CN101676549A - 燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
一种燃料喷射阀(1)，尤其是用于压缩空气的、自点火式内燃机的燃料喷射装置的喷射器，具有一可借助一致动器(45)被操作的控制阀(55)。该控制阀(55)具有一阀杆(29)、一阀板(15)及一节流板(10)。该阀板(15)包括一通孔(28)，所述阀杆(29)在该通孔中被导向，该阀板(15)在向着所述节流板(10)的一侧上具有一与所述通孔(28)相连接的空槽(32)。所述节流板(10)具有一通入所述阀板(15)的空槽(32)中的输出节流阀(19)及一与一低压回流部(26)连接的通道(20)，该通道可被所述阀杆(29)封闭。当所述控制阀(55)被操作时，所述阀杆(29)释放所述节流板(10)的输出节流阀(19)与所述节流板(10)的通道(20)的、经由所述阀板(15)的空槽(32)的连接。由此能实现所述控制阀(55)的压力平衡的构造。此外，所述阀板(15)可具有高的构件强度。
Description
技术领域
本发明涉及用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀。本发明尤其涉及用于压缩空气的、自点火式内燃机的燃料喷射装置的喷射器的领域。
背景技术
由DE 102006021741A1公知了具有压力平衡的控制阀的燃料喷射器。该公知的喷射器用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，其中用于释放或关闭至少一个喷嘴开口的喷射阀元件通过控制阀来控制。在此，控制阀释放或关闭由控制室到燃料回流部分的连接。这将以这样的方式来实现，即一关闭元件置于一座中或释放该座。在关闭元件中构有一个孔，在该孔中接收了一个销，其中孔的直径基本上相当于座的直径。销用其一侧支撑在一个压杆、一个弹簧座或喷射器壳体上。
该由DE 102006021741A1所公知的燃料喷射器具有其缺点，即它具有相对大的总长度，其使用范围由此受到限制。
发明内容
根据本发明的具有权利要求1的特征的燃料喷射阀具有其优点，即，以结构上简单的构型及用减小的制造花销得到一压力平衡的开关阀。尤其可省略高成本的蚀刻几何结构，实现了高的部件强度及使喷射器长度减小。
通过在从属权利要求中所述的措施可得到权利要求1中给出的燃料喷射阀的有利的进一步构型。
阀杆以有利的方式构造成圆柱形的阀杆。在此情况下还有利的是，阀杆具有一个向着低压回流部的第一端面，阀杆在该第一端面上具有一个凹槽，一个通过该凹槽构成的座具有一个密封直径，该密封直径至少近似地等于所述圆柱形阀杆的直径。这具有其优点，即避免了座区域中的压力下降及由此避免一打开力作用到所述阀杆上。通过这样设计的结构可满足阀杆力平衡的要求。因此压电式致动器不必为抵抗系统压力而做功。
有利的是，设置一个耦合器套筒，阀杆在该耦合器套筒中被导向，该耦合器套筒、背离阀杆的第一端面的阀杆的第二端面及与致动器相连接的致动器活塞限定了一个耦合器室。该致动器例如可被这样地控制，以致致动器活塞使耦合器室增大，由此耦合器室中的压力下降及阀杆被操作。在此情况下有利的还在于，设置一个耦合器弹簧，它的一侧支撑在耦合器套筒上及另一侧支撑在阀杆上，其中，该耦合器弹簧在这样的方向上对阀杆加载，在该方向上允许耦合器室的充填。因此耦合器弹簧能使耦合器室再被充填。由此通过耦合器弹簧可使耦合器室的压力相对周围有一定的下降，其中，通过压力平衡实现耦合器室的充填。
此外有利的是，这样构造耦合器弹簧，以致在通过耦合器弹簧引起耦合器室的充填时，不会发生节流板的通道被阀杆密封。尤其有利的是，这样地调节耦合器弹簧的预载荷，使得通过耦合器弹簧不能使阀杆的第一端面上的座与节流板之间的、用于封闭节流板的通道的密封座被关闭。由此以有利的方式防止了低压回路及高压回路不希望地被密封。阀杆的第一端面上的座与节流板之间的、用于封闭节流板的通道的密封座的关闭通过压电式致动器的相应操作来实现，该操作与用于打开密封座的操作相逆。
