CN102472222B - 用于内燃机的燃料喷射阀 - Google Patents

用于内燃机的燃料喷射阀 Download PDF

Info

Publication number
CN102472222B
CN102472222B CN201080033643.6A CN201080033643A CN102472222B CN 102472222 B CN102472222 B CN 102472222B CN 201080033643 A CN201080033643 A CN 201080033643A CN 102472222 B CN102472222 B CN 102472222B
Authority
CN
China
Prior art keywords
needle
pressure chamber
flange
face
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201080033643.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102472222A (zh
Inventor
M·布格尔
H-C·马盖尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN102472222A publication Critical patent/CN102472222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102472222B publication Critical patent/CN102472222B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28Details of throttles in fuel-injection apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

用于内燃机的燃料喷射阀,具有阀体(1),在该阀体中构造有压力室(5),在该压力室中可纵向移动地设有阀针(3),所述阀针借助构造在所述阀针(3)上的阀密封面(11)与限界所述压力室(5)的阀座(9)共同作用。通过所述阀针(3)与所述阀座(9)的共同作用能实现或中断至通向少一个喷射孔(7)的燃料流,其中,燃料流在所述阀针(3)和所述压力室(5)的壁之间穿过流向所述喷射孔(7)。在所述阀针(3)上构造凸缘(17),使得在所述压力室(5)的壁和所述凸缘(17)之间构造缝隙节流部(15),其中,所述凸缘(17)具有入流侧的面(20)和流出侧的面(24),其中,入流侧的所述面(20)倒圆或者圆锥形地构造。

