CN103261665A - 用于内燃机的燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射阀（1），其包括阀体（5），在所述阀体中构造压力腔（7），所述压力腔在一端被圆锥形阀座（13）限定，盲孔（14）连接到所述圆锥形阀座上。阀针（10）可纵向移动地布置在压力腔（7）中，该阀针以阀密封面（12）与圆锥形阀座（13）共同作用以控制从压力腔（7）流向构造在阀体（5）中的喷射孔（15；115；215）的燃料流，其中，所述阀针(10)当其紧贴在阀座（13）上时用阀针尖（18）突出到盲孔（14）中。当阀针（10）紧贴在阀座（13）上时，喷射孔（215）的入口（216）在盲孔（14）中布置在阀针尖（18）的下游，其余喷射孔（115）的入口（116）布置在阀针尖（18）的上游。包括这种燃料喷射阀（1）和铅笔形点火塞（35）的内燃机被构造，使得从下游喷射孔（215）射出的燃料形成引燃射束，该引燃射束指向铅笔形点火塞（35）或在该铅笔形点火塞附近定向。基于喷射孔的该位置，即使当阀针偏离并且甚至具有小的阀针行程时，燃料也在朝向铅笔形点火塞的方向上被喷射。

Description

用于内燃机的燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射阀，例如它适用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中，该燃料喷射阀尤其用于自点火的、快速运行的内燃机。

背景技术

本发明在这里从例如从DE102004050046A1已知的内燃机的燃料喷射阀出发。这种燃料喷射阀具有阀体，在阀体中布置可纵向移动的活塞形阀针。所述阀针与圆锥形阀座共同作用，燃料供给通过阀针控制的多个喷射孔，由此自由地形成燃料流或者中断。燃料喷射孔在这里从盲孔起始，所述盲孔连接到圆锥形阀座上，其中，多个喷射孔一般分布地布置到阀体的圆周上。

所述盲孔喷嘴将燃料恰好分配到不同的喷射孔上方，然而这具有的缺点是喷射孔的数量不允许任意提高，以不妨害喷嘴的机械稳定性。这优化喷嘴边缘的设计：一方面喷射孔有利地具有小的直径，因为由此保证燃料更好地雾化。另一方面，如现代内燃机具有的高功率绝对需要提供大的喷射横截面以能够在接合的短时间内将需要的燃料量引入到燃烧室中，这需要制成大数量的喷射孔。因而必须在喷射孔直径和喷射孔数量之间取得折中。

此外，考虑盲孔的体积必须保持尽可能小。然而，如果盲孔的体积很小，就不再能够在阀体中构造所需数量的喷射孔，这是达到本发明的功率所需要的。与之相反，大盲孔体积意味着燃料在结束喷射后也能够到达燃烧室中。因为这些燃料不再足以被雾化，只不完全燃烧并导致升高的有害物质任务。

为了解决受限喷射孔数量的这个问题，已知喷射孔在盲孔中布置在尽可能远的上游，盲孔的直径也相对大，因为所述盲孔朝向燃烧室侧端部逐渐向内变细。通过所述喷射孔的这种布置，允许在阀体中构成所需数量6、8或10个喷射孔，但不危害阀体的稳定性。

为了进一步减小盲孔体积，所述阀针这样构造，即使得当阀针在它的闭合位置，即紧贴在阀座上时，所述阀针部分地伸入到所述盲孔中，因而阀针尖达到喷射孔的高度。由此所述阀针至少部分地覆盖所述喷射孔。这一直没有问题，如阀针恰好置中在阀体的高压室中。

然而这不在保证。在制造阀体时，尤其是通过阀座和阀针导向部分的硬化过程，这能够得到所述阀针在阀体内部具有相对大的游隙，因而因不均匀的入流或者因其他故障等，所述阀体通过抵靠保持体弯曲、阀针的离开而发生变形。因此，所述阀针从它的中间位置侧向地位移，并且关于圆锥形阀座不再恰好置中。

