CN101910606B - 燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料喷射器，设有：一个用于将燃料喷射到内燃机中的喷射器喷嘴装置；一个在活塞工作室中可往复运动的控制活塞，用于操作所述喷射器喷嘴装置的一个关闭部件；一个配合控制的伺服阀装置，它允许所述控制活塞的通过一个输入节流阀与一个燃料高压源连通的所述活塞工作室与相对无压力的排流室这样连接，以致当压力加载时通过所述燃料高压源在向着配置给所述喷射器喷嘴装置的关闭部件的关闭位置的终端位置的方向上被加载的所述控制活塞进行一个使所述关闭部件通向其打开位置中的行程，其中，所述设置在一个喷射器体中的伺服阀装置具有一个阀座体及一个由致动器或电磁铁抵抗关闭力可向其打开位置中移动的套筒形的关闭体，该关闭体与所述阀座体上的一个环形的座相互配合，该关闭体在所述阀座体上的一个与所述环形的座同心地设置的、具有与所述套筒形关闭体的内横截面不同的或非圆形的横截面的轴向凸缘上可移动地被导向。

Description

燃料喷射器

背景技术

现在的机动车总是设有包括燃料喷射装置的内燃机。在设有直喷部分的发动机、尤其柴油发动机上对发动机的每个汽缸或燃烧室配置了一个用于将燃料喷射到相应的燃烧室中的设有喷射器喷嘴装置的燃料喷射器。这些燃料喷射器各具有一个在活塞工作室中可往复运动的、用于操作喷射器喷嘴装置的一个关闭部件的控制活塞及一个控制阀座配合的伺服阀装置，该伺服阀装置允许控制活塞的通过一个输入节流阀与一个燃料高压源连通的活塞工作室与相对无压的排流室连接，以致当压力加载时通过燃料高压源向配置给喷射器喷嘴装置的关闭部件的关闭位置的关闭终端位置方向加载的控制活塞进行一个使关闭部件导向其打开位置的行程，其中设置在一个喷射器体中的伺服阀装置具有一个阀座体及一个由电磁铁抵抗关闭力可向其打开位置移动的套筒形的关闭体，该关闭体与阀座体上的一个环形阀座相互配合及在阀座体上的一个与环形阀座同心地设置的轴向凸缘上可移动地被导向，及其中在套筒形关闭体的打开位置中一个在关闭体内构成在轴向凸缘旁的及与控制活塞的活塞工作室连通的阀室在卸压的情况下与排流室连通。

这样一种燃料喷射器例如已描述在EP 1612403A1中。在该公知的燃料喷射器中设置在阀座体上的轴向凸缘轴向地穿过伺服阀装置的套筒形关闭体的整个内室，其中在套筒形关闭体的远离阀座的端部上轴向凸缘伸出的一部分上设有一个用于限制套筒形关闭体的轴向行程的止挡。在轴向凸缘上在阀座附近构有一个环形槽形式的凹陷，以致在阀关闭体内部得到与此相应地构成环形的阀室，该阀室通过一个设有排出节流阀的、设置在阀座体中的孔与控制活塞的活塞工作室连通及一旦套筒形关闭体由阀座体上抬起时便与设置在套筒形关闭体外侧的排流室连接。

在套筒形关闭体内部环形阀室背着阀座的一侧上套筒形关闭体的内圆周与轴向凸缘外圆周之间的环形间隙的密封通过耐高压的密封部分来实现。

该公知的燃料喷射器具有在制造上成本高的结构。为了控制活塞的活塞工作室与在伺服阀装置的套筒形关闭体内的阀室的液压连接在轴向凸缘内部设有一个轴向盲孔，该盲孔在轴向凸缘的构成上述阀室的环形凹陷的区域中由一些径向孔通入导向阀室的出口。根据伺服阀装置的打开或关闭的周期这些孔被施加极强的压力脉冲，以致对构成阀座体及轴向凸缘的材料必需提出高要求，以便保证公知燃料喷射器的耐久性。

