CN102282359A - 燃料喷射器及具有燃料喷射器的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将燃料喷射到内燃机(5)的燃烧室(9)中的燃料喷射器(1)，尤其共轨喷射器，具有构造用于伸入到该燃烧室(9)中的喷嘴体(8)及具有密封件(6)，该喷嘴体借助喷嘴夹紧螺母(3)与保持体夹紧，该密封件用于相对一喷嘴体区域密封该燃烧室(9)。

Description

燃料喷射器及具有燃料喷射器的内燃机
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器、尤其是共轨喷射器。此外，本发明还涉及具有至少一个该燃料喷射器的内燃机。
背景技术
DE 10 2005 053 112 A1中描述了一个燃料喷射器，对该燃料喷射器配置了一个密封件，借助该密封件使内燃机的燃烧室相对周围环境密封。该密封件借助一个保持部件来保持。
公知的燃料喷射器的外部几何形状并尤其是伸入到内燃机的燃烧室中的喷嘴体的几何形状对于所有结构类型及形状的燃料喷射器几乎非常地一致及其特征为一个长的杆，该杆被安装在内燃机的汽缸头中的相应接收孔内。该喷嘴杆对燃烧室有直接的接触，即经受汽缸头的环形室中的燃烧气体及化学反应的中间产物及次级产物、如原子状态的氢的冲击。公知燃料喷射器的喷嘴体借助一个喷嘴夹紧螺母通过将力导入该喷嘴夹紧螺母上与燃料喷射器的一个保持体(壳体部分)夹紧，以便产生抗流体泄漏的内部密封力。整个燃料喷射器借助一个轴向抓压力被压在汽缸头上，以便使燃烧室相对周围环境密封。为此使用了公知的设有用于定中的内凸缘的铜密封盘。随着将来开发新一代的燃料喷射器、尤其处于持久内部液压的共轨喷射器时喷射压力及燃烧压力的升高，也要求密封力升高，这将在喷嘴杆的上部区域中、尤其在向喷嘴体的喷嘴环圈的过渡部分上导致高的机械应力。
发明内容
本发明的任务在于提出一种燃料喷射器，它的喷嘴体受到更好的、免受内燃机的燃烧室中的化学反应中间产物及次级产物的防护。此外其任务在于给出设有这种燃料喷射器的内燃机。尤其对燃料喷射器的喷嘴体免受燃烧产物的防护应与夹紧螺母与喷嘴体之间同轴度的偏差无关地得到。
该任务在燃料喷射器方面将通过权利要求1的特征来解决及在内燃机方面将通过权利要求12的特征来解决。本发明的有利的进一步构型给出在从属权利要求中。由说明书、权利要求书和/或附图中公开的至少两个特征的所有组合也将落在本发明的范围中。
本发明基于这样的构思，即喷嘴体的的强度要求严格的位置、尤其是喷嘴杆与喷嘴环圈之间的过渡区域通过设置至少一个密封件来防护以免遭受冷凝物或化学反应之间产物及次级产物。通过设置这样一被构成及配置来防护喷嘴体的至少一个强度要求严格的区域的密封件，尤其根据以下所述的实施方案的密封件可避免喷嘴体上、尤其喷嘴杆上的腐蚀坑及所谓氢诱发的应力裂纹腐蚀。该效应在无这种密封件的情况下将最终因破裂而导致喷嘴体的失效。
特别优选的是燃料喷射器或内燃机的一个实施形式，其中一体的或多件式的密封件至少区段地、轴向地被设置在喷嘴体与夹紧螺母之间，最好被设置在喷嘴体的环圈与夹紧螺母之间。附加地或变换地该密封件可至少区段地、轴向地被设置在夹紧螺母与内燃机之间。
为了达到最佳的密封功能，优选的是：密封件包括一个弹性体物质(弹性的、最好橡胶类弹性的密封质量)。通过燃料喷射器组装时和/或将燃料喷射器装到内燃机上时的弹性变形，即通过密封质量的弹性变形可实现一个最佳的、对公差不敏感的密封功能。设置弹性密封质量的另一优点在于：通过密封质量优选地支撑在喷嘴体的喷嘴杆上的高弹性的径向力在安装时可作到防丢失的功能。
