CN101874156B - 具有球阀的燃料喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料喷射器，其设有一个喷嘴架(10)或一个喷射器体(20)，一个阀体(30)及一个喷嘴体(60)，一个优选构造成针状的喷射阀件(70)纵向能运动地设在该喷嘴体中，该喷射阀件根据一个控制室(330)的压力卸载或压力加载来释放或关闭至少一个通入内燃机的燃烧室中的喷射孔(80)，其特征在于：在所述喷嘴架(10)或所述喷射器体(20)中设有一个用于所述控制室(330)的压力卸载的、包括一个优选构造成球形的阀件(200)的阀。
Description
背景技术
现代的内燃发动机、尤其是柴油机使用喷射系统，在该喷射系统中一个高压泵使燃料达到一个高压力水准上。对一个高压存储器体(共轨)加载燃料，该高压存储器体在发动机工作时持续地处于一个压力之下，即被一个由高压泵产生的系统压力水准加载。由高压存储器体分支出多个高压管路，它们保证对发动机汽缸供给燃料。经过高压管路输送的燃料将通过燃料喷射器喷射到内燃机汽缸的燃烧室中。
在共轨喷射系统中内燃机燃烧室中的喷射过程与高压存储器体(共轨)中的压力发生脱耦。由此可通过发动机电子装置来控制燃料喷射的时刻及量值。这就允许适配于相应的发动机负载的喷射。在典型的应用中在高压存储器体(共轨)中产生至少1800巴的系统压力；并也可能产生超过2000巴的高压。通过该共轨喷射系统可实现每个工作冲程的多次喷射。典型地将发生一次预喷射，一次主喷射及一次后喷射。
喷射过程的控制借助一个由内燃机的控制装置产生的电信号来进行。该电信号用于控制一个操作燃料喷射器的电磁阀。该电磁阀通过适当的液压控制一个优选构造成针状的喷射阀件的运动，该喷射阀件用其尖端释放或关闭伸入在内燃机燃烧室中的至少一个喷射孔。喷射过程通过电磁阀的操作导入，由此注有燃料的控制室通过优选构造成针状的喷射阀件的操作被减压。由于控制室的减压，优选构造成针状的喷射阀件向上运动，由此用喷射阀件的尖端释放被作在喷嘴体中的喷射孔。
在现有技术中，电磁阀以多种不同的结构出现，例如DE 19650865A1中的电磁阀。在一个方案中使用球形的阀件，该阀件被设置在燃料喷射器的上端及可沿燃料喷射器轴线运动，该轴线与喷射阀件的轴线重合。在关闭状态中作成球形的阀件密封被磨削成锥形的阀座。
在另一方案中电磁阀设置在燃料喷射器的上部区域中，尤其在燃料喷射器的喷射器体中。EP 0740068B1公开了这种燃料喷射器的方案。其中一个阀件在一个阀体中被导向，该阀体对处于高压下的燃料密封。以此方式可保证：处于高压下的燃料不对阀件施加力。在该方案中典型地，阀件的运动轴线相对喷射阀件的运动轴线侧向地偏移。这种燃料喷射器基本上比设有构造成球形阀件的燃料喷射器的制造成本高。
发明内容
本发明实现了具有一个设有球形阀件的阀的燃料喷射器，其中，该阀直接设置在燃料喷射器的喷射器体中。该阀体现了一个坚固的及被证实可靠的方案。在本发明的一个优选的构型中，该阀无需衔铁的导向件或压力均衡件即可满足应用。由此该阀体现了一个成本上很有利的方案。
设有球形阀件的此阀通过一个阀弹簧被预加载及被压在关闭位置中。当电磁铁通过电流时衔铁组件抵抗阀弹簧的力被吸引及打开控制室的一个排出通道。由该控制室中流出控制流量，以使得优选地构成针状的喷射阀件移向控制室及释放燃料喷射器的燃烧室端部上的至少一个喷射孔，以致燃料可被喷射到内燃机的燃烧室中。
在静止状态中，阀弹簧通过衔铁将球形阀件压在例如构造成锥形的阀座上。在该状态中阀座借助通过阀弹簧在垂直方向作用的闭合力被密封。由阀弹簧施加的力在静止状态中超过由系统压力在控制室中产生的反作用力。
控制室通过第一节流阀(输入节流阀)与高压管路连接及通过第二节流阀(排出节流阀)与构造成球形的阀件的阀座连接。优选构造成针状的喷射阀件的上端伸入到该控制室中。在此情况下优选构造成针状的喷射阀件可沿第二轴线垂直运动地设置，其中该第二轴线与阀弹簧的第一轴线平行地延伸。在静止状态中在控制室中具有处于系统压力下的燃料，该燃料由高压管路通过输入节流阀输入。由处于系统压力下的燃料作用在优选构造成针状的喷射阀件上的力用于：使优选构造成针状的喷射阀件不完全地移入控制室中。在此情况下优选构造成针状的喷射阀件关闭至少一个位于其尖端处的喷射孔。因此经过高压管路输送至喷射孔的燃料不能喷射到内燃机的燃烧室中。
