CN103987953A - 燃料喷射装置的解耦元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的用于燃料喷射装置的解耦元件的特征尤其在于实现了低噪音构造。所述燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀(1)和用于燃喷射阀(1)的汽缸盖(9)中的一个接收孔(20)以及位于燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)和所述接收孔(20)的壁之间的解耦元件(24)。所述解耦元件(24)作为固体活节，具有非线性的渐进弹簧曲线，其中至少一个支撑环(28、28’)具有球形的或凸球形的阀支撑面(29)，支撑环从平坦的环形区域(30)向上延伸，其中所述平坦的环形区域(30)以支撑基座(31)为基础,和环形区域(30)内侧(34)的内直径D小于支撑环(28、28’)的内直径和支撑基座(31)的内直径，其中所述支撑基座支撑在所述接收孔(20)的壁上。所述燃料喷射装置尤其适用于将燃料直接喷射到混合压缩的点燃式内燃机的燃烧室中。

Description

燃料喷射装置的解耦元件
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求类型的、用于燃料喷射装置的解耦元件。
背景技术
原则上，人们很久以前就已经知道设置燃料喷射装置，其中在安装在内燃机汽缸盖的接收孔中的喷射阀上设置平坦的中间元件。以已知的方式，这种中间元件作为垫圈形式的支撑元件，贴靠在汽缸盖的接收孔的凸肩上。借助于这种中间元件来补偿制造和安装容差并且保证即使在燃料喷射阀稍微倾斜时轴承也无剪力。所述燃料喷射装置尤其适用于安装在混合压缩的点火式内燃机的燃料喷射装置中。
从DE101 08 466A1已知另一种用于燃料喷射装置的简单的中间元件。这种中间元件是具有圆形截面的垫环，它用作配置和支撑所述燃料喷射阀的补偿元件，并且布置在燃料喷射阀和汽缸盖中接收孔的壁都呈截锥形延伸的区域中。
此外，还从DE100 27 662A1、DE100 38 763A1和EP1 223 337A1已知用于燃料喷射装置的中间元件，但它们的结构复杂，制造成本过高。这些中间元件的特点在于它们都构造为多件式的或者多层式的，并且部分地承担密封和衰减功能。从DE100 27 662A1已知的中间元件包括基体和支架，密封介质安装在基体和支架中，所述密封介质从所述喷射阀的喷嘴体渗入。从DE100 38 763A1已知一种多层式补偿元件，所述多层式补偿元件是由两个坚硬的环和一个弹性中间环装配得到的，其中弹性中间环三明治式地布置在这两个坚硬的环中间。这个补偿元件不仅使所述燃料喷射阀相对于所述接收孔的轴倾斜相当大的角度范围，而且使所述燃料喷射阀从所述接收孔的中间轴径向移动。
从EP1 223 337A1已知一种同样多层式的中间元件，其中这个中间元件是由多个垫圈组装得到的，所述垫圈是由衰减材料制成的。所述衰减材料选自金属、橡胶或聚四氟乙烯(PTFE)，并且布置成能够衰减因燃料喷射阀运行而引起的振动和噪声。然而所述中间元件因此必需包括四到六层以获得希望的衰减效果。
此外，为了减小所产生的噪声，US6,009,856A提出所述燃料喷射阀用壳体包围并且用弹性的噪声衰减物质填满由此形成的中间腔。这种噪声衰减方式当然是成本过高的，安装不友好的及价格昂贵的。
发明内容
根据本发明的解耦元件用于燃料喷射装置，具有权利要求1的区别技术特征，它具有的优点是，以非常简单的结构形式制成固体关节，并因而实现改善的噪声衰减。根据本发明，所述解耦元件具有非线性的递增的特性曲线，因为所述解耦元件的特性曲线，如果所述解耦元件安装在燃料喷射装置中，所述燃料喷射装置具有很多积极的且有利的方面，其中所述燃料喷射装置具有用于燃料直喷的喷嘴。所述解耦元件在空载点中的低刚度能够使燃料喷射阀从汽缸盖解耦，并且因此在噪声临界的空载运行中明显减小从汽缸盖发出的噪声。正常系统压力时的高刚度有助于汽车运行中内燃机喷射阀的总低速运行，并因而一方面保证密封圈的耐用性，另一方面保证燃烧室中燃料喷雾的稳定喷射点，这对均匀燃烧过程的稳定性是非常重要的，其中所述密封圈用作燃烧室的密封件和用于燃料轨道的密封。
通过在从属权利要求中列举的措施获得权利要求1所述的燃料喷射装置的有利的改进方案和改善。
特别有利的是，设置一个或多个水平的或竖直的微间隙，这些微间隙用于所述弹簧特性曲线的适当布置。
