CN102812232A - 用于内燃机的高压燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

按照本发明的高压燃料喷射阀(100)具有带有操纵致动器(81)的控制阀(80)和燃料高压接头(4)以及燃料低压接头(22)。在阀杆(8)和阀尖(12)中在纵向上相继布置控制柱塞(34)和喷嘴针(13)并且可运动地进行引导。控制柱塞(34)的容纳室与控制柱塞(34)形成一个由上控制柱塞面限界的关闭控制室(31)和一个由下控制柱塞面限界的打开控制室(35)。这两个控制室分别经输入节流阀(ZD1，ZD2)与燃料高压接头(4)液力连接并且分别经回流节流阀(RD1，RD2)与燃料低压接头(22)液力连接。控制阀(80)布置成用于依据运行情况打开和关闭在回流节流阀(RD1，RD2)和燃料低压接头(22)之间的燃料回流线路。输入节流阀(ZD1，ZD2)和回流节流阀(RD1，RD2)的通流值被如此选择，使得在控制阀(80)被致动时高压燃料喷射阀(100)打开和在取消该致动时高压燃料喷射又关闭。通过按照本发明的高压燃料喷射阀(100)的设计方案，在阀没有为了打开而被致动期间没有出现泄漏损失。

Description

用于内燃机的高压燃料喷射阀
基本类型的高压燃料喷射阀被用于不仅在柴油机中而且在汽油机中将燃料按照数量和时间限定地喷射到内燃机的燃烧室中。在此处，电子致动的、不仅电磁地而且压电地操纵的喷射阀在此期间被实施。
燃料在此情况下借助于在高压蓄压器，即共轨中的高压泵被增大到目前的直到2000巴的高压并且该燃料以该压力提供到各个喷射阀处。通过阀的受控的打开，燃料然后以该高的压力通过喷射喷嘴定量供给到燃烧室中并且在此期间被喷射成雾状。该占优势的压力越高，在喷射阀的相同的打开时间的情况下，计量供给的燃料量越大。也就是说，随着升高的系统压力，对喷射阀的开关速度和开关精确度的要求也提高。此外，为了设计燃烧过程，每个燃烧过程中必须实施多个具有不同的、部分地非常小的喷射量的单个的喷射。喷射的精度对设计燃烧过程具有影响并且由此不仅能够显著地影响发动机的安静的运行，而且能够显著影响消耗量和有害物质的排放。
已知的压电喷射器借助于压电致动器进行操纵和能够非常快速和精确地配量燃料量并且例如在Expert出版社2001，工程博士Helmut Tsch?ke教授等的专业书籍“Diesel-und Benzindirekteinspritzung（柴油和汽油直接喷射）”中进行描述。压电喷射阀的比现今为止的系统快四倍的开关时间允许在各单个喷射，如例如预喷射，主喷射和后喷射，之间具有短的和可变的间隔。可以实现非常短的开关时间。由此可以非常精确地控制和配量被喷射的燃料量。此外保证了突出的可重复性。但是由于用压电致动器可产生的调节运动是非常小的并且必要时要克服的压力非常大，因此这种喷射阀的打开和关闭是在利用燃料压力下以液力方式进行的，其中，压电致动器仅仅用于切换控制阀并且由此产生各个要求的压力差。
在一种已知的实施方式中，这种高压喷射阀基本上具有以下的功能单元:
-带有增程器和控制阀柱塞的压电致动器，
-带有控制室，伺服控制阀，控制推杆和关闭弹簧室的圆柱形的阀杆和
-带有尖端孔，针座，高压环形腔和喷嘴针的阀尖。
共轨的燃料高压在此情况下在控制室中作用在控制推杆的后端部上并且在高压环形室中作用在喷嘴针的压力凸肩上。通过在控制推杆和阀杆中所属的容纳孔之间以及在喷嘴针和阀尖中所属的容纳孔之间的该由结构决定的环形间隙，形成一个持续的、被称为持续泄漏的燃料损失流。
这种随着系统压力的升高其影响越来越大的持续泄漏对于未来的喷射系统是个越来越大的问题，因为由此需要功率越来越大的高压泵。