在本发明的一个实施形式中，衔铁组件、尤其是衔铁板由一个位于内部的及一个位于外部的部件相接合而成。该内部件及外部件由两种不同的材料制造，其中用于外部件的材料根据磁特性来选择。用于衔铁组件的内部件的材料根据阀件区域中的硬度及可加工性方面的机械要求以及行程止挡的机械要求来选择。衔铁的这两个部件可彼此形状锁合或力锁合地连接。衔铁在该阀的阀体中不被导向，而在阀闭合状态中的衔铁位置这样来得到，即构造成球形的阀件定位在阀座上及衔铁本身定位在构造成球形的阀件上。在一个实施方案中，衔铁也可由一种材料作成一体的部件。此外同样有利地，可在衔铁组件上设置一个用于例如可构造成球形的阀闭合件的闭合件接收部分。由此可补偿衔铁组件相对阀座的较大轴向偏移。该方案，即一个闭合件导向装置的使用既可与构成一体的衔铁相结合也可与如上所述地可构成两部分的衔铁相结合。衔铁在阀的磁芯中以小的径向间隙被导向，以致可保证衔铁板相对电磁铁的端面几乎垂直地定向。
在根据本发明提出的方案的其它变型中，具有这样的可能性，即阀座被设置在喷射器体与阀体之间的交接平面中。阀座的该布置在燃料喷射器的组装时具有优点。在一个实施形式中，电磁阀组件通过阀体上的一个间隔套筒来定位或被包围在一个接收整个电磁阀组件的套筒(管筒)中。电磁铁及套筒可力锁合或形状锁合地相互连接及作为预组装的组件设置在根据本发明提出的燃料喷射器的喷射器体中。
附图说明
在附图中表示出本发明的实施例及在以下的说明中详细地描述。
附图表示：
图1：根据现有技术的具有一个传统的喷射阀件的燃料喷射器，
图2：根据本发明的具有一个包括球形阀件的阀的燃料喷射器的构型，
图3：图2的一个区段的放大图，
图4：具有一个通过单件的衔铁操作的阀的一个燃料喷射器的变型，
图5：具有一个除单件的衔铁外还包括关闭部件导向部分的阀的、一个根据本发明的燃料喷射器的变型，
图6：具有一个由在导向部分中运动的衔铁操作的阀的、一个根据本发明的燃料喷射器的变型，
图7：具有一个通过衔铁固定的阀的、一个根据本发明的燃料喷射器的变型，该衔铁通过间隔套筒在阀体中定位，及
图8：具有一个包括电磁铁及一个与该电磁铁力锁合及形状锁合地连接的磁套筒的阀的、一个根据本发明的燃料喷射器的变型。
具体实施方式
图1中表示一个根据现有技术的燃料喷射器，它设有一个传统的阀针。
喷嘴架10包括一个高压管路40，该高压管路注有燃料，例如柴油燃料。喷嘴架10还包括一个电磁铁110，该电磁铁通过电连接120来控制。电磁铁110与一个阀座130及一个喷射阀件100连接。如果电流通过电磁铁110，则喷射阀件100沿第一轴线运动并释放到控制室330的连接。以此方式使位于控制室330中的燃料通过阀100及一个适合的接口流出。燃料由控制室330中流出的结果是控制室330中的压力下降。
一个喷嘴体60位于燃料喷射器的下部分中，该喷嘴体包括一个优选构造成针状的喷射阀件70，通过高压管路40对该喷嘴体输入燃料。为此目的在喷嘴体60中设有一个喷嘴室50，它被注入燃料。在喷射阀件70的主体中的一个槽90位于喷嘴室50的区域中及当液压力的关系改变时将导致喷射阀件70沿通常垂直布置的第二轴线的垂直上升运动。该槽90用于：使燃料由喷嘴室50导入构造成针状的喷射阀件70与喷嘴体60之间。优选构造成针状的喷射阀件70在喷嘴体60中的槽90的区域中保持被紧密地导向。
这样地引起喷射过程，即发动机控制装置通过电连接120使电流通过电磁铁110，以使得阀件100释放通向控制室330的连接及由此使控制室330中的液压减小。以此方式使喷射阀件70移向控制室330并至少打开一个燃料喷射器的燃烧室侧端部上的喷射孔80，由此使燃料由至少一个喷射孔80排出及在压力足够高的情况下在汽缸中被喷成雾状。喷射器体20负责用于在内燃机的汽缸盖上形状锁合地固定燃料喷射器。
图2中表示根据本发明的具有一个包括球形闭合件200的阀的燃料喷射器，该闭合件用来取代图1中现有技术所使用的阀件100。