根据未公开的旧专利申请(R.316364，R.314546)可考虑：构成在套筒形关闭体中的阀室在关闭体的远离阀座的端部上通过一个以柱塞形式伸入关闭体的导杆来封闭，该导杆被阀室中的压力压到喷射器体的一个底面上及由此被挤压在一个与底面垂直的位置上及相应于关闭体来取向。关闭体与一个相对底面平行的扁平阀座相互配合，该阀座环形地包围着阀座体中使活塞工作室与阀室连接的通道的一个导入阀室的出口。这种喷射器提供了很高的压力负荷能力的优点。但关闭体纵轴线可以有些向侧向移动，因为导杆具有相应的可移动性。这将导致：关闭体必需与阀座的相应偏移的环形区域相互密封地配合。由此可产生伺服阀装置临界的关闭性能。这在原则上也适用于：当根据一个未公开的旧申请阀座具有球形区段的表面的情况。

发明内容

本发明的任务则在于，给出具有一个相对压力脉冲原则上类似地不敏感的结构及具有简单制造性以及伺服阀装置良好的关闭性能的燃料喷射器。

该任务在开始部分所述类型的燃料喷射器上通过权利要求1的特征部分的特征来解决。

本发明基于一个普遍的构思，即为了封闭伺服阀的套筒形关闭体的背着阀座体的端部，设有一个与阀座体分开的部件。由此使阀座体的构型及制造简化，此外可避免在阀座体的轴向凸缘上设置一个对强交变负荷敏感的区域的必要性。

此外根据本发明提出：关闭体在阀座侧被导向，以致阀座侧的与关闭体相互密封配合的环形区域具有一个原则上不可改变的静止位置。通过在本发明中一方面设置关闭体的阀座侧导向及另一方面设置一个与阀座分开的部件来密封关闭体的背着阀座的端部，可实现喷射器相对压力脉冲的高耐久性及喷射器伺服阀装置的极佳的关闭性能。同时可保证制造的简单性，因为使阀室与活塞工作室连接的通道构造成轴向凸缘中的轴向通道。

根据本发明的一个有利的实施形式，柱塞的背离阀座体的端部用一个固定地设置在柱塞上的盘形基块平面地靠压在喷射器体的底部上，其中可符合目的地附加考虑：基块带有径向间隙地设置在底部上及套筒形关闭体在阀座体的轴向凸缘上至少可有限摆动地被导向。当燃料喷射器工作时柱塞用其基块通过伺服阀的套筒形关闭体内阀室中的液压力被压在喷射器体的底部上。因此柱塞取得一个相对底部垂直的位置及在与底部垂直的方向上引导套筒形关闭体。在该实施形式中关闭体相对阀座体上阀座的对中由阀座体的轴向凸缘来承担。其结果是实现了一个自调节的结构。

根据一个变换的实施形式，柱塞用其背离阀座体的端部径向可运动及可摆动地支撑在喷射器底部上及套筒形关闭体在阀座体的轴向凸缘上不可摆动地、可往复运动地被导向。这里则通过阀座体或设置在其上的导向件来给定套筒形关闭体的精确升降方向及其径向定位，而柱塞主要仅承担使套筒形关闭体的背离阀座体的端部封闭的任务。

在套筒形关闭体的内圆周与柱塞的外圆周之间的环形间隙可用基本上传统的方式通过耐高压的密封装置、例如通过置入在在柱塞外圆周上的环形槽中的密封圈来实现密封。这适用于本发明所有的实施形式。也可不是这样，而有利地使环形间隙构成高压密封的节流间隙，即该环形间隙的径向尺寸被设定得如此地小及轴向尺寸被设定得如此地大，以致在当套筒形关闭体内阀室中出现最大高压时的工作阶段中仅可产生很小的泄漏流。该实施形式提供的优点是，在燃料喷射器工作中套筒形关闭体通过液压支承在柱塞上及由此在关闭体的内圆周与柱塞的外圆周之间可不形成直接的接触。此外其组装变得简单，因为取消了单独的密封件。