在解耦元件是多件式的时，间隔垫圈有利地设置作为独立构件，所述独立构件然后构成支撑管座，其中所述间隔垫圈也由另外的构件，阶梯式的环形盘作为支撑管座的一部分从下侧抓牢。所述间隔垫圈用于调整所述解耦元件的刚度坡度，因为所述支撑管座通过所述解耦元件的厚度(高度)和径向延伸部调整所述支撑管座的大小，并且通过所述厚度(高度)还同时调整在所述第一上部构件和所述间隔垫圈之间形成的环形间隙的大小。
附图说明
在附图中简单地示出并且在下面的说明中详细地阐述本发明的实施例。在附图中示出：
图1示出了部分燃料喷射装置，所述燃料喷射装置具有被构造为固体活节的解耦元件；
图2以放大图示出了图1的部分II，其示出了根据本发明的一件式解耦元件的360°支撑环；
图3示出了解耦元件的替换实例，其具有三个支撑段；
图4示出了沿图3中的线IV-IV剖切解耦元件的剖面图；
图5示出了沿图3中的线V-V剖切解耦元件的剖面图；
图6以剖面图示出了解耦元件的第二替换实例，其类似于图4的视图；
图7以剖面图示出了解耦元件的第三替换实例，其类似于图4的视图；
图8以剖面图示出了解耦元件的第四替换实例，其类似于图4的视图；
图9示出了本发明的解耦元件的多件式技术方案的又一实例；和
图10示出了本发明的解耦元件的多件式技术方案的第二实例。
具体实施方式
为了理解本发明，下面借助图1详细说明根据本发明的解耦元件24安装在燃料喷射装置中的安装状态。作为第一实施例，在图1中以侧视图示出了一个阀，其形式为用于混合压缩的点燃式内燃机的燃料喷射装置的喷射阀1。燃料喷射阀1是燃料喷射装置的一部分。燃料喷射阀1利用下游端部安装在汽缸盖9的接收孔20中，燃料喷射阀1的形式为直喷式的喷射阀，用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室25中。密封环2承担燃料喷射阀1相对于汽缸盖9的接收孔20的壁的最佳密封，其中密封环2尤其是用特氟龙()制成的。
根据本发明的解耦元件24作为固定活节，插入到阀壳体22的凸缘21和接收孔20的凸肩23之间，其中接收孔20的凸肩23相对于接收孔20的纵向延伸部呈直角。燃料喷射阀1在它的输入侧端部23具有被连接到燃料分配管(燃料轨道)4的插拔连接线，所述插拔连接线通过位于燃料分配管4的连接管6(以截面示出)和燃料喷射阀1的输入管7之间的密封环5密封。燃料喷射阀1插入到燃料分配管4的连接管6的接收口12中。由此得知，连接管6例如与固有的燃料分配管4是一件式的并且在接收口12的上游具有直径缩小的流动口15，燃料由此流入燃料喷射阀1。燃料喷射阀1通过用于电接触的电连接插头8进行操作，以控制燃料喷射阀1。
为了使燃料喷射阀1和燃料分配管4间隔开以彼此之间尽可能不存在径向力，并且为了将燃料喷射阀1可靠地压制在汽缸盖的接收孔中，设置位于燃料喷射阀1和连接管6之间的压板10。压板10被构造为弧形部件，例如冲压-折弯件。压板10具有部分环形的基体11，压板夹头13从基体11折弯，在安装状态下贴靠在燃料分配管4的连接管6的下游端面14上。
本发明的任务是通过解耦元件24的适当布置和几何形状实现噪声衰减的改善，尤其是在对噪声敏感的怠速运行中。在高压直喷时燃料喷射阀1的关键噪声源是在阀运行期间导入到汽缸盖9中的力(固体声)，该力导致汽缸盖9的结构激励并由此发出空气波。为了实现噪声的改善，力求使导入到汽缸盖9中的力减小到最小。除减小因喷射而引起的力外，这通过燃料喷射阀1和汽缸盖9之间的传输特性的影响来实现。
从机械意义来讲，燃料喷射阀1支撑在位于汽缸盖9的接收孔20中的解耦元件24上，称作一般的弹簧-质量-阻尼器系统。汽缸盖9的质量在这里能够相对于燃料喷射阀1的质量假设为近似无穷大。这种系统的传输特性的特点就在于在谐振频率fR范围中的低频时和解耦频率fE上侧绝缘范围中的低频时提高。
本发明的目标是在主要使用弹性绝缘(解耦)的条件下布置解耦元件24以降低噪声，尤其是在汽车怠速运行中。本发明包括一方面在考虑到在可变运行压力燃料直接喷射燃料时的典型要求和边界条件，适当弹簧特性曲线的定义和布置，另一方面解耦元件24的布置，在这种情况下，描绘这样定义的弹簧特性曲线的特征和通过选择更简单的几何形状参数适应所述喷射系统的特定边界条件。
