CN102792003A - 燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器（10）、特别是共轨喷射器，其用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室（11）中，所述燃料喷射器具有可在闭合位置和释放喷嘴孔装置（25）的打开位置之间调节的喷射阀元件（27），其中所述喷射阀元件（27）可通过被压力介质填充的耦合室（70）由衔铁装置（49；80）来控制。根据本发明规定，衔铁装置（49；80）具有至少两个可彼此相对移动地布置的衔铁（55、55a、55b、56、56a、56b、81、86、92、94、95、97、101、108、108a），所述衔铁利用其端面（65、6c、66、66c）插入到耦合室（70）中。

Description

燃料喷射器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的燃料喷射器。

背景技术

由申请人的在后公开的DE 10 2008 042 227 A1中已知了这种燃料喷射器。已知的燃料喷射器用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中并具有销钉状的喷射阀元件，该喷射阀元件布置为通过耦合室与衔铁作用连接。耦合室在此用作力转换器，该力转换器将衔铁的运动转换为喷射阀元件的运动，以便由此打开或闭合燃料喷射器壳体上的喷射孔。衔铁与喷射阀元件的耦合通过耦合室实现，因为在直接与喷射阀元件机械联接时，衔铁的能量密度或力不足以将喷射阀元件从其密封面抬起。尽管对已知的燃料喷射器来说可以通过相应地设计衔铁、耦合室和喷射阀元件的几何关系来增大作用到喷射阀元件上的打开力，然而喷射阀元件的最大可能的行程不足以用于喷射器的充分功能，即不足以用于喷射阀孔的完全释放。此外已确定，只要喷射阀元件仍未离开其在壳体上的密封面，那么在此期间都需要对喷射阀元件来说必需的打开力。在这个时刻，喷射阀元件下方的空间被加载相对较高的共轨压力，这导致针对喷射阀元件的额外的打开力。由此可能减小通过衔铁施加到喷射阀元件上的力。然而，一旦喷射阀元件离开阀座，则必须确保，喷射阀元件能够经过足够大的行程。

发明内容

从描述的现有技术出发，本发明的目的在于，以下述方式改进根据权利要求1的前序部分所述的燃料喷射器：该燃料喷射器的衔铁一方面施加用于从其阀座抬起喷射阀元件所需要的打开力，而另一方面，喷射阀元件可以进行相对较大的行程。同时，用于衔铁的结构尺寸或费用应该相对较小。所述目的通过具有权利要求1的特征的燃料喷射器来实现。通过至少两个可彼此相对移动的衔铁，所述衔铁利用其端面插入到耦合室中，本发明的构思在于，将由磁线圈传递到衔铁装置上的力以下述方式分配到两个衔铁上：第一衔铁基本上负责从其阀座抬起喷射阀元件，而另一个衔铁实现喷射阀元件的必要的相对较大的行程。

根据本发明的燃料喷射器的有利的改进方案在从属权利要求中给出。包括至少两个在权利要求中、说明书中和/或附图中公开的特征的所有组合都落入到本发明的范围内。

为了一方面实现衔铁的相对简单的引导且另一方面避免在衔铁运动时施加到其上的横向力，在本发明的优选的结构变型中提出，至少两个衔铁彼此同心布置。

在此特别优选的是，至少两个衔铁旋转对称地构成。由此特别实现了衔铁的较为价廉的制造。

为了实现所述一个衔铁能在第一时刻将尽可能大的打开力施加到喷射阀元件上，同时为了使另一个衔铁适合用于在喷射阀元件打开后实现该喷射阀元件尽可能大的行程，此外提出了，衔铁的插入到耦合室中的端面具有不同的尺寸。在此，可以通过改变尺寸来影响或控制期望的打开行为。

因为所述一个衔铁要用于实现相对较大的打开力，并且另一个衔铁应该实现尽可能大的行程，所以此外提出了，在两个衔铁中，内部衔铁的端面具有比外部衔铁的端面更小的面积。由此在衔铁的同心设计时，尤其实现了外部磁芯区域的相对较大的壁厚，在制造技术上可以相对简单地实现这一点。