此外对于本发明的优选特征可参考权利要求书以及以下对附图的说明。

不仅对于明确给出的或描述的特征组合要求得到保护而且对于给出的或描述的特征原则上的任意组合也要求得到保护。

附图说明

图1：燃料喷射器的第一实施形式的一个轴向截面图，及

图2：另一实施形式的一个轴向截面图。

具体实施方式

根据图1这里以轴向截面图表示的燃料喷射器包括一个带有阶台形轴向孔2的喷射器体1。在图1中轴向孔2的下阶台上轴向地支承着一个带有成型在其上的环圈3’的阀座体3。一个外螺纹环4用于将阀座体3固定在轴向孔2中，该外螺纹环被旋入轴向孔2的一个内螺纹区段中及通过旋拧调节被压紧在对面的环圈3’的端面上。通过阀座体3或其环圈3，在轴向孔2内部使一个高压区域2’与一个排流区域或低压区域2”分开，其中高压区域通过未示出的管路持续地与一个燃料高压源连通，低压区域通过未示出的回流管路与一个相对无压的燃料容器连接。

在阀座体3的下端设有一个用作控制活塞6的活塞工作室5的盲孔。

控制活塞6与该燃料喷射器的未示出的喷射器喷嘴装置的一个喷嘴针或另一种关闭部件连接。在图示的控制活塞6的下终端位置上，喷射器喷嘴装置关闭。如果图1中控制活塞6向上移动，则喷射器喷嘴装置打开，以致燃料被喷射到所属的内燃机的燃烧室中。

活塞工作室5通过一个构造成阀座体3的径向孔的输入节流阀7与轴向孔2的高压区域2’连通。活塞工作室5通过一个与活塞工作室5同轴线的轴向孔8-该轴向孔设置在阀座体3中及设有排出节流阀9-与一个阀室10连通，该阀室在轴向上被设置在一个伺服阀装置13的套筒形关闭体12内的一个设在阀座体3上的轴向凸缘11的端部的前面及在套筒形关闭体12的背着阀座体3的端部上通过一个伸入套管形关闭体12中的柱塞14封闭。柱塞14逆着在阀室10中可能出现的液压并借助一个在图1中固定地设置在其上端的盘形基块15相对大面积地支撑在喷射器体1的底部16上。基块15用作一个构造成螺旋压簧的关闭弹簧17的反支承，该关闭弹簧力图使套筒形关闭体12借助其图1中的下端压在一个构成在阀座体3上的与轴向凸缘11的轴线同轴线的锥形阀座18上。套筒形关闭体12可抵抗关闭弹簧17的关闭力借助一个环形电磁铁19由图1所示的关闭位置提升，该电磁铁与星形地布置在关闭体12上的径向衔铁辐板20配合作用。在伺服阀装置13的关闭体12的打开位置中，阀室10与轴向孔2的排流区域或低压区域2”连通。在此情况下在阀室10与轴向孔2的低压区域2”之间得到尽可能无节流的连接，因为阀座体3的轴向凸缘11的横截面实质上构造成星形，以致轴向凸缘11用星形布置的轴向辐板可滑移地紧靠在套筒形关闭体的内圆周上。在圆周方向上在轴向辐板之间留有大的空隙，当关闭体12由阀座18抬起时阀室10通过这些空隙与轴向孔2的低压区域2”连通。

也可设置构成三面体、四面体或多面体的轴向凸缘来取代设有星形布置的轴向辐板的轴向凸缘11。

径向地连接在关闭体12的轴向孔端部上的边缘构造成内锥体，该内锥体的开角大于锥形阀座18的锥角。因此一方面当关闭体12位于关闭位置时可保证关闭体12与阀座18之间的环线形接触。另一方面当关闭体位于打开位置时可得到一个环形的打开间隙，该打开间隙的轴向横截面径向向外地增大。

