CN109653923A - 用于燃料喷射装置的去耦合元件 - Google Patents

Abstract

根据本发明的用于燃料喷射装置的去耦合元件的特征特别在于，实现一种噪声小的结构。燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀和在缸盖中用于燃料喷射阀的接收孔以及在燃料喷射阀的阀壳体和接收孔的壁之间的去耦合元件。去耦合元件钵形或者说罐形地构造并且在此具有径向外部的贴靠区域和径向内部的贴靠区域，去耦合元件能借助径向外部的贴靠区域和径向内部的贴靠区域在径向内部和径向外部贴靠在燃料喷射阀上和贴靠在接收孔的肩部上。去耦合元件的径向内部的贴靠区域具有球状拱出的贴靠面，该贴靠面的拱曲部实施有很大程度上恒定的球半径。根据本发明的燃料喷射装置特别适合于将燃料直接喷射到混合压缩的、外源点火的内燃机的燃烧室中。

Description

用于燃料喷射装置的去耦合元件

技术领域

本发明从一种用于燃料喷射装置的去耦合元件出发。

背景技术

在图1中示例性地示出由现有技术已知的燃料喷射装置，在该燃料喷射装置中，在安装在内燃机缸盖的接收孔中的燃料喷射阀上设置有平的中间元件。以已知的方式，这样的中间元件作为呈垫片形式的支撑元件放置在缸盖的接收孔的肩部上。借助这样的中间元件补偿制造和装配公差并且在燃料喷射阀略微斜置的情况下也保证无横向力地支承。燃料喷射装置特别适用于在混合压缩的、外源点火的内燃机的燃料喷射装置中使用。

由DE 101 08 466 A1已知另一种用于燃料喷射装置的简单的中间元件。该中间元件是具有圆形横截面的垫圈，该垫圈布置在下述区域中：在该区域中，不但燃料喷射阀而且缸盖中的接收孔的壁截锥形地延伸，并且所述垫圈作为补偿元件用于支承和支撑燃料喷射阀。

此外，由DE 100 27 662 A1、DE 100 38 763 A1和EP 1 223 337 A1也已知用于燃料喷射装置的、复杂的并且在制造中明显更费事的中间元件。这些中间元件的特点在于，它们全部多部分或者多层地构造并且应当部分地承担密封和减振功能。由DE 100 27 662 A1已知的中间元件包括基体和承载体，在所述基体和承载体中置入密封器件，该密封器件被燃料喷射阀的喷嘴体贯穿。由DE 100 38 763 A1已知一种多层的补偿元件，该补偿元件由两个刚性环和一个三明治状地布置在所述刚性环之间的弹性中间环组成。该补偿元件不但能够实现燃料喷射阀相对于接收孔的轴线在较大的角度范围上的倾斜而且能够实现燃料喷射阀从接收孔的中轴线的径向移动。

由EP 1 223 337 A1也已知一种同样多层的中间元件，其中，该中间元件由多个垫片组成，所述垫片由减振材料构成。在此，由金属、橡胶或PTFE(聚四氟乙烯)制成的减振材料这样地选择和设计，使得能够实现通过燃料喷射阀的运行产生的震动和噪声的噪声衰减。然而，中间元件为此必须包括四至六个层，以便实现所希望的减振效应。

由DE 10 2005 057 313 A1也已知一种用于燃油喷射器、尤其用于在共轨系统中喷射柴油燃料的喷射器的呈盘形状的减振元件。减振盘应当在喷射阀和缸盖中的接收孔的壁之间被这样装入，使得在大的按压力情况下也能够实现固体声的衰减，使得减少噪声排放。环形的减振元件以环面贴靠在缸盖的支撑面上并且以环绕的凸缘贴靠在喷射器的锥形的支撑面上。然而，这种整体布置具有以下缺点：减振元件在缸盖上和喷射器上的承放点沿径向方向看相当近地彼此紧靠，并且，减振元件由于其安装状况而相当硬地实施。这导致在这种布置中，总是还存在可明显听到的噪声排放。

此外，为了减少噪声排放，US 6,009,856 A提出，用套筒包围燃料喷射阀并且用弹性的、噪声衰减的物质填充形成的中间空间。然而，这种噪声衰减是非常费事的、不利于装配的和成本高的。