下述情况是特别有利的：外部衔铁形成了用于内部衔铁的引导部。由此在紧凑的结构中实现了内部衔铁的可靠的引导。

在本发明的第一种结构变型中在此规定，衔铁分别设计成扁平衔铁（Flachanker）。这种扁平衔铁的优点是，能获得相对较大的拉力（Anzugskraft）。然而缺点是，由于构造方式限制了物理意义上/物理上适合的行程。

因此，在本发明的备选的实施方案中，外部衔铁设计成扁平衔铁而内部衔铁设计成插入式衔铁（Tauchanker）。这种插入式衔铁具有相对较大的行程。因此可以使内部衔铁的可实现的行程最大化。

在另一种结构设计方案中，两个衔铁也可以分别设计成插入式衔铁，从而尤其可以实现在两个衔铁上的特别大的行程。

为了限制外部衔铁的路程或通过外部衔铁实现内部衔铁的随动，以便因此可能仅需要一个弹簧元件，还提出了，内部衔铁形成用于外部衔铁的沿喷射阀元件的打开方向的止挡元件。

附图说明

由下面对优选实施例的描述以及根据附图得出本发明的其它优点、特征和细节。附图示出了：

图1示意性示出了根据本发明的燃料喷射器的基本结构剖视图，其中燃料喷射器的喷射阀元件位于闭合位置；

图2示出了借助于两个扁平衔铁在衔铁的第一结构设计方案中、根据图1的燃料喷射器的部分区域；

图3示出了具有对内部扁平衔铁的行程限制的、根据图2的经修改的布置；

图4示出了经修改的衔铁，该衔铁由两个扁平衔铁分部件组成；

图5以纵向剖视图示出了衔铁组件的改变的实施方案，其中内部衔铁设计成插入式衔铁且具有止挡限制部，而外部衔铁设计成扁平衔铁；

图6以剖视图示出了相对于图5经修改的磁体组件，该磁体组件具有用于内部衔铁的改变的止挡部；

图7示出了在使用用于内部衔铁的改变的止挡元件的情况下根据图6的磁体组件；

图8和图9分别示出了一个修改的衔铁装置的横截面，其中两个衔铁分别设计成插入式衔铁；和

图10示出了在使用两个设计成插入式衔铁的衔铁的情况下再次修改的衔铁装置。

具体实施方式

在附图中相同的构件或具有相同功能的构件具有相同的标号。

图1示意性示出设计成共轨喷射器的燃料喷射器10，其用于将燃料喷射到未示出的内燃机的燃烧室11中。燃料喷射器10具有高压连接件12，供给管路13连接到该高压连接件上。除了其它未示出的燃料喷射器外，通过供给管路13为燃料喷射器10供给来自高压存储器15（共轨管（Rail））的处于例如超过2000 bar的高压（共轨压力（Raildruck））下的燃料。又从存储容器16（油箱）中借助于优选设计成径向活塞式泵的高压泵17为高压存储器15供给燃料。高压连接件12通入到第一压力室18，该第一压力室被填充基本上处于共轨压力下的燃料。

第一压力室18形成在燃料喷射器10的壳体20中。沿燃料喷射器10的纵轴线21，在壳体20中形成了盲孔22。盲孔22从第一压力室18开始并延伸至燃料喷射器10的、朝向内燃机的燃烧室11的端部处。盲孔22在其朝向燃烧室11的端部处扩展成第二压力室24。此外，在壳体20中在第二压力室24的区域中形成了喷嘴孔25，第二压力室24通过该喷嘴孔将燃料喷射到内燃机的燃烧室11中。

在盲孔22中滑动地引导销钉状的喷射阀元件27，该喷射阀元件的朝向燃烧室11的端部在直径上设计成放大的，且该端部利用锥形面28与第二压力室24的壁部段一起在喷射阀元件27的闭合位置中形成密封面或者说密封座（Dichtsitz）29。

在喷射阀元件27中，纵向孔31设计成盲孔，该纵向孔通过横向孔32通入到形成在壳体20中的第一环形空间33中。第一环形空间33通过连接孔34与第一压力室18连接。在第一环形空间33和第二压力室24之间在壳体20中形成了第二环形空间35。第二环形空间35通过具有布置在其中的节流阀37的卸压孔36与喷射系统的低压区域连接，尤其与存储容器16连接。

