CN102308080A - 用于喷射阀的喷射器组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于喷射阀(10)的喷射器组件(14)，包括具有空隙(32)的喷射器本体(12)，所述空隙具有流体进口(23)。在可轴向运动的喷嘴针(34)的关闭位置上，通过至少一个喷射口(52)的流体流动被阻止而否则流体流动被释放。喷嘴针(34)具有与喷射口(52)背离的端面(38)。喷射器组件(14)具有在喷射器本体(12)中形成的室(22)，所述室邻接喷嘴针(34)的与喷射口(52)背离的端面(38)，布置在所述室(22)中的节流模块(24)，在节流模块(24)中形成有与所述流体进口(23)液压地耦联的流体供给室(54)，经入口节流器(60)与流体供给室(54)液压地耦联的控制室(56)，其用于调整可施加到所述喷嘴针(34)上的压力，以及经出口节流器(62)与控制室(56)液压地耦联的阀室(58)，其用于容纳设计成用于将流体排放到(31)中的阀(28)，该流体回流管道布置在与节流模块（24）相邻的控制模块（26）中。在节流模块(24)和喷射器本体(12)和/或所述控制模块(26)之间正好形成两个密封棱边(64，66)，借助于它们切断流体供给室(54)与控制室(56)和与阀室(58)的另外的液压耦联。在喷射器本体(12)和控制模块(26)之间形成第三密封棱边(68)。
Description
本发明涉及一种用于喷射阀的喷射器组件，包括喷射器本体，包括喷嘴针，该喷嘴针被如此地布置在喷射器本体的空隙中，使得它在关闭位置上阻止流体流过至少一个喷射口并且在打开位置上允许流体流过该喷射口。此外本发明涉及一种具有喷射器组件和致动器单元的喷射阀，其中喷射器组件和致动器单元相互耦联。
有关在汽车中设置的内燃机的允许的有害物排放的法规越来越严格，因此需要采取各种措施来降低有害物排放。在此一个出发点是降低由内燃机产生的有害物排放。炭黑的形成与内燃机的各个气缸中的空气/燃料混合物的准备有极大的关系。
如果在非常高的压力下配给燃料，那么可以实现相应好点混合物准备。在柴油机情况下燃料压力高达至2000bar。这样高的压力不仅对喷射器组件的材料而且对其结构都提出了高的要求。同时喷射器组件必须能够吸收大的力。
DE10220931Cl公开一种用于向内燃机的燃烧室中喷射燃料的喷射器。喷射器包括喷射器本体，喷嘴针和控制装置，用于控制控制室中的压力以便操作喷嘴针。喷射器此外包括入口节流器和出口节流器，它们与控制室液压地连通。入口节流器和出口节流器布置在一个节流模块中，该节流模块形成单独的部件并且借助于切削刃（切割边）密封。
本发明的目的是提供一种喷射器组件和一种喷射阀，该喷射器组件或喷射阀能够实现可靠且精确的运行并且节省空间。
该目的通过独立权利要求的特征解决。本发明的有利的实施例在从属权利要求中给出。
按照一个第一方面，本发明的突出之处在于一种用于喷射阀的喷射器组件，包括具有中央纵轴线和空隙的喷射器本体，所述空隙具有流体进口，喷嘴针，所述喷嘴针被如此地可轴向运动地布置在所述空隙中，使得在喷嘴针的关闭位置上，通过至少一个喷射口的流体流动被阻止而否则通过所述喷射口的流体流动被释放，并且所述喷嘴针具有与所述喷射口背离的端面，在所述喷射器本体中形成的室，所述室邻接所述喷嘴针的与所述喷射口背离的端面，布置在所述室中的节流模块，其中在节流模块中形成有与所述流体进口液压地耦联的流体供给室，经入口节流器与流体供给室液压地耦联的控制室，其用于调整可施加到所述喷嘴针上的压力，以及经出口节流器与控制室液压地耦联的阀室，其用于容纳设计成用于将流体排放到流体回流管道中的阀，和布置在所述室中的并且与所述节流模块相邻的控制模块，所述流体回流管道布置在所述控制模块中。在所述节流模块和所述喷射器本体和/或所述控制模块之间形成正好一个第一密封棱边和一个第二密封棱边。借助于所述第一密封棱边切断（抑制）流体供给室与控制室的另外的液压耦联和借助于所述第二密封棱边切断流体供给室与阀室的另外的液压耦联。在喷射器本体和控制模块之间形成第三密封棱边，借助于它切断流体供给室与流体回流管道的液压耦联。