为了能够以简单的和低成本的方式转化燃料直接喷射的典型边界条件时的非线性弹簧特性曲线(燃料喷射阀1的小的结构空间、大的力和小的总运动)，根据本发明的解耦元件24构造为固体活节，解耦元件24具有支撑环28，支撑环28具有球形或凸球形的阀支撑面29，阀支撑面29从环形区域30的表面向上延伸，其中环形区域30的表面又基于宽度更小的支撑基座31。解耦元件24的环形区域30的表面还能够可选地利用它的内边缘支撑在一个环上，这个环具有小的截面直径，例如是布置在阀凸肩上的止推环32。
图2以放大图示出了图1中围绕解耦元件24的圆圈的部分II，其具有根据本发明的一件式解耦元件24的360°的支撑环28。解耦元件24的外直径在这里例如对应解耦元件24上侧的阀壳体22的直径。关于它的外直径，解耦元件24具有圆柱形的侧面。对于内侧，解耦元件24具有根据本发明的结构。下面仍然借助下面的视图详细阐述本发明的构型。
图3示出了解耦元件24的替换实例，其中在解耦元件24的周缘上构造了均匀分布的三个支撑环段28’，而不是环形的支撑环28。这些支撑环段28’在这里只具有周缘延伸部，这个周缘延伸部对应大约15°到45°。除具有三个支撑环段28’的合适技术方案外，也可想象设置四个、五个、六个或更多支撑环段28’。
图4示出了沿图3中线IV-IV剖切解耦元件24的剖面，而图5示出了沿图3中线V-V剖切解耦元件24的剖面。根据图4的剖切解耦元件24的剖面同样表达了具有整个环形的支撑环28的构型。从图4可清楚地看到，例如在支撑环段28’的区域中可分别引入水平的微型槽33，这些微型槽33有助于弹簧特性曲线的适当布置。类似地，在整个环形的支撑环28的情形中设置环形的微型槽33，但也可设置多个沿周缘分布的微型槽33。在图4中非常直观地得到根据本发明的解耦元件24的型廓和尺寸关系，其中应注意，微型槽33的大小不表示真实比例，而是明显夸张地、可辨认地绘出。支撑环28或支撑环段28’设有球形或凸球形的阀支撑面29，在解耦元件24的安装状态下，阀支撑面29对应圆锥形的阀壳体表面21，从而在这里理想地看到仅导致对应的结构配对件1、24的线接触，对应的结构配对件1、24在具有多个短的支撑段28’的实例中甚至更明显地减小。支撑环28从平坦的环形区域30向上延伸，平坦的环形区域30尽可能向内延伸并且就此而言在它的内侧34具有最小的内直径Di。平坦的环形区域30又具有小宽度的支撑基座31，其中支撑基座31的内侧26圆锥形地延伸，由此支撑基座31的内直径Ds沿它的高度可改变，它的最大内直径Ds位于解耦元件24的下边缘处，于是支撑基座31具有最小的材料厚度。
为了理解本发明，但以最小的方式对其进行限制，可按照根据本发明的解耦元件24优选具有的下述尺寸实施：
-支撑基座31的下边缘处的最大内直径Ds，大约17mm；
-平面环形区域30的内直径Di，大约14mm；
-支撑环28在朝向环形区域30的过渡区处的内直径Da，大约18mm；
-解耦元件24的外直径Do，大约21mm；
-支撑环28的高度b，大约1.25mm；
-微型槽33的高度t，大约0.03-0.06mm；
-在支撑环28中从微型槽33的端部到阀支撑面29的最小间距，大约0.3-0.5mm。
微型槽33被引入到支撑环28中可例如利用线切割、激光钻孔、激光切割进行。解耦元件24本身能够利用MIM技术(金属喷射模制)制造或者典型地制造为车削件(包括变型/折弯)。
图6以类似于图4的视图的截面示出了解耦元件24的第二替换实例，其中例如在三个平面中引入不同长度的水平微型槽33，其中例如最长的微型槽33设置在支撑基座31中。
图7以类似于图4的视图的剖面示出了解耦元件24的第三替换实例，其中引入了竖向的微型槽33，微型槽33在解耦元件24的外直径DO附近从解耦元件24的下边缘一直延伸到环形区域30的高度。
图8以类似于图4的视图的剖面示出了解耦元件24的第四替换实例，其中引入了多个竖向的微型槽33，微型槽33从解耦元件24的下边缘向内一直延伸到支撑环28、28’的区域中，并且在这里实施为不同的宽度和长度。竖向微型槽33的宽度例如多达0.3mm。
另外，也可设想在图6、7和8的实施例中示出的微型槽33是其它结构。
图9示出了根据本发明的解耦元件24的另一实例，解耦元件24在这种情形下构造为多件式的。在这里，第一构件35构成平坦的环形区域30的第一部分以及支撑环28、28’，而被构造为间隔垫片的第二构件36构成平坦的环形区域30的第二部分以及间隔垫片36在下面还构成支撑基座31的一部分。阶梯式的环形盘37具有中部圆锥形区域38，间隔垫片36的厚度可利用这个中部圆锥形区域38进行协调，并且在根据图4和5的支撑基座31的圆锥形内侧26的型廓边界相同。间隔垫片36用于调整解耦元件24的刚度增大，因为通过间隔垫片36的厚度(高度)和支撑基座31的径向延伸来调整间隔垫片的尺寸，并且通过所述厚度(高度)同时调整在第一构件35和间隔垫片36之间构成的环形间隙39的尺寸。
