CN109312702A - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有喷射器壳体(1)的燃料喷射阀，在所述喷射器壳体中构成高压区域(29)和低压区域(13)，其中，所述燃料喷射阀具有喷嘴针(5)和控制阀(30)，所述喷嘴针为了打开和关闭至少一个喷射开口(6)而与密封座(11)协同作用。所述控制阀(30)能够控制燃料从构造在高压区域(29)中的控制室(8)向低压区域(13)中溢流。在低压区域(13)中布置有阻尼元件(21)用于衰减压力振荡。

Description

燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射阀，如优选用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中那样的燃料喷射阀。
背景技术
在今天的共轨喷射器中，来自高压存储器(轨)的燃料经由高压管线导入到燃料喷射阀，其中，喷射器的喷射开口的打开和关闭通常通过致动器、例如压电致动器或磁致动器来控制。
共轨喷射器的优点在于，可以通过致动器非常精确地控制喷射行为，从而可以实现甚至复杂的、特别有利于燃烧的喷射过程变化曲线。因此，可以优化喷入过程，这又有助于减少有害物排放。
然而，在共轨喷射器中，由于喷射开口的周期性打开和关闭而发生压力振荡。这些压力振荡会影响燃料喷射阀的开关性能，因为它们导致关闭行为时的弹跳并因此导致喷嘴座磨损。此外，由于这种弹跳，各个喷射之间的时间间隔发生改变，从而可能影响多重喷射的实现。因此，共轨系统中的压力振荡对内燃机的整个喷射系统的运行行为具有负面影响并且降低了各个喷射器的寿命。
在DE 10 2007 025 617 A1中描述了用于阻尼压力振荡的可能性。DE 10 2007025 617 A1公开了一种共轨喷射器，该共轨喷射器除了基本上平行于喷射器轴线延伸的高压孔之外还具有单独的减振孔。减振孔在喷射器中位于高压区域中并抑制出现的压力振荡，其方式是，这些压力振荡通过燃料周期性地流入和流出减振孔而衰减。
发明内容
本发明的目的在于，改进根据权利要求1前序部分所述的燃料喷射阀，尤其共轨喷射器，使得燃料喷射阀内的压力振荡减小并且因此喷射器的喷射行为不再受到影响。由此可以实现稳定的多重喷射。
在根据本发明的燃料喷射阀中，该目的由此实现：燃料喷射阀包括喷射器壳体，在该喷射器壳体中构成高压区域和低压区域。此外，燃料喷射阀具有喷嘴针，该喷嘴针与密封座协同作用以打开和关闭至少一个喷射开口。此外，燃料喷射阀具有控制阀，该控制阀可以将燃料从构造在高压区域中的控制室溢流到低压区域。在这种情况下，在低压区域中布置有用于衰减压力振荡的阻尼元件。
在低压区域中衰减压力振荡导致在运行中最小喷射量能力改善并导致对反馈反压力敏感性降低，因为在每个新的打开过程都存在精确定义的条件并且来自先前的喷射过程的压力振荡已经消退。此外，减小了可能的声空化倾向，因为这主要是由压力振荡的振幅大小引起的：在这种情况下，压力振荡在燃料中形成充满蒸汽的空腔或使空腔瓦解。
当使用磁致动器时，阻尼元件的使用还导致电磁衔铁上的压力振荡减小。由电磁衔铁的保持板反射到运动的电磁衔铁上的压力振荡影响喷射器的喷射行为，因为其短时地迫使电磁控制阀处于阀座节流状态中。因此，通常设置较大的电磁衔铁行程以预防这种短期出现的节流。然而，这在根据权利要求1使用阻尼元件来衰减压力振荡时是不必要的，因此允许更快的开关时间。
在本发明的第一有利改进方案中规定，阻尼元件构造为限界和密封阻尼室的膜片。该膜片优选由金属制成，优选呈波纹形，以吸收压力振荡。在这种情况下，膜片可以例如焊接到阻尼室上。但是，必须这样施加焊缝：使得没有燃料会进入阻尼室。否则不能在燃料喷射阀的整个使用寿命期间保证阻尼功能。阻尼室充注有气体，优选空气。然而，也可以替换地用PA(聚酰胺)泡沫或其他塑料泡沫填充阻尼室。在这种情况下燃料难以渗透到这种闭孔泡沫中，阻尼性能得以保持。PA泡沫直至摄氏210度的温度一直保持其强度，因此适合于用在燃油喷射阀中。
在另一个有利的改进方案中，燃料喷射阀的喷射器壳体包括阀体和喷嘴体，在它们中布置有阀件。在这种情况下，阀件包括从高压区域到低压区域的排出节流部形式的连接。在阀件中有利地布置有阻尼元件用于衰减压力振荡。在此，它布置在阻尼元件的面向低压区域的部分中。有利地，阻尼元件也可以构造为柱形的内置件，其直接布置在阀件和阀夹紧元件之间的低压区域中。
此外，燃料喷射阀的构造为电磁阀的控制阀具有电磁线圈。在这种情况下，控制阀包括衔铁栓和电磁衔铁。因此，在通过电磁线圈操纵控制阀时电磁衔铁可以运动，由此，借助燃料喷射阀中的压力变化启动喷嘴针的打开过程。
在本发明构思的另一有利构型中规定，阀件具有背离喷嘴针的、构造为空心柱形的端部区域，电磁衔铁在该端部区域中被导向。有利地，阀件还具有朝向喷嘴针的端部区域，在该端部区域中，喷嘴针的背离密封座的端部区域被导向。
