CN101784785A - 在压力平衡的控制阀的密封座上具有改进的密封的燃料喷射阀 - Google Patents

在压力平衡的控制阀的密封座上具有改进的密封的燃料喷射阀 Download PDF

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Abstract

用于内燃机的燃料喷射阀，包括：一阀针(4)，它通过其纵向运动控制至少一个喷射孔(5)的打开；一连接在一高压侧(14)上的控制室(17)，该控制室的压力至少间接地作用在该阀针(4)上；一控制阀(23)，其具有一阀座(26)，该阀座在径向上设置在一连接在该控制室(17)上的高压侧的阀室(22)与一低压侧的阀室(24)之间，该控制阀还具有一可移动地被导向的控制阀元件(25)，该控制阀元件径向上构成该高压侧的阀室(22)的边界以及与该阀座(26)配合作用。按本发明，该控制阀元件(25)具有一径向上伸入该高压侧的阀室(22)中的环形凸起(29)该环形凸起的向着该阀座(26)的肩台面(29a)构成一与该阀座(26)配合作用的密封面。

Description

在压力平衡的控制阀的密封座上具有改进的密封的燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的类型的燃料喷射阀。
背景技术
这种燃料喷射阀例如已由EP 1 612 403 A1公知。
在该公知的燃料喷射阀上，通过一个喷嘴针的纵向运动来作开关一个或多个喷射孔。通过一个控制室中的压力，将关闭力间接地通过一个阀活塞施加在喷嘴针上，以致当控制室中具有相应的高燃料压力时该喷嘴针保持在其关闭位置中。如果要进行喷射，则借助构造成电磁阀的控制阀使控制室与漏油室连接。控制阀具有作为控制阀元件的阀套筒，该阀套筒对外限定了一个环形室，该环形室与控制室通过一个输出节流阀相连接。阀套筒将不受力地或压力平衡地工作，即在阀套筒上不施加任何通过在环形室中的燃料压力产生的在其运动方向上的力。通过一个关闭弹簧使阀套筒压在阀座上及由此对外封闭环形室。如果要进行喷射，则通过电磁铁使阀套筒从阀座上抬起，这由于无液压力分量在克服关闭弹簧相对小的关闭力的情况下能很快地发生。由此控制室与漏油室连接及由此减压。
阀套筒是压力平衡的，因为在其中阀套筒可移动地被导向的导向件的直径与阀座的座直径相等，阀套筒在静止状态中密封该阀座。由此在静止状态中在打开及关闭方向上没有压力，而仅是在径向上有压力。如果座直径与导向直径不同，则相反地在轴向上产生液压力。如果导向件与阀座-如在大多数情况中那样-构造在一个构件中，则座直径与导向直径的偏差仅这样地存在，使得在打开方向上产生液压力。否则阀套筒不再能接合在阀体中。这尤其与下列缺点相联系：随着工作历程的进行，在密封座中面配合的情况下仅可在打开方向上产生液压力，在极端情况下该液压力将导致无意的打开及由此可导致阀的不密封。
此外公知了一些结构，其中导向件与阀座无关地设在第二构件中，该第二构件支撑在一个固定的构件上。这就首先开创了一个可能性，即座直径也可与导向直径这样不同地设计，以致在静止状态中产生关闭作用的液压力。在面配合时在使用寿命中，这将提高允许的、直到出现不密封的面配合及由此也降低了在平衡状态中的单位面积压力。但缺点在于：在执行机构打开时该液压关闭力必需附加地由执行机构来克服，以致在此情况下需要一个增强的执行机构，这尤其在电磁执行机构的情况下是不利的。
发明内容
在根据本发明的燃料喷射阀上，在新状态中在轴向上无任何明显的液压力作用在阀套筒上，该力平衡的状态即使在阀套筒与阀座之间面配合的情况下也在很大程度上被保持。由此在关闭弹簧力的设计时可取消用于液压打开力的预留量，该液压打开力随着工作持续时间的推移而产生。减小关闭弹簧力的结果是磨损也减小。
本发明主题的其它优点及有利的构型可由说明书，附图及权利要求书中得知。
附图说明
