CN1158457C - 燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
一种燃料喷射阀(1)，特别是用于内燃机燃料喷射装置的喷射阀，包括一个压电或磁致伸缩的阀执行元件(4)；一个可由该阀执行元件(4)借助于一个操作体(15)和/或一个阀针(19)操作的阀关闭体(20)，它与一个阀座面(21)配合形成一个密封面，该操作体(15)或该阀针(19)可通过至少一个顶紧执行元件(10)与该阀执行元件(4)构成传力链地相连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射阀、尤其是用于内燃机燃料喷射装置的喷射阀。
背景技术
通常，燃料喷射阀的压电执行元件受温度影响产生的长度变化借助于液压装置或通过选择合适的材料组合来补偿。
由EP 0 869 278 A1公开了一种燃料喷射阀，其中，执行元件的长度变化通过相应的材料组合来补偿。由该文献公开的燃料喷射阀具有一个安置在执行元件腔中的执行元件，它形状吻合地与一个压肩相连，执行元件通过该压肩逆着一个压簧的力作用在阀针上。该执行元件一侧支撑在一个压板上，另一侧支撑在一个执行元件上。在激励执行元件时将阀针向喷射方向操作。
与温度有关的执行元件长度变化的补偿在所述的文件中通过多个补偿盘实现，它们安置在压板与执行元件的端面之间。它们具有一个温度膨胀系数，该系数与执行元件的一致，但符号相反。在温度升高执行元件缩短时，这些补偿盘伸长，并因此补偿执行元件的热长度变化。
这种装置的缺点是，特别是加工费用的关系使得成本相对高，这主要与材料的选择有关(例如因瓦合金(INVAR))。
通过液压装置对长度变化的补偿由EP 0477 400 A1公开了。在这种类型的装置中主要的缺点是，排出大的液体体积，由此存在高的气蚀趋向。
发明内容
按照本发明，提出了一种燃料喷射阀、尤其是用于内燃机燃料喷射装置的喷射阀，它具有一个压电或磁致伸缩的阀执行元件；一个可由该阀执行元件借助于一个操作体或一个阀针操作的阀关闭体，它与一个阀座面配合形成一个密封面，其中，该操作体或该阀针可通过至少一个顶紧执行元件与该阀执行元件构成传力链地相连接。
本发明燃料喷射阀的优点是，纯机械式补偿由于温度原因而出现的构件长度或位置变化，由此保证了燃料喷射阀的可靠以及精确的工作方式。
按照一种有利构型，每个顶紧执行元件的作用方向基本上垂直于阀执行元件的作用方向。
另外，至少一个支撑扇形件可以被安置得与所述至少一个顶紧执行元件在相同平面内。
所述阀执行元件、至少一个顶紧执行元件、支撑扇形件以及一个偏压弹簧可以被装在一个执行元件壳体内。
按照一种有利构型，阀执行元件的一个第一端面靠置在执行元件壳体的一个第一盖板上，偏压弹簧的一个第一端部靠置在执行元件壳体的一个第二盖板上，并且顶紧执行元件的导向壳体或支撑扇形件处于阀执行元件的一个第二端面与偏压弹簧的一个第二端部之间。
操作体或阀针可通过一个支撑在顶紧执行元件上的随动件与所述阀执行元件构成传力链地连接。
随动件可以这样支撑在操作体或阀针上，使得顶紧执行元件在未被操作状态下处于一个偏压下，该偏压的力足够小，这样阀执行元件可在克服由随动件作用在阀针或操作体上的摩擦力的情况下轴向自由移动。
阀执行元件和每个顶紧执行元件可被同时操作。
一种有利的构型是，每个顶紧执行元件的压电执行元件的膨胀系数比阀执行元件的压电执行元件的膨胀系数大。
阀执行元件可被构造成环状，带有一个中心孔，操作体在该孔中被导向。
特别是，阀执行元件和顶紧执行元件的同步控制导致开关时间短以及精确，因为没有时间延迟地操作。在控制间隔中，阀执行元件可以自由地适应温度情况。
通过将顶紧执行元件装在一个导向壳体中，保护执行元件免受外部的拉力以及剪切力，并且获得更大的稳定性。
执行元件壳体相对于阀壳体密封具有的优点是，化学侵蚀性燃料不能作用到执行元件上。
顶紧执行元件的控制可以分两级或者说通过用于阀执行元件以及用于顶紧执行元件的两个不同的电路实现，这样能够进行预先顶紧。
附图说明
在附图中简单示出了本发明的实施例，并且在以下的说明书部分中进一步说明。其中，
图1是通过本发明燃料喷射阀的一个实施例的轴向剖视图，
图2是该燃料喷射阀的沿图1中II-II线的剖视图。
具体实施方式
图1中在一个轴向剖视图中示出了本发明燃料喷射阀1的一个实施例。该燃料喷射阀1具有通过一个燃料入口2的中心燃料输送结构，该阀是向内打开式的。
