CN1078667C - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一个用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀，其中，设置一个纵向延伸的，轴向配置的薄壁非磁性套筒(12)。该套筒(12)在其下游端部上具有一个底段(20)，它基本上和套筒(12)其余沿阀轴线(10)作轴向延伸的部分相垂直延伸。在套筒(12)的通孔(21)中一个阀针(28)可作轴向运动，它(28)与一个衔铁(24)和一个阀闭合体(30)固定连接。该阀闭合体(30)与一个在阀座体(25)上设置的阀座面(35)配合作用，其中，阀座体(25)被压人套筒(12)中并例如同时靠置在套筒(12)的底段(20)上。作为板拉件制成的套筒(12)轴向上延伸超过燃料喷射阀的半个轴向长度。该燃料喷射阀特别适于应用在混合压缩式外点火内燃机的燃料喷射阀中。

Description

燃料喷射阀
本发明涉及一种燃料喷射阀，用于内燃机的燃料喷射装置。
在US-PS4946107中已经公开了一种可电磁操作的燃料喷射阀，它具有一个非磁性的套筒作为铁心和阀座体之间的连接件。该套筒以其两个轴向上的端部与铁心和阀座体为固定连接。该套筒在其整个轴向长度上以不变的外直径和不变的内直径延伸并相应地在其两个端部上具有相同大的流入口。该铁心和阀座体设置有如此的外直径，即它们在两个端部可伸入套筒中，因此，该套筒在这个伸入的区域中包围住该两个构件：铁心和阀座体。在套筒的内部，一个带衔铁的阀针可在轴向上运动，该衔铁通过套筒导行。该套筒与铁心和阀座体的固定连接，例如借助焊接来实现，如在DE-OS4310819中所公开的那样。而且，此处应用一个薄壁的非磁性套筒作为在铁心和燃料喷射阀的阀座体之间的连接构件。就结构设置而言，这个套筒基本上与由US-PS4946107所公开的套筒相一致。借助管形的套筒，该燃料喷射阀的体积和重量就可以减小。
本发明的目的在于，提供一种燃料喷射阀，改进现有技术，其体积和重量进一步减小，制造成本较低，而且加工步骤和装配更加简化。
根据本发明，提出了一种用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀，具有一个阀轴线，一个阀闭合体，它是一个轴向上沿阀轴线可运动阀针的一部分并与一个在阀座体上设置的阀座配合作用，还具有一个薄壁的、轴向上延伸的非磁性套筒，在该套筒中阀针作轴向运动，该套筒在其下游的端部上具有一个底段，它基本上与该套筒沿阀轴线作轴向延伸的部分为垂直地配置，该阀座体不仅轴向上、而且在径向上被套筒所包围。
本发明的燃料喷射阀之优点是，以简单和成本低廉的类型和方式就能实现一个燃料喷射阀进一步的体积及重量的减小，并且还可以仅仅用一个套筒形的构件实现更多数量的功能。除了较少的制造成本外，还可以有利的方式通过相对较少的加工步骤使得燃料喷射阀的装配加以简化。这些优点，本发明如此实现，即在燃料喷射阀中应用一个薄壁的非磁性套筒作为在铁心和阀座体之间的连接构件，它另外还具有固定、支承和容置功能。同时，该套筒在其轴向的一个端部上具有一个和该套筒的轴向延伸相垂直配置的底段，通过它，可确保阀座体的最佳及可靠的固定并且该套筒的稳定性也提高了。为了减轻重量和减小体积，首先是，该套筒延伸超过燃料喷射阀的半个轴向长度，并因此还可承担燃料输入接管的功能。
作为有利的方式是，具有阀座面的阀座体被压入套筒中，同时，通过套筒的底段产生一个靠置面，借助其，该阀座体就不能打滑了。
特别有利的是，该套筒借助板深拉伸工艺制造，因为这种工艺既简单又便宜。而且，所要求的精度也能达到。
