CN104081037A - 用于内燃机的燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

燃料喷射阀，具有至少间接地由控制室(22)中的压力沿着关闭方向加载的喷嘴针(10)，其中控制室(22)能被填充处于高压下的燃料。燃料喷射阀中构造开启或者关闭与燃料喷射阀中的低压室(25)的连接的控制阀(3)，其中控制阀(22)包括运动的控制阀构件(4)。在燃料喷射阀中控制室(22)到低压室(25)的连接通过阀室(20)而构造，其中阀室(20)经过节流阀连接(23)与控制室(22)液压地连接并且阀室(20)经过控制阀(3)与低压室(25)是可连接的。还设有通过阀室(20)一直伸入控制室(22)的压力栓(30)，其中通过控制室(22)中的压力对压力栓(30)施加液压力并且由此在控制阀构件(4)上施加开启力。

Description

用于内燃机的燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及用于内燃机的燃料喷射阀，如优选地有应用于直接地把燃料喷射到内燃机的燃烧室中。

背景技术

从背景技术中已知用于内燃机的、优选地有应用于直接喷射燃料到自燃式内燃机的燃烧室中的不同的燃料喷射阀。并因此从专利申请文件DE 100 24 702 A1中已知一种包括被纵向可移动地设置在喷嘴体中的喷嘴针的燃料喷射阀。其中阀针打开并且关闭多个喷嘴口并且连接它们或者对着围绕喷嘴针的压力室而密封它们。为了控制喷嘴针的纵向运动在由喷嘴针限制的控制室中调节燃料压力，其中控制室中的压力在喷嘴针上施加闭合力。控制室通过控制阀是与回油室可连接的，从而它通过控制阀是与回油室可连接的。控制阀能不同地构造：对于这里已知的喷射阀把运动地设置在控制阀中的控制阀构件构造为与锥形的阀座一起工作的球。

在设计控制阀时要注意的是，喷射器在宽的压力范围中工作。就在应用在得以应用在乘用车中的快速运转的自燃式内燃机中时，重要的是，喷射阀不仅在例如只是300Bar的低压中应用，而且在直到大于2000Bar的最大喷射压力中可靠地工作。

对于已知的燃料喷射阀的控制阀，控制阀构件经常由控制室中的燃料压力用压力施加，从而开启的力作用在控制阀构件上，该力把控制阀构件从锥形阀座中挤出。然而控制阀必须对于例如300Bar到超过2000Bar的每个喷射压力-对于有些喷射阀直到2500Bar-而安全地保持闭合。对于常见的喷射阀把该闭合力仅仅通过必须用相应高的弹簧常数来构造的闭合弹簧来施加。例如是电磁铁的促动器必须克服该力。若对于低的喷射压力只有较小的力施加在控制阀构件上，从而电磁铁必须逆着几乎关闭弹簧的全部的力而开启。因为控制阀构件上用压力施加的面也能通过用运转时间决定的关闭来改变，因此必须用冗余来设置促动器，即，它必须一定能产生比其实上需要的较高的力，以在所有的运转时间上保证功能。它使得必要的是，在喷射阀中设置能施加必需的力的、相应强度的电磁铁。

为了减少对喷射压力的依赖，可设想的是，通过使用很小的球作为控制阀构件，由此把控制阀构件的由燃料压力施加的面保持小。然而带来的困难是，密封线由相应的小的圆组成，从而控制阀构件的较大的行程为了增大必需的喷洒截面是必要的。因此球必需进行大的行程，以满足必需的开启功能。但是它同样以能够施加必需的电磁力以克服电磁电枢和电磁铁之间的间隙的强的电磁铁为条件。

若用于自燃式内燃机的喷射阀只是在一定的喷射压力中工作或者只是在窄的压力范围中工作，则在这里不把已知的燃料喷射阀优化地设置，因为它必须对于全部的喷射压力是合适的，并且-如上文说明的-把电磁铁或者说控制阀的压电促动器相应地设置。对于喷射阀，如例如得以应用在固定式发动机上，或者对于电驱动的车辆用于所谓的范围扩展，因此已知的喷射阀花费过大并且因此过于成本密集。因此本发明的任务是，提供一种对于在窄的压力范围中的喷射用小的结构性花费来提供优化的功能的燃料喷射阀。

