CN102597484A - 燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室(18)中的燃料喷射装置，其具有控制阀(36)，所述控制阀包括阀块(4)，阀体(37)在该阀块中可来回运动地被引导以提供阀配合(39)。为了在燃料喷射装置运行过程中使泄漏达到最小，所述阀体(37)在一个端部上具有第一接触面(71)，当所述阀配合(39)闭合时，所述第一接触面与在阀块(4)上设置的第二接触面(72)位于一个平面内，使得所述两个接触面(71，72)以密封方式接触共同的相对表面(73)。

Description

燃料喷射装置
技术领域
本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射装置，其具有控制阀，所述控制阀包括阀块，阀体在阀块中可来回运动地被引导以提供阀配合。
背景技术
从德国公开文献DE 10 2006 021 741 A1可知一种具有控制阀的燃料喷射器，液压力经压力平衡达到最小。
发明内容
本发明的目的在于使根据权利要求1的前序部分所述的燃料喷射装置工作时的泄漏达到最小。
所述目的通过一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射装置解决，所述燃料喷射装置具有控制阀，所述控制阀包括阀块，阀体在阀块中可来回运动地被引导以提供阀配合，所述阀体在一端具有第一接触面，所述第一接触面在所述阀配合闭合时与在阀块上形成的第二接触面布置在一个平面内，所述两个接触面以密封方式接触一个共同的相对表面。通过根据本发明的布置，所述两个接触面在阀配合闭合时构成一个附加密封，由此能够明显减少所述燃料喷射装置工作时，尤其是高压喷射时的泄漏。因而能够改善燃料喷射装置的流量平衡。此外，在所述燃料喷射装置关闭所引起的脉冲能够被衰减，而关闭时间没有成比例地减小。因此，能够显著减小无意的振动斜率和损耗。所述阀配合包括位于所述阀体上的密封边缘或密封面，在所述阀配合闭合时，所述密封边缘或密封面以密封方式与所述阀块的密封面或密封边缘形成接触，以中断控制室和减压室之间的流体连通或回流。在所述阀配合打开时，所述控制室和减压室之间的连通或回流开启。所述阀体的打开运动能够通过电磁阀的致动器或者通过压电致动器启动。所述阀体的闭合运动优选通过弹簧引起，所述阀体利用弹簧在它的关闭位置中预先张紧。
燃料喷射装置的一个优选实施例的特征在于，所述两个接触面在阀配合闭合时一起被加工。在根据本发明的两个接触面的布置中，完全决定性地得到所述两个接触面在阀配合闭合时以非常高的精度布置所述共同的平面中。通过优选的切削加工，在阀配合闭合时以简单的方式方法保证所需要的高精度。所述切削加工优选通过研磨进行。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，所述两个接触面实施为环形面。所述两个环形面在所述垂直于所述燃料喷射装置的纵向轴线的共同平面中延伸。所述阀体可在纵向轴向方向上来回运动。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，所述两个接触面设置在所述阀块的远离燃烧室端部上和所述阀体的远离燃烧室端部上。所述相对表面设置在例如一个挡板上或挡块上或者致动器上。所述相对表面优选同样实施为环形面。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，所述阀体压力平衡地执行。压力平衡地执行意味着所述阀体在阀配合闭合时对平衡部分在打开方向上和闭合方向上施加控制室压力，尤其是高压。由此打开所述控制阀所需要的力能够显著减小。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，所述阀体实施为阀门套筒，所述阀门套筒与所述第一接触面相对于电枢预先张紧并且在所述阀配合闭合时与它的靠近燃烧室端部形成接触。所述电枢优选设置在所述相对表面上，与磁体，优选电磁体一起起作用，以打开控制阀。