因此本发明的目的在于提出一种高压喷射阀，它在高的喷射精度和速度下同样具有显著减小的持续泄漏。由此应该即使在继续升高的系统压力下也将对高压泵的功率要求保持在可管理的极限内。
该目的通过一种具有按照权利要求1的特征的高压燃料喷射阀来实现。有利的实施例和改进方案是从属权利要求的主题，它们可以单独地或相互组合地应用。
按照本发明的用于内燃机的高压燃料喷射阀为此具有沿着纵轴线延伸的阀杆和连接在其上的阀尖以及喷嘴针和控制柱塞。此外，高压燃料喷射阀具有控制阀，该控制阀具有操纵致动器和燃料高压接头以及燃料低压接头。在阀杆和阀尖中设置沿着纵轴线延伸的容纳室，在容纳室中，在纵轴线方向上相继地设置控制柱塞和喷嘴针并且它们在纵轴线方向上被可运动地进行引导。喷嘴针设置在控制柱塞与喷嘴尖面对的一侧上并且与在喷嘴尖中的密封座共同作用，其中，容纳室在控制柱塞与喷嘴尖背离的一侧上形成关闭控制室，该关闭控制室由上控制柱塞面限界并且经第一输入节流阀与燃料高压接头液力连接和经第一回流节流阀与燃料低压接头液力连接。按照本发明的高压燃料喷射阀的特征在于，容纳室在控制柱塞与喷嘴尖面对的一侧上形成打开控制室，该打开控制室由下控制柱塞面限界并且经第二输入节流阀与燃料高压接头液力连接和经第二回流节流阀与燃料低压接头液力连接并且控制阀被设置成用于依据运行情况打开和关闭在回流节流阀和燃料低压接头之间的液力连接。容纳室的内径和控制柱塞的外径在此情况下是如此相互适配，使得控制柱塞的支座在液力上是尽可能密封并且由此使尽可能少的燃料可以非控制地从关闭控制室流入打开控制室或者反向地流动。
本发明的主要的优点在于，只要阀没有为了打开而被致动，就不出现持续泄漏并且由此在总体上减小泄漏流。这不仅实现高压泵的节省成本的设计，而且同时提高内燃机的效率并且由此减少有害的排放。对高压泵的较低要求的输出率尤其是在升高的系统压力方面得到非常正面的评价。其它的附加的优点是在致动和喷射过程之间的较小的停滞时间，喷嘴针的较短的打开和关闭时间和对在针区域中的燃料压力波的较小的敏感性以及在打开和关闭期间对喷嘴针的可有针对性地调节的阻尼。总之，这实现一种更稳定的多次喷射，这附加地对消耗和排放产生积极影响。
按照本发明的高压燃料喷射阀的有利的实施例在从属权利要求中公开。
在高压燃料喷射阀的一个特别简单的实施例中，喷嘴针在没有附加的传动机构的中间连接下直接地连接到下控制柱塞面上。这减少了单个部件的数量并且降低了制造时的相应的装配费用。
如果喷嘴针直接地连接到控制柱塞上，那么此外有利的是，喷嘴针在至控制柱塞的过渡区域中具有比下控制柱塞面较小的横截面。相对于在关闭控制室中的被施加压力的控制柱塞面，这减小了在打开控制室中的被施加压力的控制柱塞面。由此在打开和关闭控制室中的相同的压力水平下，即在高压燃料喷射阀的静止状态下，保证关闭力大于打开力并且由此阀保持可靠地关闭。
在高压燃料喷射阀的另一个实施例中有利地规定，控制柱塞和喷嘴针以机械方式相互刚性地连接或者甚至一体地实施。这实现了不仅在喷嘴针的打开方向上而且在喷嘴针的关闭方向上从控制柱塞到喷嘴针上的直接的和无延迟的行程传递并且同时简化阀单元的机械结构。
为了保证高压燃料喷射阀的可靠的并且快速的打开，有利的是，第一回流节流阀具有比第二回流节流阀较大的通流值。如果此时控制阀被致动，使得它打开，那么在关闭控制室中的控制压力比打开控制室中更快地下降。由此作用在控制柱塞上的关闭力比反作用的打开力更快地减小，直到由此在控制柱塞上产生的合力最终反向并且通过该力使喷嘴针从阀尖中的针座中升起而打开高压燃料喷射阀。在此两个回流节流阀的通流值的差越大，高压燃料喷射阀的打开就进行得越快，也就是说打开时间缩短。
