CN104797808A - 具有燃料喷射阀和解耦元件的、用于燃料喷射设备的布置组件 - Google Patents

Abstract

一种解耦元件(3)用于使燃料喷射阀(2)与气缸头(4)解耦。解耦元件(3)具有基体(6)，所述基体在装配状态中用于包围燃料喷射阀(2)的壳体(5)。在此，在基体(6)上构造有用于支撑在气缸头(4)上的气缸侧的支承区域(7)。此外，在基体(6)上构造有用于支撑燃料喷射阀(2)的阀侧的支撑区域(8)。所述基体(6)在支撑所述燃料喷射阀(2)时在阀侧的支撑区域(8)和气缸侧的支承区域(7)之间被施加压力。在此，仅仅基体(6)的气缸侧的支承区域(7)以闭合环的形式构造，而所述基体(6)具有在圆周上分布的部段(15-18)，所述部段通过气缸侧的支承区域(7)的闭合环(20)彼此连接。在此，解耦元件(3)实现了减小从燃料喷射阀(2)到气缸头(4)的噪声传递。此外，描述了一种具有所述解耦元件(3)和燃料喷射阀(2)的布置组件(1)。

Description

具有燃料喷射阀和解耦元件的、用于燃料喷射设备的布置组件

技术领域

本发明涉及一种用于使燃料喷射阀与气缸头解耦的解耦元件以及一种具有燃料喷射阀和所述解耦元件的布置组件。本发明尤其涉及内燃机的燃料喷射设备的领域，其中，通过燃料喷射阀将处于高压下的燃料喷射到内燃机的对应的燃烧室中。

背景技术

由DE 103 38 715 A1公知了一种用于燃料喷射阀的补偿元件。在此，补偿元件用于将燃料喷射阀支承在内燃机的气缸头中。补偿元件构造为环形的并且布置在燃料喷射阀的阀壳体和气缸头的接收孔的壁之间。补偿元件具有臂，所述臂支撑在燃料喷射阀和气缸头上。在此，第一臂贴靠在气缸头的凸肩上。第二臂贴靠在阀壳体的凸肩上。在补偿元件上可能设置退刀槽和穿通部。在此，补偿元件具有部段，从补偿元件中冲压出所述部段，并且所述部段径向向内弯曲。因此，补偿元件不仅确保了补偿各个构件的制造公差，而且确保了补偿在运行期间由燃料喷射阀变热引起的公差，并且因此防止倾斜和缺陷位置。

由DE 103 38 715 A1公知的用于燃料喷射阀的补偿元件的构型具有的缺点是，在相应大的负荷下在圆周上在材料中产生应力，所述应力可能会在圆周上导致裂缝并且接着导致补偿元件失效。

由DE 10 2008 054 591 A1公知了一种用于燃料喷射装置的解耦元件。通过所述解耦元件实现了低噪声的结构。在此，解耦元件的弹簧刚性如此低地选择并且解耦元件这样放置，以使得解耦共振处于2.5kHz以下的频率区域中。在可能的构型中，由于解耦元件的内支承区域局部地减弱使燃料喷射阀承受可能的倾斜位置。由于径向延伸的狭槽使径向内部的支承区域产生所述局部减弱，所述狭槽从解耦元件的内直径起延伸例如直到内半径。在此，所述狭槽也或者其他刚性减小的开口可能设置的数量为三至二十个。

由DE 10 2008 054 591 A1公知的解耦元件具有的缺点是，所述解耦元件相应于盘形弹簧构造并且在装配状态中被施加拉力。因此，在使用寿命内产生的问题是，确保足够的构件强度并且同时确保期望的噪声减少。

发明内容

根据本发明的具有权利要求1所述特征的解耦元件和根据本发明的具有权利要求10所述特征的布置组件具有的优点是，在使用寿命内确保改善的振动阻尼。尤其得出的优点是，在高的运行时间之后也确保足够的噪声阻尼并且避免过早的构件失效。

利用提出的解耦元件能够以简单的方式以尽可能小的结构空间并且以小的附加成本减少从燃料喷射阀到气缸头的噪声传递。在此，能够保持例如小于50kN/mm的预定的目标刚性。也可以确保特别是在高系统压力下、例如在汽油直接喷射装置中需要的所属的使用强度。在此，可以确保对固体声振动隔离、解耦和去耦。

