CN110030132A - 燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射设备的燃料喷射装置，尤其用于将燃料直接喷射到燃烧室中，其中，燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀(1)、具有至少一个连接短管(6)的燃料分配管路(4)以及在缸盖(9)中用于燃料喷射阀(1)的接收孔(20)，连接短管具有接收开口(12)。在燃料喷射阀(1)已安装的状态下装入在燃料喷射阀(1)的槽(41,54)中的安全环(40)将预紧力(FV)和摩擦力(FR)施加到连接短管(6)的接收开口(12)的壁上或者缸盖(9)的接收孔(20)的壁上，使得保险燃料喷射阀(1)以防在任何运行状态下都不允许的轴向移动。所述燃料喷射装置特别适合用于将燃料直接喷射到压缩混合气的外源点火内燃机中。

Description

燃料喷射装置
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射装置。
背景技术
在图1中示例性地示出由现有技术公开的燃料喷射装置，在该装置中在内燃机缸盖的接收孔中装入的燃料喷射阀上设置有扁平的中间元件。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安放在缸盖接收孔的肩部上。借助这样的中间元件来补偿制造和装配公差并且即使在燃料喷射阀稍微倾斜的情况下也保证无横向力的支承。燃料喷射装置特别适合使用在压缩混合气的外源点火内燃机的燃料喷射设备中。
用于燃料喷射装置的另一种简单的中间元件已经由DE 101 08 466 A1公开。该中间元件是具有圆形横截面的垫圈，该横截面布置在燃料喷射阀和缸盖中的接收孔的壁都截锥形地延伸的区域中并且用作用于支承和支撑燃料喷射阀的补偿元件。
作为以防燃料喷射阀在包括在高压泵失效情况下的应急运行的任何运行状态下在缸盖接收孔中轴向移动的保险措施已知的是，使用压紧件，其抵着燃料分配管路受支撑地将燃料喷射阀始终向下压到缸盖的接收孔中，如图1所阐明那样。例如也提到DE 10 2005020 380 A1，在该文献中描述了压紧件的不同实施方式。
发明内容
在此提出一种用于内燃机的燃料喷射设备的燃料喷射装置，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、具有至少一个连接短管的燃料分配管路以及在缸盖中用于所述燃料喷射阀的接收孔，所述连接短管具有接收开口。根据本发明，在所述燃料喷射阀已安装的状态下装入在所述燃料喷射阀的槽中的安全环将预紧力和摩擦力施加到所述连接短管的所述接收开口的壁上或者所述缸盖的所述接收孔的壁上，使得保险所述燃料喷射阀以防在任何运行状态下都不允许的轴向移动。
本发明的燃料喷射装置具有以下优点：在省去压紧件的情况下，以简单和可易于装配的方式，在任何运行状态下(包括在高压泵失效情况下的应急运行)都防止燃料喷射阀在缸盖的接收孔中的不允许的轴向移动。因此，以有利的方式在燃料喷射阀的外周上成型有槽，在该槽中装入本发明的安全环，该安全环在燃料喷射阀已安装的状态下将这样的预紧力和摩擦力施加到燃料分配管路连接短管的接收开口的壁上或者缸盖的接收孔的壁上，使得保险燃料喷射阀以防在任何运行状态下都不允许的轴向移动。安全环的摩擦力为此必须如此大，使得燃料喷射阀总是可靠地抵抗由燃烧室压力引起的力受支撑。
通过在优选实施方式中列举的措施能够实现本发明燃料喷射装置的有利扩展方案和改进方案。
根据一个实施方式，所述安全环始终防止所述燃料喷射阀的轴向移动大于0.5mm。
根据另一实施方式，用于所述安全环的所述槽或者成型在流入短管的外周上或者成型在所述燃料喷射阀的阀壳体的外周上。
根据另一实施方式，所述安全环设有这样的内直径，使得所述安全环在其内侧相对于所述槽的槽底部具有径向间隙。
根据一个优选实施方式，所述安全环这样构型有外直径以及表面特性或者说粗糙度，使得将足够大的径向作用的预紧力和轴向作用的摩擦力施加到所述连接短管的所述接收开口的壁上或者施加到所述缸盖的所述接收孔的壁上，以便防止所述燃料喷射阀在任何运行状态下都不允许的轴向移动。
根据另一优选实施方式，所述安全环被开缝。
根据另一优选实施方式，所述安全环具有非圆形的基本几何形状，所述基本几何形状使得能够使所述安全环扩张卡到所述槽中。