Description

用于内燃机的燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及用于内燃机的燃料喷射阀,如优选用于将燃料直接喷射到快速运行、自点火的内燃机的燃烧室中。
背景技术
用于在高压下将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀以一直的高压运行。如今已部分地实现超过2000bar的喷射压力。在此,燃料压力由高压泵产生,该高压泵将压缩的燃料输送到所谓共轨的高压储存器中。多数情况下,由该共轨供给、借助喷射孔被电子控制阀控制地开启并且控制具有运动的阀针的多个喷射器,使得燃料在期望的时刻并且以期望的配量喷射到燃烧室中。通过包围阀针的高的燃料压力,更重存在的大的液压力作用在阀针上。
为了精确的喷射和良好的喷雾燃料,尤其重要的是能快速地阀针。由此在目前公知的喷射阀中实现,设有低压力级,使得在控制室中的液压力大于在开启方向作用在阀针上的力,该液压力加载阀针并且借助该液压力将闭合力施加在阀针上。通过液压闭合力的过量,阀针被快速地闭合并且由此干净地喷射。
然而随着压力增大出现问题,即出现到低压室的增多的泄漏,这必须通过附加的泵功率补偿并且最终导致车辆的燃料过多消耗。如果能简单地省去低压力级,那么阀针被进一步压力补偿,如果它在喷射结束时闭合控制阀,其方式在于,在控制室中重新建立高的燃料压力。闭合力在情况下能仅以该方式例如通过弹簧施加。但因为喷射阀即使在低压力的情况下必须开启,所以弹簧不应太僵硬,使得仅施加低的力到阀针上,这独自通过弹簧力不能快速地闭合。
为了解决该问题,由DE 10 2007 032 741 A1公知了一种燃料喷射阀,该燃料喷射阀具有节流凸缘。该节流凸缘设置在阀座附近,喷射孔从该阀座出发,使得在凸缘和压力室的壁之间构成节流缝,在该压力室中设有阀针。在喷射阀开启时,也就是说当阀针从阀座抬起时,由此产生压力损失,使得节流缝在下游的压力比上游更低。由此降低在阀针的阀密封面上的液压力,使得如果控制阀被闭合和在控制室中重新建立燃料压力时,那么从现在起闭合力足够在阀针上建立能导致快速闭合的闭合力。然而在DE 102007 032 741中提出的通过在阀针上的凸缘构成的节流阀具有缺点,即那里描述的锋利棱的节流部仅高耗费地制造。与节流缝的中心的位置或大小、形状或者入流棱或流出棱的变化不同,液压的特性的并且由此压力的明显的变化在上游和下游引起缝节流。
发明内容
因此,本发明的任务在于提供一种燃料喷射阀,其中,节流缝由在阀针上的凸缘形成,该凸缘可简单地制造并且相对于公差偏差不敏感。
根据本发明的燃料喷射阀解决了提出的任务,其方式在于,阀针具有凸缘,该凸缘具有入流侧的面,其中,该入流侧的面圆形地或者圆锥形地构造。这具有不同的优点:一方面这种圆形的或者圆锥形的入流侧的面比锐利的也就是说相对于阀针垂直地突出的面更成本有利地制造。另一方面这样构造的面相对于流动分解稳固,使得不存在空穴现象,该空穴现象不受控地影响在缝隙节流部的通流阻力。
尤其有利的是,从横截面上看流入侧的面以0.2mm至0.3mm的半径倒圆。这尤其在喷射燃料时在使用凸缘和喷射阀的情况下在液流分解和制造成本方面在凸缘上产生理想的比例。在圆锥形构造的流入面上,为50°至80°的、相对于阀针的纵轴线的角度被证明为尤其有利。
在另一有利的构型中,圆柱形的区段连接在流入侧的面上,在该区段和压力室的壁之间构造有最小的通流横截面,该通流横截面仅在凸缘圆周上一部分上构成或者在凸缘的整个圆周上构成。圆柱形的区段能够简单地通过在外侧上的材料减少被磨成精确的直径或者通过磨削部构成相应的路径,使得可容易地调节成期望的缝隙节流部的大小。
在另一有利的构型中,凸缘的流出侧的面由圆锥面或者倒圆部构成,该倒圆部直接连接在圆锥形的区段上。通过构造在圆柱形区段和流出侧的面之间的棱确保构成取决于液流的锋利棱,使得液流一直在该点上限定地分解。由此缝隙节流部的节流作用相对于影响例如表面特性或燃料特性稳定。在此,尤其有利的是,在流出侧的面的两个圆锥面之间角度差为20°至30°。
为了最优的与雷诺数无关的节流,缝隙节流部的长度相对于液压直径的、大于2并且小于20的比例是最优的,因为获得很大程度的温度无关性并且缝隙节流部还在一数量级中,该数量级在制造技术上代表可支持的消耗。
附图说明
本发明的主题的其他的优点和有利的构型由说明书和附图得出。
在附图中示出根据本发明的燃料喷射阀。附图示出:
图1穿过根据本发明的燃料喷射阀的纵剖图,其中,仅示出喷射阀的燃烧室侧的部分,此外,该喷射阀由现有技术充分地公知,
图2图1的在第一实施例的凸缘区域中的局部放大图,
图3如图2的第二实施例的同样的局部图,
图4在替代构造的缝隙节流部的凸缘的区域中穿过阀针的横截面。
具体实施方式
在图1中以纵剖图示出了根据本发明的燃料喷射阀,其中,仅示出喷射阀的部分,该部分在内燃机的安装位置中朝向燃烧室。该燃料喷射阀1具有阀体2,在该阀体中以孔的形式构造压力室5。该压力室5在燃烧室侧被基本上圆锥形的阀座9限界,多个喷射孔7从阀座出发。在压力室5中设置可纵向移动的阀针3,该阀针相对于压力室5的纵轴线旋转对称地构造。阀针3在压力室5中的导向区段103中导向,其中,确保燃料流穿过多个构造在导向区段103的外侧上的磨削部14并从导向区段103旁边经过。阀针3在其朝向阀座的端部上具有阀密封面11,借助该阀密封面,阀针3与阀座9共同作用以开启和闭合喷射孔7。