为了保证可靠地和快速地关闭高压燃料喷射阀，有利的是，第一输入节流阀具有比第二输入节流阀更大的通流值。如果此时如此地致动控制阀，使得它关闭，那么关闭控制室中的控制压力比打开控制室中更快地建立起来，直到由此在控制柱塞上产生的合力再次反向并且通过该力又将喷嘴针压入阀尖中的针座中而关闭高压燃料喷射阀。在此处，也类似于打开过程，两个输入节流阀的通流值的差越大，高压燃料喷射阀的关闭就进行得越快，也就是说关闭时间缩短。
如果至少两个回流节流阀中的一个具有在运行中可改变的通流值，那么将获得其它的优点。通过有针对性地改变一个或两个回流节流阀的通流值，可以调整回流节流阀的通流值的差并且由此依据内燃机的运行模式调整高压燃料喷射阀的打开时间。以这种方式可以影响喷射速率改变过程和由此影响燃烧过程。
以类似的方式，如果至少两个输入节流阀中的一个具有在运行中可改变的通流值，那么将获得优点。在此处也可以通过有针对性地改变一个或两个输入节流阀的通流值来调整回流节流阀的通流值的差并且由此依据内燃机的运行模式调整高压燃料喷射阀的关闭时间。由此也可以影响喷射速率改变过程和由此影响燃烧过程。
附加地设置将关闭控制室和打开控制室相互液力连接起来的平衡通道，以及在该通道中设置平衡节流阀，这提供另一种设计构造高压燃料喷射阀的可能性。平衡通道和平衡节流阀可以不仅设置在控制柱塞中而且可以设置在阀杆中。通过这种连接，在关闭控制室和打开控制室之间进行或多或少延迟的压入平衡。由此可以实现对打开过程和/或关闭过程的动力性进行或强或弱的阻尼。这种平衡连接在结构上也可以通过环在控制柱塞和容纳室的内壁之间的形间隙形成，控制柱塞在纵向上可运动地引导地支承在环形间隙中。
在高压燃料喷射阀的关闭控制室中可以布置设计成压力弹簧的关闭弹簧，通过该关闭弹簧在针座的方向上对控制柱塞施加附加的关闭力。这具有优点，即在喷射系统的无压力的静止状态下和在内燃机起动过程期间，当系统压力必须先被建立起来时，高压燃料喷射阀被保持关闭状态，这保证更快地建立压力。
控制阀的操纵致动器可以设计成电磁致动器或压电致动器。在这两种情况下可以达到高的切换速度，它允许非常小的单独喷射量和在内燃机的相应的气缸中的一个燃烧循环期间有多个单独喷射。
概括地表述本发明的核心，高压燃料喷射阀具有控制阀，该控制阀具有操纵致动器和燃料高压接头以及燃料低压接头。在阀杆和阀尖中，控制柱塞和喷嘴针在纵轴线方向上被相继地设置并且可运动地引导。控制柱塞的容纳室与控制柱塞形成由上控制柱塞面限界的关闭控制室和由下控制柱塞面限界的打开控制室。如果控制室分别经输入节流阀与燃料高压接头液力连接和分别经回流节流阀与燃料低压接头液力连接。控制阀被设置成用于与运行相关地打开和关闭在回流节流阀和燃料低压接头之间的燃料回流。回流节流阀和回流节流阀的通流值被如此地选择，使得在致动控制阀时高压燃料喷射阀打开和取消该致动时高压燃料喷射阀又关闭。通过按照本发明设计构造高压燃料喷射阀，在阀没有为了打开而被致动期间，没有产生泄漏损失。
以下借助于附图中的视图详细说明本发明的实施例。附图中:
图1示出了按照现有技术的常规喷射阀的剖视图。
图2示出了具有按照本发明的高压燃料喷射阀的高压燃料喷射系统的简化示意图。
图3示出了如图2中的具有附加的或备选的功能单元的高压燃料喷射系统。
图4示出了在关闭控制室和打开控制室中的控制压力变化过程的曲线图，
图5示出了用于在常规的和按照本发明的高压燃料喷射阀之间进行比较的喷射速率曲线图。
功能和名称相同的部件在附图中具有相同的附图标记。
图1示出了按照现有技术的高压燃料喷射阀。在该已知的实施方式中，这种喷射阀基本上具有以下功能单元:
-具有控制阀柱塞2的压电致动器1，