特别优选的一个实施形式是，其中弹性的密封质量被硫化在金属盘上，尤其被硫化在一个铜盘上，即固定地及不可移动地与金属盘连接。在此情况下优选的还在于，弹性的密封质量径向地贴靠在喷嘴体的喷嘴杆上。此外优选的是，密封质量附加地在轴向上贴靠在汽缸头或喷嘴体上。设有弹性密封质量的金属盘不仅具有相对周围环境密封燃烧室的任务，而且还要附加地在喷嘴杆段(喷嘴杆与喷嘴环圈之间的过渡区域)与燃烧室之间形成气体密封。如刚才所述地，优选的是弹性密封质量被设置在金属盘的内圆周上。为此金属盘的内部几何形状优选地被相应地成型，例如设有齿的轮廓，以便达到密封质量与金属盘之间的更好连接。在安装时设有弹性密封质量的金属盘自定中地套紧在锥形的喷嘴杆段上并由此对夹紧螺母与喷嘴体之间的同轴度偏差的公差完全不敏感。
如开始部分所述，密封质量可被设置成径向地和/或轴向地密封的。在轴向密封设置方面，密封质量最好直接地接触在内燃机上、尤其汽缸头上，为此密封质量优选地包括一个(轴向的)密封唇，它专用于：相对周围环境密封燃烧室。
在一个变换的实施形式中密封质量不是硫化在金属盘上，而是被构成独立的构件，它形状锁合地保持在一个整体的或多件式的金属盘、尤其一个铜盘上。
在此情况下优选的是金属盘的多件式构型，其中(整个)金属盘最好由多个轴向上相邻布置的金属盘构成。对于通常的应用金属盘由两个轴向上相邻的金属盘构成就足以，其中这些金属盘在它们之间的内圆周上构有一个槽，在该槽中接收弹性的环形部件。对于不同的被应用的密封盘厚度可设置至少另一个盘，该盘优选地同时用作弹性体圈(环形部件)的支撑盘。
在另一变换的实施形式中，弹性的密封质量被构成单独的环形部件，它可被接收在喷嘴体的喷嘴环圈的一个轴向后切槽中。换句话说在喷嘴环圈的端面上设有用于接收弹性的环形部件的槽。在该方案中由于后切槽的合适的几何形状所出现的最大机械应力出现在上部区域中，该区域被尤其构成O型密封圈的环形部件覆盖以免受冷凝液及冷凝产物。后切槽中所需的面压力可通过高精确度的环形部件直径(最好为O型密封圈的直径)及后切槽的尺寸合乎目的地调节。例如喷嘴体肩台(喷嘴环圈)及端面槽可以在一次加工操作中被磨削成型。喷嘴夹紧螺母相对喷嘴体的同轴度偏差可通过一个附加的、被构成支撑盘的金属盘来补偿，由此使力均匀地导入环形部件。上述方案的另一优点在于：该附加的起支撑盘作用的金属盘在喷嘴肩台与夹紧螺母之间的交接处可引起摩擦力矩的减小。
在另一变换的实施形式中密封件被构成尤其无弹性体物质的环圈套筒，但对此也可考虑这样一个实施形式，其中环圈套筒设有弹性体材料或与弹性体部件相互配合。金属的、最好耐腐蚀的环圈套筒在完成时优选地被套紧在强度及腐蚀要求严格的喷嘴杆区域上。该环圈套筒优选地涉及一个热压冷缩套筒，它热压冷缩地配合在喷嘴杆上。环圈套筒例如可被构成用优质钢制作的成本上有利的深拉部件。由于喷嘴杆直径的高精确度可实现牢固的余量设计。该方案的另一优点在于：环圈套筒在喷嘴体肩台与夹紧螺母之间的交接处可引起摩擦力矩的减小。
本发明还涉及具有上述燃料喷射器的内燃机，其中对燃料喷射器配置了一个上述的密封件，该密封件防护燃料喷射器的喷嘴体遭受来自内燃机的燃烧产物危害的区域。该受危害的区域优选地涉及喷嘴体的喷嘴杆与喷嘴环圈之间的过渡区域。
本发明的其它优点、特征及细节由以下借助附图对优选实施例的描述中得到。
附图说明