对于所谓的侧面供料喷射阀，即一部分燃料横向流过，有利的方式是，在套筒壁上设置通孔或开口，以便确保对燃料喷射阀的喷射口进行直接的燃料供应。
一个特别的优点在于，该套筒的底段可以如此结构，即在该底段中设置可计量燃料的喷射口。这是特别有利于成本的，因为，这样可以省去一个构件(喷射孔盘)和一个与此相关的连接位置。
另外有优点的是，该套筒设置为如此长度的结构，即，它延伸至该燃料喷射阀的整个轴向延伸长度上。依此，该套筒还承担燃料流入接管的作用。此外，该铁心还可以很简单地压入到套筒中，因此，还可以简单的类型和方式调节该阀针的行程。还有，在这种长形的套筒配置时，相对于阀内腔的密封问题也不存在了。一个上边的密封环就直接密封住该套筒了。
一个巨大的优点还在于，对于完全不同的阀型通过配置该套筒，就可以应用相同结构的阀针及衔铁了。
本发明实施例在附图中作了简化描绘并在以后的说明中作详细阐述。
图1表明一个燃料喷射阀的第一实施例；
图2表明一个发明套筒的实施例；
图3表明一个装有阀体的套筒之下游端部的第一实施例；
图4表明一个可装入喷射阀中之阀针的第一实施例；
图5表明一个燃料喷射阀之第二实施例；
图6表明一个装有阀体的套筒之下游端部的第二实施例；
图7表明一个燃料喷射阀之第三实施例；
图8表明一个燃料喷射阀之第4实施例，其为侧面供料(Side-Feed)的结构形式；和
图9表明一个可装入喷射阀中之阀针的第二实施例；
在图1中作为第一实施例描述的可电磁操作的阀门为一个喷射阀的形式，其用于混合压缩的外点火内燃机之燃料喷射装置，并具有一个被电磁线圈1包围的、作为燃料输入接头应用的管形铁心2。一个线圈架3容置电磁线圈1的绕组并在电磁线圈1的区域内与具有不变外直径的铁心2相结合，能够实现一个特别紧凑和短小的喷射阀结构。该电磁线圈1与其线圈架3例如嵌置在一个钵形的磁性壳体5中，也就是说，它被磁性壳体5在圆周方向上且向下完全地包围住。一个在冲挤的磁性壳体5中可装入的盖件6用于从上边盖住磁性线圈1并因此用于完全的包住磁性线圈1和用于闭合磁性回路。通过这种钵形的结构形式，该磁性壳体5与磁性线圈1就基本上保持干燥。一个另外的密封结构就省去了。
与铁心2之下边的铁心端部9，相对于阀纵轴线10对中地并密封地例如通过焊接连接一个作为连接件用的管形和薄壁的套筒12，因此，该套筒12用上边的套筒段14轴向上部分地围住铁心端部9。该线圈架3至少轴向上部分地搭盖住套筒12之套筒段14。亦即该线圈架3在其整个的轴向延伸长度上具有一个较大的内直径，即大于套筒12之上边套筒段14的直径。该管形的套筒12例如由非磁性的钢制成并在下游以下边的套筒段18延伸至一个构成套筒12之下游终端的底段20，它相对于套筒12的轴向延伸为横向延伸。
这样，套筒12在其整个轴向长度5为管形的结构，但是就其整体而言与底段20一起为环形。同时，该套筒12在其整个轴向延伸上并直至底段20构成一个基本不变直径的通孔21，它相对于阀轴线10对中地延伸。套筒12以其下边的套筒段18包围一个衔铁24和另外在下游包围一个阀座体25。与阀座体25例如固定连接的喷射孔盘26在圆周方向上被套筒12的套筒段18包围而在经向上被底段20围住。该套筒12因此不仅是一个连接件，而且还承担起固定、支承或容置功能，特别是用于阀座体25，这样，该套筒12实际上还是一个阀座支承件。在通孔21中安置一个例如管形的阀针28，它在其下游侧对着喷射孔盘26的端部29上设置一个例如球形的阀闭合体30，在其圆周上例如设置五个切平部31用于使要喷射的燃料流过，例如通过焊接方法使球闭合体与阀针相连接。
