CN1077222C - 内燃机喷油阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机的喷油阀，它有一根在阀体导向孔内轴向导引的阀杆，阀杆在其燃烧室一侧的端部上有阀门密封面，该阀门密封面与在导向孔在燃烧室一侧的端部上形成的阀座配合工作，控制在阀体内的高压油路与至少一个喷油孔之间的连通；并在阀杆中设有回油路，为了在阀杆从阀座上提升时延迟阀杆的开启升程运动，高压油路可通过回油路与卸压腔连通。这样，在阀杆达到最高开启提升位置后，回油路通过设在阀杆上的密封面封闭，而将所输送的全部燃油用于喷油。

Description

内燃机喷油阀

本发明涉及一种内燃机喷油阀。

在由DE-OS 3928912已知的一种喷油阀中，一根阀杆可轴向移动地在阀体的导向孔内被导引，它的一端伸在要供油的内燃机燃烧室内。阀杆的燃烧室一侧的端部上有一个阀门密封面，它与在导向孔燃烧室一侧的端部上所形成的阀座配合工作。阀体中导油的高压油路沿背对燃烧室的方向与阀座支承面相邻，高压油路的一部分由阀杆与导向孔的壁之间的环形间隙构成。在燃烧室一侧至少有一个喷油孔与阀座相连，在这种情况下，通过阀杆从阀座上提起就可控制高压油路与喷油孔之间的燃料流量。

此外，为了冷却阀杆，在阀杆内设有回油路，在阀杆从阀座提起时，高压油路通过回油路与卸压腔持续地连通，卸压腔由一个从阀杆在燃烧室一侧的端部出发的盲孔和一个与之相交的横孔构成。横孔通入一个在阀杆与导向孔的壁之间形成的回油腔，此回油腔沿轴向以一个贴靠在阀体上的喷油阀中间盘为界，与此同时在中间盘内设一通孔，使回油腔持续地与一个由喷油阀弹簧腔构成的卸压腔连通。

但是，在阀杆处于开启位置时高压油路与卸压腔之间的这种持续的连通是有缺点的，因为有相当大量的燃油在真正的喷油过程中经回油路流出，并因而不能提供用于喷油，其结果是降低了整个系统的效率。此外，由于在回油路中的泄漏量是不确定的，所以喷出的燃油量不能准确地计量，因而这种已知的喷油阀不能满足新型内燃机的要求。

本发明的目的在于，虽然为了冷却排出燃油但仍能精确地计量要喷射的燃油。

本发明的技术解决方案在于，这种内燃机的喷油阀有一根可在阀体导向孔内轴向移动地导引的阀杆，该阀杆在其燃烧室一侧的端部上有阀门密封面，该阀门密封面与导向孔在燃烧室一侧的端部上形成的阀座配合工作，共同控制阀体内的高压油路与至少一个喷油孔之间的连通；以及，在阀杆中设有回油路，在阀杆从阀座上抬起时，高压油路通过回油路可与卸压腔连通，该卸压腔由一个从阀杆在燃烧室一侧的端部出发的盲孔和至少一个与该盲孔相交的横孔构成，其中，该横孔与一个制在阀杆与导向孔的壁之间可与卸压腔连通的回油腔相连，其特征为：在阀杆的最高开启提升位置，回油腔和卸压腔的连通由设在阀杆上的密封面切断。

而按本发明的喷油阀有下列优点，即，当阀杆处于其开启提升位置时，设在阀杆内的回油路关闭。因此以有利的方式获得了一种对于在燃烧室内良好地制备燃料所需要的阀杆开启升程运动的延迟，在这种情况下不会明显地影响喷油量的准确度。

此外，将回油路设计为纵向孔和通往阀杆上的抛光面的横孔还有一个优点是，使这类阀杆的制造可以简化。阀杆的制造可通过一种例如借助于烧结技术或所谓“金属压铸法”的原型法进行。但也可以选择另一种方案，在一个管坯中，必要时还具有预制外部几何尺寸的管坯中，通过机械加工或腐蚀法制造纵向孔和横孔以及切削加工抛光面。在这种情况下可以按有利的方式通过抛光面和横孔的几何尺寸或参数设计，在回油腔内调整确定的回油体积，其中，回油腔在抛光面与导向孔壁之间构成的部分，便起确定节流横断面的作用。

另一个优点是通过在抛光面朝着中间盘的上端处制有一个凸缘获得的，凸缘伸入导向孔的横断面扩张区内，并通过凸缘可以增大阀杆与中间盘之间密封的接合面，因此在可靠密封的情况下可以降低有关构件公差的要求，这就再一次地减少了生产成本。最好设计为平的面并构成回油腔一部分的抛光面，也可以选择另一种方案，通过在阀杆上的径向凹槽构成，它将横孔的出口与回油腔的上部连通。

按本发明的喷油阀起向内开启的阀的作用，也可以按另一种方案设计成所谓座孔喷嘴、盲孔喷嘴或针阀式喷嘴，其中，设计为盲孔的回油路纵向孔这样设置在阀杆中，即，在喷油阀的关闭状态，它相对于内燃的燃烧室封闭。