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，所述阀门套筒的远离燃烧室端部关闭，并且具有连接通孔，排出室在所述阀门套筒中与电枢室相连接。所述电枢的靠近燃烧室端部在纵截面上观察时优选构成为U形的。所述电枢优选布置在减压室中，所述减压室与回流相连通。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，所述电枢室经至少一个释放通孔与回流相连通。通过与所述回流相连通保证所述电枢室在阀配合闭合时施加回流压力，优选低压。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，所述阀体实施为阀门销轴，它与所述第一接触面相对于所述挡块或挡板预先张紧并且在所述第一接触面的径向内部具有施加压力作用面。所述施加压力作用面优选施加液压离合器的离合器室压力，通过压电致动器装置的致动器模块进行界定。在液压离合器下，通过所述压电致动器装置的膨胀引起所述致动器模块的纵向运动，被增强地传递到所述阀体上。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，提供阀配合的阀门销轴具有轴环，所述轴环离开阀块运动以打开所述阀配合。通过压电致动器装置引起的所述阀体的打开运动优选克服阀门弹簧朝向燃烧室的预先张紧力。所述轴环在阀配合闭合时限定施加有控制室压力，尤其是施加高压的环室，它的靠近燃烧室端部由在所述阀体上构成的压力凸肩的环形面界定。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，在所述阀块中设置释放螺母，所述释放螺母在引导区域周围延伸，所述阀体在所述引导区域中可来回运动地被引导。所述优选径向围绕纵向轴线延伸的释放螺母位于通过在阀体中引起机械应力的装配不引起无意的变形，并因此不引起在引导区域中发生长度改变。
所述燃料喷射装置的进一步优选实施例的特征在于，在所述阀块中设置高压袋。所述高压袋优选用于以在阀块上的平衡比例补偿阀体上的长度改变。
本发明的其他优点、特征和细节在下面的描述中给出，在下面的描述中，参照附图详细地描述不同的实施例。
附图说明
在附图中：
图1以纵剖面的形式显示根据本发明第一实施例的具有压电致动装置的燃料喷射装置；
图2显示图1的放大截面，具有接触一个共同的相对表面的两个接触面；
图3以纵剖面的形式显示在阀配合闭合时，根据具有电磁致动器的第二实施例的图1的截面；
图4显示在阀配合打开时，如图3中所示的相同截面；
图5显示在加工前具有两个接触面的图4的截面；
图6显示如图5是相同截面，其中所述两个加工的接触面接触一个共同的相对表面。
具体实施方式
在图1中以纵剖面的形式显示燃料喷射装置1，其也称为燃料喷射器或燃料喷射阀。燃料喷射装置1包括夹紧体2、挡板或挡块3、阀块4、节流板或节流盘5和喷嘴体6，它们以上述顺序依次紧贴。所述部件通过夹紧螺母8相互挤压，夹紧螺母8支撑在喷嘴体6的肩部上并且通过螺纹9与夹紧体2拧紧。
喷油针10在喷嘴体6的中心通孔11中可来回运动地被引导。喷油针10的靠近燃烧室端部布置在压力室12中。喷油针10通过喷嘴弹簧13预先张紧，以使喷油针座14闭合在喷油针10的靠近燃烧室端部上。喷油针座14包括设置在喷油针10上的密封边缘，它紧贴锥形密封面，所述锥形密封面设置在喷嘴体6的远离燃烧室端部上并且从两个喷射孔15，16开始，两个喷射孔15，16使压力室12与内燃机的燃烧室18相连通。在阀配合14闭合时，压力室12和燃烧室18之间的连通中断。
压力室12经高压连接通道19与另一压力室22相连通，另一压力室22又经高压连接通道23和高压管道24与中心燃料高压存储器25相连通，中心燃料高压存储器25也称为共轨并且布置在燃料喷射装置1的外侧。两个压力室12，22在燃料喷射装置1的内部充满施加有高压的来自中心燃料高压存储器25的燃料。当喷油针10离开燃烧室18时，喷油针10的靠近燃烧室端部上的喷油针阀配合14打开，施加有高压的燃料从压力室12经喷射孔15，16喷射到燃烧室18中。喷油针10的打开运动通过控制室28中的压力控制，控制室28在喷油针套筒27中由喷油针10的远离燃烧室端部26界定。
