CN101680413A - 用于燃料喷射阀的控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料喷射器的控制阀，具有控制套管(25)，该控制套管对一压力腔(26；26′)限界并且该控制套管以在其纵向方向上可移动的方式安置。控制套管(25)在一端侧具有密封面(27；27′；27″)，该控制套管以该密封面与阀座(28；28′；28″)协同作用，该阀座构造在阀体(5)上。在阀体(5)中，在阀体(5)的朝向压力腔(26；26′)的一侧构成一凹部(24；24′)，其中，该控制套管(25)和阀体(5)中的该凹部(24；24′)如此构造：使得控制套管(25)的和阀体(5)的由压力腔(26；26′)中压力引起的变形不导致阀座(28；28′；28″)和控制套管(25)所述密封面(27；27′；27″)之间的运动或者仅导致阀座(28；28′；28″)和控制套管(25)所述密封面(27；27′；27″)之间的极小运动。

Description

用于燃料喷射阀的控制阀
技术领域
本发明涉及一种用于燃料喷射器的控制阀，该燃料喷射器能够被用于将处于高压下的燃料喷射到内燃机的燃烧室中。
背景技术
从现有技术中例如由DE10 2006 021 741 A1知道了一种燃料喷射器，如能够用于将燃料喷射到优选快速运转的自燃式内燃机的燃烧室中的燃料喷射器。该燃料喷射器通过高压泵供应处于高压下的燃料并且具有阀针，该阀针通过其纵向运动打开或者关闭一个或者多个喷射口。由此燃料能够在内燃机工作冲程的精确确定的时间点喷射到燃烧室中，这以非常高的压力发生，以便实现燃料的良好雾化。该阀针的运动一方面通过燃料的液压压力实现，该压力向开口方向对阀针加载。闭合力与其反向，该闭合力通过控制腔中的燃料压力产生。通过控制腔中的变换的燃料压力，作用在针阀上的合成力的方向改变，使得针阀或者向其打开位置或者向其关闭位置移动。
压力腔中的燃料压力通过控制阀调节。为此，由DE 10 2006 021 741 A1公开的控制阀具有控制套管，该控制套管与衔铁连接并且通过电磁阀的通电或者断电在其纵向方向上移动。在这里，控制套管坐落在阀座上，该阀座对与控制腔连接的压力腔径向向外限界，其中，当控制套管从阀座上抬起时，压力腔并且因此控制腔与泄漏油腔连接，而当控制套管落在阀座上时，压力腔并且因此控制腔与泄漏油腔分开。通过控制腔与燃料高压(以该燃料高压对喷射器供给)的连接，控制腔中的燃料压力能够通过操作控制阀被提高或者降低，这产生使阀针移动的力。
该控制套管在其朝向阀座的端侧上具有密封面，该密封面基本上环形构造。也可以设置密封面的轻微锥形的形状，以便获得线接触。这提高密封效果，使得即使以相对小的弹簧力也实现良好的密封，通过该弹簧力该阀套管压在阀座上。
燃料通过高压泵以喷射压力输入到喷射器中，该喷射压力在现代高压喷射系统中(如用于自燃式快速运转内燃机中的高压喷射系统)达到1800巴，在未来将进一步提高。该高的压力也施加在控制腔中并且因此施加在压力腔中，在那里导致控制套管径向扩大。因为压力在控制阀打开情况下降低并且在控制阀关闭情况下重新升高，在压力腔中出现压力波动并且由此发生阀座上的密封面相对移动。这导致在该位置上磨损，特别是在阀座上的密封面上的支承面线型设置的情况下，使得有效支承在阀座上的密封面一直变大。如果该密封面超过一定的值，那么该面压力不再足够使控制阀密封并且出现从压力腔的泄漏损失并且由此也出现燃料从控制腔持续流出。这影响控制阀的功能并且由此影响燃料喷射器的功能，该燃料喷射器被这样的控制阀控制。
发明内容