如果只喷射小的提前喷射量，因而阀针只执行非常小的行程，明显比在主要喷射时需要的最大行程小的行程。如果所述阀针现在从它的中间位置偏移，因而燃料不再均匀地分配到喷射孔上，并且很多燃料通过一个喷射孔喷射，而其他喷射孔没有或只输送小量燃料到燃烧室中。

在自点火内燃机中，为了改进可燃性，一般设置铅笔形点火塞，即在燃烧室中的核心元件，以便改进燃料-空气混合物的可燃性，尤其是在冷发动机时。因此，如果所述铅笔形点火塞能够它的功能，燃料必须可直接进入它的附近，这一般发生燃料喷射阀的喷射孔这样取向以使得由此喷射的燃料到达铅笔形点火塞的紧邻附近。如果现在该喷射孔直接通过离开的阀针覆盖，显著降低对内燃机的可燃性并且甚至能够导致完全不发生点火和没有燃烧的燃料到达排气系统中。

现有技术中已知不同的沉淀物，以保证燃料持续到达铅笔形点火塞附近。因而从日本公开文献JP2000-002116A已知一种铅笔形点火塞装置，它通过所述铅笔形点火塞和离开的燃料射束之间的相应角度持续地保证点火。此外，从DE102004032818A1已知一种铅笔形点火塞和燃料喷射阀的布置，其中，所述燃料喷射阀以不同的喷射角度喷出燃料射束，其中，保证至少一个射束通过不同的角度持续到达所述铅笔形点火塞区域中。

然而，所有这些解决方案都没有解决因为离开的阀针引起的不同的燃料分配问题。

发明内容

与此相反，根据本发明的燃料喷射阀具有的优点是即使在阀针离开时持续保证在内燃机燃烧室中好的点火和燃料燃烧，尤其是在冷启动阶段期间。为此，所述阀针具有连接到圆锥形阀座的盲孔，各个喷射孔离开盲孔，布置在阀针尖下游，以使燃料即使在阀针轴心偏移时通过喷射孔持续畅通无阻地射出。其余喷射孔相反地布置在阀针尖的上游并且保证所需要的燃料量达到燃烧室中。

通过各个布置在下游的喷射孔保证燃料持续地到达内燃机的可靠点火的期望区域中。因为阀针的离开对从喷射孔射出的总燃料量不具有值得注意的影响，因而获得这样的燃料喷射阀，即它在良好的可燃性时持续地将所需的燃料量引入到燃烧室中。此外，因为只有一个喷射孔在下游偏离阀针尖，所述盲孔允许构成得非常小，因而碳氢化合物任务能够保持很小。

在一个有利的第一构型中，所有喷射孔从盲孔起始。所述盲孔的体积保持很小，以使得当阀针位于它的闭合位置时，阀针尖突出到所述盲孔中。

在又一有利构型中，布置在阀针尖上游的喷射孔直接从所述圆锥形阀座起始。在阀针的闭合位置中，所述阀针因而完全覆盖所述喷射孔，从而所谓构成所谓座孔喷嘴。在圆锥形阀座的下游段上因制造原因反正一直存在的盲孔适于布置各喷射孔，能够将燃料射束即引燃射束引入到所述铅笔形点火塞附近。

在又一有利构型中，所有喷射孔，无论是在上游还是下游的各喷射孔，这样取向，使得从喷射孔射出的燃料射束的击中点位于围绕距离共同的虚拟圆上的燃料喷射阀的一定距离中。由此尽管燃料关于阀针尖的不同布置而均匀地分配在燃烧中，因而在燃烧室的所有区域发生均匀燃烧。

在又一有利构型中，通过其射出引燃射束的各喷射孔的直径与其他喷射孔的直径不同，以便能够优化控制燃料量和燃料雾化。因为保证各喷射孔的入流，在相同直径时一般通过这个喷射孔喷出更多的燃料。为了平衡，通过其喷射引燃射束的各喷射孔例如能够如其余喷射孔一样设计有更小的直径。