-具有控制室6，伺服控制阀21，控制推杆7和关闭弹簧室10的圆柱形的阀杆8和
-具有尖端孔15，针座16，高压环形腔18和喷嘴针13的阀尖12。
在阀杆8的头部端部处或里面，布置有燃料高压接头4以及燃料低压接头(22)和控制室6以及伺服控制阀21。控制室6经控制输入通道3和布置在其中的输入节流阀5与燃料高压接头4液力连接。伺服控制阀21打开或关闭控制回流通道23，该控制回流通道将控制室6与燃料低压接头22液力连接。在控制室6和伺服控制阀21之间，在控制回流通道23中布置回流节流阀20。
在阀杆8的相对的脚部端部中布置关闭弹簧室10。
控制推杆7可在纵向上移动地引导地布置在一个沿着阀杆8延伸的容纳孔中并且在阀杆8的头部端部中突入到控制室6里面和在阀杆8的脚部端部处突入到关闭弹簧室10里面。容纳孔和控制推杆7的直径在此情况下被如此地相互匹配，使得控制推杆7的支座在液力上是尽可能密封的，以便保持控制室6的泄漏流量尽可能小。
阀尖12布置在阀杆8的脚部端部处并且由此封闭关闭弹簧室10。在朝着控制推杆7的容纳孔的轴向延长部中，在阀尖12中布置有用于喷嘴针13的导向孔，该导向孔在其与阀杆8背离的端部处通入到盲孔14中。用于喷嘴针13的针尖的针座16位于导向孔和盲孔14之间的过渡部分中并且尖端孔15在针座16的下面，从盲孔14出发，穿过盲孔壁并且由此建立在盲孔内腔和阀尖12的外部区域之间的连接。在导向孔中布置喷嘴针13并且以其针尖支承在阀尖12的针座16中。
喷嘴针13的与针尖相对的端部在阀尖12和阀杆8之间的过渡区域中突入到关闭弹簧室10中并且在那里与控制推杆7相接触。设计成螺旋压力弹簧的关闭弹簧11同心地围绕控制推杆7地布置在关闭弹簧室10中，支撑在阀杆8上并且对喷嘴针13加载压紧力，该压紧力将针尖压紧到针座16中并且由此保持喷射阀关闭。
大约在喷嘴针的中部处，喷嘴针13具有直径突变并且由此形成压力凸肩17。在阀尖12的导向孔的对应的区域中设置高压环形腔18，它构造成在导向孔中环形地围绕喷嘴针13延伸的空隙。高压环形腔18经阀尖12中的输入通道和阀杆8中的对应的输入通道9与燃料高压接头液力连接。在高压环形腔18和关闭弹簧室10之间，导向孔和喷嘴针13的直径是如此相互匹配的，使得喷嘴针13的支座在液力上是尽可能密封的，以便保持高压环形腔18的泄漏流量尽可能小。在高压环形腔18和针尖之间，在喷嘴针13的在这个区域中减少的直径和导向孔之间形成环形间隙，通过该环形间隙燃料可以从高压环形腔18流向盲孔14。
关闭弹簧室10经阀杆8中的回流通道19直接地与燃料低压接头22液力连接。
来自共轨的燃料高压经阀杆8的控制输入通道3达到控制室6中并且与此平行地经阀杆8和阀尖12中的输入通道9达到阀尖12的高压环形腔18中。在通过伺服控制阀21关闭的控制室6中，压力沿着喷嘴针13的关闭方向作用于控制推杆7上，该控制推杆在阀杆8的容纳孔中沿着纵向可移动地被引导并且以其在关闭弹簧室10这侧中的另一个端部，与关闭弹簧11并列地，作用于喷嘴针13上。由此将喷嘴针13压紧在喷嘴尖12上的其针座16中并且喷射阀以这种方式被保持关闭。
在高压环形腔18中，压力在喷嘴针13的打开方向上逆着由关闭弹簧和控制推杆7实施的关闭力作用于喷嘴针13的压力凸肩17上。在关闭的伺服控制阀21情况下，由于控制推杆7的相对于喷嘴针13的压力凸肩17的较大的面积和关闭弹簧11的附加的力产生的合力，在关闭方向上作用于喷嘴针13上并且将喷嘴针保持在其针座16中并且由此保持喷射阀关闭。
