CN1236417A - 内燃机喷油装置 - Google Patents

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Abstract

这里建议的是内燃机喷油装置,在这种喷油装置中,喷油阀元件的运动由控制腔(25)中的压力控制。另一方面,该控制腔内的压力由一个控制阀(31)控制,其阀元件可通过一个液压腔由一个压电传动装置(65)操作,阀元件配有两个密封面(37,39),它们同两个阀座(36,40)配合作用,其中,在阀元件从一个阀座移到另一个阀座时控制腔(25)出现短时间的减压以便控制短时间喷油。对于较大的喷油量该控制阀可以被置于开启位置或者关闭位置。

Description

内燃机喷油装置
技术水平
本发明涉及按照权利要求1种类的内燃机喷油装置。
在从DE-C1-19519192中公知的这种喷油装置中，控制阀被构造为简单作用的平座阀，这种阀用其密封面控制控制腔排出通道的出口。在这里，这种控制阀的阀元件由一个具有压力凸肩的活塞来操作。该活塞通过一个弹簧支承在一个第二个活塞上，该第二个活塞可由压电传动装置调节并且用其与压力凸肩并列的端面围成了液压压力腔。这种公知的控制阀这样工作，或是打开或是关闭排出通道。与此相应，喷油阀的阀元件或是占据开启位置或是占据关闭位置。
本发明的优点
相反，按照本发明的、具有权利要求1特征的喷油装置的优点是，在排出通道里设置两个阀座，通过压电装置操作，在一个运动顺序中封闭体的密封面被从一个阀座调节移到另一个阀座，在这里，在排出通道最初的关闭之后，这个封闭体在这期间在阀腔上被打开并紧接着又被关闭。在封闭体的该运动顺序中，可引起控制腔很短时减压，这导致了喷油阀元件打开，同样很短时地喷油。采用这种方式可以有利地控制很小的喷油量，这个喷油量由封闭体从一个阀座到另一个阀座的运动过程来决定。这个运动过程主要取决于压电传动装置的独特激励，因此可以限制在一个很短的时间内。这个喷油所需要的时间在技术上可以保持比较短，就好象采用前述现有技术类型的喷油装置为了预先喷油的同一过程控制阀随着压电传动装置第一次激励被两次打开，然后由于激励衰减而关闭。这种转换每次需要控制阀元件费时间的运动换向，除此之外，还需要一种对于每次改变压电传动装置激励状态所要求的时间元件。因此，在按照本发明的解决方案中，控制预喷油和主喷油的喷油顺序所损失的时间大大减少。
在这里，按照本发明的喷油装置可以通过适当计量压电传动装置激励使封闭体保持在中间位置，在该中间位置通过前面提到的工作方式较长时间进行控制腔减压，然后在这段时间内，在采用上述方式进行的预先喷油之后紧接着可以达到所要求的主喷油量以及用于喷油的喷油间歇。因此，采用本发明的喷油装置能够以最精确的方式实现喷油，可以精确地喷射很小的喷油量，精确地保持预喷油和主喷油之间的时间，而且以通常的方式同样可以很精确定量地控制主喷油。
在这里，按照权利要求2以有利的方式通过压电传动装置使封闭体的行程连同调节速度这样确定，以达到所要求的预喷油量。
在权利要求3至9中介绍了本发明的其他有利构造。借助于附图和下面的说明对这些构造进行了详细介绍。
附图
在附图中示出了本发明的一个实施例并且在下面进行了详细说明。
图1示出了一个公知类型的喷油装置，
图2示出了用于图1喷油装置的控制阀的构造，
图3示出了控制阀阀元件运动过程，位于喷油阀元件行程曲线上面。
实施例说明
图1示出了公知类型的、具有一个喷油阀1的喷油装置，该喷油阀具有一个阀壳体2，其上具有一个孔3，喷油阀元件5在该孔内被导向。该阀元件在其一端具有一个锥形密封面6，它同位于孔一端的锥形阀座7共同作用。在阀座7下游配置了喷油孔8，在密封面6坐落在阀座7上时这些孔与一个压力腔9隔开。压力腔9经过一个围绕着在上游与密封面6连接的、直径较小的喷油阀元件部分11的环形腔10向阀座7伸展。压力腔9通过一根压力管12与高压燃油源14始终连接。在压力腔9范围内，喷油阀元件直径更小的部分11通过一个朝向阀座7的压力凸肩16过渡到喷油阀元件直径更大的部分18。这一部分18在孔3中被密封地导行并且在背向压力凸肩16一侧连接有一个连接件19并且持续向前一直连接到喷油阀元件的一个活塞形端部20。在连接件范围内，该连接件具有一个弹簧座圈22，一个压力弹簧21在弹簧座圈和喷油阀壳体1之间被夹紧，压力弹簧向关闭位置对喷油阀元件加压。
该活塞形端部20以面积大于压力凸肩16面积的一个端面24在喷油阀的壳体2里围成了一个控制腔25，该控制腔通过第一个节流阀26始终与燃油高压源14连接并且通过第二个安装在排出通道28内的节流阀27与减压腔29相连接。排出通道28的通路由控制阀31控制，用控制阀或是打开或是关闭排出通道。
从图2可以看到按照本发明构造的控制阀21。在那里又示出了喷油阀元件的活塞形端部20，它在喷油阀壳体2内围成了控制腔25。一个含有第一个节流阀26的流入通道33通到控制腔里，因此，控制腔25始终与燃油高压源14相连接。与活塞形端部20同轴线，从控制腔25内通出一个具有第二个节流阀27的排出通道28。存这里，该排出通道通到阀腔35内并且在其进入阀腔35的入口具有第一个阀座36，该阀座特别地被构造为锥形阀座。封闭体38的一个同样是锥形构成的第一个密封面37同这个阀座配合作用，阀封闭体可调节地安装在阀腔35内并且在其背向第一个阀面37的一侧具有第二个、同样是锥形的密封面39，该密封面在封闭体38处于相应的位置时与同样是锥形的第二个阀座40配合作用。
封闭体38位于挺杆42的一端，挺杆在喷油阀壳体2内的导向孔43内被导行。导向孔43通到一个环形腔44，该环形腔在导向孔43和第二个阀座40或者第二个密封面39之间伸展并且由挺杆42和壳体2的壁限制。环形腔44始终与通向减压腔29的排出通道的部分46连接。另一端，导向孔43通到一个弹簧腔48，在弹簧腔内挺杆42具有一个弹簧座圈49，一个压力弹簧50支撑在该弹簧座圈和喷油阀壳体2之间，压力弹簧对挺杆及其封闭体一起向第一个阀座36方向加压。挺杆从弹簧腔48出来进一步在一个导向孔内导向通到液压压力腔52，该压力腔被位于用来导向活塞的缸孔54一端的第一个活塞53封闭。与第一个活塞53同轴线，第二个活塞56在第一个活塞的一个盲孔57中运行，第二个活塞以其作为压力凸肩起作用的第一个端面58与旁边的第一个活塞53的端面59一起作为可运动的壁限制该压力腔52。第二个活塞56的第二个端面60在盲孔57里围成了第一个减压区61，它通过孔63穿过第一个活塞53的底部过渡到第二个减压区62。
在背向第一个活塞53端面59的、在缸孔内围成减压区62的端面64上，作用着一个作为传动装置的压电传动装置65，该装置可以公知的方式由多个元件组成并且通过一个在这里没有示出的控制装置激励或者去激励，在激励时产生具有高的力作用的纵向伸长，它被传递到第一个活塞53上。
第一个活塞53通过一个安装在液压压力腔52内的盘形弹簧66与压电传动装置65始终保持接触。在图2示出的位置中，压电传动装置65没有被激励，而且挺杆42被压力弹簧50这样加压，使第一个密封面37与第一个阀座36密封接触并且从而关闭控制腔25。因为在高压源和控制腔25之间通过流入通道33始终连接，因此，在那里也达到在燃油高压源14中存在的压力。这个高压力在压力弹簧21的辅助下对喷油阀元件这样施加负荷，使阀元件逆着在压力凸肩16上作用的压力保持在关闭位置。
如果现在压电传动装置被激励，第一个活塞53则移动，这提高了液压压力腔52内的压力，接着由于作用到第二个、与挺杆42连接的活塞56端面58上的压力，这个活塞会移动并且继续进入到盲孔57中，在这里，活塞把燃油从第一个减压区61挤压到第二个减压区62内。这个减压区在容积上加大并且在这里有助于第二个活塞移动进入盲孔57。这个过程又导致了挺杆42逆着压力弹簧50的力移动并且在此使封闭体38由第一个阀座36抬起。因为排出通道28通过现在打开的阀座36和40同继续向前的排出通道部分46连接，所以在此刻进行控制腔25的减压。如果压电传动装置65的激励这么大，使挺杆42将封闭体38的第二个密封面39靠到第二个阀座40上，这又重新关闭了排出通道，其后果是，在间歇卸载后控制腔25里又产生了燃油高压源的全压力。如果这个前面介绍的过程以这样的方式实施，则在第一个阀座36打开和在第二个阀座40上又重新关闭排出通道之间，控制腔25短时间减压。它的后果是，阀元件5也被减压并且短时间移动进入至少部分打开的位置。因此可以以短的卸荷时间为基础，达到很小的用于喷射的喷油量。在到达第二个阀座40之后，封闭体随后使排出通道28-46处于关闭状态，并且通过在控制腔25中的压力形成使喷油阀元件5重新保持在关闭位置。紧接着这个很小的特别是可以是预喷油量的喷油，在喷油间歇之后，为了操作用于主喷油的喷油阀元件，压电传动装置被这样控制，使封闭体38停留在第一个阀座36和第二个阀座40之间的中间位置，通过此使控制腔25重又减压。压电传动装置的特殊优点是，它也可以根据激励占据中间位置，现在这个中间位置一直保持着，直到所需要的主喷油量喷完为止，然后比如说完全取消压电传动装置激励，这样挺杆同封闭体38-起在压力弹簧50的作用下又到达第一个阀座36上的关闭位置。
在图3中，在上面的曲线里示出了控制阀的运动顺序，在下面的曲线里又给出了喷油阀元件5的运动顺序。在上面的曲线里人们可以看到，在横坐标的0点压电传动装置励磁时，挺杆42在该时间上由ha起走过一个负行程一直到在高度h0时封闭体38到达第二个阀座40为止。在这个行程上，在下面的曲线图中得出了相当于预先喷油的喷油阀元件运动V。在间歇时间P之后，在这段时间里根据一定的惯性特性(Nachlaufverhalten)喷油阀元件5又达到关闭位置，压电传动装置进行例如部分激励，它可以使挺杆42移动到一个中间水平hz，这样两个阀座36和40被打开。所产生的控制腔25的减压产生了用于主喷油的喷油阀元件5的阀针行程H。在压电传动装置去激励时，挺杆42在压力弹簧的作用下重又到达相应于行程ha的起始位置。喷油阀元件在惯性特性下关闭，这也是由于控制腔25的动态卸荷引起的，也是设置节流阀26和27的理由。
采用这种按照本发明的解决方案可以达到用于内燃机运行的、预先喷油和主喷油的最小喷油量。在这里，这种配置具有特别的优点，压电传动装置只有在应该进行喷油时才进行激励。因此，压电传动装置在内燃机大部分运行期间是无电流的并且只在喷油时需要准备电能。