发明内容

通过根据本发明的燃料喷射阀来解决该任务。对此燃料喷射阀具有至少间接地由控制室中的压力沿着关闭方向加载的喷嘴针，其中控制室能被填充处于高压下的燃料。控制室与控制阀连接，经过控制阀实现与低压室的连接，其中控制阀具有运动的控制阀构件。在控制室和低压室之间设置阀室，其中阀室与控制室经过节流阀连接件液压地连接并且在阀室一侧经过控制阀与低压室连接。此外设置了通过阀室伸向控制室的压力栓，其中压力栓通过控制室中的压力用液压力被加载并且由此在控制阀构件上施加开启力。

对于关闭的燃料喷射阀在控制室中具有如由高压泵或者由高压存储器提供的高的喷射压力。高的燃料压力作用在压力栓上，其中该力与位于控制室中的压力成比例。此外沿着开启方向压力也作用在控制阀构件的密封面上，只要密封面由阀室中的压力施加并且不通过在压力栓的背离控制室的压力面上的压力被补偿。压力栓和密封面上的压力沿着开启方向作用在控制阀构件上并且从而减少控制阀构件上的实现应用小的电磁铁或者说压电促动器的必需的开启力，因为控制阀构件通过作用在上面的液压的开启力能轻易地开启。此外压力栓作用是，也对于开启的控制阀在控制阀构件上作用开启力，因为在控制室中的压力不会下降到零。因此应用较小的促动器是可能的，这样引起较小的成本并且需要较小的结构空间。此外用根据本发明的控制阀相比用已知的控制阀实现较大的压力。

在本发明的第一有利设计中把控制室与高压管经过输入节流阀连接，其中高压管能被填充处于高压下的燃料。当控制阀被开启，通过控制室与高压管的连接产生从高压管出发经过控制室和阀室直到低压室的压力梯度：从阀室流出的燃料降低阀室中的燃料压力，从而在阀室和控制室之间出现压力梯度。由此燃料经过出气节流阀从控制室中流入阀室，这样也减少在控制室中的压力。在这里把节流阀连接如此地构造，相比同时经过输入节流阀流入，较多的燃料经过节流阀连接从控制室中流出。因为燃料喷射阀或者说从属的控制阀只是对于一定的压力或者对于很窄限制的压力范围适合，则在控制室中的小的压降已经足以达到对于开启喷嘴针必需的压力水平。因此相比于对于传统的喷射阀的情况，控制阀以小的喷洒量就够用了。

以有利的方式把压力栓可解除地或者不可解除地与控制阀构件连接，从而它一直与该构件同步运动。然而也能设置的是，把压力栓构造为只是位于在控制阀构件上的分离的构件。通过控制室中的压力一直保证压力栓与控制阀构件的连接，只要燃料喷射阀在运行中。通过分离两个构件，即压力栓和控制阀构件，两个构件在分开的制造方法中得以构造，这样显著易化制造。

控制室和阀室之间的节流阀连接能以有利的方式通过压力栓上或者里面引导压力栓的孔的壁上的凹槽实现。该连接孔优选地构造在不仅把控制室而且把阀室向外限制的阀件中。然而也能规定的是，通过压力栓中的孔来自己构造节流阀连接，其中对此可以考虑不同的实施例。

在控制阀构件的一种有利的设计中把其密封面如此构造，从而它与密封面在控制阀的关闭状态中一起作用并且由此密封控制阀。尤其有利的是，若密封面是球形的并且阀座具有锥形。从而能构造的一种控制阀是，它具有上述的优点，而在关闭状态中不放弃完全的密封，如对于已知的控制阀是已知的。因此不出现持续的泄漏。

