CN109072834B - 燃料喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器(100)，其中，所述燃料喷射器(1)包括保持体(1)和喷嘴体(16)。所述保持体(2)和所述喷嘴体(16)通过喷嘴夹紧螺母(7)相互夹紧。在所述喷嘴体(16)中构造有压力室(8)，所述压力室能够经由流入孔(64)被供给以处于压力下的燃料。释放或者关闭至少一个喷射开口(60)的喷嘴针(6)可纵向运动地布置在所述压力室(8)中。冷却帽(20)布置成径向地包围所述喷嘴体(16)。在所述喷嘴体(16)和所述冷却帽(20)之间构造有能够被冷却介质穿流的冷却室(19)。沿径向方向在一方面所述保持体(1)和所述喷嘴体(16)与在另一方面所述喷嘴夹紧螺母(7)之间布置有导向套筒(11)。在所述导向套筒(11)和所述喷嘴夹紧螺母(7)之间构造有用于供应所述冷却介质的迎流通道(14)，其中，所述迎流通道(14)与所述冷却室(19)液压地连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，其中，所述燃料喷射器具有冷却通道。
背景技术
由EP1781931 B1已知一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器。已知的燃料喷射器包括保持体、带有节流板的阀体，和喷嘴体。保持体和喷嘴体通过喷嘴夹紧螺母相互夹紧。在喷嘴体中构造有压力室，该压力室能够经由流入孔以处于压力下的燃料供给。开启或者关闭至少一个喷射开口的可纵向运动的喷嘴针可纵向运动地布置在压力室中。
此外，已知的燃料喷射器具有构造在喷嘴体中的冷却通道。这些冷却通道用于冷却喷嘴体和喷嘴针，专门在面向燃烧室的区域中。
在喷嘴体中构造冷却通道要求燃料喷射器构件的结构上的改变。在保持基本尺寸的情况下，通过冷却通道的液压通流横截面严重受限，这对冷却作用是不利的。因此，如果需要通过冷却通道的更大的通流横截面，则这意味着在尺寸明显更大的同时燃料喷射器的内部构件剧烈改变。根据实施方式而定，这也能够导致需要适配内燃机的设计。
发明内容
与之相对地，在根据本发明的燃料喷射器中，实现用于冷却介质的大的通流横截面，而在此不必显著提高燃料喷射器的径向尺寸。此外，构件保持体和可选地阀体和节流板也可以不改变地或者仅稍微更改地被使用。通过这种通用件理念极大地减少研发和制造成本。
为此，本发明提出一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的该燃料喷射器包括保持体和喷嘴体。所述保持体和喷嘴体通过喷嘴夹紧螺母相互夹紧，必要时在中间放置其它构件的情况下夹紧。在喷嘴体中构造有压力室，该压力室能够经由流入孔被供给以处于压力下的燃料。释放或者关闭至少一个喷射开口的喷嘴针可纵向运动地布置在压力室中。冷却帽在径向上包围喷嘴体地布置。在喷嘴体和冷却帽之间构造有能够被冷却介质穿流的冷却室。沿径向方向在一方面保持体和喷嘴体与在另一方面喷嘴夹紧螺母之间布置有导向套筒。在导向套筒和喷嘴夹紧螺母之间构造有用于供应冷却介质的迎流通道，其中，该迎流通道与冷却室液压地连接。
优选地，冷却帽沿径向方向至少在喷嘴体的面向燃烧室的端部上包围该喷嘴体。由此，喷嘴体的冷却通过冷却室非常接近燃烧室地、即靠近最大热输入的区域中非常有效地进行。通过在冷却帽和喷嘴体之间构造的迎流通道，喷嘴体的强度不会由于迎流通道而减小。因此，现有的燃料喷射器可以通过加装导向套筒和冷却帽改装成主动冷却装置。在此，迎流通道可以优选环形地在导向套筒的整个周边上实施。这在仅小的附加的径向安装空间的情况下导致大的通流横截面。因此，附加需要的尺寸非常小。在此，不必改变或不必显著地改变燃料喷射器的其他设计。
在有利的实施方式中，冷却室环形地构型。由此，喷嘴体的冷却在其面向燃烧室的端部上在其整个周边上进行。这种冷却特别有效，因为喷嘴体的最热区域在燃烧室侧。因为较大的热量从喷嘴体的尖端被导出，由此也间接地高效地冷却喷嘴针的尖端。
在有利的实施方式中，冷却室经由构造在喷嘴体中的冷却通道与迎流通道液压地连接。由此，冷却帽特别在径向方向上可以非常小地实施。