为了在喷油阀关闭时能可靠地避免燃烧气体侵入回油路内，此盲孔可在其燃烧室一侧的下端封闭。与高压油路的连接则通过至少一个径向孔实现，此径向孔从盲孔引出并通到阀杆的阀门密封面上。在这种情况下，此径向孔的出口最好设在喷油孔的上游，有利的方式是设在喷油孔与阀杆上的阀座边缘之间。此外，这种结构的优点是，在用于有两个阀弹簧的喷油阀中时，径向孔在初提升范围内节流，因此，起先只有少量回油(压力损失较小)经回油路回流，接着在第二个提升阶段直至达到最大提升行程极限期间，流回大量回油，所以加强了所谓双弹簧座的效果。

本发明对象的其他优点和有利的设计，可见说明书、附图和权利要求。

在附图中表示了按本发明用于内燃机的喷油阀三种实施例，并在下面的说明中给以详细的介绍。

图1表示通过本发明喷油阀第一种实施例的纵剖面；

图2表示图1中回油腔区域内局部放大后的两个视图；

图3表示第二种实施例中类似于图2的视图，其中在抛光面上附加地设有一个凸缘；

图4表示第三种实施例在喷油阀燃烧室一侧的端部的视图，其中，回油路的盲孔是封闭的并通过径向孔与高压油路连通。

在图1表示的按本发明用于内燃机的喷油阀第一种实施例中，活塞状的阀杆1沿轴向可移动地在阀体5的导向孔3内导引。圆柱形的阀体5以其一个端部7伸入图中没有进一步表示的要供油的内燃机的燃烧室内，而以其另一个设计为平端面9的端部贴靠在喷油阀中间盘11的第一端面13上，在中间盘11的背对阀体5的第二端面15上，连接着一个内装阀杆1的一个图中没有进一步表示的复位弹簧的弹簧腔17，弹簧腔17经由一根图中同样没有表示的回油管始终与燃油低压腔连接，因此弹簧腔17构成了卸压腔17。

阀杆1在其燃烧室一侧的端部有一个阀门密封面18，在此实施例中它设计为锥形密封面，并与设在导向孔3燃烧室一侧端部上的阀座19配合工作，后者设计为空心锥形，其中，导向孔3在本实施例中设计为盲孔。从阀座19出发有两个喷油孔21，喷油孔21通入要供油的内燃机燃烧室内。阀座19背对喷油孔21的端部与高压油路23连通，此高压油路23作为从阀体5上端面9出发的孔，首先延伸到一个由导向孔3的直径扩张段构成的压力腔，再从那里起通过一个在阀杆1的杆与导向孔3的壁之间形成的环形间隙进一步通到阀座19。在这种情况下，此高压油路23以图中没有进一步表示的方式借助于喷油管与高压燃油泵连接，高压燃油泵向喷油阀供应高压燃油。

此外，为了延迟阀杆1的开启升程运动，在阀杆1内设一回油路31，在阀杆1的开启升程运动期间，它可以使高压油路23与卸压腔17彼此连通。

此在图2中进一步放大表示的回油路31，由一个从阀杆1插入导向孔3盲孔内在燃烧室一侧的端部出发、在本实施例中为沿轴向延伸的盲孔33，以及一个与此盲孔33在阀杆1上端处相交的横孔35构成。在横孔35的出口区内，在阀杆1的外表面上有两个彼此相对的平的抛光面37，在抛光面37与导向孔3的壁之间形成一个回油腔39，它的流通横断面形成了一个可调节的节流横断面。回油腔39沿阀杆1的轴向，从一个在喷油孔21的方向作为抛光面37边界的台阶起延伸到中间盘11的端面13，其中，导向孔3的直径在其面朝中间盘11的那一端呈锥形扩大。

回油腔39的卸压是通过一个在中间盘11的通孔41与阀杆1直径缩小的杆段43之间形成的流通横断面45在卸压腔17内实现的，当阀杆1完全从阀座19提升时，由于阀杆1上的一个在向直径缩小的杆段43过渡处构成的环形密封面47贴靠在中间盘11的端面13上，可以关闭此流通横断面45。中间盘11通孔41的直径为此应设计成小于密封面47的外径。

表示在图3中的第二种实施例与第一种实施例的区别，仅在于阀杆在回油腔39区域内的几何形状有所不同，所以仅限于针对喷油阀的这一部分加以说明。

在第二种实施例中，抛光面37朝中间盘11的方向以一个凸缘49为界，凸缘49伸入导向孔3的横断面扩大的部分中，并通过这一凸缘49增大了在阀杆1上的密封面47的径向距离，所以在改善密封性的同时，可以增加回油腔39和卸压腔之间的流通横断面45。

在图4的第三实施例中，仅表示通过喷油阀的阀体5在燃烧室一侧的下部7，在阀杆1中的回油路31的盲孔33在其燃烧室一侧的端部用塞子61封闭，也可以选择其他的封闭方案。在这种情况下，回油路31与高压油路23之间的连接通过径向孔63实现，径向孔63从盲孔33出发通入阀杆1的阀门密封面18。此时，制在阀门密封面18上的出口65安排在阀座支承面中的喷油孔21的上游。此外，出口设在阀杆1的阀座边缘67下方的下游，此阀座边缘67成为锥形的阀门密封面18在远离燃烧室那一端的边界，并通过改变阀门密封面18的锥形角构成。