附图说明

附图中展示根据本发明的燃料喷射阀的不同的实施例。展示了

图1 通过根据本发明的燃料喷射阀的纵向剖视图，其中只是展示主要的组分，

图2 另一个实施例，其中这里只是在纵向剖视图中展示控制阀，

图3 在同样的示意图如图2中的另一个实施例，

图4a和4b展示另外的实施例，分别为通过控制阀的纵向剖视，并且

图4c展示节流阀连接的可选的构造，这里在沿着线C-C的通过控制阀的截面中，如在图4a中展示。

具体实施方式

图1中在纵向剖视图中展示根据本发明的燃料喷射阀，其中只是展示燃料喷射阀的主要零件。燃料喷射阀1具有喷嘴体12，其里面用可推移地设置在里面的喷嘴针10构造了压力室11。喷嘴针10的朝向燃烧室的下端构造为阀密封面13并且与构造在喷嘴体12的燃烧室侧的端部上的锥形阀座14一起工作。阀密封面13构造为双锥形并且从而在两个锥面之间构造密封边，喷嘴针10凭借密封边放置在阀座14上。设置在阀座14后面的是构造了喷嘴体12中的若干喷射口15，通过喷射口燃料最终能被装入内燃机的燃烧室中。在高压下燃料的输入经过在图1的右部分中示意展示的高压管8而实现。例如高压管8与高压储存器连接，其中在高压下维持燃料并且燃料通过高压泵供输。

把喷嘴针10的背离阀座的端部导行在同样形成燃料喷射阀1的一部分的阀件2中。对此阀件2具有用作对于喷嘴针10的背离阀座的端部的引导件的孔16，从而通过喷嘴针10的背离阀座的端侧和孔16限制控制室22。控制室22经过输入节流阀24与高压管8连接，从而燃料经过输入节流阀24一直能在下从高压管8中流入控制室22中。

此外在阀件2中构造了经过在这里构造为阀件2的孔的节流阀连接23与控制室22连接的阀室20。为了把阀室20与燃料喷射阀1中的低压室25连接而设置控制阀3。控制阀3包括具有其上一体构造的、与电磁铁7一起工作的电枢40的控制阀构件4。在这里为了加强磁效应电磁铁7由铁芯9围绕。控制阀构件4在其朝向阀件2的端侧上具有密封面5，密封面例如是球形构造的并且凭借它控制阀构件4与构造在阀件2上并且基本上具有锥形的控制阀座6一起工作。在这里控制阀构件4通过关闭弹簧17的力沿着到控制阀座6的方向用力来加载，从而在关闭电磁铁7时把控制阀构件4一直逆着控制阀座6挤压并且从而关闭阀室20到低压室25的连接。与控制阀构件4一体地在其上构造了通过阀室20伸向构造在阀件2中并且在阀室20和控制室22之间分布的孔32中的压力栓30，其中压力栓30在该孔32中导行。在控制阀3的开启状态中，在孔32和活塞30之间构造的间隙作为并联于节流阀连接23的从生的出气节流阀工作。

压力栓30的端侧伸入控制室22中并且由控制室22中的压力加载，从而在压力栓30上作用液压力，该螺栓又把液压力传递到控制阀构件4上，从而该力沿着开启方向作用在控制阀构件4上并且因此逆着关闭弹簧17的力。由控制室22中的压力加载的压力栓30的有效直径在附图中用D_B表示。面对回油室25的阀室20的密封通过把控制阀构件4放置在控制阀座6上而实现。通过控制阀构件4的密封面的球形的或者说球状的构造实现在控制阀座6上的控制阀构件4的基本上线性的放置，从而这里得出对于这里展示的实施例比直径D_B较大的密封直径D_S。

在开始喷射时把控制阀3关闭，从而在阀室20和回油室25之间的液压连接中断。由此由于输入节流阀24而在控制室22中存在如在高压管8中的同样高的压力。经过节流阀连接23也在阀室20中存在相同的压力。它在控制阀构件4上产生下面的液压力：一方面液压的开启力作用在压力栓30的端侧上，如上文已经展示的。此外液压的开启力也作用在控制阀构件4的密封面5的部分上，只要直径D_S比压力栓的直径D_B较大。关闭弹簧17的关闭力只是在开始时逆着在控制阀构件4上的该液压的开启力而作用。弹簧常数和关闭弹簧17的预紧因此必须如此地选择的是，控制阀构件4保持被关闭直到控制阀的期望的开启力，并且液压力通过控制室22或者阀室20中的压力而逆着作用。因为喷射阀只该在一定的压力或者一定的小的压力范围工作，则把电磁铁相应地小地构造，从而它只能在电枢40上并且因此在控制阀构件4上施加小的力。由此喷射阀从一定的膨胀压力起工作，亦即，当一方面在压力栓30或者说在控制阀构件4上的液压的开启力和另一方面关闭弹簧17的力之间的力差如此地小，从而开启力能通过电磁铁7施加。

