CN103221677A - 燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器，用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，包括电磁致动器（1），用于直接控制优选针形的喷射阀构件（2），借助所述喷射阀构件的往复运动，所述燃料喷射器的至少一个喷射孔（3）能够被开启或闭合，其中，所述电磁致动器（1）包括衔铁元件（4），所述衔铁元件能够执行往复运动以便控制在一个控制容积（5）中的控制压力。根据本发明，所述喷射阀构件（2）能够在其开启行程的第一阶段期间与液压转换器（6）机械耦合，所述转换器具有限界控制容积（5）的液压工作面A1，液压工作面A1与在所述喷射阀构件（2）上形成的液压工作面A2的和大于在衔铁元件（4）上形成的并且界定所述控制容积（5）的液压工作面A3，使得在与所述控制容积（5）相关的液压工作面A1、A2、A3的面积比的基础上引起力放大。此外，根据本发明，所述喷射阀构件（2）能够在其闭合行程期间机械耦合到所述衔铁元件（4），所述衔铁元件在所述喷射阀构件（2）的闭合方向上由衔铁弹簧（7）的压力加载，使得借助所述衔铁弹簧（7）能够引起所述喷射阀构件（2）的闭合行程。

Description

燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射器，用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，具有权利要求1前序部分所述的特征。所述燃料喷射器包括电磁致动器，用于直接控制一个优选针形的喷射阀构件，通过所述喷射阀构件的往复运动，所述燃料喷射阀的至少一个喷射孔可开启或闭合。
背景技术
燃料喷射器的喷射阀构件的控制通常间接使用电磁致动器作为操纵设备。为此，所述电磁致动器包括电磁阀，借助所述电磁阀，向喷射阀构件施加的控制力可在控制空间中改变，使得随着控制压力的改变来引起所述喷射阀构件开启或闭合。然而，所述间接控制已经证明是存在缺陷的，因为用于降低控制压力所需要的控制量导致复原并且此后必须恢复到高压。此外，相对于直接控制的原理条件，间接控制喷射阀构件具有延迟的响应特性。然而为了实现直接控制喷射阀构件，直到今天，已知的几乎唯一的喷射器构思是使用压电致动器。因为在系统压力为2000巴时使用电磁致动器则需要太大的电磁致动器，以便实现开启喷射阀构件所需要的力。
此外，从DE102006015745A1已知一种燃料喷射器，具有直接控制的喷射阀构件和电磁阀形式的电磁调节器。通过电磁阀能够开启或者闭合第一控制空间的排流流道，所述电磁阀通过入口节流阀施加系统压力。为了缩短所述喷射阀构件的原理条件的长开启和闭合周期，提出所述电磁阀通过附加的旁路环绕，所述旁路连接排流流道与高压接口。尽管如此，对此也有公开的喷射器构思，它的基础条件是通过低压侧出口排出确定的控制量。
发明内容
从前述现有技术出发，本发明的任务在于提供一种具有电磁致动器的燃料喷射器，所述燃料喷射器能够直接控制喷射阀构件，因而能够无复原量地运行。同时，所提出的燃料喷射器可简单且成本适宜地制造。
所述任务通过一种具有权利要求1的特征的燃料喷射器完成。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出。
所提出的燃料喷射器具有电磁致动器，所述电磁致动器具有往复运动的衔铁以直接控制优选针形的喷射阀构件。根据本发明，所述喷射阀构件在开启行程的第一阶段期间可与一个液压转换器机械耦合，所述液压转换器具有一个限定控制空间的液压工作面A1，它与在喷射阀构件上构造的液压工作面A2的和大于在衔铁元件上构造的、限定控制容积的液压工作面A3，因此基于控制容积相关的液压工作面A1、A2和A3的面积比引起力放大。根据本发明，所述喷射阀构件还在闭合行程期间可与所述衔铁元件机械耦合，所述衔铁元件在喷射阀构件的闭合方向上由衔铁弹簧加载，以使得借助所述衔铁弹簧引起所述喷射阀构件的闭合行程。单独的闭合弹簧在闭合方向上向所述喷射阀构件施加闭合力，单独的闭合弹簧因此不是必需的。省去闭合弹簧而具有的优点是降低了制造成本和协调费用。所述控制容积还能够被降低，这适于引起所述喷射阀构件的响应特性。此外，在喷射阀构件开启行程的第一行程期间在使用电磁致动器条件下能够实现力的放大。所述控制因此实现复原量自由。
