23延伸。阀座16在控制阀12关闭时以沿轴向延伸的、端侧的环绕棱边24贴靠在阀座面15上。在此，环绕棱边24构造在阀套筒16的内径d1上。换言之，阀套筒16在环绕棱边24上的直径d2与阀套筒16在导向栓25上的导向区段中的直径d1相当。通过使直径d2与直径d1相当，根据图2的控制阀12沿轴向被平衡压力。这就是说，在阀套筒16上沿轴向不作用或者仅作用最小的压力。
在环绕棱边24上沿径向向外连接一圆锥形的环形面27。在所示实施例中，该环形面与平的阀座面15形成约为5°的角α。
另外，由图2可见，燃料排出路径从一轴向区段过渡到一径向区段中，该径向区段通入环形室26中，该环形室在一侧由导向栓25而在另一侧由阀套筒16构成边界。
根据图1的喷射器1也可如图3所示地设计。在这种实施变型中也设有一平的阀座面15。与根据图2的实施例不同，阀套筒16在环形棱边24的区域内的直径d2与阀套筒16在直接径向地在导向栓25外的导向区域内的直径d1不相当。直径d2略大于直接d1，从而在阀套筒16上形成了设计成压力台阶的、环形的压力作用面28。该压力作用面28防止在超过控制阀12内的最大许可的燃料压力时喷射器被损坏或者破坏。压力作用面28的大小这样确定，使得阀套筒16在达到不容许的、例如约2200bar的压力水平时从阀座22上升起，燃料由此能流出到低压室13中。
以与根据图2的实施例相同的方式，在根据图3的实施例中在环绕棱边24上也连接一径向外部的环形面27，该环形面与平的阀座面15或者其假想的延长线形成一约为5°的角α。

Claims (14)

1.用于将燃料喷入内燃机燃烧室中的喷射器，具有一控制阀(12)的一包围一导向栓(25)的阀套筒(16)，该阀套筒相对于一阀座(22)可轴向运动地设置，其中，借助该控制阀(12)可阻断以及可释放一来自一与一用于输入燃料的压力通道(8)液压连接的控制室(7)的燃料排出路径(10)，由此可控制该控制室(7)内的压力，使得一与该控制室(7)作用连接的喷嘴针(3)能在一释放燃料流的打开位置与一关闭位置之间移动，其特征在于，所述阀座(22)构造成具有平的阀座面(15)的平座，所述阀套筒(16)在所述控制阀(12)已关闭时以一端侧的环绕棱边(24)支撑在所述平的阀座面(15)上。
2.根据权利要求1的喷射器，其特征在于，一从所述环绕棱边(24)径向向外延伸的环形面(27)与所述阀座面(15)形成一角(α)。
3.根据权利要求2的喷射器，其特征在于，所述角(α)在0.5°至20°之间。
4.根据上述权利要求之一的喷射器，其特征在于，在所述阀套筒(16)上设有一用于燃料压力沿所述阀套筒(16)的打开方向的压力作用面(28)。
5.根据权利要求4的喷射器，其特征在于，所述压力作用面(28)构造成沿径向延伸的、环绕的压力台阶。
6.根据权利要求4的喷射器，其特征在于，所述压力作用面(28)的尺寸确定，使得所述阀套筒(16)在自2100bar起的燃料压力下从所述阀座(22)抬起。
7.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于，所述环绕棱边(24)相对于所述阀套筒(16)的在所述导向栓上导向的内面具有径向距离地设置。
8.根据权利要求1至3之一的喷射器，其特征在于，所述导向栓(25)与一具有所述阀座(22)的构件(14)一体地构成并且从一径向上在所述阀座面(15)内的区域沿轴向延伸。
9.根据权利要求1至3之一的喷射器，其特征在于，所述阀套筒(16)与一构造成电磁驱动装置的执行机构的一衔铁板(21)一体地构成，该执行机构使所述阀套筒(16)运动。
10.根据权利要求1至3之一的喷射器，其特征在于，所述燃料排出路径(10)轴向延伸到所述导向栓(25)中并沿径向从该导向栓出来延伸到一在控制阀(12)已关闭时由所述阀套筒(16)构成边界的环形室(26)中。
11.根据权利要求1的喷射器，其特征在于，所述喷射器是共轨喷射器。
12.根据权利要求3的喷射器，其特征在于，所述角(α)在1°和10°之间。
13.根据权利要求3的喷射器，其特征在于，所述角(α)为5°。
14.根据权利要求6的喷射器，其特征在于，所述压力作用面(28)的尺寸确定，使得所述阀套筒(16)在自2200bar起的燃料压力下从所述阀座(22)抬起。
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