以有利的方式，安全环具有经专门加工的外侧。为了提高摩擦系数μ，例如在安全环的外周上设置结构，如滚花、十字滚花。以特别有利的方式，通过在安全环的外侧上采取措施如喷射处理、热镀锌或涂覆例如碱-硅酸盐-锌粉涂覆(Alkali-Silikat-Zinkstaubbeschichtung)，也可以引起摩擦系数μ的提高。
根据另一优选实施方式，所述槽的槽侧面或者以相对于阀纵轴线的直角延伸或者以0°至45°数量级的角度延伸。
附图说明
在附图中简化地示出并在下面的说明书中更详细地阐述本发明的实施例。附图示出：
图1在压紧件的已知实施中的部分示出的燃料喷射装置，
图2在截面图中的具有在燃料分配管路的连接短管的接收开口中的本发明安全环的燃料喷射装置，
图3图2的在具有本发明安全环的装入状况中的放大局部III，
图4在俯视图和截面中的安全环的第一实施方式，
图5在俯视图和截面中的安全环的第二实施方式，
图6在俯视图和截面中的安全环的第三实施方式，
图7在俯视图和截面中的安全环的第四实施方式，
图8在俯视图和截面中的安全环的第五实施方式，
图9在截面图中的具有在缸盖接收孔中的本发明安全环的燃料喷射装置，
图10图9的在具有本发明安全环的装入状态下的放大局部X和
图11在类似于根据图3的在具有本发明安全环的装入状态下的放大局部的示图中的替代实施。
具体实施方式
为了理解本发明，下面根据图1更详细地描述燃料喷射装置的已知实施方式。在图1中，作为第一实施例在侧视图中示出阀，该阀呈用于压缩混合气的外源点火内燃机的燃料喷射设备的喷射阀1形式。燃料喷射阀1是燃料喷射装置的一部分。燃料喷射阀1以下游端部装入到缸盖9的接收孔20中，该燃料喷射阀以用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室25中的直喷喷射阀的形式实施。密封环2、尤其由特氟龙制成的密封环负责燃料喷射阀1相对于缸盖9的接收孔20的壁的优化密封。
在阀壳体22(未示出)的凸肩21或支撑元件19的下端侧21(图1)与接收孔20的例如与接收孔20的纵长延伸部成直角地延伸的肩部23之间置入扁平的中间元件24，该中间元件以垫片的形式实施。借助这样的中间元件24或者说与例如向着燃料喷射阀1方向向内具有拱曲的接触面的刚性支撑元件19一起补偿制造和装配公差，并且即使在燃料喷射阀1稍微倾斜时也保证无横向力的支承。
燃料喷射阀1在其流入侧的端部3处具有接至燃料分配管路(燃料轨)4的插接连接，该插接连接通过燃料分配管路4的连接短管6(其在截面中示出)与燃料喷射阀1的流入接管7之间的密封环5密封。燃料喷射阀1被插入到燃料分配管路4的连接短管6的接收开口12中。在此，连接短管6例如一体地从真正的燃料分配管路4引出并且在接收开口12的上游具有直径较小的流动开口15，通过该流动开口实现向燃料喷射阀1的流动。燃料喷射阀1具有电连接插头8用于进行电接触以操纵燃料喷射阀1。
为了将燃料喷射阀1和燃料分配管路4尽可能无径向力地相互间隔开并且为了将燃料喷射阀1可靠地压紧在缸盖9的接收孔中，在燃料喷射阀1与连接短管6之间设置压紧件10。压紧件10实施为弓形构件、例如冲压弯曲件。压紧件10具有部分环形的基本元件11，从该基本元件11出发弯曲地延伸有压紧弓13，该压紧弓在已装入的状态下贴靠在燃料分配管路4上的连接短管6的下游端面14上。
现在本发明的任务是，即使在没有这种已知形式的压紧件10情况下在包括在高压泵失效情况下的应急运行的所有运行状态下也确保燃料喷射阀1的安全和可靠压紧。根据本发明，这通过以下方式实现：在燃料喷射阀1已装配的状态下在燃料喷射阀1的槽41,51中装入的安全环40将这样的预紧力FV和摩擦力FR施加到连接短管6的接收开口12的壁上或者缸盖9的接收孔20的壁上，使得在任何运行状态下都保险燃料喷射阀1以防不允许的轴向移动。
在图2中在截面图中示出燃料喷射装置，该燃料喷射装置具有在燃料喷射阀1上安装在燃料分配管路4的连接短管6的接收开口12中的安全环40。
燃料喷射阀1通过脱耦元件240间接贴靠在缸盖9的肩部23上。脱耦元件240具有碗形或盘形形状。借助该构型，在缸盖9的接收孔20中典型地仅很小的安装空间以有利于尽可能有益的恒定杠杆臂的方式被优化利用。以有利的方式，借助保险盘39保险脱耦元件240。为了防止在装配在接收孔20中之前燃料喷射阀1上的脱耦元件240脱落，将该已知的保险盘39压紧或形状锁合地接合在阀壳体22上。保险盘39为此具有用于脱耦元件240的径向外部支撑区域以及具有径向内部的固定区域，该固定区域例如可以由在阀壳体22上抓紧或钩紧的、在周向上有齿的部分区域构成。