喷射阀的操作是以公知的方式例如电磁式实现的。为了阀针28的轴向运动和依此克服一个复位弹簧33的弹簧力打开或关闭该喷射阀，设置了具有电磁线圈1，铁心2和磁性壳体5及衔铁24的电磁回路。该衔铁24与阀针28之背离阀闭合体30的端部例如通过一个焊缝相连接和定位在铁心2上。为了在阀针28与衔铁24沿着阀轴线10作轴向运动期间导引阀闭合体30，设置了一个阀座体25之导引孔34。此外，该衔铁24在套筒12内的轴向运动期间也被导引。出于成本的原因有优点的是，该磁性壳体5和衔铁24通过在自动车床上夹紧由一个挤压件制成。该盖件6例如是一个冲压件，它在电磁线圈1装配在磁性壳体5中后通过一个弯边连接而被固装在磁性壳体5上。
球形的阀闭合体30与一个在流动方向上截锥形收缩的阀座体25之阀座面35配合作用，该阀座面35在轴向上构成于导引孔34的下游。在阀座体25之背离阀闭合体30的端面侧与例如盘形结构的喷射孔盘26对中且固定地例如通过一焊缝相连接，如图3所示。
在铁心2之一个与阀轴线10对中延伸的阶梯式流动通孔43中推入一个调节套45，该流动通孔43用于燃料在朝阀座方向上的特别是朝阀座面35方向上的输送。该调节套45用于调节在该调节套45上靠置的复位弹簧33的弹簧张力，该簧33再以其相反的端侧支承在阀针28上。
该阀座体25与盘形的喷射孔盘26的推入深度通常相适应于阀针28的行程。该推入深度基本上通过套筒12之底段20的空间位置已经确定。因此，阀针28的一个终端位置在电磁线圈1未通电激励时通过阀闭合体30靠置在阀座体25之阀座面35上被确定，同时，阀针28的另一终端位置在电磁线圈1激励时通过衔铁24靠置在铁心端部9上也就确定。为了防止磁性的粘接，在衔铁24和铁心端部9之间可以设置一个限位盘47，它例如由非磁性、抗磨损的轧后自冷的材料制成。这样，铁心2和衔铁24在其限位区域中的表面涂层(例如镀铬)就可以省去。在铁心2和衔铁24上的限位区域可通过滚光被强化和压实。此外，行程调节可通过以较小的过盈挤入的铁心2在轴向上于套筒12之上边套筒段14中的移动来实现。然后，该铁心2在相应希望的位置上与套筒12成固定连接，同时，在套筒12的圆周上进行一个激光焊接是很有意义的。而且，该挤压配合的过盈量可以选择得足够大，这样，就可承担所出现的作用力和确保完全的密封性，进而，还可以放弃一个焊接工作。
一个燃料过滤器52在铁心2的输入侧端部伸入到流动通孔43中并用于这些燃料组分的滤出，这些组分由于其尺寸在喷射阀中可能引起堵塞或损坏作用。该完全调节好的喷射阀基本上用一个塑料注塑包封件55所包围，该注塑包封件从铁心2伸出轴向上通过电磁线圈1直至延伸到套筒12并甚至延伸到下游超过套筒12的底段20，同时，这个塑料注塑包封件55还包括一个共同注塑的电气连接插头56。通过该电气插头56实现电磁线圈1的电气接触和因此实现其激磁。
通过使用相对便宜的套筒12就可以实现，在喷射阀中放弃一般的车削件如阀座支撑件或喷嘴固定件，它们由于其较大的外直径而容积增大和在制造时昂贵于套筒12。在图2中将图1中第一实施例的套筒12作为单个的构件以放大尺寸的方式作了描述。该薄壁的套筒12例如通过深拉伸工艺来构成。同时，就材料而言，使用一种非磁性的材料如一种CrNi不锈钢。由板深拉伸件形成的套筒12如已提及的，由于其大的延伸长度以用于容纳阀座体25、喷射孔盘26、带衔铁24的阀针28、复位弹簧33以及至少部分地容纳铁心2，最后还容纳铁心2和衔铁24的限位区域以便限定行程。在其底段20中，该套筒具有一个中央排出口58，其具有一个如此大的直径，即，通过喷射孔盘26的喷射口39所喷出的燃料可以不受阻碍地离开该喷射阀。如果该套筒12应该安装在一个所谓的侧面供料喷射阀中时，如图8表明的那样，可以很简单地在套筒12中设置流入口59，它们允许燃料进入套筒12的内部。