Claims (9)

1．用于具有高压燃油源内燃机的喷油装置，由该燃油高压源向一个喷油阀(1)供应燃油，该喷油阀具有一个用于控制喷油孔(8)的喷油阀元件(5)和一个控制腔(25)，该控制腔由一个同喷油阀元件(5)至少可间接连接的活动壁(24)限制出并且具有一个借助于节流阀(26)确定尺寸的、来自一个高压源、特别是燃油高压源的流入通道(33)和一个通向减压腔(29)的、具有确定的最大流出横截面(27)的流出通道(28,46)，在流出通道上构造了一个控制阀(31)的阀座(36)，该控制阀具有由一个弹簧(50)向阀座(36)加压的、配有同阀座(36)配合作用的密封面(37)的一个阀元件(42,38)，该阀元件在其背向密封面(37)的端部具有一个朝向阀座(36)的压力凸肩(58)，该压力凸肩限制出一个液压压力腔(52)，该液压压力腔另一方面由被压电传动装置(65)操作的活动壁(59)包围，其面积大于压力凸肩的面积，其特征是，
阀元件(42,38)具有一个在导向孔(43)里被导行的挺杆(42)，在其由导向孔(43)伸出的一端安置了压力凸肩(58)，并且在其由导向孔伸出的另一端安置了一个封闭体(38)，该封闭体在一个阀腔(35)内可通过挺杆(42)进行往复运动，并且在封闭体的朝向控制腔(25)一侧具有一个第一个、同第一个阀座(36)配合作用的密封面(37)和一个第二个、位于其背向第一个密封面一侧上的密封面(39)，该密封面同在排出通道(28,43)上的与第一个阀座(36)相对的第二个阀座(40)配合作用，在这里，第一个阀座(36)和第二个阀座(40)之间的间距这么大，处于中间位置的封闭体(38)不与两个阀座中的任何一个阀座相接触，而且通过阀腔(35)在与阀座相连接的流出通道部分(28,43)之间产生一个连通。
2．按照权利要求1所述的喷油装置，其特征是，
封闭体(38)从其靠置在一个阀座面上到靠置到另一个阀座面上的行程这样大，在考虑到封闭体调节速度的情况下，在这种从一个阀座向另一个阀座变换位置期间形成排出通道部分相互连通时一直到封闭体靠置到一个阀座上时这种连接中断为止，控制腔进行引起预喷油的减压。
3．按照前面权利要求之一所述的喷油装置，其特征是，
第一个阀座(36)被构造为锥形阀座。
4．按照权利要求3所述的喷油装置，其特征是，
第二个阀座(40)被构造为锥形座。
5．按照权利要求3所述的喷油装置，其特征是，
第二个阀座被构造为球形座。
6．按照权利要求3所述的喷油装置，其特征是，
第二个阀座被构造为平座。
7．按照前面权利要求3至5之一所述的喷油装置，其特征是，
封闭体被构造为球体。
8．按照前面权利要求1至6之一所述的喷油装置，其特征是，
导向孔(43)通到一个环形腔(44)里，该环形腔被构造在由导向孔出来的挺杆(42)、第二个阀座(40)和喷油阀壳体(1)的壁之间，并且由排出通道(46)通到减压腔(29)。
9．按照前面权利要求之一所述的喷油装置，其特征是，
压力凸肩(58)被安置在与挺杆(42)相连接的第一个活塞(56)上，该活塞在第二个活塞(53)的孔(57)内可移动，该第二个活塞在缸孔(54)里被导行并且用其位于压力凸肩(58)旁边的端面(59)围成了一个液压腔(52)并且通过一个弹簧(66)与安装在另一侧的压电传动装置(65)保持接触。
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