CN101568716A - 燃料喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有一喷射器壳体(1)的燃料喷射器，该喷射器壳体具有一燃料高压连接部，该燃料高压连接部与一在该喷射器壳体(1)外的中心燃料高压源(28)以及与一在该喷射器壳体(1)内的压力室(17)形成连接，如果一喷嘴针(8)打开，则根据一耦合室中的压力，被加载了高压的燃料从该压力室被喷射到一内燃机的燃烧室中，该喷嘴针具有一带有一控制压力面(61)的、离燃烧室远的端部(45)，该控制压力面在所述耦合室中被加载耦合室压力。为了得到可成本低地制造的燃料喷射器，所述喷嘴针(8)或者一与所述喷嘴针(8)作用连接的元件具有至少一个背向所述燃烧室的低压面(50)，该低压面被加载低压。
Description
技术领域
本发明涉及依照权利要求1的前序部分的燃料喷射器。
背景技术
众所周知，为了将燃料注入到直接喷射的柴油机里，使用了行程控制的燃料喷射器。燃料喷射器的优点是，喷射压力能适应负荷和转数。喷射器的控制能通过压电执行机构直接或者在中间连接一伺服控制室的情况下进行。
发明内容
本发明的任务是，提出依照权利要求1的前序部分的燃料喷射器，其生产成本低。
该任务在燃料喷射器——该燃料喷射器具有喷射器壳体，该喷射器壳体具有燃料高压连接部，该燃料高压连接部与在喷射器壳体外的中心燃料高压源以及与在喷射器壳体内的压力室相连接，如果喷嘴针打开，则根据一耦合室中的压力，加载了高压的燃料由该压力室被喷射到内燃机的燃烧室中，该喷嘴针具有一带有控制压力面的、远离燃烧室的端部，该控制压力面在所述耦合室中被加载耦合室压力——中这样来解决，即，喷嘴针或者一个与喷嘴针作用连接的元件具有至少一个背向燃烧室的低压面，该低压面被加载了低压。按照本发明的喷射器可以以一个拉的工作阶段和一个压的工作阶段来工作。这提供的优点是，同常规的喷射器相比，可减小用于操作喷射器所使用的执行机构，特别是压电执行机构的尺寸。通过优选设在喷嘴针上面上的并且向着关闭方向的反方向的、附加的低压面，降低了打开喷嘴针所需要的打开力。根据控制压力面和/或燃烧室压力面的大小与低压面的大小之比，在喷嘴针已打开的状态中需要一个关闭力，以使喷嘴针关闭。依照发明在常规的喷射器上出现的大的打开力分摊到喷嘴针的打开和关闭阶段上。特别有利的是，以50对50的范围分摊。通过降低喷嘴针的打开力，还降低了在液压的和机械的传递元件的刚度损失。喷嘴针可以单件式或多件式构成。喷嘴针可以同一附加的元件作用连接。附加的元件可以同喷嘴针机械地或液压地联接。
一优先的燃料喷射器实施例的特征是，低压面小于喷嘴针的一个设在离燃烧室近的端部上的燃烧室压力面。燃烧室压力面通过一个设在喷嘴针的离燃烧室近的端部上的密封座来确定。喷嘴针上的面向燃烧室的及被密封座限定的压力面被称为燃烧室压力面。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，低压面为燃烧室压力面的约一半大。因此，用于操作喷射器的执行机构，特别是压电执行机构的输出功率被最佳利用，必需的执行机构尺寸可大致减半。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，所述喷嘴针在其离燃烧室远的端部上具有一肩台，该肩台构成所述低压面。喷嘴针的离燃烧室远的端部优选具有直圆柱的构型，在该圆柱上构造了所述肩台。在横截面上看，该肩台具有阶台的构型。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，所述肩台设在一第一导向区段与一第二导向区段之间，该第一导向区段离开所述燃烧室地延伸，该第二导向区段向着所述燃烧室延伸。这两个导向区段构成用于喷嘴针的双级导向部。喷嘴针在它的离燃烧室近的端部和该双级导向部之间具有另一导向区段，通过该导向区段，喷嘴针在喷射器壳体中被导向。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，所述喷嘴针的离燃烧室远的端部以两个导向区段在一双级导向体中被导向，该双级导向体与这些导向区段互补地构成。该双级导向体固定地、优选一体地与喷射器壳体的一部分、例如一中间板相连接。