处于系统压力下的燃料的喷射根据现有技术是与优选构造成针状的喷射阀件70的位置有关地通过高压管路40来实现的。与现有技术类似地，通过将电流供给到电磁铁110中导入喷射过程。在根据本发明的燃料喷射器中包括球形阀件200及电磁铁110的该阀配合在喷射器体20内。而在现有技术中使用的阀仅被设置在喷射器体的上部分中，典型地在喷嘴体60的上面，在喷嘴架10中。
图3表示图2中的燃料喷射器的一个区段的放大图。
处于系统压力下的燃料通过高压管路40被输入。高压管路40相对喷嘴架10的轴线侧向偏移地延伸及穿过阀体30。在阀体30中高压管路40被分支。高压管路40的第一部分通过一个被称为D节流阀的横截面变窄部分310延伸，该节流阀引起压力的减小。当优选构造成针状的喷射阀件70处于打开及为了结束喷射将关闭该阀以及控制室330以系统压力加载时，在构造成针状的喷射阀件70的下面也具有系统压力。出于该原因构造成针状的喷射阀件70基于喷嘴弹簧335的作用很慢地关闭。被称为D节流阀的横截面变窄部分310使构造成针状的喷射阀件70的下面的压力下降，以致形成一个大的液压力，它使优选构造成针状的喷射阀件70显著地加速。
在横截面变窄部分310的另一侧上延伸着高压管路40的另一段及该另一段通入到喷嘴室50中。喷嘴室50的形状、大小及位置可视线应用情况而变化，根据图2喷嘴室50典型地被设置在喷嘴体60的上部分中及构成一个围绕着喷射阀件70的封闭的环。
由高压管路40在分支点后分支出的第二管段导入一个输入节流阀320，该输入节流阀通入控制室330。优选构造成针状的喷射阀件70在静止状态中用其上端部部分地伸入到控制室330中。此外控制室30包含燃料，该燃料在静止状态中处于系统压力下。控制室330中燃料的压力补偿了由喷嘴室50中的燃料产生的压力，以致在图2中优选构造成针状的喷射阀件70密封了所述至少一个喷射孔80。以此方式在静止状态中，没有燃料由至少一个喷射孔80排出并达到汽缸的燃烧室中。
一个排出节流阀340与控制室330连接，该排出节流阀被设置在一个排出通道341中，该排出通道在出口350中通到一个阀座342的下面。构成球形的阀件200及出口350构成阀座342。出口350在该应用例中构造成锥形，以致例如构造成球形的、配合在出口350上的闭合件200可完全密封该出口。以此方式在静止状态中将无燃料由排出通道341的出口350排出。
在根据图3的本发明的一个优选构型中，一个带有衔铁内部件370的衔铁组件352位于球形阀件200的上面，该衔铁内部件在原始状态中通过球形阀件200的位置相对阀座342被定位。衔铁组件352的衔铁外部件360在侧面限定衔铁内部件370及与衔铁内部件370例如形状锁合地连接。在本发明的一个优选构型中，由衔铁内部件370及衔铁外部件360组成的衔铁组件352在喷嘴体60中不需要导向件。因此该阀为成本上有利的方案。
阀弹簧380在静止位置中沿第一运动轴线将一个闭合力作用在衔铁组件352的衔铁内部件370及构造成球形的阀件200上。通过该力使构造成球形的阀件200借助衔铁内部件370被压入阀孔350中。通过预压紧件390向着出口350的方向被压的电磁铁110在喷射过程开始时被电流激活。由此衔铁组件352逆着作用在关闭方向上的阀弹簧的作用力被吸引。排出通道341的出口350打开及控制室330通过控制量的排出而被减压。
通过在喷射过程期间出口350的打开，燃料则可由控制室330中排出，以使得控制室330中的压力下降。由于控制室330中的压力变小，优选构造成针状的喷射阀件70向控制室330移入。在此情况下喷射阀件70进行沿第二轴线的运动，该第二轴线相对阀弹簧380的第一轴线平行偏移地延伸。通过优选构造成针状的喷射阀件70的运动，该喷射阀件在其下端释放至少一个喷射孔80及允许燃料喷射到内燃机的燃烧室中。