优选地，在径向上在喷嘴体和冷却帽之间构造有供应槽。该供应槽沿冷却介质的流动方向位于迎流通道和冷却室之间。在此，供应槽可以有利地构造为冷却帽的内部几何结构，例如以扁平部的形式。由此，在喷嘴体的尖端上不再通过冷却通道进行结构削弱。
在有利的扩展方式中，冷却流入部构造为进入保持体中的迎流通道中。由此，可以经由冷却流入部和迎流通道主要沿燃料喷射器的轴向方向以冷却介质供给冷却室。使安装空间需求在径向方向上最小化。在此，同样可以在轴向方向上连接到冷却流入部上。
在一个替代的实施方式中，冷却流入部构造为进入夹紧螺母中的迎流通道中。优选地，冷却流入部在此构造在径向方向上。这可以在沿径向方向相应地存在安装空间的情况下是有利的，以便不提高燃料喷射器的轴向尺寸。
在有利的实施方式中，在喷嘴体中构造有用于导出冷却介质的流出通道。该流出通道与冷却室液压地连接。由此，冷却帽特别在径向方向上可以非常小地实施。
通过迎流通道和流出通道，冷却介质可以特别受控地被导向。在需要的情况下也可以将这两个冷却通道用作节流部。
在有利的扩展方式中，流出通道通入被导向套筒限界的集流室中。由此，导向套筒功能上不仅被用于构造进行供应的冷却通道，而且也被用于构造进行导出的冷却通道。
在有利的实施方式中，集流室与构造在保持体中的冷却流出部液压地连接。由此，冷却介质从冷却室中的导出可以经由流出通道和冷却流出部主要沿燃料喷射器的轴向方向进行。使安装空间需求在径向方向上最小化。在此，同样可以在轴向方向上连接到冷却流出部上。
在有利的扩展方式中，燃料喷射器具有控制阀，其中，控制阀控制喷嘴针的纵向运动。控制阀为了控制过程而需要燃料的受控排出量。在此，所述受控排出量能够经由冷却流出部导出。优选地，冷却介质在此为燃料，使得调控量和冷却量可以毫无问题地混合。
附图说明
由优选的实施例的下面的说明以及根据附图得出本发明的另外的优点、特征和细节。附图示出了：
图1示出根据现有技术的燃料喷射器的纵截面，
图2示意性地示出根据本发明的燃料喷射器，其中，仅示出重要的区域，
图3示意性地示出在另一实施例中的根据本发明的燃料喷射器，其中，仅示出重要的区域，
图4示意性地示出在又一实施例中的根据本发明的燃料喷射器，其中，仅示出重要的区域。
相同的元件或者具有相同功能的元件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中以纵截面示出用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器100，如该燃料喷射器由现有技术已知的那样。
该已知的燃料喷射器100包括保持体1、阀体3、节流板5和喷嘴体16。所有这些构件被喷嘴夹紧螺母7紧固。喷嘴体16在此包括喷嘴针6，该喷嘴针可纵向运动地布置在构造在喷嘴体16中的压力室8中。在喷嘴针6的打开运动中，将燃料经由多个构造在喷嘴体16中的喷射开口60喷射到内燃机的燃烧室中。
在喷嘴针6上可见一凸缘，压力弹簧61支撑在该凸缘上。压力弹簧61的另一端部支撑在控制套筒62上，该控制套筒本身又贴靠在节流板5的下侧上。控制套筒62与喷嘴针6的上方的、与喷射开口60相对置的端面并且与节流板5的下侧一起限定控制室63。在控制室63中存在的压力对于喷嘴针6的纵向运动的控制是决定性的。
在燃料喷射器100中构造有流入孔64。一方面，燃料压力经由流入孔64在压力室8中起作用，在该压力室中，所述燃料压力通过喷嘴针6的压力肩部朝喷嘴针6的打开方向施加力。另一方面，该燃料压力经由构造在控制套筒62中的流入节流部65在控制室63中起作用并且被压力弹簧61的力辅助地将喷嘴针6保持在关闭位态中。
当随后操控电磁铁70时，电磁衔铁71以及与电磁衔铁71连接的阀针72从构造在阀体3上的阀座73上抬起。来自控制室63的燃料可以以这种方式通过构造在节流板5中的流出节流部75经由阀座73流出到流出通道76中。以这种方式引起的、作用到喷嘴针6的上端面上的液压力的下降导致喷嘴针6打开。因此，来自压力室8的燃料通过喷射开口60到达内燃机的燃烧室中。
一旦电磁铁70断电，电磁衔铁71就被另一压力弹簧74的力压向阀座73，使得阀针72被压到阀座73上。以这种方式，阻断燃料经由流出节流部75和阀座73的流出路径。经由流入节流部65在控制室63中又建立燃料压力，由此提高液压关闭力。由此使喷嘴针6朝喷射开口60的方向移动并且将所述喷射开口关闭。然后喷射过程结束。