根据本发明的用于燃料喷射器的控制阀与现有技术相比具有的优点是，阀座区域中的磨损与已知的阀相比明显减小，使得在控制阀的整个使用寿命中确保可靠的功能。为此在阀座所在的阀体侧上构成一凹部，该凹部与压力腔处于液压连接。如果压力腔中的压力波动，则一方面控制套管、另一方面阀体中的凹部径向扩大，其中该凹部如此构造，使得阀座和密封面的相对运动近似相同，这明显减小该区域中的磨损。
在第一有利构型中，控制套管在导向销上被导向，该导向销从导向套管的背离阀体的侧面出来伸入到导向套管中。由此导向套管与阀体无关地被导向，使得阀套管能够在阀座上精确地定向。在这里特别有利的是，导向销具有一突头，该突头伸入到阀体的凹部中。由此能够减小压力腔的容积，这提高控制阀的能态性，因为压力腔中的并且因此控制腔中的压力变化能够更快地进行。在这里阀体中的凹部的功能被维持。
在另一有利构型中，阀座圆锥形地构造，即具有截锥形状，其中阀座环绕着所述凹部构造。通过合适地选择截锥张角不仅能够减小由压力扩张引起的磨损而且减小由控制套管坐落引起的磨损。
在另一有利构型中，导向套管的内直径和凹部的直径具有相同的直径。通过阀体这样造型能够在控制套管中以及在阀体中在凹部区域中实现相同的弹性特性，使得确保通过压力腔中的内压力引起两个部分的相同的变形。
特别有利的是，该控制阀用在用于内燃机的燃料喷射器中，在该燃料喷射器中，控制腔中的燃料压力通过控制阀调节。通过控制腔中的变换的压力，阀针能够在纵向方向运动，该阀针控制燃料喷射器将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。
附图说明
在附图中示出根据本发明的控制阀的不同的实施例。附图示出：
图1一种燃料喷射器，其中仅示出喷射器的主要部分以及根据本发明的控制阀的相应使用，
图2控制阀在阀座或者密封面的区域中的放大图，
图3控制阀的另一实施例，其中示出与图2中相同的区段，
图4另一实施例和
图5第四实施例，在该实施例中导向销远远地伸入到阀体中。
具体实施方式
在图1中示出燃料喷射器的纵剖面，在该燃料喷射器中使用根据本发明的控制阀。该燃料喷射阀具有壳体1，在该壳体中构成控制阀3，该控制阀控制阀针10的运动。这里阀针10活塞状地构造并且以其背离控制阀3的端部控制喷射口，通过该喷射口燃料能够喷射到内燃机的燃烧室中。这里该阀针10在阀体5中被导向，该阀体安置在壳体1中并且该阀体具有孔12，在该孔中该阀针10被导向。阀体5的孔12和阀针10限界控制腔7，该控制腔的燃料压力作用在阀针10的朝向控制阀的一侧上并因此产生作用于阀针10上的闭合力。控制腔7始终被供给以处于高压下的燃料。这通过环形腔14发生，该环形腔环绕阀体5并且该环形腔通过在附图中没有示出的孔与燃料接口连接，通过该燃料接口输入由高压泵压缩的燃料。环形腔14通过节流孔15与控制腔7连接，使得始终有相同的燃料压力带有一定时间延迟地存在于控制腔7中以及环形腔14中。在这里该环形腔14通过密封件17相对于燃料喷射阀的低压区域密封。
控制腔7中的压力通过控制阀3调节。为此阀体5具有排出通道20，该排出通道相对于阀针10在中心并且同轴地延伸。在排出通道20中构造一节流装置22，使得流出的燃料量只能受节流地通过排出通道20流出。该排出通道20通入到凹部24中，该凹部是压力腔26的一部分，其中压力腔26由控制套管25、导向销30并且由阀体5的凹部24限界。该控制套管25可移动地在导向销30上被导向并且与衔铁34连接，该衔铁能够由于电磁铁35而运动。同时，闭合弹簧32支承在控制套管25和环形盘29之间，该环形盘与导向销固定连接。闭合弹簧32在预压力下安置在壳体1中，通过该闭合弹簧的力控制套管25被压向阀体5并且另一方面导向销30通过环形盘29被压向壳体1，使得导向销30位置固定地保持在壳体1中。