在控制室6中的压力通过伺服控制阀21，在控制输入通道3中布置的输入节流阀5和在控制回流通道23中布置的回流节流阀20进行调整。如果现在伺服控制阀21通过压电致动器1被打开，那么燃料从控制室6经回流节流阀20和伺服控制阀21在燃料低压接头22的方向上流入控制回流通道23中。供给节流阀5/和回流节流阀20在此情况下被如此地校准，即流入控制回流通道23中的燃料比经控制输入通道3可以流入的要多。由此控制室6中的压力下降到这样的程度，使得最终作用在喷嘴针13上的合力反向，喷嘴针13从其支座上升起并且由此喷射阀打开。
关闭弹簧11可以仅仅在最大大约100bar的压力下将喷嘴针13保持在其针座16上并且应该在无压力的设备情况下和在发动机起动期间防止燃烧气体侵入喷射器中。此外，关闭弹簧加速关闭过程，该关闭过程通过关闭伺服控制阀21来开始。控制室6中的压力又上升直到共轨的蓄存压力。一旦作用在喷嘴针13上的合力在此情况下又反向，喷嘴针13就又被压到其针座16上并且喷射阀被关闭。
为了打开和关闭喷射阀，因此不仅控制推杆7而且喷嘴针13都必须在纵向上可运动地被支承在阀杆8和阀尖12中的它们的对应的导向孔中。这要求在控制推杆7和/或喷嘴针13和对应的导向孔之间具有一定的间隙尺寸，即使该间隙尺寸非常小，但是必须存在。通过该间隙，在关闭弹簧室10的方向上，即在低压侧上，发生持久的燃料损失。这个被称为持续泄漏的损失流持续地流动，而不管喷射阀是正被打开还是被关闭都是如此，并且经回流通道19被引导到低压侧并且重新供给到燃料循环回路中。
图2示出一个高压燃料喷射系统的简化示意图，它由高压燃料喷射阀100，燃料高压蓄压器40，高压燃料泵50和燃料箱60组成。
在也称为“共轨”的燃料高压蓄压器40上分别经燃料高压接头4连接有高压燃料喷射阀100。为了清楚起见，在此处仅仅示出一个高压燃料喷射阀。其它的接头仅仅通过箭头表示。燃料高压蓄压器40经高压燃料泵50被供给燃料，该燃料通过高压燃料泵50从燃料箱60中取出。在系统中产生的燃料泄漏流经低压回流管道70流回燃料箱60。
高压燃料喷射阀100本身具有阀杆8，阀尖12和控制阀80。控制阀80通过电控制的致动器进行操纵，该致动器可以实施成电磁致动器或压电致动器。
在阀杆8中设置用于控制柱塞34的柱形容纳腔，其在以下称为柱形腔30。控制柱塞34配合安装在该柱形腔30中，使得它可以在其中在纵向上可移动地导向地进行支承并且尽可能液压密封地支承在柱形腔壁上。
柱形腔30在此情况下在轴向上设计得比控制柱塞34较长，从而在控制柱塞34与喷嘴尖12背离的一侧上形成关闭控制室31，该关闭控制室由上控制柱塞面限界。关闭控制室31经在关闭控制室输入线路32中的第一输入节流阀ZD1与燃料高压接头4以液力方式连接并且经关闭控制室回流线路33中的第一回流节流阀RD1和控制阀80与燃料低压接头22以液力方式连接。
在控制柱塞(34)与喷嘴尖(12)面对的一侧上形成打开控制室(35)，它由下控制柱塞面限界。打开控制室经输入通道9和打开控制室输入线路36中的第二输入节流阀(ZD2)与燃料高压接头(4)以液力方式连接和经打开控制室回流线路37中的第二回流节流阀(RD2)，回流通道19和控制阀80与燃料低压接头(22)液力地连接。
高压燃料喷射阀100经燃料高压接头4连接到高压蓄压器40上。高压燃料喷射阀100经燃料低压接头22和低压回流管道70与燃料箱60液力连接。
在控制柱塞34与阀尖12面对的一侧上，喷嘴针13布置在控制柱塞34的轴向延长部中的阀尖12的相应的容纳孔中。该容纳孔在其与阀杆8背离的端部处终止于盲孔14中。在导向孔和盲孔14之间的过渡部分中，设置用于喷嘴针13的针尖的针座16并且在针座16下方，从盲孔14出发，尖端孔15穿过盲孔壁并且因此在盲孔内腔和阀尖12的外部区域之间形成一个连通部。喷嘴针13以其针尖支承在阀尖12的针座16中并且在其相对的端部处与控制柱塞固定地耦联或者也可以与控制柱塞一体地构造成。喷嘴针13的直径显著地小于控制柱塞34的直径。可以被施加压力的下控制柱塞面因此在喷嘴针13和控制柱塞34之间的过渡区域中被减小了喷嘴针的横截面积。