作为本发明的背景已表明，例如盘形弹簧中的旋转对称的构型在解耦元件与预定的非常小的结构空间相关地对于高系统压力和由此大的轴向负荷的情况中不能得出期望的结果。因此，这导致所述构型通过作用的力和由此决定的变形形成大的周向应力，所述周向应力在圆周上导致裂缝并且接着导致构件失效。虽然可考虑的解决方案在于，通过提高壁厚度应对所述问题。但是由于所述元件的用于减小应力的巨大构型则不能再确保所需的解耦刚性。

根据本发明，通过相当于去除旋转对称性的专门的分段可以限制周向应力的问题。解耦刚性则由各个在圆周上分布的部段的刚性的总和得出。这相应于弯曲弹簧的并联。在此，用作各个的弯曲元件的部段仅仅还通过基体的气缸侧的支承区域的相对小的、环绕的闭合环装配在一起。因此，一方面达到了部段的更好的弹性，因为所述部段构造为相对大的，并且因此在预定的目标刚性下可以设计具有相对厚的材料厚度。另一方面，机械的周向应力集中到基体的气缸侧的支承区域上，所述基体无助于弹簧性能并且因此可以关于所需的周向力设计。

因此，这样专门地分段成为各个用作弯曲元件的部段的优点也是，即在保持所需的刚性数值下在构件中产生明显更低的负荷，并且因此对材料的强度要求是更小的。

另一个优点是，即以部段(弯曲元件)的形式能够以简单的方式集成用于补偿横向力所需的公差补偿元件的功能。通过部段的球形的或类似的构型，燃料喷射阀能够如同在球形关节上那样地在解耦元件上翻转并且因此可以补偿在气缸头上的装配孔的中心线和杯形轨的中心线之间作用的横向力和公差偏差。

因此根据本发明的构型具有重要的优点，在所述构型中仅仅基体的气缸侧的支承区域至少部分地以闭合环的形式构造。所述构型理解为，在任何情况下，基体在气缸侧的支承区域之外被分段成为在圆周上分布的部段。然而这也包括下述可能性，即在圆周上分布的部段也部分地延伸到基体的气缸侧的支承区域中。基体的气缸侧的支承区域则仅仅部分地以闭合环的形式构造。

只有当基体的气缸侧的支承区域完全以闭合环的形式构造时，则基体的在圆周上分布的部段不延伸到气缸侧的支承区域中。

有利的是，基体在支撑燃料喷射阀时在阀侧的支撑区域和气缸侧的支承区域之间被施加压力。因此，在圆周上分布的部段能够以有利的方式用作弯曲元件。在此，关于材料的预定的最大负荷能够相对大地进行弯曲运动。此外，这实现了关于燃料喷射阀的定位进行有利的公差补偿。

也有利的是，气缸侧的支承区域的闭合环在分布在圆周上的部段之间具有凸出部，所述凸出部径向向外延伸。此外在此有利的是，基体具有缺口，所述缺口设置在基体的部段之间，并且基体的缺口部分地延伸到基体的气缸侧的支承区域中，从而基体的气缸侧的支承区域仅仅部分地以闭合环形式构造。在所述构型中，基体的在圆周上分布的部段因此也稍微延伸到支承区域中。因此，进一步使部段易于弯曲。沿着圆周方向产生的构件应力也能够以有利的方式集中到闭合环上。在分布在圆周上的部段之间设置的凸出部由此在其侧上分布在圆周上，所述凸出部在部段的区域中确保了足够大的材料横截面，以便吸收沿着圆周方向作用的力。同时通过凸出部不会影响部段的弯曲性能。然而通过凸出部可以增大气缸头上的支承面。因此，凸出部实现了具有其他优点的改善的构型。在此也有利的是，闭合环的凸出部跨接部分地延伸到基体的气缸侧的支承区域中的缺口。在所述构型中，凸出部也稍微延伸到气缸侧的支承区域的区域中，所述区域沿着圆周方向分别在两侧上与缺口连接。因此实现了有利地将力传导到邻接于缺口的区域中并且因此实现在圆周上的有利的力连接。

也有利的是，气缸侧的支承区域的闭合环构造为用于气缸头的至少基本平坦的气缸侧的支承区域。因此，得出有利的支撑面和在气缸头上可靠的定位。

也有利的是，至少在所述阀侧的支撑区域的部段上构造固定元件，所述固定元件在装配状态中与燃料喷射阀的壳体相互作用。特别是可以设置多个固定元件，为了构成防丢装置，所述固定元件分别沿着径向方向向燃料喷射阀的壳体预紧。因此，也可以有利地装配由燃料喷射阀和固定在其上的解耦元件组成的布置组件。