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，所述双级导向体具有一肩台，一低压通道通入该肩台的区域中。该低压低压通道与一个低压源，例如一个燃料箱相连接。通过该低压通道，所述低压面被加载低压、例如周围环境压力。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，所述双级导向体套筒形地构成并且设置在一高压室中。通过从外部对双级导向体加载高压，可以以有利的方式和方法避免通过高的系统压力引起导向部不希望地扩宽。此外，这样可使损失量保持得少。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，所述耦合室在径向方向上被所述双级导向体构成边界以及在轴向方向上向着所述燃烧室由所述喷嘴针构成边界。所述耦合室沿轴向方向离开燃烧室地被一耦合活塞限定，该耦合活塞与一执行机构、特别是一压电执行机构连接。
一个另外的优先的燃料喷射器实施例的特征是，所述耦合室被划分为一些部分耦合室，这些部分耦合室通过一节流阀互相连接。由此可优化喷射器的振动特性。此外可通过节流阀来调节针打开速度。
附图说明
图1：以纵截面简单示出一按本发明的燃料喷射器，和
图2：一力/行程图，其中，示意性示出燃料喷射器的执行机构的工作线。
具体实施方式
在图1以纵截面表示带有喷射器壳体1的燃料喷射器。喷射器壳体1包括喷嘴体2，该喷嘴体以其自由的下端部伸入要被供给燃烧的内燃机的燃烧室中。喷嘴体2以其离燃烧室远的上端面喷嘴体2借助于一个(没有示出的)夹紧螺母沿轴向向着中间体3和喷射器体4地被夹紧.喷射器体4基本上具有一个圆柱面形的套筒的构型，其一个端面被中间体3和其另一个端面被喷射器头5封闭。
在喷嘴体2中设有一个轴向的导向孔6，喷嘴针8轴向可移动地在该导向孔中导向。喷嘴针8的尖端9上构造了密封边棱10，该密封边棱同密封座或者密封面11配合作用，以便根据喷嘴针8的位置有针对性地释放或封闭两个喷射孔13和14。如果带有密封边棱10的喷嘴针尖端9从它的密封座上升起时，则加载了高压的燃料通过喷射孔13和14喷射到内燃机的燃烧室里。
从尖端9出发，喷嘴针8具有一个压力室区段15，在压力室区段上跟随着一个截椎式的扩大的区段16，其也称为压力肩。该压力肩设置在构造在喷嘴针8和喷嘴体2之间的压力室17内。导向区段18跟着压力肩16后面，该导向区段在操纵孔6内可往复运动地被导向。通过导向区段18上的削平部19，20，建立了压力室17和喷嘴弹簧室22之间的流体连接。
喷嘴弹簧室22通过形成在中间体3内的连接通道24与一个执行机构室25连接，执行机构室又通过输入通道或者输入管道26与也称为共轨的燃料高压源28连接。借助带有耦合活塞32的压电执行机构30来操作燃料喷射器，该耦合活塞的离燃烧室近的端面在轴向方向上限制了一个部分耦合室34.在径向方向中，部分耦合室34通过一个密封套筒35被限定，该密封套筒在耦合活塞32上导行并且通过一个压簧36被预加载，该压簧支撑在耦合活塞的32凸缘37上。部分耦合室34通过设有节流阀39的连接通道38与另一个部分耦合室40连接。
喷嘴针8的导向区段18离开燃烧室地被凸缘44限定，从该凸缘延伸出喷嘴针8的离燃烧室远的端部45。喷嘴针8的离燃烧室远的端部45具有第一导向区段46和第二导向区段47.第一导向区段46具有小于从凸缘44出发的第二导向区段47的外径。这两个导向区段46和47通过肩台50互相连接，该肩台具有所述低压面，这个低压面也用附图标记50表示。
喷嘴针8的离燃烧室远的端部45以导向区段46和47在双级导向体55里内被导向，该双级导向体同中间体3固定连接，该中间体也称为中间板。在中间体3和双级导向体55内设有压力连接通道52，该压力连接通道在肩台50的区域内通到一个构造在离燃烧室远的端部45与双级导向体55之间的环形室里。通过箭头53指出，低压连接通道与低压源，例如燃料箱形成连接。
双级导向体55有从中间体3向着燃烧室延伸的套筒的构型。在双级导向体55的离燃烧室近的端面和凸缘44之间夹紧着喷嘴弹簧60。喷嘴弹簧60，就像双级导向体55一样设置在高压室22内，该高压室因此也称为喷嘴弹簧室。
