CN1146791A - 内燃机喷油嘴 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机喷油嘴，包含一柱塞状的阀门部件(27)，该阀门部件(27)可轴向滑设于一阀体(19)内，该阀体(19)借助一夹紧螺母(23)轴向螺固于一阀门支承体(25)上。为了避免由于喷油嘴加压而在进液通道(59)与位于该阀体(19)上的压缩室(51)连通的入口范围处的极高的压力而造成该阀体(19)的断裂，一由燃烧室侧的端面所形成的夹紧螺母(23)的支承面(9)和一与该支承面(9)共同作用的该内燃机的壳体内的挡止面(7)以及一包围该阀体(19)的夹紧螺母(23)的环状肩部(65)和一与该环状肩面(65)共同作用的该阀体(19)的环状凸缘面(67)被制成圆锥状。

Description

内燃机喷油嘴
技术背景
本发明涉及一种如权利要求1所述的内燃机喷油嘴。此种常见的内燃机喷油嘴具有一倾斜于其中轴的燃料输入通道，共轴于该中轴设有一用于一阀门部件(阀针)的通孔，在该通孔内侧凹切出一压缩室。由于该燃料输入通道的存在，该阀体的位于该燃料输入通道与该通孔之间、靠近该输入通道连通到压缩室附近部分仅有较小的厚度。因此导致为了实现燃料分布所需要的、阀体的包围压缩室的壁只有较小的厚度和坚固性。当喷射压力达到400巴时，现有的喷油嘴没有值得一提的缺陷。目前的直接喷射式内燃机在达到大约1800巴高的喷射压力时，在位于压缩室的该通孔和该燃料输入通道(空隙)之间的中间壁的端部会出现断裂，随着时间的推移，将导致喷油嘴的阀体的损坏。此种断裂是由于高的动态内压力负载而引起的，阀体通过夹紧螺母被螺固到阀门支承体上，喷油嘴本身通过一夹紧螺丝被压在内燃机壳体内的一挡止面上。当喷油嘴直接与一高压泵相连时，在压力形成时泵的轴向壳体压力就会通过阀体作用到该阀门部件体上。
为了减少在压缩室范围内阀体的断裂的危险，众所周知，只能较小地减小包围压缩室的壁厚。在压缩室的圆形的扩展部，燃料输入通道的入口范围设置一偏心的空隙(US-PS3 511 442)，以使燃料输入通道能够较陡地倾斜进入到压缩室内。此外，可将燃料输入通道平行于通孔、并一直延伸到压缩室的高度范围而设置，并通过一径向的，或较小倾斜度的，或弯曲的连接通道与压缩室相连(EP-A-425 236，EP-A-363 142)。此种连接通道的制造非常复杂且成本很高。
文件DE-OS41 42 430介绍了另外一种喷油嘴，其将阀体轴向螺固在阀门支承体上的夹紧螺母的背向阀门支承体的端部的环状肩面被制成圆锥形。然而，此种喷油嘴的缺点在于，由于整个喷油嘴螺固于内燃机的壳体内，其轴向负载将导致夹紧螺母的扩张，因此，由夹紧螺母沿压缩室方向作用的压力对阀体壁的稳定性并没有实际的贡献。
本发明的优点
本发明具有权利要求1所述特征的内燃机喷油嘴具有如下的优点，即在压缩室处于极高的压力时(约1800巴)仍能可靠地避免阀体的断裂。这通过位于夹紧螺母和阀体之间以及内燃机壳体和夹紧螺母之间的两个圆锥形的力导引面(2斜边)来实现，不但将阀体螺固在阀门支承体的夹紧力而且将整个喷油嘴螺固在内燃机壳体内的夹紧力都被导引到阀体上，因此可反作用于由于高的燃料压力而在压缩室内，尤其在燃料输入通道进入到压缩室的入口处的总压力。
尤其是由于圆锥形的夹紧螺母的支承面及内燃机壳体内的挡止面的形成，作用在喷油嘴上的夹紧力大部分被转换成轴向的分量，该轴向分量直接作用在阀体的环状凸缘面并反作用于一可能导致阀体疲劳变形的极高的压力负载。按照这种方式，由压缩室产生的压力分量有效地被该与其相作用的夹紧力吸收，因此，降低了阀体断裂的危险，并增加了整个喷油嘴在高工作压力时的耐疲劳强度。