为了冷却在燃烧室区域中的构件，在已知的燃料喷射器100的阀体3、节流板5和喷嘴体16中构造有冷却通道30。因此，可以专门使喷嘴针6和喷嘴体16的尖端冷却。在图1的剖视图中，冷却通道30部分地位于流入孔64中。然而这仅是由于剖视图的原因，在所述实施方式中，冷却通道30与流入孔64是分开的。
在冷却通道30的液压通流横截面方面的潜力附加地非常受限的情况下，已知的燃料喷射器100的冷却通道30要求对阀体3和节流板5进行费事的改造。因此，根据本发明，冷却通道30在最大程度上构造在喷嘴体16、阀体3和节流板5以外。
图2示意性地示出根据本发明的燃料喷射器100，其中，仅示出重要的区域。燃料喷射器100类似于图1的燃料喷射器构造并且具有保持体1、控制阀2和节流板5。控制阀2可以是电磁式的，如在图1中所示那样，或者可以是其它驱动装置，例如压电式的。控制阀2布置在阀体3和阀板4中。
该燃料喷射器100也可以这样实施，使得三个构件阀体3、阀板4和节流板5两件式地或甚至仅一体地实施。在节流板5中构造有针对喷嘴针运动的控制节流部、即流入节流部和流出节流部。保持体1、阀体3、阀板4、节流板5和喷嘴80借助喷嘴夹紧螺母7连接。喷嘴80包括具有未示出的喷射开口60的喷嘴体16和冷却帽20。
根据本发明，在燃料喷射器100中，在位于外部的喷嘴夹紧螺母7和位于内部的保持体1、阀体3、阀板4、节流板5和喷嘴体16之间布置有导向套筒11。第一O形圈12将导向套筒11相对于保持体1密封，并且，第二O形圈13将导向套筒11相对于喷嘴体16密封，使得用于冷却介质的流动通道构造在导向套筒11和喷嘴夹紧螺母7之间。
冷却介质也可以是燃料，该冷却介质以足够的预运行压力经由冷却流入部38供应给保持体1。冷却介质经由构造在保持体1中的流入孔9到达第一环形室10中，该第一环形室构造在喷嘴夹紧螺母7和保持体1之间。第一环形室10与构造在喷嘴夹紧螺母7和导向套筒11之间的迎流通道14液压地连接。在此，迎流通道14基本上沿燃料喷射器100的纵向方向延伸。在此，迎流通道14不但可以环形地而且可以以导向槽的形式构造。
在喷嘴体16和喷嘴夹紧螺母7之间构造有第二环形室15，迎流通道14通入该第二环形室。在喷嘴体16中构造有冷却通道17，该冷却通道例如可以包括多个孔。冷却通道17将第二环形室15与构造在喷嘴体16和冷却帽20之间的供应槽18液压地连接。
在喷嘴80的尖端上、即在相邻于喷射开口的区域中，在喷嘴体16和冷却帽20之间构造有优选环形的冷却室19。在喷嘴80的尖端上，出现在燃料喷射器100运行中的最高温度，使得在这里经由冷却室19有效地冷却非常接近最大的热输入量。
构造在喷嘴体16和冷却帽20之间的导出槽21用于冷却介质从冷却室19中的回引。此外，在喷嘴体16中和在节流板5中构造有流出通道22。导向套筒11、节流板5、阀板4和阀体3限界集流室24，该集流室经由流出通道22和导出槽21与冷却室19液压地连接。
冷却介质能够以不同方式从集流室24中被导出：
在使用燃料作为冷却介质的情况下，冷却量可以从集流室24经由燃料喷射器100的控制阀2的已存在的控制量回流部25又从燃料喷射器100中被导出。在该实施方式中，冷却流出部26也是控制量流出部或者泄漏流出部。
如果使用其它介质作为冷却介质(例如发动机油或冷却水)，冷却介质的回流必须与燃料的回流分开地被引导。图3示出燃料喷射器100的这种实施方式。
冷却介质的通向冷却室19和进一步通向集流室24的冷却流入部38如在图1的实施方式中那样实现。冷却介质从集流室24的进一步回流不经由控制阀2的控制量回流部25，而是经由环形的流出通道34实现，所述流出通道构造在阀体3的外径和导向套筒11的内径之间。在保持体1中，在朝向阀体3的密封面中构造有敞开部32。在图3的实施方式中，冷却流出部26构造在保持体1中并且经由流出通道34和敞开部32与集流室24液压地连接。
在图3的实施方式中也可以使用不同于燃料的其它冷却介质，因为不存在与控制阀2的控制量回流部25的混合。此外，在该变型中，也可以变换冷却介质的通流方向，使得冷却介质经由冷却流出部26被导向到冷却室19并且经由冷却流入部38随后又从燃料喷射器100中被导出。
根据控制量回流部25的实施方式而定，控制量回流部25的孔可以通入集流室24中。该孔然后通过塞子37被介质密封地封闭，以避免冷却介质与燃料的混合。