在本发明的另一构型中有利地规定，喷嘴体限界构造在高压区域中的高压室，喷嘴针被接收在该高压室中。在高压室中布置有复位弹簧，该复位弹簧一方面支撑在喷嘴针的缩肩上，另一方面支撑在喷嘴体上。复位弹簧对喷嘴针加载以向至少一个喷射开口方向作用的力。
附图说明
在附图中示出了根据本发明的燃料喷射阀。附图中：
图1以纵剖面示出根据本发明的燃料喷射阀，
图2以横剖面示出根据本发明的阻尼元件，
图3示出根据本发明的燃料喷射阀在阀件区域中的放大局部，
图4示出根据本发明的燃料喷射阀在阀件区域中的放大局部，
图5a示出构造为柱形内置件的阻尼元件，
图5b示出根据本发明的燃料喷射阀在阀件区域中的放大局部，具有构造为内置件的阻尼元件。
具体实施方式
图1示出根据本发明的燃料喷射阀，其具有喷射器壳体1，喷射器壳体包括阀体2和喷嘴体3。在阀体2中布置有磁芯16，其带有电磁衔铁保持元件15，该磁芯具有电磁线圈14和构造为电磁阀的控制阀30。控制阀30包括衔铁栓17和电磁衔铁19。在电磁衔铁19和磁芯16之间布置有剩余气隙盘24，其阻止在电磁线圈14被激活时电磁衔铁19直接贴靠在磁芯16上。在电磁衔铁19和剩余气隙盘24之间布置有弹簧36，该弹簧对电磁衔铁19加载以逆着电磁线圈14方向的力。此外，电磁线圈14和控制阀30布置在低压区域13中。在阀体2中还布置有阀体18，该阀体通过阀夹紧元件20固定在阀体2中。阀件18具有背离的喷嘴体3并构造为空心柱体26的端部，电磁衔铁19在该端部中被导向。阀件18的构造为空心柱体26的端部具有排出通道22。当电磁线圈14不激活时，电磁衔铁19坐落在密封座33上，该密封座构造在阀件18上。阀件18还具有中间部分27，在该中间部分中构成另一排出节流部23。由此，低压区域13可以与构造在高压区域29中的控制室8连接。此外，阀体2与喷嘴体3一起包围喷嘴针5，该喷嘴针为了打开和关闭至少一个喷射开口6而与构造在喷嘴体3上的密封座11协同作用。在这种情况下，在喷嘴体3中构成高压室7，在该高压室中布置有复位弹簧9。该弹簧一方面支撑在喷嘴体3上，另一方面支撑在构造于喷嘴针5上的缩肩10上。在此，复位弹簧9对喷嘴针5加载以朝向至少一个喷射开口6方向的力。喷嘴针5的背离密封座11的端部区段被接收在阀件18中。该阀件的朝向喷嘴针5的端部区域28构造为空心柱体。在这种情况下，阀件18的朝向喷嘴针5的端部区域28和喷嘴针5的背离密封座11的端部区段限界控制室8。该控制室经由输入节流部32与充注有处于高压下的燃料的输入通道12连接。高压室7也与输入通道12连接。
在借助电磁致动器14操纵控制阀30时，电磁衔铁19向电磁线圈14方向运动。在这种情况下，电磁衔铁19从阀件18的密封座33上抬起，使得燃料能够从构造在高压区域29中的控制室8经由阀件18的中间部分27中的排出节流部23向排出通道22方向上流出并且因此进入低压区域13。由于在控制室8和高压室7中由此产生不同的压力情况，喷嘴针5从密封座11抬起并释放至少一个喷射开口6，使得燃料可以从高压室7流出到内燃机的燃烧室中。如果电磁线圈14断电，则电磁衔铁19由于弹簧36的力而向阀件18方向运动并且再次坐落在阀件18的密封座33上，使得不再有燃料可以从控制室8流出到低压区域13中。由于经由输入节流部32再流入的高压燃料，控制室8中的压力再次上升，使得喷嘴针5再次受到向至少一个喷射开口6方向的力并再次关闭喷射开口。
在燃料喷射阀例如通过电磁衔铁19的运动而运行期间，在低压区域中发生压力振荡，这对燃料喷射阀的开关性能产生大的影响。因此，图1中的阀件18中具有至少一个阻尼元件21，用于衰减低压区域13中的压力振荡。该阻尼元件21在图1中所示的实施例中构造在阀件18的构造为空心柱体26并且背离喷嘴体3端部区域中。
阻尼元件21由膜片25和阻尼室31形成。在此，如图2所示，膜片25优选由波纹形(37)的金属制成，该金属可以吸收在燃料喷射阀中产生的压力振荡。由于波纹形形状，膜片25可以更容易地吸收压力振荡。原则上，其他形状以及其他材料例如塑料也是可行的，它们确保压力振荡的良好吸收。阻尼室31填充有气体，优选空气，并且被膜片以密封方式与位于燃料喷射阀中的燃料隔离。在这种情况下，膜片例如可以通过焊接过程施加到阻尼室31上。但是焊缝必须构造为使得没有燃料可以进入阻尼室31。否则会减小或甚至破坏阻尼元件21的阻尼特性。替换地，阻尼室31也可以填充以PA(聚酰胺)泡沫。这种闭孔泡沫不允许介质(例如燃料)穿透它。因此保留了PA泡沫的阻尼性能。PA泡沫由于其达到210摄氏度前的高强度而特别好地适合于用在燃料喷射阀中。除了固体或气体之外，还可以想到用液体填充阻尼室31。在此，液体在压力振荡的频率范围内具有特别好的阻尼特性。阻尼室31的形状可以构造为阻尼元件21中的孔或槽。
图3以阀件18的区域中的放大视图示出了图1的根据本发明的燃料喷射阀。如在图1中那样，阻尼元件21构造在阀件的构造为空心柱体26并且背离喷嘴体3的端部区域中。然而，在该实施例中存在两个阻尼元件21，使得第二阻尼元件35布置在第一阻尼元件34的阻尼室31中并且其膜片伸入到第一阻尼元件34的阻尼室31中。因此可以确保，具有不能被第一阻尼元件34足够强地衰减的大振幅压力振荡也能被消除。
图4也以阀件18的区域中的放大视图示出了图1的根据本发明的燃料喷射阀在。在该实施例中，阻尼元件21布置在阀件18的中间部分27中。然而，原则上阻尼元件21不是必须布置在阀件18中。它也可以布置在燃料喷射阀的低压区域13中的其他结构元件中。
在图5a中示出了阻尼元件21的另一实施方式。在这里，阻尼元件21构造为柱形内置件38，其中，柱周面形成阻尼室31和膜片25。在这里，如图5b所示，内置件38固定、例如粘接或焊接在阀件18和阀夹紧元件20之间。

Claims (15)

1.具有喷射器壳体(1)的燃料喷射阀，在所述喷射器壳体中构成高压区域(29)和低压区域(13)，其中，所述燃料喷射阀具有喷嘴针(5)和控制阀(30)，所述喷嘴针为了打开和关闭至少一个喷射开口(6)而与密封座(11)协同作用，所述控制阀(30)能够控制燃料从构造在高压区域(29)中的控制室(8)向低压区域(13)中溢流，其特征在于，在低压区域(13)中布置有阻尼元件(21)用于衰减压力振荡。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述阻尼元件(21)构造为限界和密封阻尼室(31)的膜片(25)。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述膜片(25)由金属制成，优选呈波纹形。
4.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述阻尼室(31)填充有气体，优选空气。
5.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述阻尼室(31)填充有闭孔的PA(聚酰胺)泡沫。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述喷射器壳体(1)包括阀体(2)和喷嘴体(3)，在所述阀体和喷嘴体中布置有阀件(18)，其中，所述阀件(18)具有呈从高压区域(29)到低压区域(13)的排出节流部(23)形式的连接。
7.根据权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于，用于衰减压力振荡的所述阻尼元件(21)布置在阀件(18)中。
8.根据权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于，用于衰减压力振荡的所述阻尼元件(21)构造为阀件(18)和阀夹紧元件(20)之间的柱形内置件(38)。
9.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，构造为电磁阀的控制阀(30)具有电磁线圈(14)。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述控制阀(30)包括衔铁栓(17)和电磁衔铁(19)。
11.根据权利要求6或7所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述阀件(18)具有背离所述喷嘴针(5)并且构造为空心柱体(26)的端部区域，所述电磁衔铁(19)在所述端部区域中被导向。
12.根据权利要求6，7或11所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述阀件(18)具有朝向所述喷嘴针(5)的端部区域(28)，在该端部区域中，喷嘴针(5)的背离密封座的端部区域被导向。
13.根据权利要求6所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述喷嘴体(3)限界构造在高压区域(29)中的高压室(7)，喷嘴针(5)被接收在所述高压室中。
14.根据权利要求13所述的燃料喷射阀，其特征在于，在高压室(7)中布置有复位弹簧(9)，所述复位弹簧一方面支撑在喷嘴针(5)的缩肩(10)上，另一方面支撑在喷嘴体(3)上。
15.根据权利要求14所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述复位弹簧(9)朝向所述至少一个喷射开口(6)的方向对所述喷嘴针(5)加载以力。
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