发明内容

根据本发明的用于燃料喷射装置的去耦合元件具有以下优点：以非常简单的结构方式通过去耦合或者隔离实现改进的噪声减小。根据本发明的去耦合元件用于内燃机燃料喷射设备的燃料喷射装置，所述燃料喷射装置尤其用于将燃料直接喷射到燃烧室中，其中，所述燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀和用于该燃料喷射阀的接收孔，并且去耦合元件被装入在燃料喷射阀的阀壳体和接收孔的壁之间，其中，去耦合元件钵形或者说罐形地构造并且在此具有径向外部的贴靠区域和径向内部的贴靠区域，去耦合元件能够借助所述径向外部的贴靠区域和所述径向内部的贴靠区域在径向内部和径向外部贴靠到燃料喷射阀上和接收孔的肩部上，其中，去耦合元件的径向内部的贴靠区域具有球状拱出的贴靠面，所述贴靠面的拱曲部以很大程度上恒定的球半径实施。

特别有利的是，在径向外部的贴靠区域的区域中同样设置有在燃料喷射阀和去耦合元件之间的万向节式支承结构。以这种方式可以在整个使用寿命上在运行中确保在去耦合元件的这些贴靠面的两个径向位置之间恒定的、与公差无关的杠杆臂。根据本发明的组件的另外优点是具有非常小的离散的、限定的轴向刚度和无横向力的轴向支撑力。此外，以有利的方式，在去耦合元件的承放区域上不存在尖锐的棱边承放部。

以特别有利的方式，由于去耦合元件的根据本发明的造型使去耦合元件中的拉应力和压应力在安装状态中最小化。

下面给出燃料喷射装置的有利的扩展方案和改进方案。

根据本发明的一个实施方式，去耦合元件的贴靠面在一假想球上延伸，所述假想球的中心点近似位于燃料喷射阀的阀纵轴线上。

根据本发明的一个实施方式，去耦合元件的球状拱出的承放面(贴靠面)以360°完全环绕地实施为球扇。

根据本发明的一个实施方式，去耦合元件的径向外部的贴靠区域具有球状拱出的贴靠面，所述贴靠面的拱曲部实施有比径向内部的贴靠区域的球状拱出的贴靠面的半径更大的半径。

根据本发明的一个实施方式，去耦合元件的径向内部的贴靠区域的球状拱出的贴靠面与燃料喷射阀的锥形延伸的、斜切的壳体区段相对应或者与在缸盖上锥形延伸的、斜切的肩部区段相对应。

根据本发明的一个实施方式，去耦合元件的内端面和外端面与燃料喷射阀的垂直的阀纵轴线成角度地延伸，其中，这些端面的两个角度总和在大于2°的范围内。

根据本发明的一个实施方式，在去耦合元件的承放面的两个径向位置之间的杠杆臂在运行中保持恒定。

根据本发明的一个实施方式，用于燃料喷射阀的接收孔构造在缸盖中，并且所述接收孔具有肩部，去耦合元件以其径向内部或者径向外部的承放区域万向节式支承地贴靠在所述肩部上。

去耦合元件的径向内部的球扇形的贴靠面以理想的方式设有拱曲部，所述拱曲部的球半径具有近似位于燃料喷射阀的阀纵轴线上的中心点，这在减小应力、噪声去耦合以及去耦合元件的对中地支承方面叠加导致最佳效果。

以有利的方式，去耦合元件环盘形地且总体上钵形或者碟形地构造并且制造为冲压-弯曲件或者制造为车削件。

根据使用在变换压力系统中或者在恒定压力系统中而定，去耦合元件以特别有利的方式设计有非线性递增的弹簧特性曲线或者具有非线性递减的弹簧特性曲线。

附图说明

在附图中简化地示出并且在下面说明中详细地阐述本发明的实施例。附图示出了：

图1示出在已知的实施方式中具有盘状中间元件的部分示出的燃料喷射装置，

图2以截面示图示出具有根据本发明的第一去耦合元件的燃料喷射装置，

图3示出去耦合元件在燃料喷射阀和缸盖之间的第一安装状况中时图2的放大局部III，

图4示出根据图3的去耦合元件的单侧的截面示图用于直观说明去耦合元件的轮廓造型，和

图5示出去耦合元件的根据本发明的第二构型和在燃料喷射阀和缸盖之间的安装状况中时类似于图3的放大局部。

具体实施方式

为了理解本发明，在下面根据图1详细地说明燃料喷射装置的已知的实施方式。在图1中作为实施例以侧视图示出呈用于混合压缩的、外源点火的内燃机的燃料喷射装置的喷射阀1形式的阀。燃料喷射阀1是燃料喷射装置的一部分。燃料喷射阀1借助下游的端部安装到缸盖9的接收孔20中，该燃料喷射阀以直接喷射的喷射阀形式实施，用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室25中。尤其由制成的密封环2负责将燃料喷射阀1相对于缸盖9的接收孔20的壁优化地密封。

