CN107110099A - 用于燃料喷射装置的去耦元件 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的用于燃料喷射装置的去耦元件，其特征尤其在于：实现噪声少的并且能够摆动的结构。燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀(1)和用于燃料喷射阀(1)的、在缸盖(9)中的接收孔(20)，以及在燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)与接收孔(20)的壁之间的去耦元件(25)。去耦元件(25)环形地、尤其作为封闭环来实施，所述环具有下端面(26)，下端面放置在所述接收孔(20)的肩部(23)上，并且所述环具有上端面(27)，上端面从径向外部向径向内部锥形地提升地延伸，并且具有与燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)的球状拱起的肩部面(21)的抵靠接触。燃料喷射装置尤其适合用于直接喷射燃料到混合压缩的点燃式内燃机的燃烧室中。

Description

用于燃料喷射装置的去耦元件
技术领域
本发明涉及一种用于燃料喷射装置的、根据独立权利要求的类型的去耦元件。
背景技术
在图1中，例如示出从现有技术已知的燃料喷射装置，在所述燃料喷射装置中，在燃料喷射阀上设置一个平的中间元件，所述燃料喷射阀安装在内燃机的缸盖的接收孔中。以已知的方式，把这种中间元件作为支撑元件以垫片的形式放置在缸盖的进气孔的肩部上。借助这种中间元件来补偿制造公差和装配公差，并且在燃料喷射阀的轻微倾斜状态下也确保无横向力的支承。燃料喷射装置尤其适合在混合压缩的点燃式内燃机的燃料喷射设备中使用。
燃料喷射装置的简单的中间元件的另一类型已经从DE 101 08 466 A1已知。所述中间元件涉及具有圆形横截面的垫环，所述垫环在下述区域中布置：在所述区域中，不仅燃料喷射阀而且缸盖中的接收孔的壁呈截圆锥状地延伸，并且所述垫环作为用于支承和支撑燃料喷射阀的补偿元件来使用。
此外，用于燃料喷射装置的更复杂的和在生产中明显花费更大的中间元件也从DE100 27 662 A1、DE 100 38 763 A1和EP 1 223 337 A1已知。这些中间元件的特征在于，所述中间元件全部多部分地或者说多层地构造，并且要部分地承担密封和减振功能。从DE100 27 662 A1已知的中间元件包括主体和支架体，被燃料喷射阀的喷嘴体穿过的密封剂在所述主体和支架体中使用。从DE 100 38 763 A1已知多层的补偿元件，所述补偿元件由两个刚性环和一个三明治状地布置在其中的弹性中间环组成。该补偿元件既实现了燃料喷射阀相对于接收孔的轴线在相对大的角范围上的倾斜，也实现了燃料喷射阀从接收孔的中心轴线的径向移位。
同样多层的中间元件也从EP 1 223 337 A1已知，其中，这种中间元件由多个垫片组成，所述垫片由减振材料组成。在此，由金属、橡胶或聚四氟乙烯(PTFE)构成的减振材料如此选择和设计，使得实现由于燃料喷射阀的运行所产生的振荡和噪声的噪声衰减。然而对此，中间元件必须包括4至6层，以便达到所期望的减振效果。
此外，US 6 009 856 A提出，利用套筒包围燃料喷射阀，并且利用弹性的、衰减噪声的质量填充所产生的中间空间，用于降低噪声排放。然而，这种类型的噪声衰减是非常昂贵的、装配不友好的和成本巨大的。
发明内容