在开启行程的第一阶段期间，克服在闭合的压力阀构件上的压力差，压力差在开始时非常大。为了从它的承座提起所述喷射阀构件，因而需要力放大。伴随力放大的路径减少在喷射阀构件的开启行程的这个阶段中是无关紧要的。对于整个承座节流，在第二阶段期间，从力放大转换到路径放大。伴随路径放大的力减小也是可忽略的，因为随着喷射阀构件的前进行程，在喷射阀构件下面构成适应系统压力的压力，以使得进一步提高喷射阀构件所需要的力降低。从力放大转换到路径放大通过改变分别与控制容积相关的液压工作面的面积比来实现。
优选地，为了在喷射阀构件的开启行程的第二阶段期间实现路径放大，在喷射阀构件上构造的液压工作面A2选定为小于在衔铁元件上构造的液压工作面A3。此外，在开启行程的第二阶段期间，喷射阀构件与液压转换器的机械耦合被消除，因而与控制容积相关的液压工作面的面积现在为A2/A3＜1。
根据本发明的优选实施例，为了喷射阀构件与液压转换器的机械耦合，在喷射阀构件上构造止挡面。所述止挡面引起在液压转换器往复运动时，喷射阀构件同步运动。液压转换器的往复运动又通过衔铁元件的往复运动在电磁致动器的方向上和伴随着控制容积中控制压力的降低实现。因为在喷射阀构件的开启行程的这个阶段期间，液压工作面A1和A2增加并且在二者的和大于衔铁元件的液压工作面A3，引起力放大，借助力放大，能够克服开始时的高闭合力。
为了使喷射阀构件从液压转换器脱离耦合并且因此引起从力放大转换到路径放大，优选在燃料喷射器的壳体上构造一个挡块。所述挡块用于液压转换器的单侧有效的行程限制。也就是说，液压转换器的开启行程不同于所述喷射阀构件的开启行程地被限制。在所述喷射阀构件的开启行程的第二阶段期间，液压转换器位于壳体部分的挡块上，因而不只是液压转换器与喷射阀构件的机械耦合，而是还有液压转换器与衔铁元件的机械耦合被消除。仅仅喷射阀构件的液压耦合仍然存在，因而通过面积比A2/A3＜1，可引起路径放大。
根据本发明的另一优选实施例，液压转换器构造为盘形或者活塞形的，并且具有一个接收所述喷射阀构件的中央孔。以这种方式允许在喷射阀构件的开启行程的第一和第二阶段期间，最简单地实现前述面积比。在喷射阀构件上构造的挡块能够构造为例如在喷射阀构件的直径放大区域中的径向凸肩。进一步优选地，所述液压转换器、喷射阀构件和衔铁元件共轴地布置，其中，构造在衔铁元件上的液压工作面A3与工作面A1和A2相对置。
有利地，设置弹簧的压力的液压转换器，借助液压转换器保证在喷射器处于闭合位置时液压转换器位于喷射阀构件的挡块上。所述弹簧相应地仅仅保证所述液压转换器在喷射过程后又进入它的输出位置。因此，能够使用相对软的弹簧。至少所述弹簧力选定为小于衔铁弹簧的，以便引起所述喷射阀构件的整个闭合行程。
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。附图示出根据本发明的燃料喷射器的示意性纵剖图。
具体实施方式
所示的根据本发明的燃料喷射器具有电磁致动器1以操纵喷射阀构件2。喷射阀构件2导致在喷嘴体13中往复运动地开启和闭合至少喷射孔3。为了操纵喷射阀构件2，电磁致动器1具有同样往复运动的衔铁元件4，在轴向方向上控制容积5用液压工作面A3限界。在电磁致动器1接通时，衔铁元件4在致动器的方向上运动并且以这种方式引起控制容积5中压力下降。因为控制容积5还由在液压转换器6上构造的液压工作面A1和在喷射阀构件2上构造的液压工作面A2限界，实现控制容积5与衔铁元件4液压耦合。也就是说，液压转换器6与喷射阀构件2跟随衔铁元件4的运动。因为液压工作面A1和A2的和选定为大于面A3，在喷射阀构件2的开启行程的第一阶段期间，所述面积比引起力放大。为了保险起见，不仅液压转换器6，而且喷射阀构件2也跟随衔铁元件4的运动，液压转换器6和喷射阀构件2可通过在喷射阀构件2上构造的止挡面8机械耦合。在开启行程的第一阶段期间，液压转换器6位于喷射阀构件2的这个止挡面8上。喷射阀构件2的开启行程的一部分相应地共同操纵液压转换器6和喷射阀构件2。在起初开启后，燃料在喷射阀构件2降低进一步提高喷射阀构件所需要的力时流动。相应地，现在能够从力放大转换到路径放大。所述转换通过液压转换器6在另一行程上受到阻止。也就是说，液压转换器6与喷射阀构件2的机械耦合在喷射阀构件2的开启行程的这个第二阶段期间被解除。作为有效的液压工作面，相应地现在工作面A2和A3仍然相对置。因为在喷射阀构件2上构造的液压工作面A2选定为比在衔铁元件4上构造的液压工作面A3小，现在获得路径放大。