各构件35、36、37例如利用焊点或焊缝相互固定地、可靠地连接，其中各构件35、36、37共同构成解耦元件24。
图10再次示出了本发明解耦元件24的多件式技术方案的第二实例的安装状态，其中解耦元件24包括四个构件35、36、37、40。解耦元件24与图9所描绘的解耦元件24的不同之处在于，支撑环28、28’构造为环形颈环以使结构紧凑，平坦的环形区域30通过薄盘40构成，薄盘40一直延伸到解耦元件24的外直径，并且就此而言在下侧接触支撑环28、28’。此外，图10阐明了解耦元件24不是必须强制齐平地与阀壳体22在径向外侧联接，而是如图所示，根据安装要求也能够承受。没有示出但仍然包括一个参考变型。
共同构成解耦元件24的各个构件35、36、37、40例如利用焊点或焊缝相互固定地、可靠地连接。

Claims (11)

1.一种内燃机燃料喷射设备的燃料喷射装置用的解耦元件，尤其用于将燃料直接喷射到燃烧室中，其中所述燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀(1)和一个用于所述燃料喷射阀(1)的接收孔(20)，并且所述解耦元件(24)被引入到所述燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)和所述接收孔(20)的壁之间，其特征在于，
所述解耦元件(24)被制成为固体活节，其中所述固体活节的弹簧特性曲线是非线性的、递增的，其中至少一个支撑环(28、28’)具有球形或凸球形的阀支撑面(29)，所述阀支撑面(29)从平坦的环形区域(30)向上延伸，其中所述平坦的环形区域(30)以支撑基座(31)为基础，并且所述环形区域(30)的内侧(34)的内直径Di小于支撑环(28、28’)的内直径和支撑在所述接收孔(20)的壁上的支撑基座(31)的内直径。
2.根据权利要求1所述的解耦元件，其特征在于，所述解耦元件(24)构造为一件式的或多件式的。
3.根据权利要求1或2所述的解耦元件，其特征在于，所述支撑环(28)构造为环形的。
4.根据权利要求1或2所述的解耦元件，其特征在于，所述支撑环(28)通过至少三个支撑环段(28’)构成，这些支撑环段(28’)分别具有从15°到45°的周缘延伸部。
5.根据前述权利要求中任一项所述的解耦元件，其特征在于，至少一个水平的或竖向的微型槽(33)从所述解耦元件(24)的外侧面或下边缘开始被引入到所述解耦元件(24)中。
6.根据权利要求5所述的解耦元件，其特征在于，所述微型槽(33)具有0.03mm和0.3mm之间的宽度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的解耦元件，其特征在于，所述支撑基座(31)的内侧(26)呈圆锥形地延伸，从而所述支撑基座(31)在所述解耦元件(24)的下边缘上具有最大的内直径Ds。
8.根据前述权利要求中任一项所述的解耦元件，其特征在于，所述解耦元件(24)由三个或四个相互固定连接的构件(35、36、37、40)组装而成。
9.根据权利要求8所述的解耦元件，其特征在于，所述至少一个支撑环(28、28’)构造在第一构件(35)上，而间隔垫片(36)作为第二构件，阶梯式的环形盘(37)作为第三固件，所述间隔垫片(36)由所述阶梯式的环形盘(37)从下侧接触。
10.根据权利要求9所述的解耦元件，其特征在于，所述间隔垫片(36)用于调整所述解耦元件(24)的刚度增大，因为通过所述支撑基座(31)的厚度(高度)和径向延伸长度调整它的尺寸，并且通过所述厚度(高度)同时调整在第一构件(35)和间隔垫片(36)之间构成的环形间隙(39)的大小。
11.根据前述权利要求中所述的解耦元件，其特征在于，所述用于燃料喷射阀(1)的接收孔(20)构造在汽缸盖(9)中，并且所述接收孔(20)具有凸肩(23)，所述凸肩(23)垂直于所述接收孔(20)的延伸部进行延伸，并且利用所述解耦元件(24)的支撑基座(31)贴靠在解耦元件(24)上。
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