如果要进行喷射，那么电磁铁35通电并且控制套管35被衔铁34向上吸，这意味着离开阀座28。由此压力腔26与无压力的泄漏油腔38连接，该泄漏油腔无压力，因为该泄漏油腔通过出口40与低压系统连接。于是压力腔26和控制腔7中的压力降低并且阀针10上的闭合力如此程度地减小，以致阀针10向控制腔7的方向运动并且由此打开喷射口，现在通过这些喷射口燃料例如被喷射到燃烧室中。为了结束喷射，电磁铁35被断电，使得控制套管25通过闭合弹簧32重新压向阀座28，这使得压力腔26相对于泄漏油腔38关闭。从环形腔14通过节流孔15补充流入的燃料重新提高控制腔7中的并且由此也提高压力腔26中的燃料压力，这使阀针10压进其关闭位置，由此结束燃料喷射。
在图2中再次放大地示出压力腔26的区域。在导向套管25上构成密封面27，该密封面基本上环形地构造并且该密封面支承一构造在阀体5上的平的阀座28上。通过闭合弹簧32的力，控制套管25以足够大的面压力压向阀座28，使得压力腔26相对于无压力的泄漏油腔38密封。阀体5在阀座28的区域中由于凹部24而具有基本呈空心圆柱体的形状。在这里该凹部24被如此确定尺寸，使得通过压力腔26中的压力在凹部24的区域中发生阀体5的径向向外扩大，如通过压力腔26中的压力使控制套管25径向扩大一样。通过凹部24的适当设计以及控制套管25的造型能够实现，在控制阀3闭合情况下在密封面27与阀座28之间不出现或者只出现非常小的相对运动。由此，阀密封面和阀座28之间的磨损决定性地减小，这显著提高了控制阀3的使用寿命并且因此提高整个燃料喷射器的使用寿命。
在图3中示出根据本发明的控制阀3的另一实施例。在这里阀座28′构造成圆锥形，相应地，密封面27′同样具有圆锥形的构型。通过控制套管25和阀座28′这样的造型，该套管始终相对于阀座28′对中，使得在控制套管25打开运动时燃料从压力腔26中对称地流出。
图4示出另一实施例，其中，在此在导向销30′上构成一突头31，该突头伸入到凹部24中。由此能够决定性地减小压力腔26的容积，这显著缩短控制阀3的响应时间。压力腔26区域中的以及控制腔7区域中的容积越小，压力腔26中的并且因此控制腔7中的压力能够越快地提高或者降低。通过突起31的造型也能够实现，使燃料流出到泄漏油腔38中时的流动比率优化并且在压力腔26容积最小的同时由于燃料流的涡流只产生小的损失。
在这里阀座28′同样圆锥形地构造，但圆锥角相对于根据图3的实施例明显地增大。通过该圆锥角α能够进一步减小密封面27′和阀座28′之间的磨损：在根据图3的实施例中密封面27′在坐落在圆锥形阀座28′上时容易向外滑动。同时阀座28′通过控制套管25被向内压，使得在控制套管25的每个闭合运动中出现阀座28′和密封面27′之间的相对运动。如果阀座28′相反构造为具有大张角的圆锥，则可阻止控制套管坐落时的这种滑动，其中同时抑制了阀座28′和密封面27′的由于压力腔26中的波动压力引起的相对运动。作为阀座28′的圆锥角a，即作为相应圆锥的张角，从155°到175°的值被证明是特别有利的，特别是大约160°的角。在这里该密封面27′至少近似地具有与阀座28′相同的圆锥角。
在图5中示出控制阀的另一实施例。替代基本具有盲孔形式的凹部24，在这里设置穿过整个阀体5并且到达控制腔7中的钻孔，其中该钻孔12′的直径相当于控制套管25的内直径。导向销30″如此构造：使得该导向销一方面导向控制套管25并且另一方面远远地伸入到阀体5中。在导向销30″上在阀体5的区域中构成一些切片部33，使得确保压力腔26′与控制腔7的液压连接。因为阀体5在阀座28″的区域中刚好具有与控制套管25相同的形状，即空心圆柱形，因而产生相同的弹性特性，使得阀座28″与密封面27″之间由于压力腔26′中的变换压力引起的相对运动被排除。