在喷嘴针13和其在阀尖12中的容纳孔之间形成一个环形间隙，在该环形间隙中，处于高压下的燃料可以从打开控制室35流向盲孔14。在高压燃料喷射阀100的关闭状态下，喷嘴针13以其针尖密封地支承在针座16中并且由此将盲孔14相对于环形间隙密封，从而没有燃料可以经尖端孔15从阀尖12流出。
图3原则上示出了高压燃料喷射系统的与图2相同的系统结构，但是在此处，附加地将输入节流阀ZD1，ZD2以及回流节流阀RD1，RD2通过可调节的节流阀取代。这实现对节流阀的优化的校准或者甚至优化在运行中在不同的运行状况下的相应的节流条件。
此外，在图3中，在关闭控制室31中设置一个附加的、设计成螺旋压力弹簧的关闭弹簧11。它保证，高压燃料喷射阀100即使在无压力的状态下也保持关闭状态。这尤其是在内燃机起动阶段中是有利的。
附加地，在图3中的高压燃料喷射阀100具有在控制柱塞中的带有平衡节流阀ADK的平衡通道38或者对此备选地，用虚线示出地，具有在阀杆8中的带有平衡节流阀ADS的平衡通道39。这两种变型都在关闭控制室31和打开控制室35之间形成液力连接。这实现了在两个控制室31，35之间的压力平衡并且依据节流阀ADK，ADS的尺寸设计情况，导致开关过程的或多或少的被阻尼的动力学特性。
在未操纵的静止状态下，如果控制阀80是关闭的，高压蓄压器的压力水平PR与关闭控制室31和打开控制室35中的处于相同的大小。由于控制柱塞34在关闭控制室31中的可施加压力的面大于控制柱塞34在打开控制室35中的可施加压力的面，因此产生的力在喷嘴针13的关闭方向上作用于控制柱塞34上，该力将针尖压到其针座16上并且由此密封盲孔14。
如果现在操纵控制阀80，那么燃料不仅从关闭控制室31而且从打开控制室35流出并且对应的压力水平PS，PO下降。通过对输入节流阀和回流节流阀ZD1，ZD2，RD1，RD2的相应的尺寸设计，现在可以不仅对压力下降的速度而且对在被打开的控制阀80情况下在打开控制室35和关闭控制室31中的形成的压力水平PS，PO进行影响。压力水平PS，PO此时取决于节流比D，即各个输入节流阀ZD1，ZD2的通流值与回流节流阀RD1，RD2的通流值的比。该值越大，也就是说，例如第一输入节流阀ZD1的通流值与第一回流节流阀RD1的通流值的比越大，在关闭控制室31中形成的压力水平PS就越高。反过来，回流节流阀RD1的通流值本身越大，压力就下降得越快。
现在为了将喷嘴针13与其尖端一起从针座16上升起，即释放开燃料向盲孔14中的流动，以便燃料喷射到内燃机的燃烧室中，打开控制室35中的压力水平PO必须比关闭控制室31中的压力水平PS高如此的程度，使得尽管打开控制室中的控制柱塞面FO小于关闭控制室中的控制柱塞面FS，但是在控制柱塞34上的打开力仍然占优势。
简言之:(POxFO)>(PSxFS)
为了实现可靠地并且快速地打开高压燃料喷射阀100，第一输入节流阀ZD1与第一回流节流阀RD1的节流比DS，即关闭控制室中的压力水平PS，必须显著地小于第二输入节流阀ZD2与第二回流节流阀RD2的节流比DO，即打开控制室中的压力水平PO。
简言之:DS<<DO或(ZD1/RD1)<<(ZD2/RD2)
同时，为了使关闭控制室31中的压力水平PS的下降比打开控制室35中的压力水平PO的下降更快，第一回流节流阀RD1的通流值应该大于第二回流节流阀RD2的通流值。