在阀壳体22的凸肩21(未示出)或者支撑元件19的下端侧21(图1)和接收孔20的相对于该接收孔20的纵向延伸部例如成直角地延伸的肩部23之间放入平的中间元件24，该中间元件以垫片形式实施。借助这样的中间元件24或者与硬的支撑元件19一起(该支撑元件例如朝燃料喷射阀1向内具有拱曲的接触面)补偿制造和装配公差并且在燃料喷射阀1略微斜置的情况下也保证无横向力地支承。

燃料喷射阀1在其流入侧的端部3上具有到燃料分配器管路(燃料轨)4的插拔连接部，所述插拔连接部被燃料分配器管路4的附接管6(该附接管以截面示出)和燃料喷射阀1的流入接管7之间的密封环5密封。燃料喷射阀1被插入到燃料分配器管路4的附接管6的接收开口12中。在此，附接管6例如从本来的燃料分配器管路4中一体式地突出并且在接收开口12上游具有较小直径的通流开口15，经由该通流开口实现流到燃料喷射阀1。燃料喷射阀1具有用于电接触地操纵燃料喷射阀1的电附接插头8。

为了使燃料喷射阀1和燃料分配器管路4很大程度上无径向力地彼此间隔开并且将燃料喷射阀1可靠地压紧在缸盖的接收孔中，在燃料喷射阀1和附接管6之间设置有压紧装置10。该压紧装置10实施为弓形的构件，例如实施为冲压弯曲件。压紧装置10具有部分环形的基底元件11，压紧箍13从该基底元件弯折出来地延伸，所述压紧箍在安装状态中贴靠在燃料分配器管路4上的附接管6的下游终端面14上。

本发明的任务在于，相对于已知的中间元件和减振盘解决方案以简单的方式通过中间元件24的有针对性的设计和几何形状首要在噪声严重的怠速运行时、然而也在恒定压力系统中在系统压力下实现改进的噪声减小。在直接高压喷射的情况下，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的结构性的激励并且被缸盖作为空气声辐射出。因此，为了实现噪声改进，力争使导入到缸盖9中的力最小化。除减小由喷射导致的力以外，这还可以通过影响在燃料喷射阀1和缸盖9之间的传递特性来实现。

此外，去耦合元件240在实际安装条件下应尽可能无应力地提供其全部功能性。因此，根据本发明选择去耦合元件240在燃料喷射阀1和缸盖9之间的构型和安装状况，所述构型和安装状况使去耦合元件240中的拉应力和压应力最小化。

根据本发明，去耦合元件240的特点在于，它用于以减少在周围结构中的不希望的噪声激励为目标来减小燃料喷射阀1与其安装环境之间的力流。在下面所说明的去耦合元件240的实施方式中，在去耦合元件240的几何构型和材料选择时分别将弹簧特性的有利的设计形式考虑进去。

在图2中以截面示图示出具有根据本发明的第一去耦合元件240的燃料喷射装置，而图3示出去耦合元件240在燃料喷射阀1和缸盖9之间的第一安装状况中时图2的放大局部III。燃料喷射装置的这种实施方式涉及具有燃料喷射阀1的用于汽油直喷的系统，所述燃料喷射阀如所示那样以电磁的促动器运行，然而也以压电式促动器运行并且例如使用在恒定压力系统中。去耦合元件240以有利的方式实施为金属穿孔盘，就此而言，所述穿孔盘环形地延伸。就此而言，金属材料也适合于能够以成本低的制造方法(例如车削、拉深)加工，以便能够尺寸稳定地制造去耦合元件240的所希望的几何形状。去耦合元件240尤其适合于制造为冲压弯曲件。用于去耦合元件240的可能的材料例如是奥氏体不锈钢1.4310(X10CrNi18-8)，该不锈钢能够非常良好地变型。