燃料喷射装置的该实施是用于具有燃料喷射阀1的汽油直喷的系统，这些燃料喷射阀如所示那样借助电磁促动器来运行但是也可以借助压电促动器来运行并且例如被用在恒压系统中。
燃料喷射阀1通过密封环2向着燃烧室25的方向密封。由于燃烧室压力，在燃料喷射阀1的流出侧端部上得到作用到该燃料喷射阀上的轴向指向的力F1。在燃料喷射阀1的流入侧端部处，燃料喷射阀通过密封环5相对于燃料分配管路4密封。由于流入的燃料的燃料压力，在该对置的侧上得到同样轴向指向的反力F2。在所有常见和正常的运行状态下存在F2>F1，使得燃料喷射阀1“自动地”由于存在于缸盖9的接收孔20中的压力而保持无轴向滑动并且通过脱耦元件240支撑在缸盖9的肩部23上。
然而，在应急运行中情况不同，在应急运行中，之前所述的已知压紧件10将燃料喷射阀1有效地压紧在缸盖9的接收孔20中。应急运行可以在高压泵失效的情况下在仅还有低压输送泵单独输送燃料时出现。在这样的应急运行中，燃烧室压力例如约为70巴，而流入的燃料的燃料压力仅约为5巴，这意味着，F2<F1，在没有压紧件10的情况下这可能导致燃料喷射阀1不希望地“抬起”。力F1在应急运行中总是处于约200N和350N之间。
替代于构型有复杂结构且在装入时很难操作的压紧件10，现在根据本发明，安全环40应尤其在应急运行中承担该功能。
图3示出在具有本发明安全环40的情况下在装入状况下图2的放大局部III。在将燃料喷射阀1装配在燃料分配管路4上之前，将安全环40置入在燃料喷射阀1的流入接管7的外周上成型的槽41中。在此，安全环40原则上在其内侧相对于槽41的槽底部具有径向间隙。相反，在安全环的直径以及表面特性或者说粗糙度方面这样构型安全环40的外侧，使得将足够大的径向作用的预紧力FV和轴向作用的摩擦力FR施加到连接短管6的接收开口12的壁上。安全环40的摩擦系数μ必须如此高，使得FR>F1-F2。然而，根据喷射侧的阀突起部的直径而定，FR不应超过约500N的量值，因为否则脱耦元件240将会被过强地预紧并且不再能够简单地装配或拆卸燃料喷射阀1。
在将燃料喷射阀1装配在连接短管6的接收开口12中时，安全环40发生一定的轴向运动，其中，在将燃料喷射阀1装配在缸盖9中之后，安全环40在燃料喷射阀1处于最终位置中时座合在槽41的下槽侧面上。因此，安全环40除了在其内侧具有径向间隙以外在槽41中朝向上槽侧面的方向还具有轴向间隙，该轴向间隙用尺寸s1标出。当在轨压力和提高的温度情况下运行时，安全环40可以朝着上槽侧面的方向移动。然而应这样设计尺寸s1，使得安全环40在所有运行条件下都不撞在上槽侧面上。
在图4至8中，分别在俯视图和截面中示出安全环的不同实施方式。安全环40原则上这样实施，使得在将燃料喷射阀1装配在连接短管6的接收开口12中或者说缸盖9的接收孔20中之前，可将所述安全环或者通过专门的形状给定或者通过开缝安全环装入到燃料喷射阀1上的槽41,51中。图4示出具有矩形横截面的开缝安全环40。图5示出具有圆形横截面的开缝安全环40，该安全环类似于涨紧安全环。图6示出呈椭圆形基本几何形状并具有矩形横截面的闭合安全环40。图7示出呈非圆形基本几何形状并具有矩形横截面的闭合安全环40，其中，这样选择所述几何形状，使得安全环40能扩张卡到槽41,51中并且最后能够实现在接收开口12中或者说接口孔20中在三个周边区域上的贴靠。图8示出具有矩形横截面的开缝安全环40，该安全环由两个部分层或者说环件组成。
例如可以通过热镀锌(μ约等于0.46)或通过碱-硅酸盐-锌粉涂覆(μ约等于0.62)提高安全环40的摩擦系数μ。用于提高摩擦系数μ的其它可考虑的措施是在安全环40的外周上附装上专门的结构，例如滚花、十字滚花、喷射处理件。这些措施也可相互组合。安全环40的典型材料可以是抗腐蚀的弹簧钢，如1.4310钢。
图9在截面图中示出燃料喷射装置，所述燃料喷射装置具有在燃料喷射阀1上安装在缸盖9的接收孔20中的本发明安全环40。在图10中，示出图9中的在安全环装入状态下的具有本发明安全环40的放大局部X。在将燃料喷射阀1装配在缸盖9中之前，将安全环40置入在燃料喷射阀1的阀壳体22的外周上成型的槽51中。在此，安全环40原则上在其内侧相对于槽51的槽底部具有径向间隙。相反，在安全环的直径以及表面特性或者说粗糙度方面这样构型安全环40的外侧，使得将足够大的径向作用的预紧力FV和轴向作用的摩擦力FR施加到缸盖9的接收孔20的壁上。安全环40的摩擦系数μ必须如此高，使得FR>F1-F2。然而，根据喷射侧的阀突起部的直径而定，FR不应超过约500N的量值，因为否则脱耦元件240将会被过强地预紧并且不再能够简单地装配或拆卸燃料喷射阀1。
在将燃料喷射阀1装配在缸盖9的接收孔20中时，安全环40伴随发生一定的轴向运动，其中，在将燃料喷射阀1装配在缸盖9中之后，安全环40在喷射阀1处于最终位置中时贴靠在槽51的上槽侧面上。因此，安全环40除了在其内侧具有径向间隙以外在槽51中朝向下槽侧面的方向还具有轴向间隙，该轴向间隙用尺寸s2标出。应这样设计尺寸s2，使得燃料喷射阀1在所有运行条件下沿着轴向方向的运动不能大于0.3mm，无论如何不能大于0.5mm。
在图11中在一示图中示出替代实施，该示图类似于在装入状态下的根据图3的具有本发明安全环40的放大局部。在此，示例性地实施为，槽41的槽侧面不是必须一定相对于阀纵轴线以直角延伸，而是也可以以0°至45°数量级的角度α，β延伸。由此，可以提高安全环40的摩擦力FR并因此提高压紧力和拔出力。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的燃料喷射设备的燃料喷射装置，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)、具有至少一个连接短管(6)的燃料分配管路(4)以及在缸盖(9)中用于所述燃料喷射阀(1)的接收孔(20)，所述连接短管具有接收开口(12)，
其特征在于，在所述燃料喷射阀(1)已安装的状态下装入在所述燃料喷射阀(1)的槽(41,54)中的安全环(40)将预紧力(FV)和摩擦力(FR)施加到所述连接短管(6)的所述接收开口(12)的壁上或者所述缸盖(9)的所述接收孔(20)的壁上，使得保险所述燃料喷射阀(1)以防在任何运行状态下都不允许的轴向移动。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述安全环(40)始终防止所述燃料喷射阀(1)的轴向移动大于0.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，用于所述安全环(40)的所述槽(41,51)或者成型在流入短管(7)的外周上或者成型在所述燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)的外周上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述安全环(40)设有这样的内直径，使得所述安全环在其内侧相对于所述槽(41,51)的槽底部具有径向间隙。
5.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述安全环(40)这样构型有外直径以及表面特性或者说粗糙度，使得将足够大的径向作用的预紧力(FV)和轴向作用的摩擦力(FR)施加到所述连接短管(6)的所述接收开口(12)的壁上或者施加到所述缸盖(9)的所述接收孔(20)的壁上，以便防止所述燃料喷射阀(1)在任何运行状态下都不允许的轴向移动。
6.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述安全环(40)被开缝。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述安全环(40)具有非圆形的基本几何形状，所述基本几何形状使得能够使所述安全环(40)扩张卡到所述槽(41,54)中。
8.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，为了提高摩擦系数μ，在所述安全环(40)的外周上设置结构部，如滚花、十字滚花。
9.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，在所述安全环(40)的外侧上，通过一些措施如射束处理、热镀锌或涂覆例如碱-硅酸盐-锌粉涂覆来提高摩擦系数μ。
10.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述槽(41,54)的槽侧面或者以相对于阀纵轴线的直角延伸或者以0°至45°数量级的角度(α，β)延伸。
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