有利的是，耦合器套筒借助一个弹性套筒支撑在阀板上。有利的还在于，致动器及耦合器套筒设置在一个由阀板限定的致动器室中，该致动器室与低压回流部相连接。由此可实现控制阀的压力平衡的构型，在该构型中，可省略高成本的蚀刻几何结构及可实现高的构件强度。
附图说明
在以下的说明中将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。附图表示：
图1以扼要的轴向截面图表示本发明的一个燃料喷射阀的实施例。
具体实施方式
图1以扼要的、示意性轴向截面图表示本发明的一个燃料喷射阀1的实施例。该燃料喷射阀1尤其可用作压缩空气的自点火式内燃机的燃料喷射装置的喷射器。燃料喷射阀1的一个优选的应用在于设有共轨的燃料喷射装置，该共轨将处于高压下的柴油燃料供给多个燃料喷射阀1。但根据本发明的燃料喷射阀1也适用于其它的应用情况。
燃料喷射阀1具有一个保持体2及一个喷嘴体3。喷嘴体3以适当的方式与保持体2连接。在喷嘴体3中设有一个喷嘴针4。喷嘴针4具有一个阀关闭体5。喷嘴体3具有一个与阀关闭体5适配的阀座面6。阀关闭体5与喷嘴体3的阀座面6密封配合地配合作用。喷嘴针4被设置在燃料室7中。此外在燃料室7中还设有一个控制室套筒8，该控制室套筒被一个阀弹簧9加载到节流板10上。节流板10、控制室套筒8及喷嘴针4的端面11限定了一个控制室12。
在保持体2中构有一个燃料通道13，它用作高压输入部13。在保持体2的高压输入部13上连接着附加在保持体2上的阀板15的通孔14。阀板15设置在节流板10与保持体2之间。在阀板15的通孔14上连接着节流板10中的一个通道16。节流板10的通道16通入燃料室7。在燃料喷射阀1工作时，处于高压下的燃料经由高压输入部13、阀板15中的通孔14及节流板10中的通道16到达燃料室7中。
阀板15具有一空槽17，该空槽与通孔14相连接。阀板15中的空槽17构成由通孔14到节流板10中的输入节流阀18的一个分支。构成在节流板10中的输入节流阀18一侧通入阀板15的空槽17及另一侧通入控制室12。此外节流板10具有一个输出节流阀19。节流板10还具有一个通道20，该通道与阀板15的低压通孔21相连接。
在保持体2内设有一个致动器室25。在该实施例中保持体2具有一个低压回流部26，在该低压回流部上可连接一个回流管路27。在该实施例中低压回流部26还通入致动器室25。因此节流板10中的通道20通过阀板15的低压通孔21及致动器室25与低压回流部26相连接。
阀板15具有一个通孔28。一个阀杆29在轴向上、即沿其轴线30在通孔28中被导向。在该实施例中，阀杆29的轴线30平行于燃料喷射阀1的轴线31。此外阀板15还具有一个空槽32。阀板15的该空槽32与阀板15的通孔28相连接。在该实施例中，空槽32与阀板15的通孔28合成一体。输出节流阀19一侧通入控制室12及另一侧通入阀板15的空槽32。与低压回流部26连接的通道20可由阀杆29封闭。这里在图1中表示出一个状态，在该状态中阀杆29封闭通道20。
阀杆29具有一个向着节流板10的、基本上凹形的端面33。通过该凹形的端面33，在阀杆29上形成了座34。阀杆29基本上构造成圆柱形。该座34具有与阀杆29的直径35相同的座直径。
阀杆29的凹形的端面33通过端面33上的凹槽36构成。凹槽36例如可锥形或半圆形地构成。端面33向着节流板10。此外，阀板15的空槽32被设在阀板15的向着节流板10的侧面37上。
在致动器室25中设有耦合器套筒40，阀杆在该耦合器套筒中局部地被导向。在该实施例中，耦合器套筒40由两部分构成，即由一个空心圆柱体形的部件41及一个套筒部件42构成，其中套筒部件42具有一个环绕的凸缘43。阀杆29在耦合器套筒40的空心圆柱体形部件41中被导向。这里耦合器套筒40的空心圆柱体部件41具有一个通孔44，阀杆29区段地设在该通孔中。
此外在致动器室25中设有一个压电式致动器45，在该致动器上附加了一个过渡件46。该过渡件46与致动器活塞47相连接。致动器活塞47在耦合器套筒40的套筒部件42中被导向。在此情况下，致动器活塞47相对轴线30的可移动性被耦合器套筒40的空心圆柱体形部件41限定。