Claims (13)

1、用于燃料喷射器的控制阀，具有控制套管(25)，该控制套管对一压力腔(26；26′)限界并且该控制套管以在其纵向方向上可移动的方式安置，其中，该控制套管(25)在一端侧具有密封面(27；27′；27″)，该控制套管以该密封面与阀座(28；28′；28″)协同作用，该阀座构造在阀体(5)上，其特征在于，在阀体(5)中，在阀体(5)的朝向压力腔(26；26′)的一侧构成一凹部(24；24′)，其中，该控制套管(25)和阀体(5)中的该凹部(24；24′)如此构造：使得控制套管(25)的和阀体(5)的由压力腔(26；26′)中压力引起的变形不导致阀座(28；28′；28″)和控制套管(25)所述密封面(27；27′；27″)之间的运动或者仅导致阀座(28；28′；28″)和控制套管(25)所述密封面(27；27′；27″)之间的极小运动。
2、根据权利要求1的控制阀，其特征在于，控制套管(25)在一导向销(30；30′；30″)上被导向，该导向销从控制套管(25)的背离阀体(5)的一侧伸入到控制套管(25)中，使得所述压力腔(26；26′)由控制套管(25)、导向销(30；30′；30″)和阀体(5)限界。
3、根据权利要求2的控制阀，其特征在于，导向销(30；30′；30″)具有一与控制套管(25)的内直径相比在直径上缩小的突头(31)，该突头伸入到阀体(5)的所述凹部(24)中。
4、根据权利要求1的控制阀，其特征在于，阀体(5)中的所述凹部(24)构造成盲孔。
5、根据权利要求4的控制阀，其特征在于，呈盲孔形式的该凹部(24)在其敞开侧具有相对控制套管(25)的内直径较小的直径。
6、根据权利要求1的控制阀，其特征在于，阀座(28；28′；28″)是平的圆环面，该圆环面环绕凹部(24)的构成。
7、根据权利要求1的控制阀，其特征在于，阀座(28；28′；28″)圆锥形地构造，即具有截锥体的形状，其中该阀座(28；28′；28″)环绕凹部(24)构造。
8、根据权利要求7的控制阀，其特征在于，圆锥形的阀座(28；28′；28″)的圆锥角(α)是155°到175°，优选大约160°。
9、根据权利要求8控制阀，其特征在于，所述密封面(27；27′)也是圆锥形地构造。
10、根据权利要求9控制阀，其特征在于，所述密封面(27；27′)的圆锥角和阀座(28；28′；28″)的圆锥角(a)相同大小。
11、根据权利要求1控制阀，其特征在于，所述凹部(24)构造成阀体(5)中的钻孔(12′)，该钻孔具有与控制套管(25)的内直径相同的直径。
12、根据权利要求11控制阀，其特征在于，不仅控制套管(25)的密封面(27；27′；27″)而且阀体(5)上的阀座(28；28′；28″)都构造成圆环面。
13、用于内燃机的燃料喷射器，具有根据权利要求1至12之一的控制阀(3)，该控制阀调节控制腔(7)中的燃料压力，该燃料喷射器具有活塞形的阀针(10)，该阀针与壳体(1)中的阀体座协同作用并且因此打开或者关闭喷射口，使得视阀针(10)的位置而定将燃料从喷射口中喷射出，其中，通过控制腔(7)中的压力将一闭合力向阀座的方向至少间接地施加在阀针(10)上，并且，控制腔(7)与压力腔(26；26′)液压连接。
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