在一个执行元件壳体3中安置了环形构成的阀执行元件4以及一个偏压弹簧7，阀执行元件4带有一个中心的孔5并且由盘形的压电或磁致伸缩元件6a组成。由外部电源通过一个插接触头8操作该阀执行元件4。为了简化起见，在图1中仅仅示出了一个单个的触头40，它通过一个导电的连接结构9与阀执行元件4相连。该插接触头8可以被压铸上一个塑料外套41。
执行元件壳体3部分地包括一个外部的套管43以及一个内套管44。在阀执行元件4与外套管43之间设置了一个保护及支撑套管46，它包括一个第一盖板36，阀执行元件4以第一端面32支撑在该盖板上。在与盖板36相对的另一侧上安置了一个第二盖板37，偏压弹簧7支撑在该盖板上。
在偏压弹簧7与阀执行元件4之间安置了至少一个顶紧执行元件10。在该实施例中设置了三个顶紧执行元件10。每个顶紧执行元件10如同阀执行元件4一样由盘形压电或磁致伸缩元件6b组成，并且例如如阀执行元件4以夹层结构或者实心地构成。可以设置一个第二电路来操作顶紧执行元件10。顶紧执行元件10的盘形元件6b靠置在一个位于径向外部的底板11上，该底板又支撑在该保护及支撑套管46上。这些盘形元件6b分别由一个套管形导向壳体13包围。顶紧执行元件10的作用方向与阀执行元件4的作用方向垂直。偏压弹簧7以及阀执行元件4以一个第二端面33支撑在支撑扇形件14上。在导向壳体13之间在圆周方向上分别安置了一个支撑扇形件14，它满足了用于阀执行元件4以及偏压弹簧7的支撑功能。支撑扇形件14和顶紧执行元件10没有与执行元件壳体3相连，而是通过偏压弹簧7的偏压固定地保持在执行元件壳体3中。
在阀执行元件4的中心孔5以及内套管44之中安置了一个操作体15，它在顶紧执行元件10以及支撑扇形件14的区域具有一个收缩部16。在该收缩部16上作用着随动件17，其端侧与相应的顶紧执行元件10相连。在控制间隔中，随动件17以小的剩余力靠置在操作体15上，由此使顶紧执行元件10继续处于偏压下。
操作体15通过一个延长结构18与一个阀针19连接，在该阀针上构造了一个阀关闭体20。在阀关闭体20由阀座体47的阀座面21抬起时，燃料通过喷出口22喷出。阀座体47通过一个套管形的喷嘴体48与所述外部的套管43相连。操作体15以其背离阀针19的面支撑在一个复位弹簧23上，并且以其延长结构18托住阀针19的法兰24。在阀针19的法兰24与操作体15之间夹紧着一个弹簧25。在关闭运动时，操作体15可以相对于阀针19运动(durchschwingen)，这样，只有阀针19的惯量止挡在阀座面21上。由此避免了猛击。燃料通过操作体15的内孔26、延长结构18壁上的横孔27以及阀座体47中的至少一个通道28流到阀座。
如果在阀执行元件4以及图1中示出的本发明燃料喷射阀1的顶紧执行元件10上通过插接触头8连接上一个操作电压，则阀执行元件4以及顶紧执行元件10的盘形元件6伸长，由此，在阀执行元件4轴向伸长的同时，顶紧执行元件10使随动件17压在操作体15的外壁29上。由此，将操作体15传递力地与阀执行元件4顶在一起。通过阀执行元件4逆着燃料流动方向的伸长而打开燃料喷射阀1。
燃料喷射阀1在运行时经历大的温度波动。一方面通过与内燃机燃烧室的接触加热了整个燃料喷射阀1，另一方面例如通过压电阀执行元件4变形时的损耗功率或者通过电荷运动出现局部的温度效应。这导致盘形元件的热长度缩短，因为压电陶瓷具有负的温度膨胀系数，因此在受热时收缩而在冷却时膨胀。
按照本发明，通过将顶紧执行元件10配置得与阀执行元件4垂直，从而保证，热长度变化过程、特别是阀执行元件4的热长度变化过程在控制间隔中可以无阻碍地进行，而没有导致阀执行元件4的夹紧。在此，由顶紧执行元件10施加在操作体15上的剩余力被偏压弹簧7或阀执行元件4克服，而在控制阶段中，随动件17在操作体15上的压力为这样大，使得操作体15在阀执行元件4的伸长方向上运动。
图2示出了沿图1中II-II线剖切燃料喷射阀1的一个示意性剖面。在此，已经描述的元件使用与原先一致的参考标号。
在该实施例中，在偏压弹簧7与阀执行元件4之间以相同的角间距、例如约120°安置了三个相同的顶紧执行元件10。顶紧执行元件10靠置在底板11上，而底板11支撑在阀执行元件4的保护及支撑套管46的内壁12上，并且被横向的套管状的导向壳体13包围。顶紧执行元件10的作用方向与阀执行元件4的作用方向垂直。偏压弹簧7和阀执行元件4支撑在支撑扇形件14上。在导向壳体13之间例如以约120°的相同的角间距安置了三个支撑扇形件14，它们提供用于阀执行元件4以及偏压弹簧7的支撑功能。支撑扇形件14以及顶紧执行元件10没有与执行元件壳体3连接，而是通过偏压弹簧7的偏压被固定地保持在执行元件壳体3内。随动件17这样作用在操作体15的收缩部16上，使得该操作体15在这三个随动件17之间传递力地与阀执行元件4顶(夹)紧(verstemmen)。