在图1中描述的钵形供料喷射阀具有一个套筒12，它设有流入口59，因为，燃料是沿着阀轴线10轴向地通过流动通孔43进入套筒12中的。该套筒12在其轴向上与底段20相反对置的端部上具有一个径向往外稍稍弯曲的环绕边缘60。该环绕边缘60在深拉伸时通过材料挤流的离析而产生。由电磁线圈1、线圈架3和磁性壳体5及盖件6预先装配成的结构组件则从轴向上被推装到套筒12的外圆周上，同时，通过环绕边缘60而可以确定一个限界并且在装配的状态时实现一个对盖件6的夹紧作用。该线圈架3、磁性壳体5和盖件6所有都具有中央通孔，然后通过它允许套筒12延伸。
在图3中再一次以放大尺寸方式表明了下边的套筒段18和底段20与安装好的阀座体25一起以及一个其上固装的喷射孔盘26。该盘形的喷射孔盘26，除了一个底件38外，还具有一个环绕的向上游延伸的固定边缘40，在底件38上固装有阀座体25并在底件38中配置至少一个、例如为四个通过腐蚀或冲制构成的喷射口39。该固定边缘40朝向上游是锥形向外弯曲的。因此，它(40)就靠置在套筒12之由通孔21确定的内壁上，同时产生一个径向的挤压作用。该阀座体25被冷压到套筒12中并且不用焊接。这个挤入过程例如在套筒12的通孔21中达到如此长度，亦即直至例如通过焊接在阀座体25上固定的喷射孔盘26与其底件38靠置在套筒12的底段20上。该喷射孔盘26的固定边缘40在其端部具有一个稍微比套筒12的通孔21直径要大的直径，因此，固定边缘40在其端部就挤压到套筒12上，这样，除了挤扩阀座体25以外，还达到另一个防止阀座体25滑脱的锁定作用。
作为相对于图1中描述的套筒形阀针28的替换方案，还可以想到在喷射阀中另一种阀针28的实施方案，它表明在图4中。该阀针28在这一实施例中设置为长形的实体构件。因此，在阀针28内部朝阀座面35方向上的燃料输送就不再可能了。所以在衔铁24上就要设置排出孔62′，通过它，由衔铁24之一内孔63到达的燃料就可以流出，然后，在阀针28的外部并在套筒12的通孔21中继续向下游流动。该衔铁24例如是阶梯式结构，其中，一个上边的上游衔铁段64具有一个比下边的下游衔铁段65要大的直径。在衔铁24内部延伸的孔63在下边的衔铁段65中具有一个比在上边的衔铁段64中要小的横截面。该排出孔62′设置为例如在下边的衔铁段65之壁中径向延伸的横向孔。衔铁24和阀针28的一个牢固连接例如可这样实现，即衔铁24被挤压在阀针28之上游的端部66上，此时在阀针28、至少在其要压入的端部66和通孔63之间产生挤压配合。在阀针28的端部66上，例如设置几个环绕的且例如滚花的沟槽67，它用来在衔铁24被压到阀针28上以后锁牢。
该阀针28以其端部66在压入以后只要伸入通孔63中如此程度，即该排出孔62′还完全处在自由通畅状态。但是作为替换方案，对于接合方法还可以公知方式用激光焊接实现(见图1)。阀针28和球形的阀闭合体30的牢固连接例如可借助激光焊接完成，同时，该阀针28在其下游的远离衔铁24的端部上具有一个锻造的凹球面形的固定法兰68。该固定法兰68设置成和球形阀闭合体30的半径相一致的结构。
在图5中描述的燃料喷射阀之基本结构与图1中表示的喷射阀相一致。因此，在下面仅仅应该阐述一下不同的构件或结构组件。相对于图1中描述的实施例为相同的或有相同作用的构件，在所有另外的实施例中都通过相同的参考编号来标明。代替磁性壳体5，该电磁线圈1被至少一个例如设置为弓形架结构的并用作铁磁性元件的导体元件70所包围。该导体元件70在圆周方向上至少部分地包围住该电磁线圈1并以其一个端部靠置于铁心2上，而它的另一端部靠置于套筒12、例如在上边套筒段14的区域内，并且可以通过焊接、钎焊或粘接与之相连接。另一个不同的特征存在于衔铁24的结构设置中。与图4描述的衔铁24的差别是，在图4中的衔铁24之排出孔62’为径向延伸的，而本排出孔62″是轴向延伸的结构配置，并且位于一个过渡区域72中，该过渡区域72是一个在上边衔铁段64和下边衔铁段65之间的台肩。
但是决定性的不同在于套筒12的结构设置。例如阶梯式薄壁的非磁性套筒12如此设置，即上边的导引该衔铁24的套筒段14具有一个比下边套筒段18稍大的直径，同时，套筒12的通孔21在朝下游的方向上以相同的程度减小。另外，套筒12的底段20还承担一个喷射孔盘的功能。这样，就可以省去喷射孔盘26了。该底段20和公知的喷射孔盘相类似具有至少一个、例如为四个喷射口39，它们例如通过冲制或腐蚀制成。
在图6中与图3相似，再次放大地描述了在底段20中的阀座体25和套筒12。该底段20是如一个普通的喷射孔盘那样的结构，但不具有排出孔58，而是仅仅具有计量燃料的喷射口39。除了已经描述的连接、固定和支承功能外，该套筒12还承担一个计量和喷射功能。该阀座体25既可以与套筒12在底段20的区域内和/或在下边的套筒段18的区域内密封地焊接，或者也可以密封地被挤入套筒12内。这样配置的优点是可以放弃一个构件(喷射孔盘26)以及可以放弃至少一个连接位置。另外，该套筒12通过这个底段20得到较高的强度，因此降低了阀构件在装卸时的损坏危险。
套筒12于前述实施例中总是大致延伸至喷射阀的2/3长度上，而在图7中表明的喷射阀具有一个用作阀基体的套筒12，它本身确定了该喷射阀的长度并因此几乎在喷射阀的整个长度上延伸。这种贯通喷射阀延伸的套筒12具有的优点是，不再需要影响密封性的连接位置了。一个在套筒12上的激光焊接也因此不必要了，因此上边的密封环74直接在套筒12上进行密封。另外，行程调节也可以很简单地实现。为此，该铁心2可以从燃料喷射阀之输入侧的端部开始压入套筒12中如此程度，即使得阀针28的行程达到希望的尺寸。此后，另外的装配步骤就不再对该调整好的行程产生不利影响了。作为替换方案，该底段20可以不同于图7表明的方式而直接具有喷射口39(参见图5和6)。
喷射阀的装配可以很简单的方式如此完成，例如，首先是电磁线圈1，磁性壳体5和盖件6(或者作为替换至少是一个导体元件70)被安装在套筒12上，此外，实施用塑料注塑包封件55，接着，阀座体25被压入套筒12中，再置入带衔铁24的阀针28，然后，铁心2被挤入如此程度，即实现额定行程为止。所有以后的装配步骤是早已公知的。该套筒12例如在其轴向长度上是两级台阶式结构，其中，通孔21的横截面在朝下游方向上是分别稍稍减小的。例如在衔铁24和铁心2的限位区域中以及在铁心2上方设置的台肩都使得装配变得容易了。
图8和9主要地表明，本发明套筒12还可以应用在完全不同的阀型中，例如在所谓的侧面供料喷射阀中。一个近似的喷射阀说明可以放弃，因为，这种喷射阀至少基本结构已在DE-OS3931490中公开了，因此可供参考。在图9中表明的阀针28具有一个在阀座体25的中央阀座体孔75中伸入的喷射轴颈76，它可以相对于已知的类似喷射阀的阀针作简化的结构设置，其中，仅仅设置一个导引段77。一般说来，这种阀针具有两个导引段77。此外，该阀针28还通过衔铁24在套筒12中被导引。如已在图2中表明的那样，该套筒12为了应用于侧面供料喷射阀中可以具有至少一个流入孔59，通过它，就可实现在朝阀座面35方向上的燃料输送。

Claims (15)