因此若符合该膨胀压力的喷射压力位于高压管8中，于是燃料喷射阀能到运行中去。通过电磁铁7的通电把控制阀构件4从控制阀座6拉走并且使得通流截面自由，从而把阀室20释放到低压室25中。由此阀室20中的压力下降并且燃料经过节流阀连接23同时从控制室22中流入阀室20中。它再引起控制室22中的压降，其中输入节流阀24和节流阀连接23如此地构造，从而在控制室22中发生压降。然而控制室22中的压降只是小的并且基本上取决于输入节流阀24和出气节流阀23的流动阻力的关系，而阀室20中的压力下降到低压室25的水平上。因为喷射阀只是必须工作在小的压力范围，能够如此构造地是，亦即，当通过压力室11中的燃料压力产生的喷嘴针10上的液压力足够以把喷嘴针10逆着控制室22中的液压力开启，则控制室22中的小的压降已经导致喷嘴针10的开启。一把喷嘴针10从阀座14推离，则燃料从压力室11从流入喷射口15并且通过它在内燃机的燃烧室中喷射。

因为控制室22中的压力对于被开启的控制阀3只是小地下降，则在压力栓30或者说控制阀构件4上只产生液压力的小的降低。同时通过磁枢40接近电磁铁7产生磁力的加强，从而尽管其磁力小，在相应的构造中电磁铁7所在情况是，把控制阀构件4在被开启的位置中逆着关闭弹簧17的关闭力来保持。若结束喷射时，则电磁铁7的通电中断，从而控制阀构件14通过关闭弹簧17的力再次被挤压回到其关闭位置中，即，在控制阀座6上的放置中。

如已经提到的，控制阀3在低于一定的、例如能是1000Bar膨胀压力下不开启。多高的开启压力取决于除了电磁铁7的力还基本上取决于压力活塞30和控制阀构件4的密封座的直径。用于开启控制阀构件4必需的小的力能如此地被使用，当电磁铁7只是必须施加小的力并且相应小的并且成本低的可制造。通过与在密封面5和控制阀座6之间构造的座阀的连接，但也保证的是，在关闭的状态中不出现泄漏，因此没有持续的泄漏。此外座阀是抗磨损的。

在图2中展示根据本发明的控制阀3的另一个实施例，其中这里只是用主要的组分示意展示了控制阀3。该实施例与根据图1的实施例区分只是在于，这里把压力栓30构造为被承接在控制阀构件4的承接孔34中的分离的构件，其中压力栓30被固定在承接孔34中。分离的构造方式产生的优点是，两个构件，即包括电枢40的控制阀构件4和压力栓30，能用分离的制造方法来制造，这样分别需要少的工艺步骤并因此出错少。此外对于根据图2的实施例，压力栓30的直径D_B和密封座的直径D_S是同样大的。由此产生符合通过控制室22中的压力产生的在压力栓30上的液压力的合成的液压力，因为在压力栓30的放置座上在阀室20内作用补偿一部分开启力的液压的相反力。

在图3中又在如图2的同样的视图中展示根据本发明的控制阀3的另一个实施例。压力栓30在这里也设计为分离的构件，然而它不是与控制阀构件4紧紧地连接，而是仅仅放在控制阀构件4的密封面5上。在运行燃料喷射阀时控制室22的液压力作用在压力栓30上并且逆着控制阀构件4而推挤它。这些也不会改变，若控制阀构件4通过电磁铁7得以从控制阀座6中拉离，因为通过控制室22中的压力在压力栓30上一直作用关于控制阀构件4的过盈力，从而它在运动的每个阶段保持在控制阀构件4上的放置。为了确保在关闭的燃料喷射阀时也赋予该放置，在控制室22中能设置回位弹簧37，它设置在喷嘴针10和压力栓30之间并且在控制室22中无压力时也把压力栓用逆着控制阀构件4的小的力推挤，其中回位弹簧37的力相比关闭弹簧17的力小的多。