去耦合元件240在安装状态中具有两个承放或者说贴靠区域30,31：径向外部的贴靠区域30和径向内部的贴靠区域31。在第一实施例中，去耦合元件240借助外部的贴靠区域30承放在缸盖9中的接收孔20的例如垂直于阀纵轴线延伸的肩部23上。去耦合元件240借助内部的贴靠区域31环形地支撑在燃料喷射阀1的阀壳体22上。为此，阀壳体22具有锥形延伸的、斜切的壳体区段27，去耦合元件240及其内部的贴靠区域31与所述壳体区段相对应。由此简化去耦合元件240的装配；此外，也存在对公差补偿有利的球/锥配对，所述球/锥配对能够实现万向节式的支承结构。

根据本发明，去耦合元件240的特点在于，去耦合元件240的径向内部的贴靠区域31具有球状拱出的贴靠面35，该贴靠面的拱曲部以很大程度上恒定的球半径R1实施。在此，对于去耦合元件240的最小应力的状态，位于假想球上的贴靠面35的中心点理想地近似位于燃料喷射阀1的阀纵轴线上。换言之，通过在径向内部的贴靠区域31中的球状拱出的贴靠面35，环形地以360°完全环绕球中心点地展开一个球扇，所述球中心点近似位于燃料喷射阀1的阀纵轴线上。

总体上，去耦合元件240具有钵形或者碟形的构型。借助这种构型，在缸盖9的接收孔20中的典型地仅小的安装空间同样有利于尽可能有利的、恒定的杠杆臂地被优化利用。在去耦合元件240的径向外部的承放区域30中的同样球状拱出的贴靠面36或者以恒定的半径倒圆地实施，或者也以不恒定的半径鼓出地、球状拱曲或者说凸形拱出地构造。在此，径向外部的贴靠区域30的贴靠面36的半径R2可以选择得比在径向内部的贴靠区域31中的球形的贴靠面35的半径R1明显更大，由此，可以在去耦合元件240的外部区域中减小确定疲劳强度的拉应力。

燃料喷射阀1的锥形延伸的、斜切的壳体区段27在径向内侧过渡到倒圆的刺入区域38中，从该刺入区域出发向下游方向上衔接有垂直延伸的壳体区段。阀壳体22的倒圆的刺入区域38允许在将去耦合元件装配在缸盖9的接收孔20中之前将去耦合元件240优化地且无损坏地安装在燃料喷射阀1上。为了防止在燃料喷射阀1上的去耦合元件240在装配之前丢失，在去耦合元件240下方可以设置有压装或材料锁合地接合在阀壳体22上的保险盘39。

图4以再放大的视图示出根据图3的去耦合元件240的单侧截面示图用于直观说明去耦合元件240的轮廓造型。在此，明确的是，除两个球状地成圆形的、位于径向内部和外部的贴靠面35和36以外，去耦合元件240还具有另一成圆形的、具有半径R3的内表面40。与半径R2和R1相比，该半径R3可以选择得非常小，因为它构成去耦合元件240的从贴靠区域31的径向内部的贴靠面35到内端面41的过渡部。模拟表明，在去耦合元件240的该内部区域中，在根据本发明这样造型的情况下，压应力绝对是无关紧要的。

以有利的方式，去耦合元件240的内端面41和外端面42与燃料喷射阀1的垂直的阀纵轴线或者说与具有半径R1或者R2的假想球的中心点成角度α或者β地延伸。端面41和42的两个角度α或者β应当总和在大于2°的范围内，因为以这种方式进一步有助于显著减小去耦合元件240中的应力。

图5示出去耦合元件240的根据本发明的第二构型和在燃料喷射阀1和缸盖9之间的安装状况中类似于图3的放大局部。原则上，去耦合元件240相对于之前所说明的解决方案在安装状态中轴向翻转地存在。即在安装状态中，去耦合元件240又具有两个承放或者说贴靠区域30,31：径向外部的贴靠区域30和径向内部的贴靠区域31。在第二实施例中，去耦合元件240现在借助外部的贴靠区域30贴靠在燃料喷射阀1的例如垂直于阀纵轴线延伸的壳体壁45上。去耦合元件240借助内部的贴靠区域31环状地支撑在缸盖9中的接收孔20的肩部23上。接收孔20的肩部23例如具有锥形延伸的、斜切的肩部区段46，去耦合元件240及其内部的贴靠区域31与所述肩部区段相对应。由此简化去耦合元件240的装配；此外也存在对公差补偿有利的球/锥配对，所述球/锥配对能够实现万向节式的支承结构。通过在缸盖9上的肩部区段46的倾斜，去耦合元件240进入到对中位置中。