本发明还提供了一种具有燃烧室的内燃机，铅笔形点火塞和根据本发明的燃料喷射阀凸出在燃烧室中，其中，所述燃料喷射阀这样布置，以使得从布置在阀针尖下游的一个喷射孔喷出的燃料持续进入到铅笔形点火塞附近并且因而构成引燃射束。在这里还必须考虑或许燃烧室内部的空气流，因为经常形成空气进入流，燃烧室中的空气进行旋转运动。

附图说明

在附图中描绘根据本发明的燃料喷射阀和根据本发明的内燃机。在附图中示出：

图1根据本发明的燃料喷射阀的纵剖图，其中，只详细地描绘了基本燃烧室侧部分；

图2阀座区域中图1的放大图；

图3如图2的相同视图，示出另一实施例；

图4示意性地示出根据本发明的内燃机的燃烧室，所述内燃机具有燃料喷射阀和铅笔形点火塞；

图5根据本发明的内燃机的燃烧室的俯视图，和

图6示出根据本发明的燃料喷射阀和相应燃料射束的取向。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的燃料喷射阀1。所述燃料喷射阀包括保持体3和阀体5，其中，保持体3只部分地、示意性地示出，而阀体5以纵剖面示出。阀体5借助夹紧螺母6夹紧保持体3并且具有压力室7，压力室7构造为阶梯孔并且在阀体5的燃烧室侧端部上由圆锥形阀座13界定。阀座13在最外端部上过渡到盲孔14中，多个喷射孔15从盲孔14起始。活塞形阀针10纵向可移动地布置在压力室7中，它在压力室7的中部区域中被引导。燃料流在阀针导向部区域中通过阀针10上的多个刃磨部17保证，其中，刃磨部17构造在阀针10的导向部区域中。

阀针10在它的面向阀座的端部上具有阀密封面12，阀针10利用阀密封面12与阀座13共同作用，以开启和关闭从压力室7向喷射孔15的燃料流。在背离阀座的端部上，阀针10在套筒22中被引导，其中，套筒22由回动弹簧20压向保持体3，回动弹簧20环绕阀针10并且在背离套筒的端部上支承在支承环21上。套筒22、阀针10和保持体3界定控制室23，在控制室23中，通过一个适当的和现有技术中充分已知的控制阀允许调整正在变的燃料压力。

燃料喷射阀的工作原理如下：高压燃料被导入到压力室7中，并且在压力室7中处于稳定。在控制室23中，通过一个在这里未示出的控制阀调整正在变的燃料压力，燃料压力在压力室7中的压力和明显低压之间波动。按照控制室23中的压力，液压力作用到阀针10的背离阀座的端面上，由此阀针10被压向阀座13。进行喷射，从而降低控制室23中的压力，因而通过液压力作用到阀密封面12的一部分上和刃磨部17区域中的凸肩上，也压力作用到阀针10上，液压力将阀针10从阀座13推开，以使得在阀密封面12和阀座13之间，通过有效截面被控制，通过该通过有效截面，燃料能够从压力室7向喷射孔15流动。在控制室23中压力升高和作用到阀针10的背离阀座的端面上的相应液压力时，又使阀针10紧贴到阀座13上并且使喷射孔15或盲孔14对于压力室7封闭。