为了使高压燃料喷射阀100又快速地关闭，控制阀80被关闭。现在关闭控制室31和打开控制室35中的压力水平PO，PS又建立起来，直到它们再次达到高压蓄压器的压力水平PR。该压力水平建立起来的速度在此处只取决于输入节流阀ZD1，ZD2的通流值。在此情况下，通流值越大，压力水平就越快地升高。为了实现快速关闭喷嘴针13，有利的是，关闭控制室31中的压力水平PS比打开控制室中的压力水平PO升高得更换，即第一输入节流阀ZD1的通流值大于输入节流阀ZD2的通流值。
简言之:ZD1>ZD2
如图3所示，如果使用在运行中可调节的节流阀，它的通流值可以连续地或必要时以不同的级进行改变，那么在运行中开辟出另外的可能性。因此，例如在操纵控制阀80情况下，通过很大地打开第二回流节流阀RD2和相对较小地打开输入节流阀ZD2和回流节流阀RD1可以实现“冲洗运行”（Spülbetrieb），在该冲洗运行下，高压燃料喷射阀100保持关闭，但是通过燃料从系统中流回到燃料箱60中，高压蓄压器40中的压力可以被减小或甚至被完全卸压，例如在关掉内燃机之后。
压力水平PO，PS与高压蓄压器40的压力水平PR相关的可能的变化过程在图4中的曲线图中示出，其中对应于时间t绘出压力P。直到时间点tl，控制阀80是关闭的，两个压力水平PO和PS位于与高压蓄压器40的压力水平PR相同的高度上。在时间点tl处，现在控制阀80被打开。结果，在现在压力水平PO和PS以不同的梯度下降，其中，关闭控制室31中的压力水平PS更陡地下降。在时间点t2处，现在分别在不同的压力水平上形成平衡。关闭控制室31中的压力水平PS在此时显著低于打开控制室35中的压力水平PO。假设压力水平差足够大，使得控制柱塞34处的打开力超过关闭力，从而现在高压燃料喷射阀100被打开。
在时间点t3处，现在控制阀80又被关闭。自该时间点起，两个压力水平又以不同的梯度升高，从而关闭控制室中的压力水平PS显著更快地升高并且在时间点t4处就又达到高压蓄压器的压力水平PR。相反，在打开控制室35中的压力水平PO显著更慢地升高，从而在控制柱塞34上的关闭力又非常快地占优势并且关闭高压燃料喷射阀100。只有在较后的时间点t5处在打开控制室35中也又达到高压蓄压器40的压力水平PR。压力变化过程在此处是简化示出的并且没有反映出通过尖端孔15流出的燃料和控制柱塞的运动以及高压蓄压器40处的压力波动的叠加的影响。
图5依据喷射速率变化曲线示出了按照本发明的高压燃料喷射阀相对于常规喷射阀具有的优点。喷射速率变化曲线描绘了相对于时间每单位时间喷射到燃烧室中的燃料量并且提供关于喷射阀的打开和关闭特性的信息。
在本曲线图中喷射率相对于时间轴进行绘制。通过实线绘出的喷射速率曲线EV1在此对应于常规高压燃料喷射阀的喷射速率曲线并且通过虚线绘出的喷射速率曲线EV2表示按照本发明的高压燃料喷射阀的喷射速率曲线。可以清楚地看见，喷射速率曲线EV2通过更快速和更精确的打开和关闭过程表征并且即使在打开时间期间也保持喷射速率曲线EV2更恒定。这导致在时间上以及在数量上更精确的喷射过程并且由此不仅对内燃机的功效性能而且对内燃机的排放性能产生影响。

Claims (11)

1. 用于内燃机的高压燃料喷射阀，至少具有，
-沿着纵轴线延伸的阀杆(8)和阀尖(12)，
-喷嘴针(13)和控制柱塞(34)，
-带有操纵致动器的控制阀(30)和
-燃料高压接头(4)以及燃料低压接头(22)，
其中，在阀杆(8)和阀尖(12)中设置沿着纵轴线延伸的容纳室，在所述容纳室中，所述控制柱塞(34)和所述喷嘴针(13)在纵轴线方向上相继地布置并且在纵轴线方向上被可运动地引导，