控制室28也称为喷油针控制室，经注入通道30与高压连接通道23相连通，注入通道30设有注入节流部。经布置在排出节气门32中的排出通道31，控制室28与排出室33相连通，排出室33又经另外的排出通道34与控制阀36的阀室35相连通。注入通道30和排出通道31延伸通过所述节流板5。排出室33和排出通道34设置在阀块4中。
控制阀36包括阀体37，阀体37具有轴环38。轴环38包括密封边缘或密封面，它在提供的控制阀36闭合状态下接触在阀块4上设置的密封面或密封边缘。轴环38用于代表阀配合39，阀配合39在图1所示状态下闭合。阀体37在它的靠近燃烧室端部上具有凸出于弹簧室40中的阻挡栓塞，在弹簧室40中，阀簧41预先张紧阀体37的轴环38，以使阀配合39保持闭合。
弹簧室40经减压通道42，43，44与位于燃料喷射装置1的远离燃烧室端部上的减压室45相连通。减压室45经布置在返回节流部47中的返回管道46与返回罐48相连通。返回罐48同样如同减压室45和减压通道42，43，44施加有返回压力或低压，返回压力或低压明显小于中心燃料高压存储器25中的高压和燃料喷射装置1内部的压力室12，22中的高压。
在阀块4和挡板3之间设置环形室50，环形室50经减压通道49与减压室45相连通。释放螺母51从环形室50延伸到阀块4中。释放螺母51在引导区域52周围延伸，阀体37在引导区域52中可来回运动地被引导。阀体37实施为阀门销轴54，阀门销轴54在阀块4的通孔中可来回运动地被引导。通过在阀块4中引导阀门销轴54而产生泄漏路径55，所述泄漏经泄漏路径55从控制阀36的阀室35到达与回流相连通的环形室50中。阀体37的引导直径或阀门销轴54的引导直径标记为56。
在引导区域52中，高压袋58设置在阀块4中，用于通过在长度59的区域中轨道压力变化而引起阀门销轴54的长度变化成比例地补偿阀块4的长度变化。阀块4上的高压负荷表面67因此必须近似等于阀门销轴54上的高压负荷表面68。此时，高压袋58布置成使它不影响控制阀36的功能。高压袋58不仅在阀配合39闭合时而且在阀配合39打开时不与阀室35相交叉。通过经引导直径56的空间式隔离，在控制阀36打开时，在阀室35中实现压力快速降低，进而实现控制室28中的压力快速降低。由此，又使喷油针10快速打开。
阀体37的远离燃烧室端部或阀门销轴54的远离燃烧室端部界定操纵压力室60，操纵压力室60经挡板3的通孔与离合器室61相连通，离合器室61充满液压介质。离合器室61通过致动器体63界定，致动器体63也称为致动器模块。致动器体63通过致动器弹簧65从挡板3离开，预先张紧压电致动器装置64。当压电致动器装置64通电时，压电致动器装置64旋转，因此，致动器体63在挡板3上运动。此时，离合器室61中的压力升高并且在阀体37的远离燃烧室端部上的操纵压力室60或阀门销轴54的远离燃烧室端部上的操纵压力室60中的压力升高。操纵压力室60中的压力升高导致阀体37克服阀簧41的预先张紧力朝向燃烧室18运动，从而阀配合39打开。
根据本发明的一个基本方面，阀配合39和阀体4的与阀体37的远离燃烧室端部之间的长度59在装配前后相同。在图2的放大视图中可以看到，在操纵压力室60的径向外侧，在阀体37或阀门销轴54上构造第一接触面71。在环形室50的径向内侧，在阀块4上构造第二接触面72。两个接触面71，72根据本发明的基本方面布置在一个共同平面中。两个接触面71，72的这种布置优选通过阀体37延伸到阀块4中且阀配合39例如通过阀簧41的预先张紧力闭合来实现。在阀配合闭合时，即当轴环38接触在阀块4上时，两个接触面71，72被一起磨平。
在图2中还可以看到，阀体37的和阀块4的两个接触面71，72在阀配合39闭合时密封地接触在相对表面73上，相对表面73构造在挡板3上。两个接触面71，72同样如同相对表面73构造为环形表面。为了避免通过焊接泄漏经施加有低压的环形室50中的密封连接71，72，73产生的无意的压力增加，环形室50经减压通道49与减压室45相连通。