根据本发明的具有权利要求1的特征部分的特征的用于燃料喷射装置的去耦元件具有以下优点：以非常简单的结构方式实现改善的噪声衰减。所述去耦元件具有非线性的、累进的弹簧特性曲线，通过所述弹簧特性曲线，在具有喷射器(所述喷射器用于燃料直接喷射)的燃料喷射装置中安装去耦元件时，得到多个积极的并且有利的方面。去耦元件的低刚性在空转点中实现燃料喷射阀从缸盖有效地去耦，并且由此在噪声关键的空转运行中明显降低由缸盖发射的噪声。在额定系统压力下，高刚性负责燃料喷射阀在车辆运行期间总体上低的运动，并且由此一方面确保密封环的坚固性，所述密封环用作燃烧室密封装置和相对于燃料轨的密封装置，并且另一方面确保燃料喷射在燃烧室中的稳定的喷射点，这对统一的燃烧过程的稳定性是决定性的。
所述去耦元件的特征在于小的安装高度，由此也能够安装在小的安装空间中。此外，去耦元件也在高温度情况下具有大的耐久性。去耦元件在制造技术上能够非常简单地并且成本有利地生产。此外，能够简单地并且快速地装配或者拆除由燃料喷射阀和去耦元件构成的系统的总体悬挂。
通过在从属权利要求中实施的措施，实现在权利要求1中提出的燃料喷射装置的有利的扩展方案和改善方案。
特别有利的是：为了公差补偿，除了燃料喷射阀的在几何上实现的可倾斜性或者说可摆动性，也在去耦元件上设置引导元件，其中，通过去耦元件在缸盖的接收孔中的侧面引导，提高了在高负载时在接触情况中的刚性。通过在缸盖中具有非常小的间隙的这种特别的外引导部来优化地构型公差情况。如果燃料喷射阀在负载情况下的运行中(例如因为温度条件下的延展)比一般情况下要更远地倾斜，那么这是可行的，因为去耦元件不能相对于缸盖在径向方向上运动。
附图说明
本发明的实施例在附图中简化地示出并且在以下说明中详细阐述。其示出了：
图1在一种具有盘形中间元件的已知实施方式中的部分示出的燃料喷射装置，
图2在燃料直接喷射的情况下在缸盖中的燃料喷射阀的支撑装置的机械等效线路图，该等效线路图再现通常的弹簧质量减振系统，
图3在图2中示出的弹簧质量减振系统的传递特性，该传递特性在低频情况下在谐振频率fR区域内具有增强，并且在去耦频率fE之上具有隔离区域，
图4在燃料喷射阀的安装情况下、穿过根据本发明的去耦元件的横截面，所述横截面在图1中所示出的盘形中间元件的区域内，
图5在斜俯视图中的作为单个部件的根据本发明的去耦元件，
图6在斜俯视图中的作为单个部件的保险环，
图7和8在斜俯视图或者说斜仰视图中的作为单个部件的替代的根据本发明的去耦元件。
具体实施方式
为了理解本发明，下面参照图1详细说明燃料喷射装置的一种已知实施方式。在图1中，在侧视图中示出以喷射阀1的形式的阀作为一种实施例，所述喷射阀用于混合压缩的点燃式内燃机的燃料喷射设备。燃料喷射阀1是燃料喷射装置的一部分。利用下游端部，燃料喷射阀1安装到缸盖9的接收孔20中，所述燃料喷射阀以直接喷射的喷射阀的形式来实施，所述喷射阀用于直接喷射燃料到内燃机的燃烧室25中。密封环2(尤其由TeflonTM构成)负责燃料喷射阀1相对于缸盖9的接收孔20的壁的优化密封。
以垫片形式实施为支撑元件的扁平的中间元件24，装入在阀壳体22的凸肩21与接收孔20的例如相对于接收孔20的纵向延长线呈直角地延伸的肩部23之间。借助这种中间元件24来补偿制造公差和装配公差，并且也在燃料喷射阀1的轻度倾斜状态中确保无横向力的支承。
燃料喷射阀1在其流入侧端部3上具有到燃料分配管线(Fuel Rail，燃料轨)4的插接连接，所述插接通过密封环5在燃料分配管线4的以截面示出的连接套管6与燃料喷射阀1的输入套管7之间进行密封。燃料喷射阀1插入到燃料分配管线4的连接套管6的接收孔12中。在此，连接套管6例如一体地从本来的燃料分配管线4产生，并且在所述接收孔12的上游具有直径更小的流通口15，通过所述流通口实现燃料喷射阀1的进流。燃料喷射阀1具有用于电接触的电连接插头8，用于操纵燃料喷射阀1。