喷嘴针8通过导向区段18在喷嘴体2中的颈部中以及通过导向区段46和47在双级导向体55中的离燃烧室远的端部45上被导向。低压面50的设计以喷嘴针8的尖端9上的针座为准并且为该针座下面的燃烧室压力面62的一部分。
在燃料喷射器静止状况下，在部分耦合室34和40里产生了也称为轨压力的高压。高压作用在喷嘴针8的离燃烧室远的端面上。这个端面也称为控制压力面61。在其控制压力面61上被加载了高压的喷嘴针8是关闭的。在燃料喷射器静止状况下压电执行机构30被充电并且具有其最大的纵向膨胀。为了控制燃料喷射器，压电执行机构30被放电并且这时收缩。部分耦合室34和40内的压力下降，喷嘴针打开，也就是说从其喷嘴针座上抬起。有利地设有用于行程限制的针止挡。
通过加载了低压的肩台50——该肩台也称为压力阶台，降低了、优选平分了用于针打开必需的开关力。其优点是，为了施加用于针打开必需的力，压电执行机构30同常规的执行机构相比较只须具有一半的横截面积。变换地，也可使用更高的位移变换比和一个短的执行机构。跟常规的燃料喷射器不同的是，喷嘴针8在打开状态下不是压力平衡的，而是被施加了作用在打开方向上的力。该力必须由压电执行机构30来施加，用于针关闭。在一个工作循环内，压电执行机构30可施加相同的拉力和压力。通过喷射器按发明的构型，执行机构的工作能力被最佳充分利用。
在图2中，在一个在笛卡尔坐标图里记录了随行程H变化的力K。通过圆71表示喷射器的静止状态，在该静止状态中，执行机构具有最大行程。72表示第二状态或者喷射器打开状态，在该状态中，执行机构具有最小行程。通过一个虚线的四边形74示意性表示图1所示的燃料喷射器的执行机构30的工作线。直接针控制的传统燃料喷射器的常规的工作范围通过三角形75表示。通过三角形76示出按发明的燃料喷射器的扩大的工作范围。
Claims (10)
1.具有一喷射器壳体(1)的燃料喷射器，该喷射器壳体具有一燃料高压连接部，该燃料高压连接部与一在该喷射器壳体(1)外的中心燃料高压源(28)以及与一在该喷射器壳体(1)内的压力室(17)形成连接，如果一喷嘴针(8)打开，则根据一耦合室中的压力，被加载了高压的燃料从该压力室被喷射到一内燃机的燃烧室中，该喷嘴针具有一带有一控制压力面(61)的、离燃烧室远的端部(45)，该控制压力面在所述耦合室中被加载耦合室压力，其特征在于，所述喷嘴针(8)或者一与所述喷嘴针(8)作用连接的元件具有至少一个背向所述燃烧室的低压面(50)，该低压面被加载低压力。
2.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于，所述低压面(50)小于一设在所述喷嘴针的离燃烧室近的端部上的燃烧室压力面(62)。
3.根据前述权利要求之一的燃料喷射器，其特征在于，所述低压面(50)为所述燃烧室压力面(62)的约一半大。
4.根据前述权利要求之一的燃料喷射器，其特征在于，所述喷嘴针(8)在其离燃烧室远的端部(45)上具有一肩台(55)，该肩台构成所述低压面。
5.根据权利要求4的燃料喷射器，其特征在于，所述肩台(55)设在一第一导向区段(46)与一第二导向区段(47)之间，该第一导向区段离开所述燃烧室地延伸，该第二导向区段向着所述燃烧室延伸。
6.根据权利要求5的燃料喷射器，其特征在于，所述喷嘴针(8)的离燃烧室远的端部(45)以这两个导向区段(46，47)在一双级导向体(55)中被导向，该双级导向体与这些导向区段(46，47)互补地构成。
7.根据权利要求6的燃料喷射器，其特征在于，所述双级导向体(55)具有一肩台，一低压通道(52)通入该肩台的区域中。
8.根据权利要求6或者7的燃料喷射器，其特征在于，所述双级导向体(55)套筒形地构成并且设置在一高压室(22)中。
9.根据权利要求6至8之一的燃料喷射器，其特征在于，所述耦合室在径向方向上被所述双级导向体(55)构成边界以及在轴向方向上向着所述燃烧室由所述喷嘴针(8)构成边界。
10.根据前述权利要求之一的燃料喷射器，其特征在于，所述耦合室分为部分耦合室(34，40)，这些部分耦合室通过一节流阀(39)互相连接。
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