图4示出根据本发明的燃料喷射器100的另一实施方式。不同于在图2的实施方式中，冷却流入部38不经由保持体1中的流入孔9，而是经由构造在喷嘴夹紧螺母7中的流入孔9实现。在此，流入孔9通过布置在喷嘴夹紧螺母7上的O形圈27，28相对于周围环境密封。流入孔9直接通入迎流通道14中并且进一步地经由环形室15、冷却通道17和供应槽18与冷却室19连接。
在本发明的扩展方式中，冷却介质的导出也可以以这种方式进行。因此，冷却流出部26同样将构造在喷嘴夹紧螺母7中。然而，在该实施方式中，迎流通道14则可以不在导向套筒的整个周边上实施，而是将例如以纵向槽的形式构型。
在所有的实施方式中，导向套筒11可以非常薄壁地实施。此外，通过迎流通道14的优选圆环形的横截面在径向空间需求小的情况下构成非常大的横截面。这两个特征能够实现冷却介质的大的通过量并且因此在燃料喷射器100的直径方面空间需求非常小的情况下能够实现大的潜在冷却能力。
导向套筒11由于其在燃料喷射器100相应构型的情况下小的空间需求也适合作为用于现有的、没有主动冷却装置或者具有其它主动冷却装置的燃料喷射器100的加装件。
Claims (8)
1.一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器(100)，其中，所述燃料喷射器(100)包括保持体(1)和喷嘴体(16)，其中，所述保持体(1)借助喷嘴夹紧螺母(7)与所述喷嘴体(16)夹紧，其中，在所述喷嘴体(16)中构造有压力室(8)，所述压力室能够经由流入孔(64)被供给以处于压力下的燃料，其中，释放或者关闭至少一个喷射开口(60)的喷嘴针(6)能够纵向运动地布置在所述压力室(8)中，其中，冷却帽(20)布置成至少部分地包围所述喷嘴体(16)，其中，在所述喷嘴体(16)和所述冷却帽(20)之间构造有能够被冷却介质穿流的冷却室(19)，
其特征在于，
沿径向方向在一方面所述保持体(1)和所述喷嘴体(16)与另一方面所述喷嘴夹紧螺母(7)之间布置有导向套筒(11)，其中，在所述导向套筒(11)和所述喷嘴夹紧螺母(7)之间构造有用于供应所述冷却介质的迎流通道(14)，其中，所述迎流通道(14)与所述冷却室(19)液压地连接。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器(100)，
其特征在于，
所述冷却室(19)经由构造在所述喷嘴体(16)中的冷却通道(17)与所述迎流通道(14)液压地连接。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(100)，
其特征在于，
冷却流入部(9,38)构造为进入所述保持体(1)中的所述迎流通道(14)中。
4.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(100)，
其特征在于，
冷却流入部(9,38)构造为进入所述喷嘴夹紧螺母(7)中的所述迎流通道(14)中。
5.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器(100)，
其特征在于，
在所述喷嘴体(16)中构造有用于导出冷却介质的流出通道(22)，其中，所述流出通道(22)与所述冷却室(19)液压地连接。
6.根据权利要求5所述的燃料喷射器(100)，
其特征在于，
所述流出通道(22)通入被所述导向套筒(11)限界的集流室(24)中。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射器(100)，
其特征在于，
所述集流室(24)与构造在所述保持体(1)中的冷却流出部(26)液压地连接。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射器(100)，
其特征在于，
所述燃料喷射器(100)具有控制阀(2)，其中，所述控制阀(2)控制所述喷嘴针(6)的纵向运动，其中，所述控制阀(2)需要燃料的受控排出量，其中，所述受控排出量能够经由所述冷却流出部(26)导出。
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