由根据图3的视图可看出：衔铁组件352由两部分构成，及包括衔铁外部件360及衔铁内部件370。在图3所示的实施方案中，衔铁外部件360及衔铁内部件370由两种不同的材料制成。制造衔铁外部件360的材料可根据其磁特性来选择。制造衔铁组件的衔铁内部件370的材料将考虑其机械要求来选择。关于机械要求，可列举在球形阀件200区域中的硬度及可加工性及构成行程止挡的硬度。衔铁组件352的两个衔铁部分360与370可以相互形状锁合或力锁合地接合。根据图3中实施形式的衔铁组件352在阀的阀体中无导向部分，在燃料喷射器的关闭状态即静止状态中这样地得到衔铁组件352的位置，即优选构造成球形的阀关闭件200定位在阀体30的阀座342上及衔铁组件352又定位在这里构造成球形的阀件200上。
在根据本发明的燃料喷射器的另一变型中，不采用图3中包括衔铁内部件370及衔铁外部件360的两部分的衔铁组件352，而使用一个一体的衔铁400。图4以根据图2的燃料喷射器的区段放大图表示一个一体的衔铁400。在本发明的另一构型中，除一体的衔铁400外还使用了一个导向件500，该导向件允许衔铁组件352相对阀的阀座342的轴向偏移。导向件500的设置既可与如图4所示的一体的衔铁400相组合也可与根据图3所示的构造成两部分的衔铁组件352相组合。
图5以图2的区段放大图表示衔铁400与导向件500的组合。变换地也可取代一体的衔铁400而使用如图3所示的包括衔铁内部件370及衔铁外部件360的两部分的衔铁。
在表示为图2的区段图的图6的本发明的另一变型中，使用了一个被导向的衔铁600。为此目的，被导向的衔铁600的一部分导入电磁铁110的孔610中，其中被导向的衔铁600的上端构造成圆柱形，以致被导向的衔铁600形状锁合地及仍可运动地置入在电磁铁110的孔610中。以此方式，在最小径向间隙的情况下可达到被导向的衔铁600相对电磁铁110最佳地垂直地定向。
图7中表示本发明的一个变型，其中，一体的电磁铁400通过阀体60上的至少一个间隔套筒700定向。
图8中可看到本发明的一个变型，其中，电磁铁使用套筒的实施形式810，它与一个磁套筒800形成力锁合或形状锁合的连接及由此作为组件被安装在喷嘴体60中。
在图7及8所示的根据本发明的实施方案中所提出的燃料喷射器上，阀座342设置在喷射器体20与阀体30的上平面的交接平面中。这例如在组装燃料喷射器时具有优点。在图7所示的实施形式中，电磁铁110通过阀体30上的一个间隔套筒700来定位，而在根据图8的实施形式中电磁铁110作为“套筒”被包装在喷嘴架10中或被安装在喷射器体20中。在根据图7及8的这两个实施形式中，电磁铁110可力锁合及形状锁合地与包围着它们的间隔套筒700或磁套筒800连接及由此作为预组装的组件在安装时安装到喷射器体20或喷射器体的喷嘴架中，这使安装变得简单。
Claims (3)
1.燃料喷射器，设有一个喷嘴架(10)或一个喷射器体(20)，一个电磁铁(110)，一个阀体(30)及一个喷嘴体(60)，一个构造成针状的喷射阀件(70)纵向能运动地设在该喷嘴体中，该喷射阀件根据一个控制室(330)的压力卸载或压力加载来释放或关闭至少一个通入内燃机的燃烧室中的喷射孔(80)，其中，在所述喷嘴架(10)或所述喷射器体(20)中设有一个用于所述控制室(330)的压力卸载的、包括一个构造成球形的阀件(200)的阀，其特征在于：一衔铁组件(352，360，370，400，600)的轴线相对所述构造成针状的喷射阀件(70)的对称轴线具有一个偏移(300)，该衔铁组件(352，360，370，400，600)包括一个被导向的衔铁(600)，该衔铁(600)以最小化的径向间隙形状锁合地及仍可运动地置入在所述电磁铁(110)的孔(610)中并且在该孔中被导向。
2.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：所述衔铁组件(352)具有一个衔铁内部件(370)及一个衔铁外部件(360)，它们彼此形状锁合或材料锁合地接合。
3.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：所述衔铁组件(352)一件式构成。
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