为了将燃料喷射阀1和燃料分配管线4尽可能无径向力地互相隔开间距，并且将燃料喷射阀1可靠地压制在缸盖的接收孔中，在燃料喷射阀1与连接套管6之间设置压紧装置10。压紧装置10实施为弓形构件，例如实施为冲压弯曲件(Stanz-Biege-Teil)。压紧装置10具有部分环形的基础元件11，压紧弓13从所述基础元件弯曲出来地延伸，所述压紧弓在安装好的状态中贴靠在燃料分配管线4上的连接套管6的下游端面14处。
本发明的任务是：相对于已知的中间元件解决方案，一方面要主要在噪声关键的空载运行中，通过中间元件24的针对性的设计方案和几何形状，以简单的方式达到改善的噪声衰减，并且另一方面要简单地并且成本有利地实现公差补偿(所述公差补偿允许燃料喷射阀直到1°的倾斜)和在温度影响下的无横向力的运行。在直接高压喷射的情况下的燃料喷射阀1的决定性的噪声源是在阀运行期间导入到缸盖9中的力(固体声)，所述力导致缸盖9的结构性激发并且从所述缸盖发射为空气声。为了实现噪声改善，因此，力求导入到缸盖9中的力最小化。除了减小由于喷射引起的力之外，这能够通过影响在燃料喷射阀1和缸盖9之间的传递特性来达到。
在机械意义上，能够将燃料喷射阀1在缸盖9的接收孔20中的被动中间元件24上的支承构成为通常的弹簧质量减振系统，如这在图2中示出的那样。在此，相对于燃料喷射阀1的质量m，缸盖9的质量M在初始着手处理中(in erster)能够假定为无穷大。这种系统的传递特性的特征在于，在低频情况下在谐振频率fR的区域内的增强，和在去耦频率fE之上的隔离区域(见图3)。
本发明的目标是，在优先使用弹性隔离(去耦)的情况下设计中间元件24，用于降低噪声，尤其在车辆的空转运行中降低噪声。在此，本发明一方面包括，在考虑以变化的运行压力直接喷射燃料时的典型的要求和边界条件情况下限定和设计合适的弹簧特性曲线，并且另一方面包括设计中间元件24，所述中间元件能够构成被如此限定的弹簧特性曲线的特征并且通过选择简单的几何参数能够适应喷射系统的特定边界条件。
除了由于限制燃料喷射阀1在发动机运行期间所允许的最大运动引起的小的安装空间之外，燃料喷射阀1借助根据本发明的去耦元件25的小的弹簧刚性c从缸盖9去耦变难，所述去耦元件环形地、尤其作为封闭环地、并且在横截面中垫式地实施。在车辆中，典型地出现以下准静态负载状态：
1.在装配后通过压紧装置10施加的静态压紧力FNH；
2.在空转运行压力下存在的力FL；
3.在额定系统压力下存在的力Fsys。
为了能够以简单的并且成本有利的方式在燃料直接喷射的典型边界条件(燃料喷射阀1的安装空间小、力大、轴向总体运动小)下实现噪声去耦措施，根据本发明具有其垫式的横截面的去耦元件25此外在其环形的走向上如此构型：设置例如尽可能平的下端面26(所述下端面放置在缸盖9中的接收孔20的肩部23上)，并且设置上端面27(所述上端面从径向外部向径向内部锥形地提升地延伸并且具有与燃料喷射阀1的阀壳体22的球形拱起的肩部面21的抵靠接触)。对此，除了所述上端面锥形的提升，去耦元件25的上端面27还能够具有球状拱起，其中，然后在接触区域中存在非常大的半径。
在图4中示出在燃料喷射阀1的安装情况下、穿过根据本发明的去耦元件25的横截面，所述横截面在图1中所示出的盘形中间元件24的区域内，其中，中间元件24被根据本发明的去耦元件25替换。