此外有利的是，气缸侧的支承区域的闭合环至少间接地与卡紧环连接，所述卡紧环在装配状态中与燃料喷射阀的壳体相互作用。这同样存在下述的可能性，以使解耦元件例如在预装配的范围内固定在燃料喷射阀上。因此，由燃料喷射阀和解耦元件构成的布置组件能够以简单的方式装配在气缸头上。

附图说明

在下述的说明中参考附图详细地说明本发明的优选的实施例，在所述附图中相应的元件设有一致的附图标记。附图中：

图1以简要的、示意性的和空间的视图示出相应于本发明的第一实施例的具有燃料喷射阀和解耦元件的布置组件和气缸头；

图2示出相应于本发明的第二实施例的在图1中所示的布置组件和气缸头；

图3示出相应于本发明的第三实施例的在图1中所示的布置组件和气缸头；

图4为了说明本发明可能的构型的工作方式以简要的、示意性的和空间的视图示出相应于本发明的第一实施例的在图1中所示的布置组件的解耦元件；

图5以简要的、示意性的截面图示出相应于本发明的第四实施例的具有燃料喷射阀和解耦元件的布置组件和气缸头；

图6示出相应于本发明的第五实施例的在图5中所示的布置组件和气缸头；和

图7示出相应于本发明的第六实施例的在图5中所示的布置组件和气缸头。

具体实施方式

图1以简要的、示意性的和空间的视图示出相应于本发明的第一实施例的具有燃料喷射阀2和解耦元件3的布置组件1和气缸头4。布置组件1用于内燃机的燃料喷射设备。在此，布置组件1特别适用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射设备。内燃机特别是可以构造为混合气压缩的、火花点火的内燃机，其中，可以喷射汽油或其他适合于这种内燃机的燃料以及由所述燃料构成的适合的混合物。

解耦元件3特别适用于这种应用情况。

通过布置组件1或解耦装置3可以减小从燃料喷射阀2到气缸头4的噪声传递。燃料喷射阀2例如构造为电磁高压喷射阀2，所述电磁高压喷射阀使用在具有直接喷射装置的奥托发动机中。在无解耦元件的情况中存在下述问题，即燃料喷射阀2为发动机的总噪声做出显著的干扰的贡献。当阀针以高的动态性调节到相应的末端止挡中时，例如通过快速地开启和关闭燃料喷射阀2能够产生可描述为阀嘀嗒声的噪声。阀针撞击到末端止挡上导致瞬时的、非常高的接触力，所述接触力能够通过燃料喷射阀2的壳体5大部分作为固体声和振动传递到气缸头4上。这则在气缸头4上导致极强地噪声生成，然而通过位于气缸头4和燃料喷射阀2之间的解耦元件3显著地减小所述噪声生成。

然而除了减小噪声生成以外，对解耦元件3存在下述要求，即关于预定的小的结构空间特别是在高的系统压力下在使用寿命内表现出所要求的解耦刚性和所要求的强度。这通过下面根据实施例所述的根据本发明的解耦元件3的构型实现。

解耦元件3具有基体6，所述基体具有气缸侧的支承区域7和阀侧的支撑区域8。气缸侧的支承区域7用于支撑在气缸头4的上侧9上。阀侧的支撑区域8用于支撑燃料喷射阀2。在图1中所示的装配状态中，解耦元件3圆周地包围燃料喷射阀2的壳体5。在所述实施例中，气缸头4的上侧9构造为平坦的上侧9。

解耦元件3的基体6在支撑燃料喷射阀2时在阀侧的支撑区域8和气缸侧的支承区域7之间被施加压力。在此，基体6具有在圆周上分布的部段15，16，17，18，所述部段在加载时被弹性地弯曲。通过将阀侧的支撑区域8分段，在此关于预定的材料强度确保了在使用寿命内最优的弹性。在此，通过在阀侧的支撑区域8中进行分段显著地减小沿着圆周方向作用的应力。此外，基体6的气缸侧的支承区域7至少部分地以闭合环20形式构造。在此，仅仅基体6的气缸侧的支承区域7至少部分地以闭合环20形式构造。在所述实施例中，基体6的气缸侧的支承区域7仅仅部分地以闭合环20形式地构造。因为在部段15到18之间设置缺口21，22，23，所述缺口也稍微延伸到气缸侧的支承区域7中。因此，例如在缺口22上留有闭合环20的接片25，在所述闭合环中，气缸侧的支承区域7沿着圆周方向观察地具有平坦的支承面26(图5)的减小的径向延伸部。

在所述实施例中，气缸侧的支承区域7的闭合环20构造为具有用于气缸头4的平坦的接触面26的平坦的气缸侧的支承区域7。因此能够可靠地定位在气缸头4上。这在必要时同时需要对燃料喷射阀2进行公差补偿的情况下也改善了振动阻尼。

在气缸侧的支承区域7中延伸的缺口21，22，23优选地最大地铸造，从而使在连接片25处的剩余的环厚度减小到可能的最小程度。

图2示出相应于第二实施例的在图1中所示的布置组件1和气缸头4。在所述实施例中，闭合环20的外边缘27从气缸头4的上侧9观察地向上弯出。关于相应的应用情况，因此可以特别是在狭小的位置关系下改善了闭合环20特别是在连接片25处的稳定性。

图3示出了相应于第三实施例的在图1中所示的布置组件1和气缸头4。在所述实施例中，气缸侧的支承区域7的闭合环20在分布在圆周上的部段15至18之间具有凸出部28，其中为了简化视图仅仅标出凸出部28。凸出部28径向向外延伸。在所述实施例中，在此通过凸出部28增大气缸侧的支承区域7的支承面26。在此，凸出部28跨接部分地延伸到气缸侧的支承区域7中的缺口22。因此，表示用于吸收周向拉力的横截面特别是在连接片25的区域中被增大。因此减小了相应的拉应力。为此，凸出部28也在气缸侧的支承区域7的区域(区段)29，30中延伸，所述区域沿着圆周方向邻接于缺口22。因此，区域29，30实现了在闭合环20中有利的力连接。

图4为了说明本发明可能的构型的工作方式以简要的、示意性的和空间的视图示出相应于本发明的第一实施例的在图1中所示的布置组件1的解耦元件3。在所示的区段中，所述区段可以例如是一个可能的构型的四分之一区段。向上弯曲的部段16，17以弯曲的连接板的形式构造，所述连接板在如图所示的线31上为燃料喷射阀2提供支承或支撑。在所述线(支承线)31上，由于压紧和燃料喷射阀上的压力将负荷传递到解耦元件3上。通过所述负荷使部段16至18弯曲。则由各个弯曲刚度的总和得出解耦的总刚性。这相应于各个弯曲弹簧的并联。通过用作弯曲元件15至18的球形的形状和在燃料喷射阀2的壳体5上的相应的反轮廓，用于补偿横向力和/或由公差决定的偏移的公差补偿功能也集成到解耦装置中。

根据应用情况，部段15至18能够以适合的形状、数量和厚度通过构型优化如此设计，以使得在所需的强度下达到期望的刚性。

图5以简要的、示意性的截面图示出相应于本发明的第四实施例的具有燃料喷射阀和解耦元件3的布置组件1和气缸头4。在此为了说明，以截面示出基体6的部段18。在部段18和其他未示出的部段上构造阀侧的支撑区域8，其中，如同也根据图4相应描述地，壳体5例如贴靠在部段18的线31上。

此外在所述实施例中，在部段18上设置固定元件32。在此，其他相应于固定元件32构造的固定元件构造在其他未示出的部段上。固定元件32在所示的装配状态中与壳体5相互作用。在此，固定元件32在安装到壳体5上时沿着径向向外扩展。在此，通过固定元件32的特定的变形可以特别是实现紧紧抓入壳体5中、特别是壳体5的磁性头部中。因此构成防丢装置。

图6示出相应于本发明的第五实施例的在图5中所示的布置组件1和气缸头4。在所述实施例中，部段18构造为向内敞开的部段18。所述构型具有的附加优点是，可以实现一个末端止挡，以便限制部段18的最大变形。在此，在阀侧的支撑区域8的部段18上设置间隔元件33，所述间隔元件朝向基体6的气缸侧的支承区域。在将阀侧的支撑区域8向气缸侧的支承区域7加载时，间隔元件33在一定的运动行程之后抵靠到气缸侧的支承区域7上。因此，间隔元件33接着与气缸侧的支承区域相互作用以限制可能的运动区域。

此外，在所述实施例中设置以卡紧环34，所述卡紧环与壳体5相互作用。气缸侧的支承区域7的闭合环20至少间接地与卡紧环34连接，从而解耦元件3可靠地固定在壳体2上。这特别是易于将燃料喷射阀2装配在气缸头4中，因为解耦元件3已经可以预装在燃料喷射阀2上。

因此，根据应用情况可以实现例如根据图1到4所示的向外敞开的解耦元件3，并且也可以实现例如根据图6和图7所示的向内敞开的解耦元件3。

图7示出了相应于本发明的第六实施例的在图5中所示的布置组件1和气缸头4。在所述实施例中，燃料喷射阀2的壳体5具有侧凹的锥面35，燃料喷射阀2在所述锥面上支撑在解耦元件3的阀侧的支撑区域8上。在此，壳体5以其侧凹的锥面35贴靠在阀侧的支撑区域8的线31上。在所述实施例中简化了解耦元件3的构型。

因此，能够实现用于内燃机的燃料喷射设备的布置组件1。在此，燃料喷射阀2在装配的状态中能够通过解耦元件3支撑在内燃机的气缸头4上。

本发明不局限于所述实施例。

Claims (11)

1.一种解耦元件(3)，其用于使燃料喷射阀(2)与气缸头(4)解耦并且具有基体(6)，所述基体在装配状态中用于包围所述燃料喷射阀(2)的壳体(5)，其中，在所述基体(6)上构造有气缸侧的支承区域(7)和阀侧的支撑区域(8)，所述气缸侧的支承区域用于支撑在所述气缸头(4)上，所述阀侧的支撑区域用于支撑所述燃料喷射阀(2)，其特征在于，仅仅所述基体(6)的所述气缸侧的支承区域(7)至少部分地以闭合环(20)的形式构造，并且所述基体(6)具有在圆周上分布的部段(15-18)，所述部段通过所述气缸侧的支承区域(7)的所述闭合环(20)彼此连接。

2.根据权利要求1所述的解耦元件，其特征在于，所述基体(6)在支撑所述燃料喷射阀(2)时在所述阀侧的支撑区域(8)和所述气缸侧的支承区域(7)之间被施加压力。

3.根据权利要求1或2所述的解耦元件，其特征在于，所述气缸侧的支承区域(7)的所述闭合环(20)在分布在圆周上的所述部段(15-18)之间具有凸出部(28)，所述凸出部径向向外延伸。

4.根据权利要求3所述的解耦元件，其特征在于，所述基体(6)具有缺口(21-23)，所述缺口设置在所述基体(6)的所述部段(15-18)之间，并且所述基体(6)的所述缺口(21-23)部分地延伸到所述基体(6)的所述气缸侧的支承区域(7)中，从而所述基体(6)的所述气缸侧的支承区域(7)仅仅部分地以闭合环(20)的形式构造。

5.根据权利要求4所述的解耦元件，其特征在于，所述闭合环(20)的所述凸出部(28)跨接部分地延伸到所述基体(6)的所述气缸侧的支承区域(7)中的所述缺口(21-23)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的解耦元件，其特征在于，所述气缸侧的支承区域(7)的所述闭合环(20)构造为至少基本平坦的、气缸侧的、用于所述气缸头(4)的支承区域(7)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的解耦元件，其特征在于，至少在所述阀侧的支撑区域(8)的部段(18)上构造一固定元件(32)，所述固定元件在装配状态中与所述燃料喷射阀(2)的所述壳体(5)相互作用以构成防丢装置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的解耦元件，其特征在于，所述气缸侧的支承区域(7)的所述闭合环(20)至少间接地与卡紧环(34)连接，所述卡紧环在装配状态中与所述燃料喷射阀(2)的所述壳体(5)相互作用。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的解耦元件，其特征在于，在所述阀侧的支撑区域(8)的至少一个部段(18)上构造一间隔元件(33)，在将所述阀侧的支撑区域(8)朝着所述气缸侧的支承区域(7)加载时，所述间隔元件与所述气缸侧的支承区域(7)相互作用以限制运动区域。

10.一种布置组件(1)，所述布置组件用于内燃机的燃料喷射设备并且具有至少一个燃料喷射阀(2)和根据权利要求1至9中任一项所述的解耦元件(3)，其中，所述燃料喷射阀(2)在装配状态中能够通过所述解耦元件(3)支撑在所述内燃机的气缸头(4)上。

11.根据权利要求10所述的布置组件，其特征在于，所述燃料喷射阀(2)的壳体(5)具有一设有侧凹的锥面(35)，所述燃料喷射阀(2)在所述锥面上支撑在阀侧的支撑区域(8)上。