相对于导向区段103背离阀座地在阀针3上构造凸缘17,该凸缘构造在棱18的外侧上。在棱18和压力室5的壁之间构造有缝隙节流部15,该缝隙节流部相对于穿过压力室5至喷射孔7的燃料流表示最小的流动横截面。这里该缝隙节流部15构造为环缝隙节流部,该环缝隙节流部具有内径Di和外径Da
确定用于喷射的燃料通过在图中没有示出的高压泵压缩并且输入到同样在图中没有示出的高压储存器,喷射阀与高压储存器连接。压缩的燃料从高压储存器引导到压力室5中,在那燃料穿过压力室5和相应地也穿过缝隙节流部1 5和磨削部14朝向阀座9流动。在喷射阀的闭合状态下,也就是说如果阀针3安放在阀座9上,那么阀针3闭合喷射孔7。如果阀针3从阀座9移开,这借助在图中同样没有示出的(然而由现有技术充分公知的)控制阀实施,那么喷射孔7与压力室5连接,并且燃料通过喷射孔7喷射到内燃机的燃烧室中。
为了生成在阀针3上的更大的闭合力,在阀密封面11上作用的燃料压力必须比作用在阀针3的对置的端侧上的燃料压力更小,该阀针被控制室中的压力加载。对此,凸缘17用于:通过缝隙节流部15实现节流燃料流,如果阀针3从阀座9抬起,使得在压力室5中在凸缘17之前和之后的区域之间出现压力差。该压力差在喷射压力为1600至2000bar的情况下大约为50至100bar。该具有棱18的凸缘17的形状引起,缝隙节流部15的节流很大程度与雷诺数无关。对此,必须满足下面条件。
缝隙节流部的作用通过两个量确定:一方面通过液压有效的直径DHyd和另一方面通过缝隙节流部L的长度。液压有效的直径DHyd由通流横截面和通流边缘长度的商计算出,使得通常为:
DHyd=4*通流横截面/通流边缘长度
如果缝隙节流部15由环缝构成,如图1所示一样,那么通流横截面和边缘长度由直径Da和Di给出,也就是说由凸缘17的外径和压力室5的直径给出,如图1所示。如果人们将相应的公式插入到上面的等式中,那么得到
DHyd=Da-Di
棱18的长度L由缝隙节流部15的长度限定,其中,通流横截面比最小通流横截面的1.2倍更小。由此在大小上与雷诺数的无关性如对于喷射阀的功能是必要的,L相对于DHyd的比例为<20。与雷诺数的并且因此与燃料的温度的无关性虽然没有完全满足,但对于喷射阀的目的是足够的。
为了能够遵循制造公差足够的是,L相对于DHyd的比例保持>2。从物理的观点出发,虽然L相对于DHyd的比例为<2并且由此有利地锋利并且导致绝对的温度无关性,然而这样的棱实际上不能制成,并且与数值的最小偏差已导致缝隙节流部的强烈变化的节流特性。因此足够的是,L相对于DHyd的比例保持>2。那么得到:
2<L/DHyd<20
这样的缝隙节流部也简称为液压的。
图2示出第一实施例的凸缘17和阀针3的放大图,其中,在图1中的该区域标记以II。凸缘17可划分为三个区段:入流侧的面20、圆柱形的区段22和流出侧的面24。入流侧的面20倒圆地构造并且在它过渡到圆柱形区段22中的区域中以半径R倒圆。该半径R有利地为大约0.2至0.3mm。通过入流侧的面20的倒圆可更简单并且由此更成本有利地制造凸缘17并且此外产生优点,即在流入时到缝隙节流部15中的液流相对于液流分解稳定,使得与流动速度无关地在缝隙节流部15的区域中没有导致不稳定。
圆柱形的区段22基本上表示节流缝的长度L,然而如上面已提及的一样,缝隙节流部的长度L被限定为这样的长度,在该长度中通流横截面比最小通流横截面的1.2倍更小。这在图2中由此示出,即长度L比圆柱形区段22的厚度略大。
流出侧的面24通过直接连接在圆柱形区段22上的第一圆锥面124并且通过构成凸缘17的局部的第二圆锥面224构成。通过第一圆锥面124的成形在从圆柱形面22的过渡部上构造有棱26,通过该棱实现,燃料的流动通过缝隙节流部15一直在相同的部位上即在棱26上分解。由此缝隙节流部15的节流作用相对于影响如表面特性和燃料特性稳定。在此,有利的是,在第一圆锥面124和圆柱形面22之间的20°至30°的角度差。
在图3中示出凸缘17的另一实施例。这里入流侧的面20′构造为圆锥面,该圆锥面与阀针3的纵轴线围成角度α。该角度α优选在60°至80°的范围内。这里流出侧的面24′同样实施为简单的圆锥面。入流侧的面20′的圆锥引起与图2中的倒圆的入流侧的面20′相似的优点,这样的面尤其比精确垂直于阀针定向地入流侧的面更简单地制造。
图4以横截面示出根据本发明的缝隙节流部15和凸缘17的另一构型。与前面的实施例相反,这里缝隙节流部1仅在圆周的部分区域上构造,这些部分区域通过侧向的磨削部28构成,使得凸缘17在横截面上具有基本上三角形的构型。在不存在磨削部28的地方,在凸缘28和压力室5的壁之间的缝隙如此地小,使得实际上实现密封。这里,这些磨削部28为了清楚表示地夸张地大,其中,磨削部25的长度K自然朝向凸缘17的长度L,以便获得期望的液压的直径。替代如图4所示的三个磨削部28,也可设有更大或更小数目的磨削部28,例如1、2、4、5或6。
在根据图4的实施例中,液压的直径DHyd与根据图2和3的实施例不同大小。如果S是磨削部28的弯曲长度,K是磨削部28的棱长度并且A是面,该面由在磨削部25和压力室5的壁之间的磨削部28构成,因此得到DHyd
DHyd=4*A/(S+K)
替代磨削部28也可在凸缘17上设有其他构成缝隙节流部15的留空部,例如槽。
这里提出的由凸缘17和压力室5的壁构成的缝隙节流部15也产生节流,该节流很大程度与雷诺数无关并且由此也很大程度与温度无关。通过选择的数值可实现在可获得的制造公差和缝隙节流部的作用之间的足够地折衷,该缝隙节流部由锋利的棱构成。与雷诺数的绝对无关性仅在凸缘17的棱18是理想的锋利棱时实现,然而这在制造技术上不能接受。