如果为了操作顶紧执行元件10而设置了第二个电路，则可以同时或时间上错开地输送操作电压，由此，在操作阀执行元件4前可以实现顶紧执行元件10的预顶紧。对于阀执行元件4和顶紧执行元件10选择不同的压电陶瓷，在控制时通过相同的电路来实现与上述相同的效果。如果顶紧执行元件10的压电陶瓷的膨胀系数大于阀执行元件4的，在由阀执行元件4传递到阀针19上的行程由于阀执行元件4的压电执行元件6a的小的伸长还不够使燃料喷射阀1打开时，一个小的操作电压就足够操作顶紧执行元件10了。如果继续提高电压，则燃料喷射阀1被打开。
本发明不局限于所示出的实施例，可以在多种其它结构形式的燃料喷射阀1中实现。
Claims (12)
1.一种用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)，它具有一个压电或磁致伸缩的阀执行元件(4)；一个可由该阀执行元件(4)借助于一个操作体(15)或一个阀针(19)操作的阀关闭体(20)，它与一个阀座面(21)配合形成一个密封面，
其特征在于，
该操作体(15)或该阀针(19)可通过至少一个顶紧执行元件(10)与该阀执行元件(4)构成传力链地相连接。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，每个顶紧执行元件(10)的作用方向垂直于阀执行元件(4)的作用方向。
3.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，每个顶紧执行元件(10)由一个导向壳体(13)包围，该导向壳体具有一个底板(11)。
4.如权利要求3所述的燃料喷射阀，其特征在于，至少一个支撑扇形件(14)被安置得与所述至少一个顶紧执行元件(10)在相同平面内。
5.如权利要求4所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述阀执行元件(4)、至少一个顶紧执行元件(10)、支撑扇形件(14)以及一个偏压弹簧(7)被装在一个执行元件壳体(3)内。
6.如权利要求5所述的燃料喷射阀，其特征在于，阀执行元件(4)的一个第一端面(32)靠置在执行元件壳体(3)的一个第一盖板(36)上，偏压弹簧(7)的一个第一端部(34)靠置在执行元件壳体(3)的一个第二盖板(37)上，并且顶紧执行元件(10)的导向壳体(13)或支撑扇形件(14)处于阀执行元件(4)的一个第二端面(33)与偏压弹簧(7)的一个第二端部(35)之间。
7.如权利要求1至6之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，操作体(15)或阀针(19)可通过一个支撑在顶紧执行元件(10)上的随动件(17)与所述阀执行元件(4)构成传力链地连接。
8.如权利要求7所述的燃料喷射阀，其特征在于，随动件(17)这样支撑在操作体(15)或阀针(19)上，使得顶紧执行元件(10)在未被操作状态下处于一个偏压下，该偏压的力足够小，这样阀执行元件(4)可在克服由随动件(17)作用在阀针(19)或操作体(15)上的摩擦力的情况下轴向自由移动。
9.如权利要求8所述的燃料喷射阀，其特征在于，阀执行元件(4)和每个顶紧执行元件(10)可被同时操作。
10.如权利要求1至6之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，阀执行元件(4)可由一个第一电路操作，并且每个顶紧执行元件(10)可由一个第二电路操作，该第二电路相对于所述第一电路是独立的。
11.如权利要求1至6之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，每个顶紧执行元件(10)的压电执行元件(6b)的膨胀系数比阀执行元件(4)的压电执行元件(6a)的膨胀系数大。
12.如权利要求1至6之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，阀执行元件(4)被构造成环状，带有一个中心孔(5)，操作体(15)在该孔中被导向。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |