CN109983218B - 具有三件式阀座的喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于喷射流体的喷射器，其包括具有开口(21)和密封座(22)的基体(2)、具有至少一个喷射孔(30)的喷射孔盘(3)，和夹紧环(4)，其中，所述喷射孔盘(3)布置在所述基体(2)的所述开口(21)中，其中，在所述喷射孔盘(3)与所述基体(2)之间存在第一力锁合连接部(5)，其中，在所述基体(2)与所述夹紧环(4)之间存在第二力锁合连接部(6)。

Description

具有三件式阀座的喷射器

技术领域

本发明涉及一种具有三件式阀座的用于喷射流体、尤其燃料的喷射器以及一种内燃机。

背景技术

由现有技术在不同构型中已知用于喷射燃料的喷射器。例如，已知所谓的多孔喷嘴，在所述多孔喷嘴中多个喷射孔设置在一件式基体中。替代地，如例如由DE 10 2015 201109 A1已知一些喷射器，它们包括基体，在该基体上固定有喷射孔盘。在此，借助焊接实现所述固定。由此，在基体与喷射孔盘之间得到材料锁合连接。然而，通过所述材料锁合连接，在运行时由于内部压力和在闭合喷射器时产生的针撞击会将拉应力引入到喷射孔区域中。由此，喷射孔区域除必须承担喷雾扩散的功能以外还必须承担承载功能。尤其，在此在喷射孔的区域中出现拉应力，所述拉应力可能导致喷射孔上的裂纹并且因此可能负面影响喷雾扩散和喷射器的密封性。为了避免这种情况，喷射孔盘至今仅能够以例如在喷射孔区域中的必要壁厚方面或喷射孔几何形状方面的大限制来设计。因此希望得到一种喷射器，其在设计喷射孔时不具有这些限制，使得喷射孔可以针对不同内燃机被设计用于优化的喷雾扩散，以便尤其优化消耗和排放。

发明内容

与此相对，用于将流体、尤其燃料喷射到内燃机中的本发明喷射器具有以下优点：可以任意设计喷射孔盘和尤其喷射孔盘的喷射孔几何形状，而不需要考虑例如由于针撞击等所限定的限制。这根据本发明通过以下方式实现：喷射器具有三件式阀座。在此，喷射器包括具有开口和密封座的基体、喷射孔盘和夹紧环。至少一个喷射孔布置在喷射孔盘中。喷射孔盘布置在基体的开口中，其中，在喷射孔盘与基体之间存在第一力锁合连接部，而在该第一连接部处不存在材料锁合连接。此外，在基体与夹紧环之间存在第二力锁合连接部，而在夹紧环与基体之间不设置有材料锁合连接。因此，可以单独地设计喷射孔盘，并且仅通过力锁合来进行固定，而不是如在现有技术中那样通过材料锁合、例如借助焊接连接等来进行固定。这也适用于基体与夹紧环之间的第二力锁合连接部。因此，该基体用作既用于喷射孔盘又用于夹紧环的载体。基体本身例如可以借助材料锁合连接与另外的喷射器构件、尤其是阀套筒等连接。因为阀座布置在基体上并且在喷射孔盘与基体之间不存在材料锁合连接，所以密封座上的针撞击不会导致喷射孔盘中的拉应力。因此，可以通过本发明的设计原理在喷射孔盘与基体之间实现结构上的机械解耦。因此，喷射孔盘仅承受由于流体、尤其燃料的内压力引起的载荷并且仅经受压应力。因此，夹紧环通过夹紧环与基体之间的第二力锁合连接部施加径向向内指向的力，该力也作用到基体与喷射孔盘之间的第一连接上。因此，可以在基体与喷射孔盘之间实现压力密封特别好的非材料锁合连接。具有拉应力的喷射孔盘的振动载荷(如在现有技术中在喷射孔盘与基体之间的材料锁合情况下那样)显著被减小或者也可以完全被避免。

优选，夹紧环和喷射孔盘这样布置，使得与喷射器的中轴线X-X垂直的平面既与喷射孔盘相交又与夹紧环相交。

基体优选具有设置在外周上的凸肩，夹紧环布置在该凸肩上。

进一步优选，夹紧环的厚度等于喷射孔盘的厚度。优选，在此夹紧环和喷射孔盘沿喷射器的轴向方向X-X布置在相同高度上，使得夹紧环沿径向方向的全部夹紧力也作用到喷射孔盘与基体之间的第一连接上。

当在基体上优选附加地布置有用于针导向的导向区域时，可以减少喷射器的零件数量。针导向部用于对阀针等导向，该阀针在基体的密封座上密封并且因此释放和封闭喷射孔盘中的喷射孔。

优选，基体中的布置有喷射孔盘的开口收缩地构造并且尤其锥形地构造。在此，喷射孔盘的外周轮廓与基体中的开口的几何形状互补地构造。替代地，基体中的开口柱形地构造，并且喷射孔盘的外周也柱形地构造。

进一步优选，喷射孔盘的处于喷射器外侧上的外轮廓凹形或凸形地设置。这具有以下特殊优点：可以根据喷射器在内燃机中的位置(例如直接在燃烧室中或在布置在内燃机的进气管中或另一位置中)选择喷射孔盘的优化的外轮廓，而不必在此如在现有技术中在喷射孔盘与基体之间存在材料锁合连接的情况下那样关注强度要求。

本发明的另一大优点在于，对于所述三件式阀座而言可以分别为每个构件设置一种不同材料。由此使得所述材料能够优化地匹配于各自的要求，而不必在此考虑这些材料是否能够彼此材料锁合地、例如借助焊接连接。

进一步优选，在基体上设置焊接区域，以便将基体与另外的喷射器构件、尤其阀套筒连接。

根据本发明的进一步优选构型，喷射孔盘在外周处在流出侧上具有凸肩。通过设置凸肩，可以与喷射孔盘的壁厚无关地设计/调整接触面并且从而设计/调整接触挤压力。替代或附加地，也能够在喷射孔盘或基体上设置倒棱。

优选，喷射孔盘中的喷射孔柱形地设置或者设置有前阶梯(Vorstufe)或者收缩地延伸。应注意的是，在此可以任意选择喷射孔的几何形状。

此外，本发明涉及一种包括本发明喷射器的内燃机。所述喷射器特别优选地被设计为用于喷射燃料，尤其是汽油。

附图说明

下面，参照附图详细阐述本发明的优选实施例。在附图中，相同或功能相同的元件用相同的附图标记标注。在附图中示出：

图1根据本发明第一实施例的喷射器的示意性截面视图，

图2阐明在三件式密封座上的力分布的示意性截面视图，

图3至6基体与喷射孔盘之间的不同力锁合连接部的不同实施例。

具体实施方式

下面参照附图1和2详细说明根据本发明第一优选实施例的喷射器1。

如由图1可见，喷射器1包括三件式阀座，该三件式阀座包括基体2、喷射孔盘3和夹紧环4。

此外，所述喷射器还包括阀针7和阀套筒8。基体2借助焊接连接部9与阀套筒8连接。

基体2还具有中心开口21，喷射孔盘3接收在该中心开口中。

在基体2与喷射孔盘3之间设置有第一力锁合连接部5。此外，在基体2与夹紧环4之间设置有第二力锁合连接部6。

在基体2上还构造有密封座20，阀针7在该密封座上进行密封或者释放布置在喷射孔盘3中的喷射孔30，使得燃料可以经由喷射孔30喷射到燃烧室10中。

在基体2上还设置有导向区域22，该导向区域平行于喷射器的轴向方向X-X定向。导向区域22用于阀针7的导向。为此，阀针7具有多个导向元件70。在此，燃料可以在各个导向元件70之间穿流直至喷射孔盘3。替代地，也可以使用不具有导向元件的柱形针。那么导向元件就必须处于基体中。

如在图1中所示，基体2还具有凸肩23，该凸肩用于接收夹紧环4。在此，凸肩23这样构造，使得夹紧环4可以完全不凸出地布置在基体2上。

基体2的焊接区域24用于在阀套筒8上进行固定。

如由图1和2可见，现在通过夹紧环4与基体2之间的第二力锁合连接部6施加径向向内指向的夹紧力F1。由此，在喷射孔盘3与基体2之间的第一力锁合连接部5上产生反向力F2。第一和第二力锁合连接部5,6通过压连接实现。因此，通过第一夹紧力F1将基体2径向地在夹紧环4之内弹性地压在一起，使得喷射孔盘3压力密封地处于基体2中的开口21中。

因为在喷射孔盘3与基体2之间不存在材料锁合连接，所以阀针7的针撞击不会引起喷射孔盘3中的拉应力。这由图2详细可见。阀针7在闭合过程期间撞到基体2上的密封座20上。由此，喷射孔盘3不受负载。在基体2上由于针撞击而出现较小的拉应力Z，如在图2中示意性所示，然而所述拉应力不存在于喷射孔盘3中。喷射孔盘3由于径向向内指向的力而仅受压应力D负载，但不受拉应力Z负载。这在图2中示意性示出。

在喷射器已打开的状态中，仅仅燃料压力p的力作用到喷射孔盘3上。在闭合状态中，没有燃料压力p作用到喷射孔盘3上。

在这点上，本发明相对于现有技术的不同之处是本质上的并且是非常有利的。通过三件式构件设置的设计原理(该构件仅通过力锁合连接部5,6连接)，实现了喷射孔盘3在结构上的机械解耦。阀针7的针撞击的力完全被实心地实施的基体2接收。因此在阀已经打开的情况下，喷射孔盘3仅经受燃料压力p。由于针撞击而在喷射孔盘3中引起拉应力的振动载荷和可能的回弹(Preller)等决定性地被最小化或者被消除。

因此，非常有利地可以在设计喷射孔盘3时例如在相邻的喷射孔30之间设置比在现有技术中小的壁厚。这使得能够实现较短的喷射孔并且从而实现在消耗和排放方面具有优点的、进一步改进的混合物扩散。

此外，借助本发明也能够在对使用寿命的要求不断提高的情况下实现对于下一代内燃机而言所需的更高系统压力。因此，喷射孔构型摆脱了由于强度原因至今仍存在的限制。

此外，喷射孔盘3的材料也可以选择为与基体2的材料不同并且与夹紧环4的材料不同。例如，可以为基体2选择具有良好焊接倾向性的材料，以便能够将三件式阀座附接到阀套筒8或壳体等上。例如可以为喷射孔盘3选择可良好切削的材料。在现有技术中至今存在的、在关于阀座的必要抗疲劳强度和喷射孔盘的抗腐蚀性方面选择材料时的目标冲突被避开。

如在图1中所示，喷射孔盘的第一厚度D1等于夹紧环4的第二厚度D2。由此使得喷射孔盘3的整个外周面能够用于力导入，该力导入通过夹紧环4的夹紧力径向向内被施加。如进一步在图1中所示，在此喷射孔盘3和夹紧环4布置在垂直于轴向方向X-X的共同平面E上。

图3至6示出本发明的进一步优选构型。

在图3中，第一力锁合连接部5设置有收缩的几何形状。在此，第一力锁合连接部5沿穿过喷射孔盘3的通流方向12收缩。喷射孔30柱形地构造。然而，喷射孔也可以锥形地构造。此外，由喷射孔和前阶梯孔构成的组合是可能的。

在图4中所示的构型中，第一力锁合连接部5柱形地实施。在此，喷射孔盘3在指向燃烧室10的端部上具有凹槽31(Rücksprung)。由此，在装配时通过夹紧环4将力锁合连接部的力导入分布到较小的面上。

图5示出一种构型，在该构型中凹形地构造了喷射孔盘3的指向燃烧室10的面11。

图6示出一种构型，在该构型中凸形地构造了喷射孔盘3的指向燃烧室10的面11。

因此，如在所有实施例中所示那样，可以提供一种包括基体2、喷射孔盘3和夹紧环4的三件式阀座。在此，在喷射器运行时在喷射孔盘中仅产生压应力D而不产生拉应力Z。布置在基体2的外周上的夹紧环4在第一力锁合连接部5上产生附加的夹紧力，以便实现喷射孔盘3在基体2中的、压力密封的布置。

Claims (10)

1.一种用于喷射流体的喷射器，包括：

具有开口（21）和密封座（20）的基体（2），

具有至少一个喷射孔（30）的喷射孔盘（3），和

夹紧环（4），

其中，所述喷射孔盘（3）布置在所述基体（2）的所述开口（21）中，

其中，在所述喷射孔盘（3）与所述基体（2）之间存在第一力锁合连接部（5），和

其中，在所述基体（2）与所述夹紧环（4）之间存在第二力锁合连接部（6），所述喷射孔盘（3）和所述夹紧环（4）布置在垂直于所述喷射器的中轴线（X-X）的共同平面（E）上，通过所述夹紧环（4）与所述基体（2）之间的所述第二力锁合连接部（6）施加在所述共同平面（E）上径向向内指向的第一夹紧力（F1），通过所述第一夹紧力（F1）将所述基体（2）径向地在所述夹紧环（4）之内弹性地压在一起，使得所述喷射孔盘（3）压力密封地处于所述基体（2）中的所述开口（21）中，阀针（7）的撞击力被所述基体（2）的所述密封座（20）接收，使得所述喷射孔盘（3）不受所述阀针（7）的加载。

2.根据权利要求1所述的喷射器，其中，所述基体（2）具有用于接收所述夹紧环（4）的凸肩（23）。

3.根据上述权利要求中任一项所述的喷射器，其中，所述喷射孔盘（3）的第一厚度（D1）等于所述夹紧环（4）的第二厚度（D2）。

4.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，在所述基体（2）上还布置有导向区域（22），该导向区域被设立为用于对阀针（7）导向。

5.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述基体（2）中的开口（21）收缩地设置，以便提供收缩的第一力锁合连接部（5）。

6.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述基体（2）中的开口（21）柱形地设置，以便在所述基体（2）与所述喷射孔盘（3）之间提供柱形的第一力锁合连接部（5）。

7.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述喷射孔盘（3）的指向燃烧室（10）的面凹形地或凸形地构造。

8.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述基体（2）和所述喷射孔盘（3）由不同的材料制成。

9.根据权利要求1或2所述的喷射器，其中，所述基体（2）包括焊接区域（24），该焊接区域被设立为用于提供与所述喷射器的另外构件的焊接连接。

10.一种内燃机，包括根据上述权利要求中任一项所述的喷射器。

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