图1a：根据图1b的燃料喷射器在观察方向A上看到的一个视图，
图1b：设有该燃料喷射器的一个内燃机，其中对燃料喷射器配置了一个密封件，该密封件被设置在喷嘴夹紧螺母与内燃机的缸体之间，
图2：具有一个被构成环圈套筒的密封件的燃料喷射器的一个变换的实施形式，
图3：燃料喷射器的另一变换实施形式，其中密封件由一个环形的弹性密封元件及一个金属盘组成，其中该密封件的两个组成部分在轴向上被设置在喷嘴体的喷嘴环圈与喷嘴夹紧螺母之间，
图4：设有两部分的密封件的一个燃料喷射器的另一变换实施形式，该密封件包括一个O型密封圈元件及具有用于形状锁合地接收或形状锁合地保持弹性密封件的内圆周槽的金属盘，及
图5：燃料喷射器的另一变换的实施形式，其中，金属盘与根据图4的实施例不同地被构成两部分。
具体实施方式
在附图中相同的部件及具有相同功能的部件用相同的标号指示。
图1a及1b表示一个燃料喷射器1。该燃料喷射器包括一个轴向上设在喷嘴夹紧螺母3的下环形端面2与一个内燃机5的汽缸头4之间的密封件6。该密封件防护一个由喷嘴夹紧螺母3对着燃料喷射器1的一个未示出的保持体夹紧的喷嘴体8的上部区域7免受来自内燃机5的燃烧室9的燃烧产物，喷嘴体8用一个下部喷嘴杆10轴向地伸入到该燃烧室中。密封件6尤其防护轴向喷嘴杆10与喷嘴体8的一个喷嘴环圈12(环形台肩)之间的过渡区域11免受上述的燃烧产物，其中喷嘴夹紧螺母3在轴向上贴靠在该喷嘴环圈12上及由此在轴向上对喷嘴体8施加力。
燃料喷射器1借助一个未示出的爪在图面的轴向上向下地对汽缸头4施加抓压力。
在所示的实施例中密封件6包括一个被构成铜盘的金属盘13，在该金属盘上硫化上一个弹性的环形密封质量14。该弹性的密封质量14以一个径向密封力在径向上向内地支撑在喷嘴杆10上。弹性密封质量14同时地用一个轴向密封唇15直接地贴靠在汽缸头4上，由此不仅防止向着喷嘴体8的过渡区域11的方向上的气体渗透而且也防止向外围环境的气体渗透。
图1a表示燃料喷射器1的密封件6的一个底视图，即在所示出的观察方向A上的视图。图中可以看出：金属盘13的内圆周16设有一个齿部分17，以保证弹性密封质量14的最佳保持。
由图1b得到：密封件6贴靠在喷嘴体8的一个在轴向上向上锥形地扩大的区段18上，由此可实现密封件6的自我对中。
图2b表示燃料喷射器1的一个变换的实施方案。在该实施方案中也设有一个用于防护喷嘴体8的喷嘴杆10与喷嘴体8的的喷嘴环圈12之间的过渡区域11的密封件6。与上述实施例不同地根据图2的密封件6不包括弹性体材料-而它却涉及一个由金属作的带环圈的套筒19，它被热压冷缩地配合在喷嘴体8上。被构成热压冷缩套筒的环圈套筒19包括一个延伸在径向上的环圈区段20，该环圈区段轴向地被夹持在喷嘴环圈12与喷嘴夹紧螺母3之间。环圈区段20径向向内地一直延伸到喷嘴杆10上及在那里过渡到一个轴向套筒区段21，该轴向套筒区段由喷嘴杆10在轴向上向下延伸。轴向套筒区段21密封地靠在喷嘴杆10上，以致能可靠地防止气体进入到轴向套筒区段21与喷嘴杆10径向之间的区域中，由此可靠地防护了过渡区域11。
图3表示另一变换的实施方案。其中也可看到一个密封件6，它在轴向上被接收在喷嘴体8与喷嘴夹紧螺母3之间，确切地在喷嘴环圈12与喷嘴夹紧螺母3的一个内环形肩台22之间。密封件6被作成两部分及包括弹性密封质量14该密封质量被构成单独的环形部件23，这里被构成O型密封圈，它在轴向上被夹持在喷嘴体8与一个起支撑盘作用的金属盘13之间。为了接收环形部件23在喷嘴环圈12的下端面中设有一个环形槽25(后切槽)。在所示该实施方案中由于环形槽25的弯形的、尤其半圆地弯曲的内部几何形状其最大机械应力出现在环形槽35的上部区域中，环形槽通过环形部件23被可靠地防护免受冷凝液及冷凝产物。