此外，由于位于夹紧螺母和内燃机壳体之间的支承面的圆锥形的结构，使夹紧力可抵制夹紧螺母的扩张。
因此，当该圆锥形面被制成均匀的圆锥形面时，可以实现一具优点的最佳的能量传递，另外，所述的作用也可通过不均匀的，例如弯曲的过渡表面来实现。一尤其令人满意的到阀体上的能量传递由圆锥形面(斜边)的大约10°-60°的、最好为30°的倾角来实现，因此，该圆锥形面上的垂直线指向通孔过渡到压缩室内的方向。
本发明的其他的优点和具优点的结构由实施例描述、附图和权利要求给出。
附图
图中所示为本发明内燃机喷油嘴的一个实施例，该实施例在后面被详细阐述。图1所示为该喷油嘴在内燃机壳体内的安装位置，图2所示为该喷油嘴的靠近燃烧室部分的纵截面图，图3为图2中III所示部分的喷油嘴的部分放大示意图。
实施例描述
图1所示为一圆柱形的喷油嘴1，该喷油嘴1置于一内燃机的壳体5的容置孔3内。该容置孔3制成阶梯形，其圆锥形的过渡截面形成一挡止面7。具有一同样由截面缩小而形成的支承面9的喷油嘴1通过一夹紧装置11被轴向夹紧在该挡止面7上。在该实施例中，夹紧装置11具有一作用在该燃料喷嘴1的背向壳体的端面13上的夹紧盘15。该夹紧盘可通过许多在其周围分布的夹紧螺丝17螺固于壳体5上，并因此将该喷油嘴1夹紧在内燃机的壳体5的挡止面7上。图2所示为该喷油嘴1的靠近燃烧室部分的纵截面图，该喷油嘴1具有一阀体19，该阀体19位于一中间垫层一隔板21下部，并通过一套筒形的夹紧螺母23被固定在一阀门支承体25上。一阶梯形柱塞状的阀门部件27(阀针)可移动地设置于阀体19的轴向孔29内，该阀门部件27在其靠近燃烧室端具有一锥形的阀门密封面31。该阀门部件27通过该阀门密封面31与一位于阀体19的靠近燃烧室端的倒圆部分35内的朝内的阀座33共同作用，在该阀体19的下游部分设有多个喷孔37。该阀体19为一旋转体，其上部为一粗部39，其下部为一细部41，其靠近燃烧室端由倒圆部分35封闭。位于阀体19的上部粗部39内的孔29的部分被作为用于阀门部件27的截面放大的导引部件45的导引面43。位于阀体19的下部细部41内的孔29的部分与阀门部件27的杆体47共同限定一一直延伸到阀座33的环状缝隙49。在阀体19的上部粗部39内、靠近阀体19的下部细部41处，设有一位于孔29的导引面43与环状缝隙49之间的、截面放大的压缩室51。其外边界53最好为弧形并逐渐过渡到环状缝隙49内。
一置于阀门支承体25的盲孔55内的阀门回动弹簧57将阀门部件27沿关闭方向压在阀座33上，以使喷油嘴1处于关闭状态。为了实现燃料的输送，一与图中没有示出的高压喷射管道相连的进液通道59通过阀门支承体25、隔板21和阀体19的上部粗部39，即从阀体19的上端面靠近孔29的导引面43处通向压缩室51。进液通道59在压缩室51的肩部侧面从上面切入，因此该进液通道59倾斜于导引面43，以保持小的压缩室51的直径及大的流入孔截面。
该作为锁紧螺母的夹紧螺母23搭接在阀体19的上部的粗部39上，并通过其内螺纹61而螺固于阀门支承体25的外螺纹63上，该夹紧螺母23具有一环状肩面65，阀体19借助一在上部的粗部39向细部过渡处的环状凸缘面67固定在该环状肩面65上。该环状肩面65和环状凸缘面67被制成圆锥形，尤其为截锥形，且与一垂直于阀门部件27的轴线的径向平面69成相同的角度α(如图3所示)。