其中，所述喷嘴针(13)布置在所述控制柱塞(34)与所述喷嘴尖(12)面对的一侧上并且与所述喷嘴尖(12)中的针座(16)共同作用，其中，所述容纳室在所述控制柱塞(34)与所述喷嘴尖(12)背离的一侧上形成关闭控制室(31)，所述关闭控制室由上控制柱塞面限界并且经第一输入节流阀(ZD1)与燃料高压接头(4)液力连接和经第一回流节流阀(RD1)与燃料低压接头(22)液力连接，
其特征在于，
所述容纳室在所述控制柱塞(34)与所述喷嘴尖(12)面对的一侧上形成打开控制室(35)，所述打开控制室由下控制柱塞面限界并且经第二输入节流阀(ZD2)与燃料高压接头(4)液力连接和经第二回流节流阀(RD2)与燃料低压接头(22)液力连接，和
所述控制阀(30)被设置用于依据运行情况打开和关闭在所述回流节流阀(RD1，RD2)和燃料低压接头(22)之间的液力连通。
2. 按照权利要求2所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，所述喷嘴针(13)直接地连接到所述控制柱塞(34)的下控制柱塞面上。
3. 按照权利要求3所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，所述喷嘴针(13)在至所述控制柱塞(34)的过渡区域中具有比所述下控制柱塞面较小的横截面。
4. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，所述控制柱塞(34)和所述喷嘴针(13)以机械方式刚性地相互连接。
5. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，所述第一回流节流阀(RD1)具有比所述第二回流节流阀(RD2)更大的通流值，从而在被打开的控制阀(30)情况下在所述关闭控制室(31)中的控制压力比在打开控制室(35)中更快地卸压，直到由此在所述控制柱塞(34)上产生的合力打开所述高压燃料喷射阀。
6. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，所述第一输入节流阀(ZD1)具有比所述第二输入节流阀(ZD2)更大的通流值，从而在关闭的控制阀(30)下在所述关闭控制室(31)中的控制压力比在所述打开控制室(35)中更快地建立起来，直到由此在所述控制柱塞(34)上产生的合力关闭所述高压燃料喷射阀。
7. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，至少两个回流节流阀(RD1/RD2)中之一具有在运行中可改变的通流值。
8. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，至少两个输入节流阀(ZD1/ZD2)中之一具有在运行中可改变的通流值。
9. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，所述关闭控制室(31)和所述打开控制室(35)经平衡通道(38/39)被液力地连接，其中，在所述平衡通道(38/39)中设置平衡节流阀(ADK/ADS)。
10. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，在所述关闭控制室(31)中设置设计成压力弹簧的关闭弹簧(11)，通过所述关闭弹簧可以在所述针座(16)的方向上对所述控制柱塞(34)施加附加的关闭力。
11. 按照权利要求1所述的高压燃料喷射阀，其特征在于，所述控制阀的所述操纵致动器是电磁致动器或压电致动器。
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