喷射器组件例如可以与一个致动器单元一起形成喷射阀。
这具有优点，即节流模块可以实现小的尺寸。这样可以实现节流模块的很小的轴向长度并且因此可以实现喷射器组件的很小的轴向延伸长度。由此也可以实现用于节流模块中的节流器的小的空隙。此外也可以实现流体在节流模块中的有利的流动情况并且由此可以实现节流模块的很小的磨损。因此可以取消对节流模块的硬化处理。此外，由于密封棱边的数目少，因此可以实现高的部件强度和节流模块对外部机械影响的较小的敏感性。流体供给室，控制室和阀室的尺寸也可以非常小，由此用于这些室的加工费用可以很小。整体地可以实现节流模块的并因此整个喷射器组件的很小的成本。
在一个有利的实施例中，密封棱边形成在节流模块上。由此可以实现密封棱边的简单制造。节流模块关于它的密封棱边不是由多重因素决定的（不是超定的）。
在另一个有利的实施例中，其中一个密封棱边形成在与喷嘴针面对的节流模块的轴向末端上并且其中另一个密封棱边形成在与喷嘴针背离的节流模块的轴向末端上。由此可以简单地形成节流模块。
在另一个有利的实施例中，第一密封棱边形成在喷射器本体上和/或第二密封棱边形成在控制模块上。由此可以简单地制造密封棱边。
在另一个有利的实施例中，密封棱边设计成切削刃。由此可以实现密封棱边的特别好的密封性能。
按照一个第二方面，本发明的突出之处在于一种具有致动器单元和按照第一方面所述的喷射器组件的喷射阀。致动器单元这样地与喷射器组件耦联，使得喷射器组件可以借助于致动器单元操作。
以下依据示意图详细地说明本发明的实施例。
图中所示:
图1是通过具有喷射器组件的喷射阀的纵剖图，和
图2是喷射器组件的纵剖图的细节图。
图1示出了具有喷射器组件14和致动器单元16的喷射阀10。
喷射器组件14具有喷射器本体12，后者具有中央纵轴线L和空隙32。喷射器本体12可以单体地或多体地构造。喷嘴针34布置在喷射器本体12的空隙32。喷嘴针34可以单构件地或多构件地构造。 致动器单元16布置在喷射器本体12中。致动器单元16尤其可以设计成具有压电元件组的压电致动器并且它的轴向延伸长度依据施加的电压变化。该电压经连接套施加到致动器单元上。致动器单元16与同样被布置在喷射器本体12中的传送器20连接。致动器单元16和传送器20形成用于喷嘴针34的伺服驱动装置。
喷射器本体12此外包括高压接头18，通过它将喷射阀10在安装状态下与没有示出的流体高压回路连接。在喷射器本体12的空隙32中设有室22。在高压接头18和室22之间的连接通过流体进口23实现。在室22在布置节流模块24和控制模块26，它们的结构和功能在更后面详细说明。在节流模块24和控制模块26中布置与传送器20耦联的阀28，该阀具有阀体29和阀弹簧30。依据阀体29的形状，阀28在其它的(没有示出的)实施形式中也可以设计成没有阀弹簧30。尤其是在阀体29设计成球时满足这种情况。如果阀28设计成没有阀弹簧30，那么可以将节流模块24设计得非常小。
在控制模块26中布置流体回流管道31，它们可以实现与没有示出的储箱之间的液压连接。依据阀28的位置，使室22与流体回流管道31液压地耦联或与其液压地脱开耦联。
喷射阀10还包括喷嘴体35，它利用喷嘴锁紧螺母36与喷射器本体12连接。在与致动器单元16背离的末端处，在喷嘴体35中布置一个或多个喷射口52。
喷嘴针34具有与室22面对的端面38。喷嘴针34在它的与至少一个喷射口52面对的区域中具有杆身部段44。喷嘴针34的杆身部段44在它的与致动器单元16面对的末端处具有喷嘴针凸肩45，它与大致具有高压回路的压力的流体接触。喷嘴针凸肩45被如此设计，使得由流体的压力产生的力作用于喷嘴针34上使之打开。
在喷射器本体12中此外形成空腔46，它接纳喷嘴弹簧48，一方面，该喷嘴弹簧支撑在空腔46的凸肩50上，另一方面，喷嘴针34被如此预张紧，使得它占据一个与属配的关闭位置，在该关闭位置上它阻止流体流过至少一个布置在喷嘴体35中的喷射口52。