在附图中表示出根据本发明的燃料喷射阀及在以下的说明中对其详细地描述。附图中所示的特征应被理解为纯示意性的及不是按比例的。附图表示：
图1：根据本发明的具有一个控制阀及概要表示的输入部分的燃料喷射阀的纵截面图；
图2a：相应于图1中II的细节图，它表示在阀套筒上设有双锥形轮廓及在阀座上设有锥形座的控制阀的第一实施方案；
图2b：与图2a类似的一个细节图，它表示在阀座上设有双锥形轮廓及在阀套筒上设有锥形座的控制阀的第二实施方案；
图2c：与图2a类似的一个细节图，它表示在阀套筒上设有环形轮廓及在阀座上设有锥形座的控制阀的第三实施方案；及
图3：具有一个阀针的控制阀的另一实施形式。
具体实施方式
图1中概要地以纵截面图表示根据本发明的具有燃料输入部分的燃料喷射阀。该燃料喷射阀包括一个多件式的、但这里仅简化地表示成单件的保持体1及一个喷嘴体2，它们通过夹紧螺母3相互压紧。在喷嘴体2中纵向可移动地设有一个喷嘴针(阀针)4，该喷嘴针通过其纵向运动来控制至少一个喷射孔5的打开。燃料将经由一个压力室6输送给喷射孔5，该压力室包围着喷嘴针4及可通过一个输入通道7被注入处于高压下的燃料。如果喷嘴针4离开喷射孔5地运动并移动到其打开位置上，则燃料由压力室通过喷射孔5喷射到一个在图中未示出的内燃机的燃烧室中。如果相反地喷嘴针4处于其关闭位置中，即贴靠在阀座上，则喷射孔5被喷嘴针4关闭。
在保持体1中构有一个纵向孔8，该纵向孔相对喷嘴针4同轴地延伸及在其中可纵向移动地设有一个控制活塞9。该控制活塞9通过一个压力件10支承在喷嘴针4上，以致它可与喷嘴针4同步地在纵向上运动。控制活塞9在其向着喷嘴体2的端部上被一个弹簧11包围，该弹簧的一侧支撑在保持体1中的一个肩台上及另一侧支撑在压力件10上，以致通过弹簧11的力使压力件10压向喷嘴体2并由此使喷嘴针4压在其关闭位置中。
为了输入处于高压下的燃料，设有一个高压泵12，它压缩来自燃料箱13的燃料及将燃料输入一个高压存储器14，在该高压存储器中预存储处于高压下的燃料。处于高压下的燃料通过一个高压管路15及一个构成在燃料喷射阀上的高压接头16输入燃料喷射阀及以所述的方式通过喷射孔5喷射到内燃机的燃烧室中。
控制活塞9用其背着喷嘴体2的端部限定了一个控制室17，该控制室通过在其中设有输入节流阀19的输入孔18与输入通道7连接。此外控制室17通过一个构成在保持体1及一个控制阀体21中的纵向孔20与高压侧的阀室22连接，该阀室通过一个控制阀23可与低压侧的阀室(漏油室)24连接。控制阀23用于降低控制室17中的燃料压力及具有一个控制套筒或阀套筒25形式的控制阀元件，该控制阀元件在一个具有导向直径dF的活塞形状的壳体栓33上被导向。在此情况下阀套筒25纵向可运动及在其关闭位置中贴靠在一个具有座直径dS的阀座26上，以致通过阀套筒25径向对外限定的高压侧的阀室22相对漏油室24密封。阀套筒25是力平衡的，因为导向直径dF与座直径dS相同及因此在静止状态中在打开方向或关闭方向上无压力作用在阀套筒25上。阀套筒25由一个关闭弹簧27加载，该关闭弹簧将一个关闭力施加在阀套筒25上及由此压在阀座26上。通过一个电磁铁28可使阀套筒25从阀座26上抬起，以致使高压侧的阀室22及由此通过纵向孔20也使控制室17与漏油室24连接。
该燃料喷射阀的工作原理已由现有技术充分地公知及在这里仅简短地加以讨论。为了喷射，使电磁铁28通过电流及由此阀套筒25被吸引而从阀座26上离开。由此高压侧的阀室22与漏油室24连接，在该漏油室中始终具有低燃料压力。通过纵向孔20使控制室17减压，以致控制活塞9上的液压力下降，通过压力室6的燃料压力在打开方向上受到力的喷嘴针4从其阀座上抬起并释放喷射孔5。为了结束喷射，再使电磁铁28的电流关断，以致阀套筒25被关闭弹簧27驱动返回到与阀座26接触。通过输入孔18后续流入的燃料使控制室17中的压力重新上升及由此使控制活塞9上的液压力上升，以致该控制活塞最后又向着喷嘴体2的方向运动及由此将喷嘴针4压回到其关闭位置中。