本发明的夹紧螺母23的靠近燃烧室侧的端面处所形成的支承面9及如图1中所示的内燃机的壳体5内的容置孔3的一部分所形成的挡止面7被制成圆锥形，尤其为截锥形。图3中放大显示的该圆锥形面且与垂直于阀门部件27的轴线的径向平面69成一倾角β，该倾角β最好与上环状肩面65和环状凸缘面67的倾角α相同。因此角度α或β是这样被设置的，即该圆锥形面65，67，7，9上的垂线指向通孔29的导引面43过渡到压缩室51内的方向，或指向进液通道59进入到压缩室51的入口的方向。因此该倾角α或β具有一与径向平面69成10°-60°、最好为30°的夹角。
当通过夹紧螺母23将阀体19螺固在阀门支承体25上时，以及通过夹紧装置11将喷油嘴1螺固于内燃机的壳体内时，由于起力的导引面作用的支承面65，67，7，9除了沿阀体19轴向导引夹紧力外，也向阀体19导引径向的力，该力与在喷油嘴加压时由压缩室51的内压而形成的压力和应力相互抵抗。通过角α或角β的形成，该反作用力被导向锥形面，尤其被导向压缩室51靠近进液通道59的入口处的易于断裂的部分。
本发明喷油嘴以其结构上的简单的方式，实现了在无需增加壁厚的情况下，将在极高的工作压力下喷油嘴的压缩室的疲劳断裂的危险降至最低，并因此延长了喷油嘴的使用寿命。

Claims (7)

1.一种内燃机喷油嘴，包含一螺固于一阀门支承体(25)上的阀体(19)，一阀门部件(27)可轴向滑动地设置于该阀体(19)内，于该阀体(19)内设有一与通孔(29，34)相连通的沿径向扩张的压缩室(51)，除了该通孔(29，34)外，至少还有一进液通道(59)通过阀体(19)而连通于该压缩室(51)，及一夹紧螺母(23)，该夹紧螺母(23)通过一内部的圆锥形的环状肩面(65)与一沿压缩室(51)的高度方向设置的阀体(19)的圆锥形的环状凸缘面(67)紧贴在一起，该夹紧螺母(23)螺固于该阀门支承体(25)上，以及一轴向作用在该阀门支承体(25)上的夹紧装置(11)，该夹紧装置(11)借助一由夹紧螺母(23)的背向阀门支承体(25)的端面所形成的支承面(9)而螺固于一内燃机的壳体(5)内形成的挡止面(7)上，其特征在于，在压缩室(51)的高度范围内，除了形成沿阀体(19)的轴向夹紧以外，还存在沿阀体(19)径向的应力分量。
2.如权利要求1所述的喷油嘴，其特征在于，所述阀体(19)的圆锥形的环状凸缘面(67)，所述夹紧螺母(23)的圆锥形的环状肩面(65)和所述夹紧螺母(23)的圆锥形支承面(9)以及壳体(5)的挡止面(7)是这样被设置的，即该圆锥形面上的垂线指向通孔(29，43)过渡到压缩室(51)内的方向。
3.如权利要求1所述的喷油嘴，其特征在于，所述阀体(19)的圆锥形的环状凸缘面(67)，所述夹紧螺母(23)的圆锥形的环状肩面(65)和所述夹紧螺母(23)的圆锥形支承面(9)以及壳体(5)的挡止面(7)总是与一垂直于喷油嘴的阀门部件(27)的轴线的径向平面(69)成相同的倾角(α，β)。
4.如权利要求3所述的喷油嘴，其特征在于，所述与径向平面(69)的倾角(α，β)的范围为10°-60°。
5.如权利要求3所述的喷油嘴，其特征在于，所述与径向平面(69)的倾角(α，β)的范围为最好为30°。
6.如权利要求1所述的喷油嘴，其特征在于，所述夹紧螺母(23)的圆锥形的环状肩面(65)和壳体(5)的挡止面(7)被制成截锥孔形，所述阀体(19)的圆锥形的环状凸缘面(67)和所述夹紧螺母(23)的圆锥形支承面(9)被制成截锥形。
7.如权利要求1所述的喷油嘴，其特征在于，  所述夹紧装置(11)具有一沿内燃机壳体(5)的轴向方向作用在阀门支承体(25)上的部件(15)，在其侧面至少具有一可旋入壳体(5)内的固定部件，该固定部件尤其为一夹紧螺丝(17)，该固定部件轴向螺固于该阀门支承体(25)。
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