CN1175179C - 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执行元件(2)；一个可由该执行元件(2)借助于一个阀针(20)操作的阀关闭体(33)，它与一个阀座面(34)配合形成一个密封面；还包括一个液压的往复直线运动装置(14)，它带有两个可相向移动的往复活塞(21，23)。所述往复直线运动装置(14)是一个相对于一个阀内腔(41)密封封闭的结构单元并且具有一个带有至少一个在轴向方向上为柔性的段(16，17)的壳体(15)。

Description

燃料喷射阀
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射阀。
背景技术
由DE 195 00 706 A1公开了一种燃料喷射阀。
在DE 195 00 706 A1中描述的特别是在内燃机的燃料喷射阀中用于配量液体和气体的装置具有一个液压的位移放大器，用于将一个压电执行元件的调节位移变换到一个阀针的放大的行程。为了结构体积小地空间上将位移放大器集成到阀壳体中，在位移放大器的往复活塞上设置了直径上减小的端部段，它伸入到位移放大器的工作活塞的一个槽中。一个附在由活塞构成边界的放大器腔中的盘形弹簧将工作活塞靠于执行元件上，并且一个在槽中与端部段同心安置的螺旋压簧将往复活塞压向阀针。
温度变化，磨损以及加工误差对执行元件调节位移的影响被这样补偿，在放大器活塞的导向面上在放大器活塞之间以及放大器活塞与阀壳体内壁之间分别设置了一个填充液体的空心圆柱形节流缝隙，放大器腔通过它与一个填充液体的低压腔相连。由放大器腔、节流缝隙以及低压腔预定的体积被封闭。
由DE 195 00 706 A1公开的往复直线运动装置的缺点特别是，设计复杂并且阀的结构长度有缺点。排挤体积大，在节流缝隙中存在高的气蚀趋向。
由DE 197 02 066 C2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执行元件，它在弹簧偏压下在阀壳体中被导向，并且与一个由一个操作体和一个头件组成的操作件配合作用，其中，该头件放置在压电执行元件上，并且该操作体穿过作用在执行元件的一个内孔中。该操作体与一个阀针作用连接。在操作该执行元件时，阀针被逆着喷出方向操作。
执行元件和操作体至少近似地具有相同的长度，并且以陶瓷材料或以在热膨胀方面与陶瓷类似的材料构造。通过所用材料、例如因瓦合金(INVAR)的相同长度以及热膨胀系数达到，执行元件和操作体由热作用均匀地膨胀。
这种装置的缺点特别是在系统中的使用受限制，所述系统中有大的温度波动。由DE 197 02 066 C2公知的装置由于压电陶瓷的热膨胀系数在温度变化上的非线性特性而不能胜任任务要求。这种装置的缺点是加工费用高，它使得成本相对高，这主要与材料的选择有关(例如因瓦合金)。
发明内容
按照本发明，提出了一种用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀，它具有一个压电或磁致伸缩的执行元件；一个可由该执行元件借助于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；该阀还具有一个液压的往复直线运动装置，它带有一个第一往复活塞和一个第二往复活塞，其中，所述往复直线运动装置是一个相对于一个阀内腔密封封闭的结构单元，往复直线运动装置的一个壳体具有至少一个在轴向方向上为柔性的段。
本发明燃料喷射阀的优点是，温度补偿与压电陶瓷的热膨胀系数无关。热膨胀通过一个密封封闭的往复直线运动装置补偿，由此保证了燃料喷射阀的可靠以及精确的工作方式。所述往复直线运动装置可以作为独立的结构单元、必要时以带有阀针的一个单元被预先加工，并且在使用到燃料喷射阀中之前被充满合适的液压介质。
通过往复直线运动装置的密闭密封，避免了泄漏损失以及燃料流入往复直线运动装置中。
按照一种优选构型，往复直线运动装置的壳体具有一个固定的、与一个阀壳体相连接的部分，一个第一柔性段以及一个第二柔性段，其中，第一柔性段与固定的部分以及第一往复活塞固定连接，第二柔性段与固定的部分以及第二往复活塞或由第二往复活塞操作的阀针固定连接。
按照另一种优选构型，第一柔性段作为第一波纹管构成，第二柔性段作为第二波纹管构成。
按照另一种优选构型，第一往复活塞经一个执行元件活塞与执行元件作用连接。
