CN104514659B - 流体喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于向燃烧发动机(115)中喷射燃料的流体喷射器(10；200)，所述流体喷射器(10；200)包括：阀(25)、管状阀体(15)和孔盘(30)，其中所述阀(25)包括阀座(65)和可移动的打开装置(35)以便打开和关闭所述阀(25)，其中所述孔盘(30)配置在所述阀座(65)处位于所述打开装置(35)的相反侧，并且被构造成在所述阀(25)的打开位置形成由所述流体喷射器(10；200)分配的流体(96)的喷雾。提供了补偿元件(70)和紧固元件(75)，其中所述补偿元件(70)配置在所述阀座(65)与所述紧固元件(75)之间，其中所述紧固元件(75)被构造和配置成以预施压方式将所述补偿元件(70)紧固至所述阀体(15)中的阀(25)。

Description

流体喷射器
技术领域
本发明涉及流体喷射器，特别是用于向燃烧发动机中喷射燃料的流体喷射器，所述流体喷射器包括：阀、管状阀体和孔盘，其中所述阀包括可移动的打开装置用以打开阀，其中所述孔盘配置在所述阀处位于所述打开装置的相反侧，并且被构造成在所述阀的打开位置限定出由所述流体喷射器分配的喷雾质量的流体，特别是喷射向燃烧发动机中。
背景技术
DE 10 2010 064 268 A1教导了用于向燃烧发动机中喷射燃料的燃料喷射器。燃料喷射器包括电磁致动器、可移动的阀针和阀关闭体。在阀座的下游侧，配置有孔盘以便限定出阀的喷雾质量。孔盘焊接至阀座。为了将孔盘焊接至阀座，孔盘必须包括一定的预限定厚度。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的流体喷射器。
该目的由具有如技术方案1所述的特征的流体喷射器解决。有利实施例在从属技术方案中示出。
根据本发明，已经意识到的是可以通过包括阀、管状阀体和孔盘的流体喷射器提供改进的流体喷射器。阀包括可移动的打开装置和阀座。打开装置特别包括阀针。在阀的关闭位置，打开装置座置在阀座上。孔盘配置在阀座处位于打开装置的相反侧，并且被构造成在阀的打开位置，限定出喷雾质量的流体，所述流体由流体喷射器分配，特别是喷射向燃烧发动机中。
孔盘配置在阀座处位于打开装置的相反侧特别是指孔盘定位在打开装置的下游并且优选也在阀座的下游。打开装置可以便利地在很大程度上定位在阀座的上游。仅用于示例，阀针的针尖的一部分向下游方向伸出阀座。阀座可以便利地包括阀座体。在该情况下，打开装置定位在阀座体的上游，而孔盘定位在阀座体的下游。
孔盘被构造成限定出由流体喷射器分配的喷雾质量的流体特别是指孔盘被构造成形成由燃料喷射器分配的流体喷雾。孔盘具有用于形成流体喷雾的一个或多个喷射孔。
此外，提供了补偿元件和紧固元件，其中补偿元件配置在阀座与紧固元件之间，特别是在阀座体与紧固元件之间。紧固元件被构造和配置成以预施压(pre-stressed)方式紧固补偿元件抵靠阀体中的阀。
该构造避免了形成开裂，并且确保了在产品寿命期间的正确流动和喷雾表现。另外，可提升设计孔盘时的多个自由度。此外，可通过限制条和孔形成的相同生产工艺实现孔盘。此外，对孔盘的厚度不存在限制，以便避免组装孔盘之后的任何裂纹。这导致流体喷射器的更好喷雾质量。
在一个实施例中，补偿元件被构造成允许孔盘相对于阀座特别是相对于阀座体移动。例如，这样可以允许孔盘相对于阀座体和/或管状阀体的膨胀和收缩。可能例如由于由燃烧过程实现的温度变化或者通过改变环境的温度而发生这种相对膨胀和收缩。有利地，由于孔盘相对于管状阀体或阀座体的不同热膨胀而造成的机械应力如此一来能特别小。
在再一实施例中，补偿元件包括以下材料中的至少一种：聚四氟乙烯、耐高温塑料、不能焊接至金属的材料。这些材料确保了：孔盘在流体喷射器喷射流体期间能够弯曲，并且孔盘能够克服该阀座或安装环略微移动。
在一个实施例中，阀包括开口，其中打开装置在阀的打开位置不阻挡该开口。所述开口特别是穿过阀座体的通孔。补偿元件是环形的，使得它包括中心开口。例如，补偿元件是垫圈，即它具有环形形状，呈空心圆柱的形状，或者呈有孔盘的形状。该中心开口与阀的开口重叠。换言之，在俯视开口时，补偿元件围绕阀的开口沿周向延伸，并且不重叠该开口。该设计提供穿过喷射器的最佳流体流动，并且补偿元件不影响喷射器的喷雾质量。