在图2中示出图1的阀座区域的放大图。阀针10在它的面对阀座端部上具有阀密封面12，在这里构成双锥体，从而两个锥体面之间构成密封边缘26，密封边缘26接触阀座13并由此追求良好的密封。阀针10的尖收缩端部形成阀针尖18，阀针尖18突出直到盲孔14中，并由此降低盲孔14的充满燃料的体积。盲孔14在这里同样基本上圆锥形的并且弄圆地构造在燃烧室侧的端部上，其中，在圆锥形阀座13和盲孔14之间构造边缘25。多个喷射孔15从盲孔14起始.在这里，当阀针10在它的闭合位置中，即紧贴在阀座13上时，单个喷射孔215布置在阀针尖18的非常远的下游，阀针尖18布置在这个喷射孔215的入口216的上游。其余喷射孔115布置在阀针尖18的上游，使得它的入口116布置在阀针尖18的上游。因为盲孔14在朝向燃烧室的方向上逐渐变细，盲孔14的直径在喷射孔的上游区域中比在盲孔14的底部上大。由此，在这个区域中允许布置更大数量的喷射孔115或入口116，不妨害这个区域中的阀体5的稳定性。

一般在多个部分喷射中，燃料喷射到内燃机的燃烧室中。当喷射周期期间，执行最多一个或两个提前喷射，然后执行主要喷射，其中，所述主要燃料喷射量喷射到燃烧室中。接着能够提供一个或多个延迟喷射，同样只有少量燃料体积加入到燃烧室中。这个喷射模型主要用于柔和地制成燃烧曲线，并且使有害物质任务最小。

对于一次喷射，阀针10只执行非常小的开启行程，微小的几毫米，以使控制阀座13和阀密封面12之间只有一个非常更小的截面。

如果在这里阀针10离开，即阀针10从压力室7内部的置中位置偏离，因而流入到盲孔14中的流入流不均匀地分布到整个圆周上，而是一个喷射孔115被供给很多燃料，另一个被供给更少量的燃料。与此相反，各下游喷射孔215更远地位于盲孔14中更下面，持续完全供给燃料，独立于阀针10现在的错位。通过喷射孔115、215的布置保证一方面允许在阀体5中布置更大量的喷射孔115、215，另一方面，至少下游喷射孔215被持续充满地供给燃料。

图3以如图2的相同视图示出根据本发明的燃料喷射阀的又一实施例。在这里示出的燃料喷射阀是所谓座孔喷嘴，其中，喷射孔115不从盲孔14，而是直接从阀座13起始。阀针10具有球形阀密封面12，阀密封面12在阀针10的闭合位置中直接位于阀座13上并由此直接封闭喷射孔115。这样做的优点是在闭合燃料喷射阀时，喷射孔115与燃料喷射阀内部的小的其他体积连接并且非受控燃料不能漏流到燃烧室中，这在燃烧时导致不希望的碳氢化合物任务，因为该燃料不被雾化并因而只不完全燃烧。

在这个喷射阀中还产生问题：在阀针10偏离轴心时，尤其是在只有小的阀针行程时，喷射孔115的一部分不或不完全供给燃料。为了向最少一个燃料射束持续可靠地供给燃料，现在连接到圆锥形阀座13的盲孔14只设计得非常小，盲孔14足够大以至于喷射孔215能够从这个盲孔14起始。因为保证持续流入到盲孔14中，从喷射孔215得到一直稳定的射束，而在燃料不均匀地分配到其余喷射孔115的情形下得到。

上游喷射孔115的直径能够与下游喷射孔215具有相同的直径，或者也能够设置不同的直径。这取决于流入条件，喷射孔与喷射阀的纵轴的角度和燃料希望分配在燃烧室中。

在图4中再次从外侧阀座区域中示出根据本发明的燃料喷射阀。附加地，这里显示各喷射孔的喷射射束37、38。喷射孔115、215的布置优选构成距离喷射阀的中心轴线一定的距离R，所有喷射射束37、38发生在共有的虚拟圆上。所述圆的直径R优选协调在内燃机活塞的活塞槽的尺寸并且大约对应这个槽的直径。上游喷射孔115在优选构造成位于共有的虚拟圆锥体上。