图1的燃料喷射器如下地工作：

只要伺服阀13的关闭体12占据所示的关闭位置，在控制活塞6的活塞工作室5中就出现在轴向孔2的高压区域2’中的与其连通的燃料高压源的压力。现在通过电磁铁19的电线圈19’的通电可使电磁铁19激活，以致由此吸引与它相互磁作用的衔铁辐板20及抵抗关闭弹簧17的力使关闭体12由图1所示的关闭位置抬起。因此控制活塞6的活塞工作室5通过阀室10与轴向孔2的、连接在相对无压的燃料容器上的排流区域或低压区域2”连接，以致活塞工作室5中的压力相应地下降，其中压力下降随时间的变化实质上通过输入节流阀7及排流节流阀9的尺寸设计来预给定，该排流节流阀的节流阻力小于输入节流阀7的节流阻力。由于该压力下降，通过在打开方向上作用于与控制活塞6连接的、未示出的喷射器喷嘴装置的通常针状的关闭部件上的液压力，使控制活塞6抬起。这同时导致：轴向孔的高压区域2’通过现在打开的喷射器喷嘴装置与所属的内燃机的燃烧室连接及将燃料喷射到燃烧室中。

关闭体12在其往复运动时，关闭体12通过轴向凸缘11或其可在关闭体12的内圆周上滑移地紧靠着的轴向辐板相对锥形阀座18在径向上保持同心。在此情况下柱塞14占据一个相应定中心的、即相对轴向凸缘11同轴线的位置，因为圆盘形状的基块15在环形电磁铁19内以足够的径向间隙布置及平面地紧贴在相对轴向凸缘11的轴线垂直的底面16上。为了使作用在关闭体12上的不希望的约束力保持尽可能地小，根据一个优选实施形式可考虑：关闭体12在轴向凸缘11上可摆动地被导向及关闭体12的行程方向仅通过柱塞14预给定，该柱塞借助平面地紧贴在底部16上的基块15被保持在与底部16垂直的取向上。

图2中所示的实施形式与图1的实施形式的区别首先在于：柱塞14可摆动地支撑在喷射器体1的底部16上，其中柱塞14的支撑端带有一定间隙地被设置在一个环形盘21的内部或该环形盘21带有一定间隙地被设置在环形电磁铁19的内部，以致柱塞14在底部16上的支撑点可在径向上相对柱塞轴线移动。此外图2中的关闭体12不可摆动地在阀座体3的径向凸缘11上轴向可移动地被导向，即关闭体12径向上相对阀座体3的轴线的位置及关闭体12的行程方向仅通过轴向凸缘11预给定，为此该轴向凸缘具有足够的轴向长度及与关闭体12的足够的轴向重叠。柱塞14的位置及其轴向取向则由关闭体12及与此相应地由轴向凸缘11间接地确定。此外在图2的实施形式中设有一个环形盘形状的平面阀座18，关闭体12在其闭合位置中以环线形式的接触支撑在该阀座上。为此目的关闭体12向着阀座18的端面构造成轻微的锥形，以致在关闭体的阀座侧端面与其轴向孔之间的过渡部分构成一个锐角的环形边缘，该环形边缘与阀座18相互配合。

图2的实施形式在功能上相应于图1的实施形式，由此可参考以上相应的描述。

无论在图1的实施形式中还是在图2的实施形式中柱塞14的外圆周与关闭体12的内圆周之间的环形间隙可通过密封圈耐高压地密封，这些密封圈将视活塞环的类型而定可类似于控制活塞6的密封圈22地被设置在柱塞14的圆周槽中。

也可不是这样及根据本发明的一个有利的实施形式考虑：该环形间隙构造成高压密封的节流间隙，以使得即使在所述环形间隙的轴向端部之间高液压差的情况下实际上仅可出现微小的泄漏流。这可通过关闭体12与柱塞14之间极窄的径向间隙量及足够大的轴向重叠来保证。这种构型的一个特殊优点在于：当关闭体12相对柱塞14的往复运动时在这些部件之间不出现机械接触或摩擦，而是关闭体12在中间保持一个液压层的情况下流体动力地支承在柱塞上。