套筒部件42通过弹性套筒48支撑在阀板15上。在此情况下弹性套筒48区段地包围耦合器套筒40的套筒部件42。此外套筒部件42用其环绕的凸缘43支撑在弹性套筒48上。
致动器活塞47、耦合器套筒40及阀杆29的端面49限定了耦合器室50，该耦合器室由通孔44构成。在此情况下，阀杆29的、限定了耦合器室50的端面49背着阀杆29的端面33。
在弹性套筒48内部的致动器室25中设有一个支撑环51，该支撑环置入在阀杆29的一个槽中。在支撑环51与耦合器套筒40之间设有一个耦合器弹簧52，该耦合器弹簧的一侧通过支撑环51支撑在阀杆29上及另一侧支撑在耦合器套筒40的空心圆柱体形部件41上。耦合器弹簧52在方向53上对阀杆29加载，在该方向上允许对耦合器室50充填来自致动器室25的燃料。在此情况下该充填通过一个或多个间隙、例如通过阀杆29与耦合器套筒的空心圆柱体形部件41之间的导向间隙和/或通过致动器活塞47与耦合器套筒40的套筒部件42之间的导向间隙来实现。而耦合器弹簧被这样地构成，使得在阀杆29的图1所示的闭合位置中-这时通道20被封闭，没有力施加在阀杆29上。
为了操作燃料喷射阀1，将触发控制致动器45，以使它收缩。由此使致动器活塞47从与耦合器套筒40的空心圆柱体形部件41的接触中抬起。因此耦合器室50中的压力下降。通过通道20，在阀杆29的端面33上施加低压回流部26的低压力，该低压力大于耦合器室50中下降后的压力。因此导致阀杆29逆着方向53的操作。由此释放了输出节流阀19经过空槽32与通道20的连接。因此处于高压下的燃料由控制室12通过输出节流阀19流出，以致控制室12中的压力下降。这使得喷嘴针4打开，以致在阀关闭体5与阀座面6之间形成的密封座被打开，燃料可由燃料室7通过打开的密封座及通过至少一个喷嘴开口54喷射到内燃机的燃烧室中。
为了阀杆29的闭合，向相反方向操作压电式致动器45，以使得致动器活塞47又返回到图1中所示的原始位置中。在此情况下耦合器室50中的压力又上升，以致阀杆29沿方向53移动，通道20又被封闭。
因为阀杆29的端面43上的座直径等于阀杆29的直径，由此构成一个压力平衡的控制阀55。因此可用压电式致动器45的相对小的操作力进行阀杆29的操作。
可由压电式致动器45操作的控制阀55具有阀杆29、阀板15、节流板10、耦合器套筒40、致动器活塞47及弹性套筒48。此外控制阀55具有耦合器弹簧52，以便保证耦合器室50被充分地充填燃料。在此情况下耦合器弹簧52被这样地构成，以致在控制阀55的一个位置中-在该位置中耦合器室50的压力下降，实现阀杆29在方向53上的移动，其中，阀杆29的移动通过耦合器弹簧52被这样限制，以致仅基于耦合器弹簧52的力不能使通道20被阀杆29封闭。因此，在阀杆29的端面33上的座34与节流板10之间为封闭通道20达到密封配合前实现耦合器室50中的压力平衡。由此防止低压对高压回路不希望地被密封。所述实施例的燃料喷射阀1的构型具有多个优点。通过具有压电式致动器45的逆转控制的液压设计，在阀板15中不需要高压输入部及由此不需要高成本的蚀刻几何结构。通过这种省略可以提高部件的强度。例如通过高压输入部13输入的燃料的高压可达到260MPa(2600bar)。此外节流板10在轴向上的厚度可减小及由此燃料喷射阀1的长度可缩短。因此，该实施例的优点是：提高了阀板15的应力强度，节省了结构长度，阀板15与阀杆29的成本上有利的构型。
因为阀杆29的通过端面33上的座34确定的密封直径、即密封座的直径位于阀杆29的外径35上，由此阻止了压力降低及阻止了一打开力作用在阀杆29上。这样实施的结构满足了阀杆29上力平衡的要求。因此压电式致动器45不需要抵抗系统压力而做功。
为了操作燃料喷射阀，引起压电式致动器45的负的行程，即致动器45收缩，其结果是耦合器室50中的压力下降到回流压力以下，即降到低压回流部26的低压以下。因此阀杆29从其密封座中抬起，以致控制室12的高压与低压回流部26的低压被节流地连接。通过控制室12中出现的压力降落，实现喷嘴针4的运动及由此实现燃料的喷射。