喷射阀元件27在朝向第一压力室18的一侧具有直径缩小的部段38。在部段38的区域中，喷射阀元件27部分地被压力弹簧39包围，该压力弹簧支承在纵向孔31的端面41上，并且该压力弹簧沿密封面39的方向对喷射阀元件27加载力。压力弹簧39布置在压力弹簧室42中，该压力弹簧室还通过横向孔43与连接孔34联接，并因此同样基本上处于高压（共轨压力）之下。

在盲孔22中引导喷射阀元件27，该盲孔在朝向第一压力室18的一侧具有直径扩大的第一孔部段46。第一孔部段46过渡到第二孔部段47中，该第二孔部段具有相对于第一孔部段46减小的直径，在第二孔部段中引导喷射阀元件27的部段38。

在第一压力室18中布置了衔铁装置（Magnetankeranordnung）49。衔铁装置49是磁执行器50的一部分，该磁执行器包括与衔铁装置49共同作用的磁芯51，该磁芯具有布置在中间的通孔52和嵌入磁芯51中的磁线圈53。通过对磁线圈53的供电可以使衔铁装置49沿箭头54的方向移动，以便由此打开喷射阀元件27。

在图1和2中示出的本发明的第一实施例中，衔铁装置49具有两个彼此共同作用的、旋转对称形成的、以扁平衔铁构造方式的衔铁55和56。同心地包围第一衔铁55的第二衔铁56具有盘状区域57，该区域在朝向喷射阀元件27的一侧过渡成套管状或销钉状区域58。该区域58沉入第一孔部段46中。沿着第二衔铁56的纵轴形成了通孔59。通孔59用于引导内部第一衔铁55的销钉状部段61，该第一衔铁在背离喷射阀元件27的一侧具有盘状部段62，在形成径向环绕的气隙68的情况下，该盘状部段容纳在第二外部衔铁56的盘状区域57的形状配合地匹配的凹部63中。在通孔52中引导的另一个压力弹簧64支承在第一内部衔铁55的盘状部段62和壳体20的对置的壁部之间，该压力弹簧朝向喷射阀元件27不仅对内部衔铁55加载力，而且由于内部衔铁55的盘状部段62位于凹部63中而对外部衔铁56加载力。

由两个衔铁55和56的区域58或区段61的两个端面65和66、喷射阀元件27的端面67和盲孔22的两个部段46、47形成了耦合室70。被填充有处于高压下的燃料的耦合室70用于将两个衔铁55、56的运动转换成喷射阀元件27的相应的运动。

在示出的实施例中，内部衔铁55的端面66设计成小于喷射阀元件27的端面67，以便因此在内部衔铁55运动时实现较大的力传递或者说力转换（Kraftübersetzung）。因为耦合室70的体积在衔铁55、56的运动时保持恒定，这意味着：由于端面66和67的不同大小，内部衔铁55的相对较大的行程转换为喷射阀元件27的相对较小的行程。换句话说，这意味着，由于对磁线圈53的供电已经可以利用沿箭头54的方向作用到内部衔铁55上的较小的力来实现在喷射阀元件27或在其密封面29上的相对较大的打开力。

在对磁线圈53的供电时，内部衔铁55首先沿箭头54的方向运动，而外部衔铁56在第一时刻保持静止。一旦喷射阀元件27从其密封面29抬起，则外部衔铁56也沿磁线圈53的方向移动，其中通过端面65的相对较大的面积（与端面66相比）也实现了喷射阀元件27沿打开方向的随后的相对较大的行程。因此，在喷射阀元件27从密封面29实现抬起之后，由于内部衔铁55借助于外部衔铁56的运动可以产生喷射阀元件27的相对较大的行程。