按本发明的喷油阀按下列方式工作：

在关闭状态，阀杆1在复位弹簧作用下以其阀门密封面18压靠在阀座19上，所以喷油孔21相对于高压油路23关闭。

随着喷油阶段开始，由高压泵输送的燃油到达高压油路23中，并以传统的方式克服复位弹簧的力使阀杆1从阀座19移开，所以，高压燃油经阀门密封面18与阀座19之间的供油流通横断面进入导向孔3的盲孔，并通过喷油孔21喷入内燃机的燃烧室内。

但与此同时，在阀杆1的开启升程运动期间，一部分燃油从导向孔3的盲孔经由阀杆1中的回油孔31流入回油腔19，并进一步经由流通横截面45流入卸压腔17，从而延迟了阀杆1的开启升程运动，其结果是对燃油在燃烧室中的制备起有利的作用。

随着达到阀杆1的最高开启提升位置，连接回油腔39与卸压腔17的流通横断面45由于阀杆1的密封面47贴靠在中间盘11上而被切断，所以现在输送的全部燃油量喷入燃烧室内。

燃油的喷入按传统的方式通过高压油路23中的压降终止，由于这一压降，复位弹簧重新将阀杆1移到压靠在阀座19上。此时，在阀杆1的关闭行程运动期间，一部分高压燃油从盲孔经回油路31流回，因此提高了关闭行程的速度。

Claims (13)

1、内燃机的喷油阀，它有一根可在阀体(5)导向孔(3)内轴向移动地导引的阀杆(1)，阀杆(1)在其燃烧室一侧的端部上有阀门密封面(18)，阀门密封面(18)与导向孔(3)在燃烧室一侧的端部上形成的阀座(19)配合工作，共同控制阀体(5)内的高压油路(23)与至少一个喷油孔(21)之间的连通；以及，在阀杆(1)中设有回油路(31)，在阀杆(1)从阀座(19)上抬起时，高压油路(23)通过回油路(31)可与卸压腔(17)连通，卸压腔(17)由一个从阀杆(1)在燃烧室一侧的端部出发的盲孔(33)和至少一个与盲孔(33)相交的横孔(35)构成，其中，横孔(35)与一个制在阀杆(1)与导向孔(3)的壁之间可与卸压腔(17)连通的回油腔(39)相连，其特征为：在阀杆(1)的最高开启提升位置，回油腔(39)和卸压腔(17)的连通由设在阀杆(1)上的密封面(47)切断。

2、按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为：在阀杆(1)上的密封面(47)设计为环形端面，它制在阀杆(1)的横断面缩小处，其中，直径缩小的阀杆段(43)有间隙地伸入沿轴向贴靠着阀体(5)的中间盘(11)的通孔(41)中，此中间盘(11)面朝阀体(5)的端面(13)构成了回油腔(39)的边界，其中，端面(13)与通孔(41)相邻的区域形成阀杆(1)密封面(47)的贴合面。

3、按照权利要求2所述的喷油阀，其特征为：中间盘(11)背对阀体(5)的端面(15)与卸压腔(17)邻接。

4、按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为：在阀杆与导向孔(3)壁之间形成的回油腔(39)通过至少一个制在阀杆(1)上的、设计为平面的抛光面(37)构成，横孔(35)与之连通。

5、按照权利要求4所述的喷油阀，其特征为：在阀杆(1)上设两个彼此相对的抛光面(37)，设计为通孔的横孔(35)的出口与它们相通。

6、按照权利要求2所述的喷油阀，其特征为：导向孔(3)在其与中间盘(11)相邻的一端呈锥形地扩大。

7、按照权利要求1至6所述的喷油阀，其特征为：作为回油腔(39)边界的抛光面(37)，在其面朝中间盘(11)的那一端以凸缘(49)为界，凸缘(49)面朝中间盘(11)的环形面形成阀杆(1)的密封面(47)。

8、按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为：回油腔(39)的通流横截面构成了确定的节流横截面。

9、按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为：盲孔(33)在其燃烧室一侧的端部封闭；以及，从盲孔(33)至少引出一个径向孔(63)，它通入阀门密封面(18)的区域内。

10、按照权利要求9所述的喷油阀，其特征为：回油路(31)的径向孔(63)的出口(65)设在阀座(19)中的喷油孔(21)上游的阀门密封面(18)内。

11、按照权利要求10所述的喷油阀，其特征为：回油路(31)的径向孔(63)的出口(65)设在阀座(19)的喷油孔(21)与在阀杆(1)上的一个与阀座密封面(18)在背对燃烧室一端相邻的阀座边缘(67)之间的阀门密封面(18)内。

12、按照权利要求9所述的喷油阀，其特征为：盲孔(13)在其燃烧室一侧的端部用塞子(61)封闭。

13、按照权利要求3所述的喷油阀，其特征为：卸压腔(17)是与一个装有阀杆(1)的复位弹簧的弹簧腔。

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