在图5中示意性地示出内燃机燃烧室的纵剖面，其中，内燃机具有发动机组30和汽缸盖32，汽缸盖32界定燃烧室34。燃烧室34构造为发动机组30中的孔，其中，活塞36可纵向运动地布置在燃烧室34中，活塞36以通常的、已知的方式将驱动力传递到曲轴上。活塞36具有活塞槽40，它的直径至少近似对应圆28的直径，根据图4的全部喷射射束37、38的发生点布置在圆28上。

铅笔形点火塞35和喷射阀1突出到燃烧室34中。从喷射阀1射出的喷射射束37、38分配在汽缸盖32和活塞36之间的空间中，并且与在那里存在的氧气构成可燃混合物，可燃混合物通过活塞36的向上运动压缩并由此点燃。

喷射阀1的喷射射束37、38这样布置，通过下游喷射孔215射出的喷射射束38构成持续进入到铅笔形点火塞35附近中的引燃射束。因为在这里通过铅笔形点火塞35引起特别高的温度，在这里特别容易地点燃燃料-空气混合物，即使是在冷内燃机时。其余喷射射束37分配到喷射阀的圆周上，因而燃料此外均匀地分配在整个燃烧死34中。

在图6中再次以俯视图示出燃烧室34与喷射阀1和喷射射束37及引燃射束38。视图示出引燃射束38的可能布置，其中，在这里必须考虑在燃烧室34内部的空气流39经常构成回旋，通过它吹离燃料射束37、38。咋这里示出的运动方向39中，引燃射束38必须不足以朝向铅笔形点火塞35取向，因此通过空气在燃烧室34中的运动方向，引燃射束38运动到铅笔形点火塞35上并且因而由热铅笔形点火塞35点燃。

Claims (8)

1.内燃机的燃料喷射阀，具有阀体（5），压力室（7）构造在所述阀体（5）中，所述压力室在一端由圆锥形阀座（13）界定，盲孔（14）连接到所述圆锥形阀座上，并且所述燃料喷射阀具有在压力室（7）中可纵向移动地布置的阀针（10），所述阀针（10）以阀密封面（12）与圆锥形阀座（13）共同作用以控制从所述压力室（7）向在阀体（5）中构造的喷射孔（15；115；215）的燃料流，其中，当所述阀针（10）紧贴在所述阀座（13）上时，所述阀针（10）以阀针尖（18）突出到所述盲孔（14）中，其特征在于，

当所述阀针（10）紧贴在所述阀座（13）上时，喷射孔（215）的入口（216）在盲孔（14）中布置在阀针尖（18）的下游，并且其余喷射孔（115）的入口（116）布置在阀针尖（18）的上游。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，所有喷射孔（15；115；215）从盲孔（14）起始。

3.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述布置在阀针尖（18）上游的喷射孔（115）从阀座（13）起始。

4.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述布置在阀针尖（18）下游的喷射孔（215）位于共有的锥形面上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述布置在阀针尖（18）上游的喷射孔（215）这样布置，以使得从该喷射孔（215）射出的燃料射束位于一个虚拟圆上，所有另外的、通过其余喷射孔（115）射出的燃料射束的击中点也位于这个虚拟圆上。

6.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，所有喷射孔（115；215）具有圆柱形，该圆柱形具有一直径，其中，所述布置在阀针尖（18）下游的喷射孔（215）具有的直径与其余喷射孔（115）的直径不同。

7.根据权利要求4所述的燃料喷射阀，其特征在于，所有布置在阀针尖（18）下游的喷射孔（115；215）具有相同的直径。

8.具有燃烧室（34）的内燃机，铅笔形点火塞（35）和具有根据权利要求1的特征的燃料喷射阀（1）突出到所述燃烧室（34）中，以使从燃料喷射阀（1）喷射的燃料能够在燃烧室（34）中点燃，其特征在于，

由布置在阀针尖（18）下游的喷射孔（215）喷射的燃料射束这样取向，以使所述燃料进入到所述铅笔形点火塞（35）附近并因而形成引燃射束。

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