图3中示出了相对于图1和2改变的本发明实施例。在此，外部衔铁56a在朝向磁线圈53的一侧在其外部区域上具有径向环绕的梯级71。第一复位弹簧74支承在梯级71和磁芯51的对置的端面之间。因此，第一复位弹簧74沿喷射阀元件27的方向对外部衔铁56a施压。此外，内部衔铁55a具有销钉状延长部72，该延长部穿过磁芯51的通孔52。在内部衔铁55a的背离喷射阀元件27的一侧，盘状区域73连接到延长部72上，第二复位弹簧75作用于该盘状区域上。借助于第二复位弹簧75同样沿喷射阀元件27的方向对内部衔铁55a加载力，其中当盘状区域73贴靠在磁芯51的与喷射阀元件27对置的一侧时，盘状区域沿喷射阀元件27的方向形成用于内部衔铁55a的行程限定部。借助于与这种设计方案，与在内部衔铁55a上相比，在外部衔铁56a上可以实现更大的行程。

图4示出本发明的另一个修改的实施例的视图。在此重要的是，在该实施例中，外部衔铁56b在其盘状区域76中具有四个、分别彼此错开90°布置的纵向狭缝77，内部衔铁55b的在横截面中整个布置为十字形的部段78插入到该纵向狭缝中。部段78形成在内部衔铁55b的销钉状部段79上，其在外部衔铁56b的通孔中引导。部段78以及盘状区域76相对于（未示出的）磁线圈布置。图4中示出的实施例的优点是，穿过两个衔铁55b、56b的磁通彼此无关，也就是说，磁通分别仅可以流经衔铁55b、56b之一。因此，取消了寄生气隙，如该寄生气隙示例性地在图3中存在于两个衔铁55a和56a之间。

图5示出衔铁装置80，其中以扁平衔铁构造方式的外部衔铁81具有盘状区域82以及插入部段46的、销钉状部段83。在外部衔铁81中形成了具有相对较大的直径的第一孔部段84和具有相对于孔部段84缩小的直径的第二孔部段85。设计成通孔的第二孔部段85与第一孔部段84一起用于引导以插入式衔铁构造方式的内部衔铁86。部分地插入到磁芯51c中的、销钉状的内部衔铁86在与耦合室70对置的一侧具有与第一复位弹簧88共同作用的行程限定元件87，该第一复位弹簧沿耦合室70的方向对内部衔铁86加载力。重要的是，外部衔铁81的第一孔部段84通过连接孔89与第一压力室18连接或者可与处于高压下的燃料连接。因此，当抬起内部衔铁86时，在第一孔部段84的区域中形成了环形室90，该环形室被填满燃料。这种解决方案的优点是，两个衔铁81、86的两个端面65c、66c的尺寸确定和设计可以与磁路设计无关地实现，因为通过空间90减小了两个孔部段84、85之间的过渡区域中的液压力。

图6中示出的本发明实施例与图5中示出的实施例的区别基本上在于，设置了行程限定元件91，该行程限定元件设计成在内部衔铁92上的轴环，且该行程限定元件与复位弹簧93共同作用。此外，除了行程限定元件91之外，内部衔铁92具有销钉状或圆柱状的形状。此外，与根据图5的实施方案相反，在外部衔铁94上未形成连接孔89。这种方案的优点是，与根据图5的实施方案相比，可以省略复位弹簧88和（单独的）行程限定元件87。然而，现在（与图5相比）还能实现两个衔铁92、94的受限的独立的运动。

在根据图7的实施例中，借助于压力弹簧96沿喷射阀元件27的方向对外部衔铁95加载力。内部衔铁97具有销钉状延长部98，该延长部在磁芯51外部与行程限定盘99共同作用。借助于压力弹簧100对行程限定盘99加载力，从而通过压力弹簧100一方面沿喷射阀元件27的方向对内部磁芯97加载力，而另一方面使得限定内部衔铁97沿喷射阀元件27的方向的调节行程。通过由磁性材料制成的内部衔铁97的销钉状延长部98可以影响磁路。特别是通过相应地确定延长部98的几何尺寸可以实现影响内部衔铁97的特征曲线。