图4表示另一实施例，其中设有一个密封件6，该密封件在根据图4的方案中被轴向地设置在喷嘴夹紧螺母3与内燃机5的汽缸头4之间。密封件6包括一个金属盘13，该金属盘在其内圆周上具有一个内圆周槽24，在该槽中接收被构成环形部件23的弹性密封质量14。弹性密封质量14以一个径向力向着径向内部地压在喷嘴体8的喷嘴杆10上。
图5与根据图4的实施例的区别在于：金属盘13不是被构成一体，而是被构成两部分及由两个部分盘26，27组成，它们在轴向上相互靠放及在它们之间内圆周上的内圆周槽24用于接收被构成环形部件23的密封质量，该环形部件是一个与金属盘13无关的构件。可根据需要尤其在部分盘26与喷嘴夹紧螺母3之间设置至少一个另外的部分盘，最好仅一个另外的部分盘，以便由此以简单的方式使燃料喷射器1在不同的安装条件下适配于不同的内燃机5。

Claims (12)

1.用于将燃料喷射到内燃机(5)的燃烧室(9)中的燃料喷射器，尤其共轨喷射器，具有构造用于伸入到该燃烧室(9)中的喷嘴体(8)及具有密封件(6)，该喷嘴体借助喷嘴夹紧螺母(3)与保持体夹紧，该密封件用于相对一喷嘴体区域密封该燃烧室(9)。
2.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于：该密封件(6)至少区段地、轴向地设置在所述喷嘴体(8)与所述夹紧螺母之间，和/或至少近似轴向地设置在所述夹紧螺母与所述内燃机(5)之间。
3.根据权利要求1或2的燃料喷射器，其特征在于：所述密封件(6)包括弹性的密封质量(14)。
4.根据权利要求3的燃料喷射器，其特征在于：所述密封质量(14)在径向上和/或轴向上密封地设置。
5.根据权利要求3或4的燃料喷射器，其特征在于：所述弹性的密封质量(14)被硫化在金属盘(13)、尤其一个铜盘上。
6.根据权利要求5的燃料喷射器，其特征在于：所述金属盘(13)的在径向内部与所述密封质量(14)邻接的内圆周轮廓被结构化，尤其通过设置齿结构被结构化。
7.根据权利要求3至6中任一项的燃料喷射器，其特征在于：所述弹性的密封质量(14)包括密封唇(15)，该密封唇优选被构造用于轴向地贴靠在所述内燃机(5)上。
8.根据以上权利要求中任一项的燃料喷射器，其特征在于：所述密封质量(14)构造为形状锁合地保持在金属盘(13)、尤其一个铜盘中的环形部件(23)。
9.根据权利要求8的燃料喷射器，其特征在于：所述金属盘(13)多件式构成，尤其这样构成，使得所述环形部件(23)被接收在轴向上在两个金属部分之间的一个槽中。
10.根据权利要求3的燃料喷射器，其特征在于：所述密封质量(14)被构成环形部件(23)，该环形部件设置在所述喷嘴体(8)的一个端侧的槽中。
11.根据以上权利要求中任一项的燃料喷射器，其特征在于：所述密封件(6)包括优选被构成收缩套筒的环圈套筒(19)，或者所述密封件(6)构造成环圈套筒(19)。
12.内燃机，设有燃烧室(9)及设有根据以上权利要求中任一项的、用喷嘴体(8)伸入到该燃烧室(9)中的燃料喷射器(1)。
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