为了限制液压转换器6的行程，在壳体部分9上构造挡块10。如果液压转换器6达到与挡块10接触，液压转换器6与喷射阀构件2的机械耦合被解除，喷射阀构件2单独向前运动。目前以更简单的方式实现机械耦合，即其方式是喷射阀构件2被接收在液压转换器6的中央孔11中并且为了构造止挡面8而具有外径放大的区域，其中，所述外径选定为大于中央孔11的内径。弹簧12液压转换器6在止挡面8的方向上施加有压力，保证在喷射阀构件2的开启行程的第一阶段期间或者处于喷射器的闭合位置中液压转换器6安置在止挡面8上。
为了封闭至少一个喷射孔3，电磁致动器1停止接通。衔铁元件4中的一个在封闭方向上以施加压力的衔铁弹簧7保证衔铁元件4的复位。在复位时，衔铁元件4达到围绕喷射阀构件2并且将它压回到它的承座中。因为在结束阶段期间喷射阀构件2与衔铁元件4的机械耦合，喷射阀构件2的复位同样通过衔铁弹簧7的压力引起。衔铁弹簧7的弹簧力相应地选定为相对高。在每种情形下，衔铁弹簧7的弹簧力选定为比弹簧12的弹簧力大，弹簧12的弹簧力在喷射阀构件2的开启方向上向液压转换器加载。使喷射阀构件2复位的单独的复原弹簧可被省去，由此使制造成本和协调费用降低。
本发明不限于所示的实施例。此外，尤其是考虑到衔铁元件4、液压转换器6和/或喷射阀构件2的实例能够实现变型。

Claims (6)

1.用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，具有用于直接控制优选针形的喷射阀构件（2）的电磁致动器（1），通过所述喷射阀构件的往复运动，所述燃料喷射器的至少一个喷射孔（3）可开启或闭合，其中，所述电磁致动器（1）包括往复运动的衔铁元件（4）以控制一个控制容积（5）中的控制压力，其特征在于，
所述喷射阀构件（2）在它的开启行程的第一阶段期间可与液压转换器（6）机械耦合，所述液压转换器（6）具有一个限界所述控制容积（5）的液压工作面A1，所述液压工作面A1与在所述喷射阀构件（2）上构造的液压工作面A2的和大于在所述衔铁元件（4）上构造的并且限界所述控制容积（5）的液压工作面A3，使得基于与所述控制容积（5）相关的液压工作面A1、A2和A3的面积比引起力放大，还使得所述喷射阀构件（2）可在它的闭合行程期间与所述衔铁元件（4）机械耦合，所述衔铁元件在所述喷射阀构件（2）的闭合方向上由衔铁弹簧（7）施加压力，使得借助所述衔铁弹簧（7）可引起所述喷射阀构件（2）的闭合行程。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，
在所述喷射阀构件（2）上构造止挡面（8）以与所述液压转换器（6）机械耦合。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，
在所述喷射阀构件（2）上构造的止挡面（8）引起所述喷射阀构件（2）在所述液压转换器（6）往复运动时同步运动以在所述喷射阀构件（2）的往复运动的第一阶段期间导致力放大的转换。
4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，
在所述燃料喷射器的壳体部分（9）上构造一个挡块（10）以单侧地有效限制所述液压转换器（6）的行程。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述液压转换器（6）构造为盘形的或活塞形的，并且具有一个中央孔（11）以接收所述喷射阀构件（2）。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述液压转换器（6）被加载弹簧（12）的压力。
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