为了使用燃料喷射装置1进行喷射，压电致动器装置64通电，从而进入它的最长的状态。压电致动器装置64的长度变化经致动器体63引起离合器室61中的压力升高。因压力升高，阀门销轴54以限定的传递比例克服阀簧41的预先张紧力挤压阀配合39。同时，密封连接71，72，73失效。只要阀门销轴54处于它的打开位置，泄漏路径55打开。高压袋58中的压力经泄漏路径55和经阀室35慢慢下降。燃料从控制室28经排出节气门32、排出通道31、排出室33、排出通道34、阀室35且经打开的阀配合39泄漏到弹簧室40中，并进而经减压通道42，43，44泄漏到减压室45中。
为了结束喷射，致动器体63利用致动器弹簧65返回，从而离合器室61中的压力和操纵压力室60中的压力下降。由此阀门销轴54伸长到挡板3，因此阀配合39闭合。阀室35中的压力，还有高压袋58中的压力时间延迟地上升到轨道压力水平，从而平衡阀体37和阀块4之间的轨道压力所要求的长度差别。
在图3和图4中以纵剖面的形式显示类似于图1的燃料喷射装置1的燃料喷射装置81。燃料喷射装置81包括凸出于减压室85中的阀块84，减压室85与图1中的减压室45相一致。阀块84借助于阀门夹紧螺母86固定在燃料喷射装置81的壳体中。阀块84界定燃烧室侧的控制室88，控制室88通过喷油针90的远离燃烧室端部界定燃烧室。控制室88与图1中的控制室28相一致。
控制室88经在排出节气门92中布置的排出通道91与控制阀94的阀室93相连通。控制阀94包括阀配合95，阀配合95在图3中显示为闭合，在图4中显示为打开。阀配合95通过在阀体98上形成的密封边缘或密封面限定，在阀配合95闭合时，该密封边缘或密封面接触在阀块84的密封面或密封边缘上。阀体98构造为阀门罩，它的内部空间96显示为排出室。在阀体98的内部空间或排出室96中布置阀簧97，阀体98利用阀簧97从燃烧室预先张紧离开。阀体98利用引导直径99在阀块84中引导着来回运动。阀体98的内部空间或排出室96经连接通孔100与电枢室102相连通，电枢室102由电枢104的罩式端部界定。电枢104通过电磁体105操纵，电磁体105能够利用电连接线106，107通电。电枢104通过电枢弹簧108预先张紧阀块84或阀体98。电枢104的靠近燃烧室端部利用电枢引导直径110在阀块84的罩式端部引导着来回运动。在电枢104的罩式端部中设置释放通孔111，112，使电枢室102与减压室85相连通。
在图5中可以看到，电枢室102在径向外部由在阀体98上形成的第一接触面121界定。在图5中所示的未加工状态中，在阀块84上形成的第二接触面122与第一接触面121稍微隔离。在图5中符号124表明实施为两个环形面的两个接触面121，122一起进行切削加工，尤其是研磨加工。所述加工在阀配合95闭合时进行。
在图6中显示两个接触面121，122的加工状态。在阀配合闭合时，两个接触面121，122一起接触在相对表面123中上，相对表面123为同样形成在电枢104上的环形面。相对表面123与两个接触面121，122位于共同的平面125中。
当使用燃料喷射装置81操纵喷射时，电磁体105经电接口106，107通电。由此产生电磁力，电磁力大于电枢弹簧108的弹簧力并且与该弹簧力方向相反。通过电磁体105的电磁力，电枢104启动。电枢104的运动能够使阀体98向上运动，即朝向电磁体105运动。阀体98的这个运动通过阀簧97支承并且引起阀配合95打开，在理想情况下，阀配合95包括具有与阀体98的引导直径99一致的密封直径的密封边缘。在阀配合95打开时，去能量从控制室88经具有排出节气门的排出通道91、阀室93、排出室96、连接通孔100、电枢室102和释放通孔111，112泄漏到减压室85中。这引起控制室88中的压力下降，进而喷油针90打开。
当燃料喷射装置81结束喷射时，电磁体105结束通电。电枢104与阀体98利用电枢弹簧108的预先张紧力逆着明显小于电枢弹簧力的阀簧97的预先张紧力被向下挤压，即逆着阀块84，直到阀配合95闭合，接触面121，122与相对表面123布置在共同的平面125中，如从图6中所看到的那样。通过接触面121，122密封接触在相对表面123上，阀体98和阀块84之间的泄漏间隙在引导直径99上密封闭合。箭头131表示电枢弹簧力。箭头133表示阀簧力。