控制活塞6也可以在阀座体3的构成活塞工作室5的轴向孔中设有高压密封的节流间隙。

这样的节流间隙提供了另一优点，即在其组装时可免除需细心操作的密封圈。

也可与图2中所示的实施形式不同地，柱塞14支撑在底部16上的球形端部在取消环形盘21的情况下构造成蘑菇状端头，该端头用其球形侧支撑在底部16上及用其背着底部16的一侧构成关闭弹簧17的反支承面。这里这样合乎目的地来定蘑菇状端头的直径，使得在环形电磁铁19内还保留一定的径向间隙以用于柱塞14的无约束力的取向，这就是说，柱塞14可无约束力地取得其相对关闭体12同轴线的位置。

Claims (9)

1.燃料喷射器，设有：

一个用于将燃料喷射到内燃机中的喷射器喷嘴装置，

一个在活塞工作室（5）中可往复运动的控制活塞（6），用于操作所述喷射器喷嘴装置的一个关闭部件，

一个配合控制的伺服阀装置（13），它允许所述控制活塞的通过一个输入节流阀（7）与一个燃料高压源连通的所述活塞工作室与相对无压力的排流室（2”）这样连接，以致当通过所述燃料高压源加载压力时在向着配置给所述喷射器喷嘴装置的关闭部件的关闭位置的终端位置的方向上被加载的所述控制活塞（6）进行一个使所述关闭部件通向其打开位置中的行程，

其中，所述设置在一个喷射器体（1）中的伺服阀装置（13）具有一个阀座体（3）及一个由致动器或电磁铁（19）抵抗关闭力（17）可向其打开位置中移动的套筒形的关闭体（12），该关闭体与所述阀座体（3）上的一个环形的座（18）相互配合，该关闭体在所述阀座体（3）上的一个与所述环形的座（18）同心地设置的、具有与所述套筒形关闭体的内横截面不同的横截面的轴向凸缘（11）上可移动地被导向，及其中在所述关闭体（12）的打开位置中，一个在所述套筒形关闭体（12）内构成在所述轴向凸缘（11）上的及与所述控制活塞（6）的所述活塞工作室（5）连通的阀室（10）在卸压的情况下与所述排流室（2”）连通，其特征在于：所述阀室（10）的或所述套筒形关闭体（12）的内室的背离所述阀座体（3）的所述轴向凸缘（11）的端部通过一个轴向地伸入所述关闭体中的柱塞（14）来封闭，该柱塞的背离所述轴向凸缘（11）的端部轴向地支撑在所述喷射器体（1）的底部（16）上，及

所述阀室（10）通过一个轴向地穿过所述轴向凸缘的、设有一个节流阀（9）的通道（8）与所述活塞工作室（5）连通。

2.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：所述柱塞（14）的背离所述阀座体（3）的端部用一个固定地设置在所述柱塞上的盘形基块（15）平面地支撑在所述底部（16）上。

3.根据权利要求2的燃料喷射器，其特征在于：所述基块（15）或所述柱塞（14）带有径向间隙地设置在所述底部（16）上。

4.根据权利要求1至3之一的燃料喷射器，其特征在于：所述套筒形关闭体（12）在所述轴向凸缘（11）上可摆动地被导向。

5.根据权利要求1至3之一的燃料喷射器，其特征在于：所述柱塞（14）用其背离所述阀座体（3）的端部径向可运动地及可摆动地支撑在所述底部（16）上。

6.根据权利要求5的燃料喷射器，其特征在于：所述柱塞（14）的支撑在所述底部（16）上的端部构造有球形的端面。

7.根据权利要求1至3之一的燃料喷射器，其特征在于：所述套筒形关闭体（12）在所述轴向凸缘（11）上不可摆动地被导向。

8.根据权利要求1至3之一的燃料喷射器，其特征在于：在所述套筒形关闭体（12）的内圆周与所述柱塞（14）的外圆周之间存在的环形间隙构造成高压密封的节流间隙。

9.根据权利要求1至3之一的燃料喷射器，其特征在于：所述轴向凸缘（11）具有非圆形的横截面。

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