Claims (4)

1.用于内燃机的燃料喷射阀,具有阀体(1),在该阀体中构造有压力室(5),在该压力室中可纵向移动地设有阀针(3),所述阀针借助构造在所述阀针(3)上的阀密封面(11)与限界所述压力室(5)的阀座(9)共同作用,其中,通过所述阀针(3)与所述阀座(9)的共同作用能实现或中断通向至少一个喷射孔(7)的燃料流,其中,燃料流在所述阀针(3)和所述压力室(5)的壁之间穿过流向所述喷射孔(7)并且在所述阀针(3)上构造有凸缘(17),使得在所述压力室(5)的壁和所述凸缘(17)之间形成缝隙节流部(15),其中,所述凸缘(17)具有入流侧的面(20)和流出侧的面(24),其特征在于,所述入流侧的面(20)倒圆地构造,所述缝隙节流部(15)仅在圆周的部分区域上构造,这些部分区域通过侧向的磨削部(28)形成,在不存在磨削部(28)的地方,所述凸缘(17)和所述压力室(5)的壁之间的缝隙如此小,使得实际上实现密封,并且,所述缝隙节流部(15)的长度(L)与液压直径DHyd的比大于2并且小于20,所述入流侧的面(20)在横截面上来看以0.2mm至0.3mm的半径(R)倒圆。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀,其特征在于,在所述凸缘(17)的所述入流侧的面(20)上连接有圆柱形的区段(22),在该圆柱形的区段和所述压力室(5)的壁之间构造有最小的通流横截面。
3.根据权利要求2的燃料喷射阀,其特征在于,所述凸缘(17)的所述流出侧的面(24)由圆锥面(124;24')构成,其中,所述圆锥面(124;24')直接连接在所述圆柱形的区段(22)上。
4.根据权利要求3的燃料喷射阀,其特征在于,所述圆锥面(124;24')和所述圆柱形的区段(22)的张角的差为20°至30°。
CN201080033643.6A 2009-07-30 2010-06-01 用于内燃机的燃料喷射阀 Active CN102472222B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009028122 2009-07-30
DE102009028122.3 2009-07-30
DE102009029562A DE102009029562A1 (de) 2009-07-30 2009-09-18 Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE102009029562.3 2009-09-18
PCT/EP2010/057634 WO2011012355A1 (de) 2009-07-30 2010-06-01 Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102472222A CN102472222A (zh) 2012-05-23
CN102472222B true CN102472222B (zh) 2015-07-22