1、一种用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀，它具有一个阀轴线，一个阀闭合体，该阀闭合体是一个轴向上沿阀轴线可运动阀针的一部分并与一个在阀座体上设置的阀座配合作用，它还具有一个薄壁的、轴向上延伸的非磁性套筒，在该套筒中阀针作轴向运动，其特征在于：该套筒(12)在其下游的端部上具有一个底段(20)，它基本上与该套筒(12)沿阀轴线(10)作轴向延伸的部分为垂直地配置，该阀座体(25)不仅轴向上、而且在径向上被套筒(12)所包围。
2、按权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：设置一个至少带有一个电磁线圈(1)的电磁回路作为激励器，并且套筒(12)被该电磁线圈(1)沿圆周方向包围。
3、按权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于：该电磁回路另外包括一个外部导磁元件(5，70)及一个内部铁芯(2)，其中，该内部铁芯(2)至少部分伸入套筒(12)中并且外部导磁元件(5，70)设置在套筒(12)径向外部。
4、按权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：该套筒(12)具有一个轴向的延伸长度，它甚至大于燃料喷射阀的半个轴向长度。
5、按权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于：该套筒(12)是一个板深拉伸构件。
6、按权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：该阀座体(25)被压入该套筒(12)中并且既靠置在底段(20)上又靠置在一个轴向延伸的下边套筒段(18)上。
7、按权利要求1至4之一所述的燃料喷射阀，其特征在于：在套筒(12)之轴向延伸的壁上设置至少一个流入口(59)。
8、按权利要求1至4之一所述的燃料喷射阀，其特征在于：在套筒(12)的底段(20)中设置一个排出口(58)，通过它，已经在底段(20)之上游计量的燃料就可以无妨碍地流出。
9、按权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：在阀座体(25)之下游端部上，该阀座体(25)与一个喷射孔盘(26)固定连接；该喷射孔盘(26)至少部分地靠置在套筒(12)的底段(20)上；该喷射孔盘(26)的至少一个喷射口(39)通入底段(20)的排出口(58)中。
10、按权利要求1至4之一所述的燃料喷射阀，其特征在于：在套筒(12)的底段(20)中设置至少一个喷射口(39)，它有一个计量燃料的功用。
11、按权利要求1至4之一所述的燃料喷射阀，其特征在于：该套筒(12)在其轴向长度上是台阶式结构，其中，在朝下游的方向上通过每个台阶可实现套筒(12)之内通孔(21)直径的减小。
12、按权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于：该套筒(12)在燃料喷射阀的整个轴向长度上延伸。
13、按权利要求1至4之一所述的燃料喷射阀，其特征在于：该套筒(12)在其轴向套筒段(14，18)上至少部分地被一个阀壳体包围。
14、按权利要求13所述的燃料喷射阀，其特征在于：该阀壳体作为塑料注塑包封件(55)构成。
15、按权利要求8所述的燃料喷射阀，其特征在于：在阀座体(25)之下游端部上，该阀座体(25)与一个喷射孔盘(26)固定连接；该喷射孔盘(26)至少部分地靠置在套筒(12)的底段(20)上；该喷射孔盘(26)的至少一个喷射口(39)通入底段(20)的排出口(58)中。
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