如图2中所示，高压侧的阀室22在阀座附近的区域中通过阀套筒25的内部的环形凸起29而缩小。但阀套筒25在控制阀体21上的接触线未一起向内迁移，而保持dS≈dF。由此在该新状态中控制阀23实际保持压力或力的平衡，因为作用在环形凸起29的两个肩台面29a，29b上的液压力相抵消。换句话说，尽管有环形凸起29但无任何明显的液压力轴向地作用在阀套筒25上。在阀套筒25与阀座26之间面配合的情况下，配合的面既径向向外地也径向向内地增大，由此控制阀23在关闭状态中也基本上保持压力平衡，并且在其上允许配合的面可增大及在阀座26上对于磨损起决定作用的单位面积压力将显著下降。
在图2a所示的实施方案中，阀座26由一个具有锥角αK的锥面构成。阀套筒25具有一个密封棱边30，该密封棱边通过具有锥角αV1(αV1＞αK)的低压侧的锥面30a及具有锥角αV2(αV2＜αK)的高压侧的锥面30b、即环形凸起29的肩台面29a构成。换句话说，在两个锥面30a，30b的相交处在直径dS上形成密封棱边30。基于阀座26上的锥形轮廓及阀套筒25上的双锥形轮廓，从密封棱边30起现在以相同的方式径向向内及径向向外地形成面配合。该面配合的向外的边界通过控制阀体21的外径da来实现及该面配合的向内的边界通过阀套筒25的内径di来实现。变换地在直径da上的向外的面配合边界也可通过阀套筒25上具有直径da的配合边界棱边来实现。在di与da之间的配合边界的任务在于：在小行程时出现的配合力及由此该配合力的从一个样本到另一个样本的离散度均保持很小。
在图2b所示的实施方案中，密封面及由此阀套筒30的肩台面29b通过具有锥角αV的锥面构成。阀座26具有一个座棱边31，它通过具有锥角αK1(αK1＜αV)的低压侧的锥面26a及具有锥角αK2(αK2＞αV)的高压侧的锥面26b构成。换句话说，在两个锥面26a，26b的相交处在直径dS上形成座棱边31。基于阀座26上的双锥形轮廓及阀套筒25上的锥形轮廓，从座棱边31起现在以相同的方式径向向内及径向向外地形成面配合。该面配合的向外的边界通过控制阀体21的外径da来产生及该面配合的向内的边界通过阀套筒25的内径di来产生。
在图2c所示的实施方案中，阀座26由一个具有锥角αK的锥面构成。密封面及由此阀套筒25的肩台面29b构造成环形的环面(半径R)，在其上该锥面的切线也具有锥角αK的那个直径dS上形成了配合线32，其中，本申请所述的“环面”是指一圆弧绕一轴线旋转所构成的面，如图2c所示。基于阀座26的锥形轮廓及阀套筒25上的环形轮廓，由配合线32开始现在以相同的方式径向向内及径向向外地形成面配合。该面配合的向外的边界通过控制阀体21的外径da来产生，该面配合的向内的边界通过阀套筒25的内径di来产生。在未示出的实施形式中也能以相反的方式将阀套筒的密封面通过一个锥面构成及阀座通过一个环形的环面来构成。
图3表示控制阀23的另一实施形式，其中与图2中相同的或功能相同的部件用相同的标号表示。图3中所示的控制阀23具有一个这里构造成阀针25的阀元件及一个两件式的阀壳体(导向件34及座件35)。阀针25在导向件34的一个轴向孔36中可移动地被导向。座件35具有一个阀座26，它在径向上设置在环形地构成的高压侧的阀室22与低压侧的阀室24之间。来自控制室的高压管路20通入高压侧的阀室22中。阀针25径向对内地限定高压侧的阀室22及具有一个径向上伸入高压侧的阀室22的环形凸起29，该环形凸起的向着阀座26的肩台面29a构成一个与阀座26相互配合的密封面。阀座26的座直径dS与阀针25的导向直径dF优选相等。如图2b中所示，阀针25的密封面通过一个锥面构成，阀座26具有一个座棱边31，该座棱边通过低压侧的锥面26a及高压侧的锥面26b形成，其中，该低压侧的锥面的锥角小于阀针25的锥角，该高压侧的锥面的锥角大于阀针25的锥角。
在图3所示的控制阀23的一些未示出的实施形式中，阀座26及阀针25的密封面如图3a及3c中所示地构成。