在图4a中展示根据本发明的控制阀3的另一个实施例。对于这里展示的控制阀把节流阀连接23构造为压力栓30内的孔，其中节流阀连接33设计为被设置在最终合入阀室20中的横向孔中的中间的纵向孔。此外当把压力栓30设计为分离的构件时，如在图4a中展示的那样，则形成节流阀连接23的孔能够低成本地得以在一半的制造过程中覆设。

在图4b中展示根据本发明的控制阀3的另一个实施例。这里把节流阀连接23构造为压力栓30内的斜孔，其中需要时也能在压力栓30中构造共同形成节流阀连接22的若干斜孔。对于该实施例也能把压力栓30设计为分离的构件或者也与控制阀构件4一体地构造。

在图4c中展示节流阀连接23的可选的实施例。在这里放弃在阀件2中或者在压力栓30中的孔。取而代之在压力栓30上设置共同形成节流阀连接23的若干均匀分布在周围的连接件。可选地也能设置的是，代替在压力栓30上的打磨而在阀件2中的孔32的壁上设置继而形成节流阀连接23的凹槽。压力栓30上的这样的打磨得以低成本地制造。

Claims (13)

1.燃料喷射阀，具有至少间接地由控制室(22)中的压力沿着关闭方向加载的喷嘴针(10)，其中控制室(22)能被填充处于高压下的燃料，并且燃料喷射阀具有开启或者关闭与燃料喷射阀中的低压室(25)的连接的控制阀(3)，其中控制阀(22)包括运动的控制阀构件(4)，其特征在于，在燃料喷射阀中控制室(22)到低压室(25)的连接通过阀室(20)而构造，其中阀室(20)经过节流阀连接(23)与控制室(22)液压地连接并且阀室(20)经过控制阀(3)与低压室(25)是可连接的，并且燃料喷射阀具有通过阀室(20)一直伸入控制室(22)的压力栓(30)，其中压力栓(30)通过控制室(22)中的压力被加载液压力并且由此在控制阀构件(4)上施加开启力。

2.按权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，控制室(22)经过输入节流阀(24)与高压管(8)连接，其中高压管(8)能填充在高压下的燃料。

3.按权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于，节流阀连接(23)如此地设计，从而在开启控制阀(3)时阀室(20)中的设置相比于控制室(22)中的较低的压力并且在控制室中设置相比高压管(8)中较低的压力。

4.按权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，把压力栓(30)与控制阀构件(4)一体地构造。

5.按权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，压力栓(30)与控制阀构件(4)是不可解除地连接。

6.按权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，压力栓(30)构造为分离的构件并且放置在控制阀构件(4)上。

7.按权利要求4、5或6之一的燃料喷射阀，其特征在于，压力栓(30)在阀室(20)和控制室(22)之间的连接孔(32)中导行。

8.按权利要求7的燃料喷射阀，其特征在于，节流阀连接(23)构造为压力栓(30)的侧面上的凹槽或者构造为连接孔(32)的壁中的凹槽。

9.按权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，控制室(22)和阀室(20)由阀件(2)围绕并且节流阀连接(23)通过在阀件(2)中的连接孔(32)构成。

10.按权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，节流阀连接(23)通过在压力栓(30)中的孔而构造。

11.按权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，控制阀构件(4)上构造密封面(5)，凭借它控制阀构件(4)在控制阀(3)的关闭状态中放置在控制阀座(6)上并且从而形成座阀。

12.按权利要求11的燃料喷射阀，其特征在于，密封面(5)形成球面。

13.按权利要求11或12的燃料喷射阀，其特征在于，控制阀座(6)是锥形成形的。