在再一实施例中，燃料喷射器包括高压区域，其由阀的阀座和管状阀体限制。补偿元件被构造成有助于密封高压区域，特别涉及燃烧机的燃烧室。例如，补偿元件代表处于阀座体与孔盘之间的界面处的环形密封件，该环形密封件完全围绕阀的开口沿周向延伸。该构造确保了流体只穿过孔盘的喷射孔分配，并且降低了燃料喷射器泄漏到低压区域中的风险。补偿元件还可以是可操作的，以密封阀座体与阀体之间的界面处的高压区域。
在再一实施例中，紧固元件包括安装环。安装环连接至阀体的内周面。孔盘配置在安装环与阀座之间。该设计允许孔盘在喷射过程期间张紧而不损坏孔盘。
在再一实施例中，安装环向阀体的内周面至少提供夹持连接(clampingconnection)。例如，夹持连接是摩擦配合。该构造在燃料喷射器的制造工艺期间提供安装环与阀体之间的可靠连接。
在再一实施例中，安装环焊接至阀体的内周面，特别是作为摩擦配合连接的附加或替代。安装环与阀体之间的这种连接在整个产品寿命内是可靠的。
在再一实施例中，补偿元件配置在安装环与孔盘之间。该构造能被容易地安装。
在再一实施例中，补偿元件配置在阀座与孔盘之间。该构造也能被容易地安装。
附图说明
下面，将参考附图详细描述本发明，附图中：
图1示出了第一实施例的燃料喷射器的纵截面图；
图2示出了图1所示燃料喷射器的纵截面图的细节；
图3示出了第二实施例的燃料喷射器的纵截面图的细节。
具体实施方式
图1示出了穿过第一实施例的流体喷射器10的纵截面。图2示出了图1所示纵截面的细节。流体喷射器10是燃料喷射器，用于将作为流体96的燃料喷射到进气歧管中或内燃发动机的燃烧室115中。
燃料喷射器10包括管状阀体15和壳体16，其共享纵向轴线20。管状阀体15配置在壳体16中。燃料喷射器10还包括阀25和孔盘30。孔盘30具有多个喷射孔118，流体喷射器10穿过所述多个喷射孔118分配流体96。
阀25包括可移动的打开装置35。打开装置35包括弹簧40、校准元件46和管状阀针50。校准元件46紧固至阀体15并预加载弹簧40。弹簧40配置在校准元件46与阀针50之间，使得它朝关闭位置偏置阀针50。流体喷射器10进一步包括致动器组件45，用于轴向地移动管状阀针50。
阀25包括阀关闭构件55，其包括管状阀针50和阀座65。阀关闭构件55定位在阀针50的与弹簧40相反的端部处。阀关闭构件55是球形的。
阀座65包括阀座体61。在阀25的关闭位置，阀关闭构件55座置在阀座体61上，使得它抵接阀座65。
阀盘60被提供来轴向地引导阀关闭构件55。阀盘60配置成相邻于阀针50。阀座体61配置在阀盘60下方。
在远离阀针50的一侧，阀座体61配置成邻接补偿元件70。补偿元件70是环形的，并具有平坦结构。换言之，它呈平坦的有孔盘的形状。补偿元件70包括中心开口71。补偿元件70与孔盘30和阀座体61接触。在孔盘30的下方即下游，配置有紧固元件75。紧固元件75包括安装环80，其提供安装环80的外周面82到阀体15的内周面85的夹持连接81。
流体喷射器10包括高压区域95。在流体喷射器10的流体出口部分的区域中，高压区域95由阀体15和阀座65界定出。高压区域95充斥有来自燃料喷射泵或轨系统的加压燃料96。
阀体15具有第一部段100和第二部段101。在一个实施例中，第一部段100的内径比第二部段101小。阀针50配置在第一部段100中。阀座65配置在第二部段101中。在第一部段100与第二部段101之间，阀体15具有突台(ledge)102。突台102具体是第一和第二部段100、101的界面。阀盘60或阀座体61的顶表面103接触突台102。由于突台102与顶表面103的接触，在将阀座65安装在阀体15中时，能容易地限定出纵向位置。替代地，阀座65的纵向位置能以不同方式被限定出。作为结果，例如不必提供突台102。
为了确保阀座65在阀体15中的位置，阀座体61借助于第一焊接连接105焊接至阀体15。第一焊接连接105将阀座体61的外周面110连接至阀体15的内周面85。第一焊接连接105可实施为点焊连接。
在孔盘30与阀座体61之间，配置有补偿元件70。补偿元件70被挤入阀座65与孔盘30之间。通过将补偿元件70挤入孔盘30与阀座65之间，可实现高压区域95对低压区域的密封，所述低压区域可以是例如燃烧发动机的进气歧管或燃烧室115。有利地，不需要阀座体61与阀体15之间的不漏流体的环形焊缝，因为补偿元件70是可操作的，以在阀座体61的外周面110与阀体15的内周面85之间的界面处密封高压区域95。另外，补偿元件70建立环形密封，其沿周向围绕孔盘30的喷射孔118延伸，使得流体只穿过喷射孔118离开流体喷射器10，从而避免了穿过流体喷射器10的部件的周缘界面的流体泄漏。