喷嘴针的位置取决于由流体压力产生的作用于喷嘴针凸肩45上的和作用于喷嘴针34的顶尖上的力的力平衡，和另一方面，取决于喷嘴弹簧48的弹簧力以及由在室22中存在的流体的压力产生的力以及由此产生的并且经喷嘴针34的端面38沿着喷嘴针34的关闭方向上被引入的力。
如图2中所示，节流模块24基本上是具有模块体53的圆柱形结构并且在喷射器本体12的室22中在纵轴线L的方向上延伸。
在节流模块24中形成流体供给室54，该流体供给室作为环形的间隙布置在节流模块24的本体和喷射器本体12之间并且与流体进口23液压地耦联。节流模块24在它的与喷嘴针34端面38面对的末端处具有控制室56，该控制室是室22的一部分并且通过该控制室可以利用流体在喷嘴针34上施加压力，利用该喷嘴针在喷嘴针34的关闭位置上阻止流体流过至少一个喷射口52，否则释放流体通过至少一个喷射口52的流动。
在节流模块24中，面对着控制模块26形成阀室58，至少阀体29的一部分和阀28的阀弹簧30布置在该阀室中。
流体供给室54经入口节流器60液压地与控制室56连接。此外在控制室56和阀室58之间，在节流模块24的模块本体53中布置出口节流器62，通过它使控制室56液压地与阀室58耦联。
阀28，尤其是阀体29，可以经致动器单元60操作，并且可以关闭或释放在控制模块26上形成的密封座63。利用设计成螺旋弹簧的阀弹簧30实现阀体29的复位。在另外的实施形式中，其中阀28设计成没有阀弹簧30，阀体29的复位利用作用于其上的液压力实现。
在节流模块24和喷射器本体12之间形成第一密封棱边（密封唇口）64，并且是形成在节流模块24的一个与喷嘴针34面对的轴向末端处。由此可以阻止在构造成环形间隙的流体供给室54和控制室56之间形成另一个液压耦联，由此可以通过设计入口节流器60的尺寸确定对控制室56中的流体供给并且由此确定在关闭的阀28的情况下控制室56中的压力上升。第一密封棱边64最好构造成切削刃（切割边），因此由此可以实现在节流模块24和喷射器本体12之间的特别好的密封。
在节流模块24和控制模块26之间形成第二密封棱边66。密封棱边66最好设置在节流模块24的与喷嘴针34背离的轴向末端处。借助于第二密封棱边66可以阻止在流体供给室54和阀室58之间的另一个液压耦联。这尤其在阀28是打开时，也就是说，阀体29被从密封座63上升起时，是重要的。在这种情况下可以借助于第二密封棱边66避免流体非有意地从流体供给室54经阀室58流向流体回流管道31。
在喷射器本体12和控制模块26之间形成第三密封棱边68。借助于第三密封棱边68可以阻止流体供给室54与流体回流管道31直接地液压耦联。
通过在节流模块24的与喷嘴针34面对的轴向末端处形成第一密封棱边64在节流模块24的与喷嘴针34背离的轴向末端处形成第二密封棱边66，一方面可以非常简单地构造节流模块24，因为尤其是可以简单地制造密封棱边64，66。另一方面，节流模块24在它的密封棱边64，66方面不是由多因素决定的。由此在制造节流模块24时可以允许较大公差，尤其是涉及密封棱边64，66的公差。此外，节流模块24的简单的圆柱形结构允许节流模块24具有小的尺寸并且具有高的部件强度。由于节流模块24的很小的轴向长度和由此喷射器组件14的很小的轴向伸展长度，可以实现整个喷射阀10的很小的轴向伸展长度。此外可以通过尤其是入口节流器60和出口节流器62的在流体机械上有利的布置实现在控制室56中只形成很小的流体涡流并且由此使节流模块24的模块本体53的磨损很小。因此可以取消对节流模块24的硬化处理。
通过将密封棱边64，66构造成切削刃可以实现密封棱边的良好的密封特性。
以下简述喷射阀10的功能：
通过激活设计成压电致动器的致动器单元16，致动器单元16伸展并且阀体29经传送器20被从控制模块26上的密封座63抬起。由此释放了从控制室56经阀室58到流体回流管道31的液压连接并且控制室56中的压力下降。因此喷嘴针34上的力平衡被这样地改变，使得喷嘴针34在朝着致动器单元16的方向上运动到控制室56中，由此释放喷嘴体35中的至少一个喷射口52。如果喷射阀10是燃料喷射阀，那么可以向内燃机的燃烧室中实施燃料的喷射。