在所示出的实施例中，去耦元件25在其上侧具有锥形地或者说锥体地延伸的端面27，所述端面在安装好的状态中相应于燃料喷射阀1的阀壳体22的球状或者说球形实施的、突出地拱起的或者锥体的肩部面21。在此，阀壳体22的肩部面21构造在处于径向向外的肩部28上，所述肩部在自身与接收孔20的肩部23之间已经提供去耦元件25的一定的腔室(Kammerung)。阀壳体22的肩部面21不必完全地球形拱起地延伸；在与去耦元件25的锥形延伸的端面27的接触区域中是这种形式就足够了。上端面27和下端面26到去耦元件25的内部的和外部的两个环侧面的各自的过渡能够倒圆角。根据本发明，在阀壳体22的球形拱起的肩部面21和去耦元件25的锥形或者说锥体地延伸的端面27上，具有平角的或者说具有拱形结构的大的半径的几何形状，与在缸盖9中的接收孔20的壁上的、去耦元件25的外引导部结合，实现使用能注塑的塑料元件或者冷成型的铝元件，所述去耦元件特别通过图5中的示图变得明确，所述去耦元件具有向径向内部至燃料喷射阀1的相对大的间隙并且具有向径向外部至接收孔20的壁的小间隙。这种去耦元件25成本有利地制造并且以所期望的方式使固体声去耦。
与阀壳体22的轻微突出地拱起的肩部面21一起，产生能够摆动的或者说能够倾斜的连接，用于公差补偿。在燃料喷射阀1与接收孔20之间有偏差的情况下，在所容许的制造波动的框架内，会出现燃料喷射阀1的轻微的倾斜状态。通过在燃料喷射阀1和去耦元件25之间的能够摆动的连接，然后尽可能地避免在燃料喷射阀1的倾斜状态下的横向力。根据本发明能够设想阀壳体22和去耦元件25的锥体/锥体对、锥体/球体对、球体/锥体对或球体/球体对。
保险环29能够承担用于去耦元件25的防失落装置，所述保险环布置在去耦元件25下面，并且在此以小的间距从下面配合所述去耦元件25并且固定在燃料喷射阀1的阀壳体22上。以这种方式能够确保：能够将燃料喷射阀1作为结构单元一起与去耦元件25装配在接收孔20中。
图5在斜俯视图中示出作为单个部件的根据本发明的去耦元件25。除了去耦元件25的锥形地或者说锥体地延伸的上端面27，能够看出下述方案作为特别的设计特征：设置至少一个在径向上在外周缘突出的引导元件30，尤其是在3个和12个之间的、以凸鼻状突出的引导凸缘的形式的引导元件30。通过去耦元件25在缸盖9的接收孔20中具有非常小的空隙的这种特别的外引导部来优化构型公差情况。如果燃料喷射阀1在负载情况下的运行中(例如因为温度条件下的膨胀)比一般情况下要更远地倾斜，那么这是可行的，因为去耦元件25不能够相对于缸盖9在径向方向中运动。
图6在斜俯视图中示出作为单个部件的可选的保险环29。所述保险环29例如实施为封闭环，该封闭环在横截面中弯折地延伸，其中，尽可能平的上环凸缘31环绕地构造，并且在周缘上分布的多个撑板32(所述撑板贴靠在阀壳体22上)从所述环凸缘成角度弯曲地延伸。保险环29也能够以其他结构方式实施，并且以到去耦元件25的其他间距布置在燃料喷射阀1的外周缘上。保险环29通过其精细的外轮廓尤其能够实施为具有不同功能区域的紧凑的、坚固的、连续的塑料环。
图7和8示出替代的去耦元件25。在去耦元件25上的、朝向保险环29的方向伸出超过接收孔20的肩部23上的并且倾斜地实施的凸缘38能够负责在倾斜情况中去耦元件25的还更好的稳定性，或者说实现保险环29的非常紧凑的实施方式，因为在保险环29的小的径向尺寸的情况下已经可靠地在凸缘38的区域中从下面配合去耦元件25。因此，替代在去耦元件25的直径最大的延伸区域上的引导元件30，能够在直径更小的凸缘38的外直径上设置环形的引导元件39。所述引导元件39即是凸缘38的外部柱形环区域，所述凸缘在肩部23下面相应于在缸盖9中的接收孔20的壁，用于径向定位。现在不再需要在更大的直径上的径向引导元件30。在接收孔20中装配具有去耦元件25的燃料喷射阀1时，为了具有引导元件39的凸缘38能够精确地引入到所述接收孔中，能够有意义的是：替代引导元件30，在去耦元件25的最大直径上模制多个、例如4个预对中凸鼻30a。借助凸缘38，使去耦元件25的防失落装置通过保险环29在几何上并且在功能上优化地构型，因为这能够成本有利地生产和装配，需要小的安装空间并且实现用于轻微摆动的需要的空隙。