在阀25的关闭位置，弹簧40按压阀针50和阀关闭构件55抵靠阀座65。这样，阀关闭构件55与阀座65协同操作，以关闭阀座体61中的第一开口90，使得当阀25处于关闭位置时，没有燃料从流体喷射器10被分配。第一开口90与纵向轴线20同轴地配置。
阀盘60包括第二开口116。第二开口116相对于阀关闭构件55横向地错位。阀座体61和阀盘60限定出管道117，其连接第二开口116与第一开口90。
为了打开阀25，致动器组件45克服弹簧40的偏压，使阀针50与阀关闭构件55沿远离阀座65的轴向方向20并朝校准元件46移动。这样，在阀座65与关闭构件55之间形成间隙，使得来自管道117的流体96能穿过该间隙、穿过阀座体61的第一开口90并穿过补偿元件70的中心开口71至孔盘30。流体96然后从流体喷射器10穿过孔盘30的喷射孔118得到分配。在穿过孔盘30的喷射孔之后，燃料96可被喷射到燃烧室115或进气歧管中。
中心开口71与第一开口90和喷射孔118重叠，使得燃料96向下游流动穿过补偿元件70和孔盘30。喷射孔118用于限定燃料喷射器10的喷雾质量和喷雾表现。孔盘30可包括不同数量、形状和位置的喷射孔118，例如用以操控燃烧室115中的燃料流并且影响燃烧室115中的燃料的燃烧。
通过将补偿元件70提供成紧邻孔盘30，能提供孔盘30在整个产品寿命内的恒定流动和喷雾表现。还能避免孔盘30在燃料喷射器10的操作期间开裂。补偿元件70的附加优点是：能通过制造普通孔盘的相同工艺实现孔盘30。传统上，对孔盘30的厚度不存在限制，使得设计孔盘30的自由度的数量增加，并且能以新设计的孔盘30实现更好的喷雾质量。此外，能够避免在组装燃料喷射器10期间，尤其是在孔盘30与阀座65焊接时，使孔盘30开裂的可能性。
当阀25处于打开位置时，燃料被压迫穿过孔盘30的喷射孔118。由于燃料96的压力，孔盘30可能向远离打开装置35的方向弯曲。孔盘30的弯曲导致克服阀座65的微移动。通过在孔盘30与阀座65之间配置补偿元件70，孔盘30的微移动被补偿元件70补偿。为了通过补偿元件70提供可靠的补偿功能，补偿元件包括以下材料中的至少一种：聚四氟乙烯、耐高温塑料、不能焊接至金属的材料。
在孔盘30的下游或相应地在其下侧，安装环80按压孔盘30和补偿元件70抵靠阀座体61的下表面120。为了容易制造燃料喷射器10，首先，将阀座体61插入阀体15中，直到顶表面103接触突台102。然后，将阀座体61的外周缘侧110焊接到阀体15的周缘侧上。接下来，将补偿元件70和孔盘30插入阀体15中。接下来，将安装环80压入阀体15中，使得它按压孔盘30抵靠补偿元件70，以预压补偿元件70。安装环80以其外周面82压靠阀体85的内周面85，并在安装环80与阀体15之间提供摩擦配合连接81。通过摩擦配合连接81，安装环80相对于阀体15的位置能被预限定，从而补偿元件70和孔盘30的位置也能被预限定。然后，在其外周面82处，安装环80被焊接至阀体15，以便提供第二焊接连接130，其在燃料喷射器10的整个寿命内可靠地固定其位置。由于补偿元件70的密封性能，安装环80与阀体15之间的第二焊接连接130可为点焊连接，其足以固定孔盘30并预压补偿元件70。
图3示出了第二实施例的流体喷射器200的纵截面的细节。
流体喷射器200与图1和2中示出的流体喷射器10类似地设计。不同于第一实施例，补偿元件70配置在孔盘30与安装环80之间。该结构具有这样的优点：当安装流体喷射器200时，孔盘30能够被容易地插入阀体15中。此外，燃料穿过第二开口116、第一开口90和喷射孔118的流动不受孔盘30与阀座65之间的距离的影响，因为在这两个部件之间存在补偿元件70，如图1和2所示的第一实施例中那样。
作为附加的可选的差异，阀体15不包括如图1和2中所示的突台。因此，在本实施例中，阀座65的位置由第一焊接连接105限定，并且阀盘60固定至阀座体61。第一焊接连接105在本实施例中可以是不漏流体的环形焊缝。
替代第二焊接连接130，可以在安装环80与阀体15之间提供连续的焊接连接，以便连接安装环80与阀体15。此外，当阀25处于打开位置时，补偿元件70在安装环80与孔盘30之间的配置允许孔盘30在燃料按压到开口90、116、118上时略微弯曲。