为了阻止在相对表面123可能发生压力渗透时，电枢104升起进而阀门罩或阀体98，实施为环形面的相对表面123的尺寸因而可能形成为很小。当然，必须保证接触面121，122与相对表面123充分遮盖，进而不妨碍密封效果。

Claims (12)

1.一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室(18)中的燃料喷射装置，具有控制阀(36；94)，所述控制阀(36；94)包括阀块(4；84)，其中，阀体(37；98)可来回运动地被引导，用于提供阀配合(39；95)，其特征在于，
所述阀体(37；98)在一端上具有第一接触面(71；121)，所述第一接触面(71；121)在所述阀配合(39；95)闭合时与在所述阀块(4；84)上形成的第二接触面(72；122)布置在一个平面(125)内，使得所述两个接触面(73；123)密封地位于共同的相对表面(73；123)上。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述两个接触面(71，72；121，122)在阀配合(39；95)闭合时一起进行加工。
3.根据前述权利要求中的任意一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述两个接触面(71，72；121，122)实施为环形面。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述两个接触面(71，72；121，122)设置在所述阀块(4；84)的和阀体(37；98)的远离燃烧室端部上。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述阀体(37；98)压力平衡地执行。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述阀体(98)实施为阀门罩，所述阀门罩用所述第一接触面(121)抵靠电枢(104)预先张紧，并且在阀配合(95)闭合时用靠近燃烧室端部接触在阀块(84)上。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述阀门罩(98)的远离燃烧室端部执行闭合并且具有连接通孔(100)，所述连接通孔(100)使所述阀门罩中的排出室(96)与电枢室(102)相连通。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述电枢室(102)经至少一个释放通孔(111，112)与回流相连通。
9.根据权利要求1至5中的任意一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述阀体(37)实施为阀门销轴(54)，所述阀门销轴(54)用第一接触面(71)抵靠挡块(3)预先张紧，并且在第一接触面(71)径向内部具有操纵压力作用面。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射装置，其特征在于，
所述用于提供阀配合(39)的阀门销轴(54)具有轴环(38)，所述轴环(38)从所述阀块(4)离开以打开所述阀配合。
11.根据前述权利要求中的任意一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，
在所述阀块(4)中设置释放螺母(51)，所述释放螺母(51)在引导区域(52)周围延伸，阀体(37)在所述引导区域(52)中可来回运动地被引导。
12.根据前述权利要求中的任意一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，
在所述阀块(4)中设置高压袋(58)。
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