在图8中示出的本发明实施例中，以插入式衔铁构造方式构成的外部衔铁101设计成套管状并以它的上半部插入到磁线圈102的区域中。此外，衔铁具有圆周轴环103，压力弹簧105支承在圆周轴环和磁芯104的端面之间。因此，压力弹簧105沿喷射阀元件27的方向对外部衔铁101施压，其中外部衔铁101沿喷射阀元件27的方向的运动通过圆周轴环103来限定。在外部衔铁101的内部布置了柱形的、同样以插入式衔铁构造方式构成的内部衔铁108。内部衔铁108在背离喷射阀元件27的一侧具有优选由非磁性材料制成的、设计成单独构件的延长部109，该延长部在磁芯104外部具有行程限定盘110，复位弹簧111支承在行程限定盘上，该复位弹簧沿喷射阀元件27的方向对内部衔铁108加载力。通过磁芯104以及磁芯101和108的几何形状，作用于衔铁101、108的力可以匹配所述要求。在此，作用于外部衔铁101的力主要通过压力弹簧105和磁通112来确定。相对地，作用于内部衔铁108的力基本上通过压力弹簧111和磁通113确定。通过形成圆周轴环103和行程限定盘110可以实现衔铁101、108的独立的行程。

在图9中示出的本发明实施例与图8中示出的实施例的区别在于磁芯115上的环形的凸起114，该凸起布置成与外部衔铁101作用连接，以便影响外部衔铁101的特征曲线。补充说明的是，通过磁芯115的相应的形状还可以影响内部衔铁108或两个衔铁101、108。

图10中示出的本发明实施例与图8中示出的实施例的区别在于使用了行程限定盘117以及内部衔铁108a上圆锥形构成的区域118，该区域插入到磁芯104b的相应的梯级孔119中。通过区域118和梯级孔119的几何形状可以影响内部衔铁108a的特征曲线。

图2至10中总地描述的衔铁装置可以在不背离本发明构思的情况下通过多种方式和方法改变或修改。本发明的构思是使用至少两个可彼此独立地移动的衔铁，所述衔铁布置成可彼此相对纵向移动且通过耦合室与喷射阀元件共同作用。

Claims (10)

1.一种燃料喷射器（10），特别是共轨喷射器，其用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室（11）中，所述燃料喷射器具有能在闭合位置和释放喷嘴孔装置（25）的打开位置之间调节的喷射阀元件（27），其中所述喷射阀元件（27）能通过被压力介质填充的耦合室（70）由衔铁装置（49；80）来控制，其特征在于，所述衔铁装置（49；80）具有至少两个相对能彼此相对移动地布置的衔铁（55、55a、55b、56、56a、56b、81、86、92、94、95、97、101、108、108a），所述衔铁利用其端面（65、6c、66、66c）插入到所述耦合室（70）中。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述至少两个衔铁（55、55a、55b、56、56a、56b、81、86、92、94、95、97、101、108、108a）彼此同心地布置。

3.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，所述至少两个衔铁（55、55a、55b、56、56a、56b、81、86、92、94、95、97、101、108、108a）旋转对称地构成。

4.根据权利要求2或3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述衔铁（55、55a、55b、56、56a、56b、81、86、92、94、95、97、101、108、108a）的、插入到所述耦合室（70）中的端面（65、65c、66、66c）具有不同的尺寸。

5.根据权利要求4所述的燃料喷射器，其特征在于，在两个衔铁（55、56、81、86）时，所述内部的衔铁（55、86）的端面（66、66c）具有比所述外部的衔铁（56、81）的所述端面（65、65c）更小的面积。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，所述外部的衔铁（56、56a、56b、81、94、95、101）形成用于所述内部的衔铁（55、55a、55b、86、92、97、108、108a）的引导部。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，所述衔铁装置（49）的所述衔铁（55、55a、55b、56、56a、56b）设计成扁平衔铁。

8.根据权利要求3至6中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，在两个衔铁（81、86、92、94、95、97）时，所述外部的衔铁（81、94、95）设计成扁平衔铁，而所述内部的衔铁（86、92、97）设计成插入式衔铁。

9.根据权利要求3至6中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，在两个衔铁（101、108、108a）时，两个衔铁（101、108、108a）都设计成插入式衔铁。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，所述内部的衔铁（55、55a、55b、86）形成用于所述外部的衔铁（56、56a、56b、81）沿所述喷射阀元件（27）的打开方向的止挡元件。

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