按照另一种优选构型，第二往复活塞与阀针的法兰作用连接。
按照另一种优选构型，在第一往复活塞与第二往复活塞之间夹紧着一个关闭弹簧。
按照另一种优选构型，第一往复活塞、第二往复活塞以及往复直线运动装置的一个固定的部分包围了一个传递体积，它被充满了一种液压介质。
按照另一种优选构型，在往复直线运动装置的壳体与第一往复活塞或第二往复活塞之间有一个泄漏缝隙，它使液压介质能够被平衡。
按照另一种优选构型，第一柔性段和第一往复活塞包围了一个第一平衡体积，第二柔性段和第二往复活塞包围了一个第二平衡体积。
按照另一种优选构型，第一平衡体积和第二平衡体积通过孔连通到往复活塞中。
由波纹管制成的柔性段的结构在制造上简单，并因此成本低。此外，波纹管对于平衡体积是有利的，因为液压介质的与温度有关的膨胀通过波纹管的柔性被补偿。
往复活塞的相互导向或者在往复直线运动装置壳体的固定的部分中的导向，没有超越(Ueberstaende)，使得倾斜的倾向小，并因此在高的操作速度中使得可以无干扰地运行。
在往复活塞中设置与泄漏缝隙相比较尺寸定得大的孔来平衡液压介质，由于流动和涡流造成的气蚀倾向小。
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一个实施例的轴向剖视图。
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。这里涉及向内打开式的燃料喷射阀1。它特别是用于直接将燃料喷射到混合压缩强迫点火内燃机的燃烧室中。
在一个两件式结构的执行元件壳体4中安置了一个最好由盘形压电或磁致伸缩元件3构造的执行元件2。执行元件2在一个第一端面5由一个具有一个盖件的第一执行元件壳体件4a套筒状地包围，并且以一个第二端面6靠置在一个执行元件法兰7上。一个预压弹簧8以一个第一端部9靠置在该执行元件法兰7上，并且由一个第二执行元件壳体件4b套筒状地包围，预压弹簧8的第二端部10支撑在该第二执行元件壳体件上。两个执行元件壳体件4a，4b例如被相互焊接。该第二执行元件壳体件4b与一个阀壳体13固定连接、例如焊接连接。执行元件法兰7延续到一个执行元件活塞11，它由该预压弹簧8包围。
在第二执行元件壳体件4b中设置了一个槽12，执行元件活塞11穿过该槽伸出。执行元件活塞11和第二执行元件壳体件4b靠置在一个相对于阀内腔41密封封闭的往复直线运动装置14上，该往复直线运动装置中充满了一种液压介质。往复直线运动装置14的一个壳体15由一个固定的部分42组成，它被安置在一个第一柔性段16以及一个第二柔性段17之间。固定部分42最好通过一个焊缝18固定在阀壳体13上。
第一柔性段16包围一个第一往复活塞21，并且作为一个第一波纹管22构成。该第一波纹管22在喷油侧与该固定的部分42焊接，并且在其另一端与该第一往复活塞21焊接。第二柔性段17包围一个第二往复活塞23，作为一个第二波纹管24构成，并且与一个阀针20的法兰19焊接。第二波纹管24同样与该固定的部分42焊接。
第一往复活塞21在该实施例中为两件式结构，并且由一个中间件25和一个管形的活塞26组成，所述中间件靠置在执行元件活塞11上并且与第一波纹管22连接，所述活塞26在同样是管形的固定的部分42中被导向。
第二往复活塞23穿过固定部分42的喷油侧端部中的一个孔27并且在活塞26中被导向。第二往复活塞23与阀针20的变宽为法兰19的端部相连接。在该实施例中，在法兰19上安装上第二波纹管24。往复活塞21和23可对向地运动并且被活塞26中的一个关闭弹簧28压开，由此使得燃料喷射阀1保持关闭。
第一波纹管22包围了一个第一平衡腔29，第二波纹管24包围了一个第二平衡腔30。这些平衡腔29和30通过在中间件25上的一个孔31a以及在第二往复活塞23上的一个孔31b以及一个中心孔32相互连接。因此，液压介质可以在往复直线运动装置14中自由地得到平衡。
第一往复活塞21、第二往复活塞23以及壳体15的固定的部分42包围了一个环状的传递体积39，它被充满液压介质。它有助于执行元件2到阀针20的脉冲传递、小的执行元件行程到更大的阀针行程的行程变换以及执行元件2和往复直线运动装置14的与温度有关的膨胀过程的补偿。具有确定大小的构造在壳体15与活塞26之间的泄漏缝隙40使得在往复活塞21和23由于温度原因而缓慢运动时液压介质可以由传递体积39流出来流到平衡腔29，30中。
在阀针20上构造了一个阀关闭体33，它与一个阀座面34配合形成一个密封面。在一个在此与阀壳体13一体构成的阀座体35上至少构造了一个喷出口36。燃料通过一个在阀壳体13侧面构造的燃料输入结构37输入，并且通过阀针20与阀壳体13之间的中间腔38通到所述密封面。
如果通过一个未示出的电子控制装置以及一个插接触头给压电执行元件2输入一个激励电压，则执行元件2的盘状压电元件3逆着预压弹簧8的偏压伸长，并且使执行元件法兰7与执行元件活塞11一起向喷出方向运动。该行程通过中间件25和活塞26继续传到传递体积39上。所述液压介质被向喷出方向运动的活塞26排挤，并且逆着关闭弹簧28的弹簧压力向执行元件2方向压第二往复活塞23。在此，第二往复活塞23带着与它焊接在一起的阀针20一起运动，由此，使得阀关闭体33由阀座面34抬起，燃料通过在阀座体35中的喷出口36喷出。
因为开关过程很快结束，包围在传递体积39中的液压介质不可能经泄漏缝隙40避让，并因此表现为不可压缩的；脉冲被传递。
如果燃料喷射阀1由于外部的温度影响、损失功率或执行元件2中的电荷移动而被加热，则执行元件2的长度变化进行的慢。活塞26在固定的壳体15中慢慢地向喷出方向移动，液压介质被从传递体积39中通过泄漏缝隙40排挤出，并且没有脉冲被传递到第二往复活塞23上。该活塞保持在静止位置，并且燃料喷射阀1因此保持在关闭位置上。
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，特别是在向外打开式的燃料喷射阀1中可被实现。

Claims (10)

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执行元件(2)；一个可由该执行元件(2)借助于一个阀针(20)操作的阀关闭体(33)，它与一个阀座面(34)配合形成一个密封面；该阀还具有一个液压的往复直线运动装置(14)，它带有一个第一往复活塞(21)和一个第二往复活塞(23)，
其特征在于，
所述往复直线运动装置(14)是一个相对于一个阀内腔(41)密封封闭的结构单元，往复直线运动装置(14)的一个壳体(15)具有至少一个在轴向方向上为柔性的段(16，17)。
2.按照权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，往复直线运动装置(14)的壳体(15)具有一个固定的、与一个阀壳体(13)相连接的部分(42)，一个第一柔性段(16)以及一个第二柔性段(17)，其中，第一柔性段(16)与固定的部分(42)以及第一往复活塞(21)固定连接，第二柔性段(17)与固定的部分(42)以及第二往复活塞(23)或由第二往复活塞(23)操作的阀针(20)固定连接。
3.按照权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于，第一柔性段(16)作为第一波纹管(22)构成，第二柔性段(17)作为第二波纹管(24)构成。
4.按照权利要求1至3之一的燃料喷射阀，其特征在于，第一往复活塞(21)经一个执行元件活塞(11)与执行元件(2)作用连接。
5.按照权利要求1至3之一的燃料喷射阀，其特征在于，第二往复活塞(23)与阀针(20)的法兰(19)作用连接。
6。按照权利要求1至3之一的燃料喷射阀，其特征在于，在第一往复活塞(21)与第二往复活塞(23)之间夹紧着一个关闭弹簧(28)。
7.按照权利要求1至3之一的燃料喷射阀，其特征在于，第一往复活塞(21)、第二往复活塞(23)以及往复直线运动装置(14)的一个固定的部分(42)包围了一个传递体积(39)，它被充满了一种液压介质。
8.按照权利要求7的燃料喷射阀，其特征在于，在往复直线运动装置(14)的壳体(15)与第一往复活塞(21)或第二往复活塞(23)之间有一个泄漏缝隙(40)，它使液压介质能够被平衡。
9.按照权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于，第一柔性段(16)和第一往复活塞(21)包围了一个第一平衡体积(29)，第二柔性段(17)和第二往复活塞(23)包围了一个第二平衡体积(30)。
10.按照权利要求9的燃料喷射阀，其特征在于，第一平衡体积(29)和第二平衡体积(30)通过孔(31a，31b)连通到往复活塞(21，23)中。
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