图1-3中示出的实施例提供可靠的流体喷射器10，其在设计中具有更高自由度，以便对燃烧过程的燃烧室的设计容易地采用喷雾质量。在所示实施例中，当设计孔盘时，设计者不会被迫关联孔盘的厚度与孔盘30中的喷射孔118的直径来抵抗由于孔盘30弯曲造成的机械应力。通过具有差异的该新设计的孔盘30，可获得喷雾表现。

Claims (11)

1.一种用于向燃烧发动机(115)中喷射燃料的流体喷射器(10；200)，所述流体喷射器(10；200)包括：
－ 阀(25)、管状阀体(15)和孔盘(30)，
－ 其中，所述阀(25)包括阀座(65)和可移动的打开装置(35)，所述打开装置(35)与所述阀座(65)相互作用以打开和关闭所述阀(25)，所述阀座(65)包括阀座体(61)，
－ 其中，所述孔盘(30)配置在所述阀座(65)处位于所述打开装置(35)的相反侧，并且被构造成在所述阀(25)的打开位置形成由所述燃料喷射器(10；200)分配的流体(96)的喷雾，所述孔盘(30)相对于所述阀座体(61)是可移动的，
其特征在于，还包括
－ 补偿元件(70)和紧固元件(75)，
－ 其中，所述补偿元件(70)配置在所述阀座(65)与所述紧固元件(75)之间，所述补偿元件(70)构造成允许所述孔盘(30)相对于所述阀座(65)移动，且所述补偿元件(70)被挤压接触所述管状阀体(15)的内周面和所述阀座体(61)，从而在所述阀座体(61)的外周面与所述管状阀体(15)的内周面之间的界面处形成环形密封，
－ 其中，所述紧固元件(75)被构造和配置成以预施压方式将所述补偿元件(70)紧固至所述管状阀体(15)中的阀(25)。
2.根据权利要求1所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述补偿元件(70)包括聚四氟乙烯。
3.根据权利要求1所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述补偿元件(70)包括耐高温塑料。
4.根据权利要求1所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述补偿元件(70)包括不可焊接至金属的材料。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述阀(25)包括开口(90)，
－ 其中，所述打开装置(35)在所述阀(25)的打开位置不阻挡所述开口(90)，
－ 其中，所述补偿元件(70)是环形的，使得它包括中心开口，
－ 其中，所述中心开口与所述阀(25)的开口重叠。
6.根据前述权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于：高压区域(95)，其由所述阀(25)的阀座(65)和所述管状阀体(15)限制，其中所述补偿元件(70)被构造成有助于密封所述高压区域(95)。
7.根据前述权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述紧固元件包括安装环(80)，其中所述安装环(80)连接至所述管状阀体(15)的内周面(85)，其中所述孔盘(30)配置在所述安装环(80)与所述阀座(65)之间。
8.根据权利要求7所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述安装环(80)向所述管状阀体(15)的内周面(85)至少提供夹持连接(81)。
9.根据权利要求7所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述安装环(80)焊接至所述管状阀体(15)的内周面(85)。
10.根据权利要求7所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述补偿元件(70)配置在所述安装环(80)与所述孔盘(30)之间。
11.根据前述权利要求1至4中任一项所述的流体喷射器(10；200)，其特征在于，所述补偿元件(70)配置在所述阀座(65)与所述孔盘(30)之间。
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