Claims (12)

1.用于内燃机的燃料喷射设备的燃料喷射装置的去耦元件，所述燃料喷射装置尤其用于直接喷射燃料到燃烧室中，其中，所述燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀(1)和用于所述燃料喷射阀(1)的接收孔(20)，并且所述去耦元件引入在所述燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)和所述接收孔(20)的壁之间，
其特征在于，
所述去耦元件(25)环形地实施，尤其作为封闭环实施，所述环具有下端面(26)，所述下端面放置在所述接收孔(20)的肩部(23)上，并且所述环具有上端面(27)，所述上端面从径向外部向径向内部提升地、要么锥形地要么附加地以具有大的半径的球状拱起结构延伸，并且具有与所述燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)的球状拱起的或者锥体的肩部面(21)的抵靠接触。
2.根据权利要求1所述的去耦元件，
其特征在于，
所述去耦元件(25)具有在横截面中的垫状的形廓。
3.根据权利要求1或2所述的去耦元件，
其特征在于，
所述去耦元件(25)是注塑的塑料元件或者冷成型的铝元件。
4.根据上述权利要求中任一项所述的去耦元件，
其特征在于，
所述去耦元件(25)如此安装，存在向径向内部至所述燃料喷射阀(1)的相对大的空隙和向径向外部至所述接收孔(20)的壁的非常小的空隙。
5.根据上述权利要求中任一项所述的去耦元件，
其特征在于，
所述去耦元件(25)的所述上端面(27)和所述下端面(26)至所述去耦元件的内部的和外部的两个环侧面的各自的过渡被倒圆角。
6.根据上述权利要求中任一项所述的去耦元件，
其特征在于，
在径向上在外周缘突出的至少一个引导元件(30)、尤其在3个至12个之间的引导元件(30)，以凸鼻状突出的引导凸缘的形式来设置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的去耦元件，
其特征在于，
在所述去耦元件(25)上设置有在轴向上突出的凸缘(38)，所述凸缘在外周缘上具有环形的引导元件(39)。
8.根据权利要求7所述的去耦元件，
其特征在于，
在所述去耦元件(25)的最大直径处模制有多个预对中凸鼻(30a)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的去耦元件，
其特征在于，
设置保险环(29)作为用于所述去耦元件(25)的防失落装置。
10.根据权利要求9所述的去耦元件，
其特征在于，
所述保险环(29)具有环绕的、尽可能平的环凸缘(31)，从所述环凸缘有多个分布在周缘上的撑板(32)成角度弯曲地延伸。
11.根据上述权利要求中任一项所述的去耦元件，
其特征在于，
所述去耦元件(25)在所述去耦元件的上部的、锥形地延伸的端面(27)的区域中建立与所述燃料喷射阀(1)的能够摆动的和/或能够倾斜的连接，用于公差补偿。
12.根据上述权利要求中任一项所述的去耦元件，
其特征在于，
用于所述燃料喷射阀(1)的接收孔(20)构造在缸盖(9)中，并且所述接收孔(20)具有肩部(23)，所述肩部垂直于所述接收孔(20)的延长线延伸，并且所述去耦元件(25)放置在所述肩部上。
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