Claims (9)

1.用于内燃机的燃料喷射阀，包括：
一阀针(4)，它通过其纵向运动控制至少一个喷射孔(5)的打开，
一连接在一高压侧(14)上的控制室(17)，该控制室的压力至少间接地作用在该阀针(4)上，及
一控制阀(23)，该控制阀具有：一阀座(26)，该阀座在径向上设置在一连接在该控制室(17)上的高压侧的阀室(22)与一低压侧的阀室(24)之间；一可移动地被导向的控制阀元件(25)，该控制阀元件在径向上构成该高压侧的阀室(22)的边界以及与该阀座(26)配合作用，其特征在于：该控制阀元件(25)具有一径向上伸入该高压侧的阀室(22)中的环形凸起(29)该环形凸起的向着该阀座(26)的肩台面(29a)构成一与该阀座(26)配合作用的密封面。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：所述阀座(26)通过一锥面构成，所述控制阀元件(25)的密封面具有一密封棱边(30)，该密封棱边通过一低压侧的锥面(30a)及一高压侧的锥面(30b)形成，该低压侧的锥面的锥角(αV1)大于所述阀座(26)的锥角(αK)，该高压侧的锥面的锥角(αV2)小于所述阀座(26)的锥角(αK)。
3.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：所述控制阀元件(25)的密封面通过一锥面构成，所述阀座(26)具有一座棱边(31)，该座棱边通过一低压侧的锥面(26a)及一高压侧的锥面(26b)形成，该低压侧的锥面的锥角(αK1)小于该控制阀元件(25)的锥角(αV)，该高压侧的锥面的锥角(αK2)大于该控制阀元件(25)的锥角(αV)。
4.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：所述阀座(26)通过一锥面构成，所述控制阀元件(25)的密封面构造成一环形的环面，或相反地，所述阀座(26)构造成一环形的环面，所述控制阀元件(25)的密封面通过一锥面构成。
5.根据以上权利要求中任一项的燃料喷射阀，其特征在于：所述控制阀元件(25)构造成阀套筒。
6.根据权利要求5的燃料喷射阀，其特征在于：所述高压侧的阀室(22)设置在该阀套筒(25)内部。
7.根据权利要求1至4中任一项的燃料喷射阀，其特征在于：所述控制阀元件(25)构造成阀针。
8.根据以上权利要求中任一项的燃料喷射阀，其特征在于：所述阀座(26)的座直径(dS)与所述控制阀元件(25)的导向直径(dF)相等。
9.根据权利要求1至7中任一项的燃料喷射阀，其特征在于：所述阀座(26)的座直径(dS)小于或大于所述控制阀元件(25)的导向直径(dF)。
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