一旦喷射应该结束，致动器单元16就被去激活，由此阀体29由进入与控制模块26中的密封座63相接触状态。由此中断控制室56和流体回流管道31之间的液压耦联。通过将流体从流体进口23经流体供给室54和入口节流器60供入控制室56，控制室56中的压力上升，由此使阀针34，必要时在喷嘴弹簧48的支持下，在轴向上运动离开致动器单元16。由此喷嘴针34进入一个关闭位置并且中断流体通过至少一个喷射口52的流动。喷嘴弹簧48对关闭喷嘴针34的支持尤其是在内燃机起动阶段期间以及在提高喷嘴针34的关闭过程的功能可靠性方面是很重要的。
通过在节流模块24上形成第一和第二密封棱边62，64尤其可以实现从流体供给室54至控制室56以及从控制室56经阀室58至流体回流管道31的流体的可靠控制。
在其它的在此处没有详细示出的实施形式中，也可以的是，第一密封棱边64不形成在节流模块24中而形成在喷射器本体12中，第二密封棱边不形成在节流模块24中而形成在控制模块26中并且第三密封棱边68不形成在喷射器本体12中而形成在控制模块26中。
Claims (7)
1. 用于喷射阀(10)的喷射器组件(14)，包括
－具有中央纵轴线(L)和空隙(32)的喷射器本体(12)，所述空隙具有流体进口(23)，
－喷嘴针(34)，所述喷嘴针被如此地可轴向运动地布置在所述空隙(32)中，使得在喷嘴针(34)的关闭位置上，通过至少一个喷射口(52)的流体流动被阻止而否则通过所述喷射口(52)的流体流动被释放，并且所述喷嘴针(34)具有与所述喷射口(52)背离的端面(38)，
－在所述喷射器本体(12)中形成的室(22)，所述室邻接所述喷嘴针(34)的与所述喷射口(52)背离的端面(38)，
－布置在所述室(22)中的节流模块(24)，其中在节流模块(24)中形成有与所述流体进口(23)液压地耦联的流体供给室(54)，经入口节流器(60)与流体供给室(54)液压地耦联的控制室(56)，其用于调整可施加到所述喷嘴针(34)上的压力，以及经出口节流器(62)与控制室(56)液压地耦联的阀室(58)，其用于容纳设计成用于将流体排放到流体回流管道(31)中的阀(28)，和
－布置在所述室(22)中的并且与所述节流模块(24)相邻的控制模块(26)，所述流体回流管道(31)布置在所述控制模块中，其中在所述节流模块(24)和所述喷射器本体(12)和/或所述控制模块(26)之间正好形成一个第一密封棱边(64)和一个第二密封棱边(66)，并且借助于所述第一密封棱边(64)切断流体供给室(54)与控制室(56)的另外的液压耦联和借助于所述第二密封棱边(66)切断流体供给室(54)与阀室(58)的另外的液压耦联，并且在喷射器本体(12)和控制模块(26)之间形成一个第三密封棱边(68)，借助于它切断流体供给室(54)与流体回流管道(31)的液压耦联。
2. 按照权利要求1所述的喷射器组件(14)，其中第一和第二密封棱边(64，66)在节流模块(24)上形成。
3. 按照前述权利要求之一所述的喷射器组件(14)，其中第一密封棱边(64)在节流模块(24)的与喷嘴针面对的轴向末端上形成并且第二密封棱边(66)在节流模块(24)的与喷嘴针(34)背离的轴向末端上形成。
4. 按照权利要求1所述的喷射器组件(14)，其中第一密封棱边(64)在喷射器本体(12)上形成。
5. 按照权利要求1或4所述的喷射器组件(14)，其中第二密封棱边(66)在控制模块(26)上形成。
6. 按照前述权利要求之一所述的喷射器组件(14)，其中第一和/或第二密封棱边(64，66)设计成切削刃。
7. 具有致动器单元(16)和按照前述权利要求之一所述的喷射器组件(14)的喷射阀(10)，其中所述致动器单元(16)被这样地与喷射器组件(14)耦联，使得喷射器组件(14)可以借助于致动器单元(16)操作。
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