根据本发明，去耦合元件240的特点又在于，去耦合元件240的径向内部的贴靠区域31具有球状拱出的贴靠面35，所述贴靠面的拱曲部以很大程度上恒定的球半径R1实施。在此，对于去耦合元件240的最小应力的状态，贴靠面35在一假想球上延伸，该假想球的中心点理想地近似位于燃料喷射阀1的阀纵轴线上。换言之，通过在径向内部的贴靠区域31中的球状拱出的贴靠面35，环形地以360°完全环绕球中心点地展开一个球扇，所述球中心点近似位于燃料喷射阀1的阀纵轴线上。

所有关于半径R1，R2和R3以及关于端面41和42的角度α或者β的说明与之前适用于首先所说明的实施例一样地适用于在图5中所示的第二实施例。

由于去耦合元件240的双重万向节式的支承结构，能够以有利的方式在运行中的整个使用寿命上确保在去耦合元件240的贴靠面35和36的两个径向位置之间恒定的、与公差无关的杠杆臂。

Claims (10)

1.一种用于内燃机燃料喷射设备的燃料喷射装置的去耦合元件，所述燃料喷射装置尤其用于将燃料直接喷射到燃烧室中，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)，并且所述去耦合元件(240)被装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，其中，

所述去耦合元件(240)钵形或者说罐形地构造并且在此具有径向外部的贴靠区域(30)和径向内部的贴靠区域(31)，所述去耦合元件(240)能借助所述径向外部的贴靠区域和径向内部的贴靠区域在径向内部和径向外部贴靠到所述燃料喷射阀(1)上和所述接收孔(20)的肩部(23)上，

其特征在于，

所述去耦合元件(240)的径向内部的贴靠区域(31)具有球状拱出的贴靠面(35)，所述贴靠面的拱曲部以很大程度上恒定的球半径(R1)实施。

2.根据权利要求1所述的去耦合元件，

其特征在于，

所述贴靠面(35)在一假想球上延伸，所述假想球的中心点近似位于所述燃料喷射阀(1)的阀纵轴线上。

3.根据权利要求1或2所述的去耦合元件，

其特征在于，

球状拱出的所述承放面(35)以360°完全环绕地实施为球扇。

4.根据前述权利要求中任一项所述的去耦合元件，

其特征在于，

所述去耦合元件(240)的径向外部的贴靠区域(30)具有球状拱出的贴靠面(36)，所述贴靠面的拱曲部实施有比所述径向内部的贴靠区域(31)的球状拱出的贴靠面(35)的半径(R1)更大的半径(R2)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的去耦合元件，

其特征在于，

所述去耦合元件(240)的径向内部的贴靠区域(31)的球状拱出的贴靠面(35)与所述燃料喷射阀(1)的锥形延伸的、斜切的壳体区段(27)相对应或者与在所述缸盖(9)上锥形延伸的、斜切的肩部区段(46)相对应。

6.根据前述权利要求中任一项所述的去耦合元件，

其特征在于，

所述去耦合元件(240)的内端面(41)和外端面(42)与所述燃料喷射阀(1)的垂直的阀纵轴线成角度(α,β)地延伸，其中，这些端面(41,42)的两个角度(α,β)总和在>2°的范围内。

7.根据前述权利要求中任一项所述的去耦合元件，

其特征在于，

在所述去耦合元件(240)的承放面(35,36)的两个径向位置之间的杠杆臂在运行中保持恒定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的去耦合元件，

其特征在于，

所述去耦合元件(240)环盘形地并且总体上钵形或者碟形地构造。

9.根据前述权利要求中任一项所述的去耦合元件，

其特征在于，

所述去耦合元件(240)能制造为冲压-弯曲件或者制造为车削件。

10.根据前述权利要求中任一项所述的去耦合元件，

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)，所述去耦合元件(240)以其径向内部的承放区域或者径向外部的承放区域(30,31)万向节式支承地贴靠在所述肩部上。