耦合器室50的再充填通过耦合器弹簧52来实现，其中，耦合器室50中的压力平衡在达到阀杆29的密封配合前实现，以防止低压对高压回路不希望地被密封。
经由喷嘴体3的喷嘴开口54的喷射将通过压电式致动器45的触发控制及随后节流板10中通道20的密封而告结束。
本发明不被限制在所述的实施例上。
Claims (10)
1.燃料喷射阀(1)，尤其是用于压缩空气的、自点火式内燃机的燃料喷射装置的喷射器，具有一压电式致动器(45)及一可借助该致动器(45)被操作的控制阀(55)，其中，该控制阀(55)具有一阀杆(29)、一阀板(15)及一节流板(10)，其中，该阀板(15)具有一通孔(28)，所述阀杆(29)在该通孔中被导向，该阀板(15)在向着所述节流板(10)的一侧上具有一与所述通孔(28)相连接的空槽(32)，其中，所述节流板(10)具有一通入所述阀板(15)的空槽(32)中的输出节流阀(19)及一与一低压回流部(26)连接的通道(20)，该通道可被所述阀杆(29)封闭，其中，当所述控制阀(55)被操作时，所述阀杆(29)释放所述节流板(10)的输出节流阀(19)与所述节流板(10)的通道(20)的、经由所述阀板(15)的空槽(32)的连接。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：所述阀杆(29)至少基本上构造成圆柱形的阀杆(29)。
3.根据权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于：所述阀杆(29)具有一个向着所述低压回流部(26)的第一端面(33)，所述阀杆(29)在该第一端面(33)上具有一凹槽(36)，一通过该凹槽(36)构成的座(34)具有至少近似地等于所述圆柱形阀杆(29)的直径(35)的密封直径。
4.根据权利要求3的燃料喷射阀，其特征在于：设有一耦合器套筒(40)，所述阀杆(29)在该耦合器套筒中被导向，该耦合器套筒(40)、所述阀杆(29)的一背向所述阀杆(29)的第一端面(33)的第二端面(49)及一与所述致动器(45)相连接的致动器活塞(47)构成一耦合器室(50)的边界。
5.根据权利要求4的燃料喷射阀，其特征在于：设有一耦合器弹簧(52)，该耦合器弹簧在一侧支撑在所述耦合器套筒(40)上及在另一侧支撑在所述阀杆(29)上，其中，该耦合器弹簧(52)沿一方向(53)对所述阀杆(29)加载，在该方向上能实现所述耦合器室(50)的充填。
6.根据权利要求5的燃料喷射阀，其特征在于：所述耦合器弹簧(52)的构造，使得在通过所述耦合器弹簧(52)引起所述耦合器室(50)被充填时，所述节流板(10)的通道(20)不被阀杆(29)密封。
7.根据权利要求6的燃料喷射阀，其特征在于：所述耦合器弹簧(52)的预载荷被调节，使得通过所述耦合器弹簧(52)不能使所述阀杆(29)的第一端面(33)上的座(34)与所述节流板(10)之间的、用于封闭所述节流板(10)的通道(20)的密封座被关闭。
8.根据权利要求4至7中一项的燃料喷射阀，其特征在于：所述耦合器套筒(40)借助一弹性套筒(48)支撑在所述阀板(15)上。
9.根据权利要求4至8中一项的燃料喷射阀，其特征在于：所述致动器(45)及所述耦合器套筒(40)被设置在一由所述阀板(15)构成边界的致动器室(25)中，该致动器室与所述低压回流部(26)相连接。
10.根据权利要求1至9中一项的燃料喷射阀，其特征在于：所述节流板(10)具有一输入节流阀(18)，该输入节流阀在一侧与一高压输入部(13)相连接及在另一侧通入一由一喷嘴针(4)的一端面(11)构成边界的控制室(12)中，所述节流板(10)的输出节流阀(19)在一侧通入所述控制室(12)及在另一侧通入所述阀板(15)的所述空槽(32)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100324 |