Family

ID=43402338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080033643.6A Active CN102472222B (zh) 2009-07-30 2010-06-01 用于内燃机的燃料喷射阀

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2459866B1 (zh)
CN (1) CN102472222B (zh)
DE (1) DE102009029562A1 (zh)
WO (1) WO2011012355A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2568157A1 (en) 2011-09-08 2013-03-13 Delphi Technologies Holding S.à.r.l. Injection Nozzle

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2277779A (en) * 1993-05-06 1994-11-09 Nippon Denso Co Fuel injection valve
DE102007032741A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT288784B (de) * 1966-10-20 1971-03-25 Bosch Gmbh Robert Elektromagnetisch betätigtes Kraftstoff-Einspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE10055651A1 (de) * 2000-11-10 2002-05-23 Bosch Gmbh Robert Druckgesteuerter Injektor mit optimierten Einspritzverlauf über den Hubweg
US7690588B2 (en) * 2007-07-31 2010-04-06 Caterpillar Inc. Fuel injector nozzle with flow restricting device
DE102009000206A1 (de) * 2009-01-14 2010-07-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen
EP2216542A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-11 Continental Automotive GmbH Valve assembly for an injection valve and injection valve

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2277779A (en) * 1993-05-06 1994-11-09 Nippon Denso Co Fuel injection valve
DE102007032741A1 (de) * 2007-07-13 2009-01-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011012355A1 (de) 2011-02-03
CN102472222A (zh) 2012-05-23
EP2459866B1 (de) 2014-12-17
DE102009029562A1 (de) 2011-02-03
EP2459866A1 (de) 2012-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101743394B (zh) 用于内燃机的燃料喷射阀的阀针上的节流阀
US10982639B2 (en) Fuel injector
CN101680413B (zh) 用于燃料喷射阀的控制阀
US8671912B2 (en) Fuel injector the control valve element of which has a support region
US20090230220A1 (en) Injector for a fuel injection system
US20090283612A1 (en) Seal arrangement for a fuel injector needle valve
JP2002518628A (ja) 燃料供給の改善された制御による高圧噴射のための燃料噴射弁
CN100540881C (zh) 流体喷射喷嘴
US20170321636A1 (en) Gas injector including an outwardly opening valve closure element
WO1999032784A1 (en) Flat needle for pressurized swirl fuel injector
CN105492757A (zh) 燃料喷射器
US11591995B2 (en) Fuel injector having valve seat orifice plate with valve seat and drain and re-pressurization orifices
CN102132029A (zh) 燃料喷射阀
US8136741B2 (en) Fuel injection device for an internal combustion engine using direct fuel injection
US20120012681A1 (en) Fuel injector having balanced and guided plunger
US9297343B2 (en) Needle for needle valve
CN102472222B (zh) 用于内燃机的燃料喷射阀
US8172161B2 (en) Valve body, fluid injector and process for manufacturing a valve body
US20030141472A1 (en) Injection valve
US9879644B2 (en) Fuel injector with variable area pintle nozzle
CN105658945B (zh) 活塞-流体管路布置结构
US9470197B2 (en) Fuel injector having turbulence-reducing sac
CN106286057B (zh) 燃料喷射喷嘴
JP2017507269A (ja) 燃料噴射ノズル
US20220298999A1 (en) Fuel injector

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant