CN1262758C - 内燃机喷油阀 - Google Patents

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Abstract

具有一个阀体(1)和一个作为盲孔构成的孔(3)的喷油阀，孔的底面朝向燃烧室。在底面上构造了一个锥形阀座(9)，其上至少设置了一个喷射孔(11)，在孔(3)中安置了一个活塞状的、可逆着关闭力纵向移动的阀元件(5)，它具有一个阀元件尖部(7)，阀元件尖部在阀元件(5)关闭位置上靠置到阀座(9)上。在阀元件尖部(7)上构造了一个第一锥面(30)和一个相对于第一锥面(30)在燃烧室侧的第二锥面(32)，其中，第一锥面(30)的锥角(α)小于阀座(9)的锥角(γ)，阀座的锥角又小于第二锥面(32)的锥角(β)。在第一锥面(30)和第二锥面(32)之间构造了一个环形槽(35)，在第二锥面(32)上配置了一个附加的环绕环形槽(42)，它在阀元件(5)关闭位置上至少部分覆盖喷射孔(11)，以便在阀元件(5)偏离轴线时也能向所有喷射孔(11)均匀供应燃油。

Description

内燃机喷油阀
技术领域
本发明涉及用于内燃机、最好是压燃式内燃机的喷油阀。
背景技术
从公开文件WO 96/19661中知道了这种喷油阀。在阀体中构造了一个盲孔，阀元件在盲孔中被导行。在其燃烧室侧的段上，阀元件被装有高压燃油的压力室包围。在朝向燃烧室的盲孔底面上构造了一个锥形阀座。此外，在底面上至少配置了一个喷射孔，它使所述孔与燃烧室连接。
阀元件在关闭位置用阀元件尖部靠置在阀座上并且这样使喷射孔相对于压力室封闭。在阀元件尖部上配置了两个锥面，在它们的过渡处构成了一个环绕的环形槽，它确定了阀元件的有效座直径并且使压力室内燃油的打开压力在运行中不变。这产生了稳定的和可重复的喷油量，因此，只要阀元件准确地在孔中对中心地移动，就可达到最佳燃烧。
如果发生阀元件偏心，从压力室出来的燃油经过阀元件尖部的锥面和密封边不再对称地流入喷射孔。打开行程运动开始时，阀元件偏离轴线到其上的喷射孔被阀元件遮盖，这样，就会没有燃油或者只有很少的燃油流到这些喷射孔。在阀元件完全地打开运动过程中，开始被遮盖的喷射孔也被打开，燃油现在才又可以流过这些喷射孔。其后果是，减少了整个喷油量，从而损失了内燃机功率。
另外，由于向燃烧室喷射的燃油不均匀，在燃烧室体积内的一些区域内形成了燃油过饱和的空气—燃油混合气，而在其他区域内，与现有的空气相比，燃油太少。因此，在过饱和区域内会发生燃烧不完全，导致已知的、废气内有害物质浓度高的不利后果。
发明内容
根据本发明，提出一种用于内燃机的喷油阀，它具有一个阀体，在阀体中设置了一个孔，在该孔的燃烧室侧端部构造了一个锥形阀座，在该阀座上至少设置了两个喷射孔，这些喷射孔使孔与燃烧室连接，还具有一个在孔中被导向的阀元件，该阀元件可通过用燃油对构造在阀元件上的压力面加载压力而逆着一个朝向阀座的关闭力轴向移动，并且，该阀元件具有一个朝向阀座的阀元件柄，在该阀元件柄和孔的壁之间构成了一个可充填燃油的压力室，这个阀元件在其燃烧室侧端部具有一个阀元件尖部，在阀元件尖部上构造了一个第一锥面和一个在燃烧室侧与第一锥面邻接的第二锥面，其中，第一锥面的锥角小于阀座的锥角，第二锥面的锥角大于阀座的锥角，还具有一个在阀元件尖部上环绕的环形槽，该环形槽的第一槽边位于阀元件轴线的一个径向平面内并且位于第一锥面上，该环形槽的第二槽边位于阀元件轴线的一个径向平面内并且在第二锥面上，其中，环形槽的第一槽边作为密封边构成，该密封边在阀元件关闭位置上相对于喷射孔而言在燃油流上游靠置在阀座上，其中，在阀元件尖部的第二锥面上构造了一个附加环形槽，该附加环形槽不仅在阀元件的关闭位置上、而且在打开位置上至少部分覆盖喷射孔。
相比而言，本发明喷油阀的优点是，在喷射孔区域内，在阀元件尖部的第二锥面上构造了另一个环绕的环形槽，它将从压力室流向喷射孔的燃油在打开行程运动开始时就已经分配给所有喷射孔。如果阀元件在打开行程运动时偏心到一个喷射孔上，流入其他喷射孔的燃油的一部分通过附加环形槽绕行进入切向流并且流到这个喷射孔。采用这种方式，可以保证燃油充分地流入所有喷射孔，在阀元件偏心时也可以通过所有喷射孔对称喷射，避免了上述不均匀喷射的缺点。
有利的是，附加环形槽的横截面大于或者等于喷射孔的横截面。
有利的是，一个位于第一锥面和阀座之间的第一差角小于一个位于阀座和第二锥面之间的第二差角。
有利的是，第一差角和第二差角小于1.5度。
有利的是，阀座的锥角为55至65度。
特别有利的是，阀座的锥角为60度。
有利的是，附加环形槽的槽边位于阀元件轴线的径向平面内。
有利的是，与附加环形槽的背向燃烧室的槽边邻接的锥面在阀元件关闭位置上部分覆盖喷射孔。
有利的是，这些喷射孔相对于阀元件轴线而言位于一个共同的径向平面内。
有利的是，在配置在环形槽和附加环形槽之间的锥面上构造了至少一个连接两个环形槽的纵槽，所述纵槽沿着第二锥面的母线伸展。
有利的是，在第二锥面上构造一个以上的纵槽，这些纵槽均匀地分布在圆周上。
有利的是，所有纵槽或者一部分纵槽相对于第二锥面的母线倾斜地伸展。
在一个有利实施方案中，在位于所述环形槽和附加环形槽之间的锥面内构造了纵槽。在阀元件偏心时，燃油通过这些纵槽均匀和快速地分配给所有喷射孔。
在另一个有利构造中，纵槽相对于设置在所述环形槽和附加环形槽之间的锥面的母线倾斜地构造。通过此，在喷射孔区域内，围绕着阀元件在附加环形槽中产生了切向燃油流，它另外帮助将燃油均匀地分配给喷射孔。
从附图、实施例说明以及权利要求书中可以得到本发明的其他优点和有利构造。
附图说明
附图中示出了本发明喷油阀的不同实施例。图1以纵剖视图示出了喷油阀的部分，图2示出了图1中阀座区域的放大示意图，图3、4、5和6示出了另一些实施例的、与图2相同的段。
具体实施方式
图1示出了喷油阀的纵剖视图。在一个阀体1内设置了一个孔3，这个孔作为盲孔构成，其被封闭的端部朝向燃烧室。在孔3的底面上构造了一个锥形阀座9和至少一个喷射孔11，它使孔3与燃烧室连接。在孔3中安置了一个阀元件5，它在该孔内在背向燃烧侧的一段105上被密封地导向。阀元件5在构成了压力肩13的情况下朝着燃烧室变细，并且过渡到一个阀元件柄205。阀元件5的燃烧室侧端部构造了一个阀元件尖部7，它与阀元件柄205连接并且朝着燃烧室进一步变细。
阀元件5的压力肩13配置在在阀体1内构造的并且包围了阀元件5的压力室19内，该压力室作为包围阀元件5的环形通道向着燃烧室延续并且一直到达阀座9。可以通过一个在阀体1中构造的入流通道25向压力室19充填高压燃油。
通过在阀元件5的背向燃烧室侧的端面上作用的关闭力，使阀元件5用阀元件尖部7的外壳表面压在阀座9上。阀元件尖部7的外壳表面在靠置在阀座9上时这样与阀座配合作用，使喷射孔11被相对于压力室19封闭。在阀元件5的这个关闭位置中，压力肩13和阀元件尖部7的一部分被压力室19中的燃油压力加载。
关闭力由配置在图中没有示出的阀固定体内的装置产生，这个阀固定体在喷油阀的装配状态下被夹紧在阀体1的背向燃烧室的端面上。比如说，这个装置可以是一个预张紧的弹簧，它至少间接地作用在阀元件5上。也可以设计，在阀固定体中配置多个弹簧，它们可以根据阀元件5的行程单个或者共同地产生关闭力。但是，除了象弹簧那样的弹性元件外，也还可以液压地产生关闭力，在这里，比如说一个调节元件液压移动地至少间接作用在阀元件5上并且将其作用在关闭位置上。
阀元件5的打开行程运动可以被这样产生，即，使压力室19内的燃油压力由于从入流通道25输入燃油而提高。通过此提高了作用在压力肩13和阀元件尖部7的被燃油加载的部分上的液压力，它在轴向方向在阀元件5上产生一个合力。如果这个合力超过了关闭力，则阀元件5从阀座9抬起，燃油可以从压力室19经过阀元件尖部7流到喷射孔11并且从那里到达燃烧室。如果压力室19内的燃油压力又降低了，则所述合力小于关闭力，这样，阀元件5朝着阀座9移动，一直到在那里靠置上、关闭喷射孔11和结束喷油为止。
图2放大示出了在阀元件5关闭位置在阀元件尖部7区域内的喷油阀。阀座9是一个具有锥角γ的锥面，该锥角最好是50至70度。在燃烧室侧端部上，由于制造原因，阀座9过渡到一个弧形部48。在阀座9上至少构造了一个喷射孔11，它与阀密封面9垂直或者也可以与阀密封面相倾斜地伸展。如果设置了多个喷射孔11，则这些喷射孔按照要供油的内燃机燃烧室最好是均匀地分布在阀体1圆周上。比如说，喷射孔11可以位于相对于阀元件5轴线的一个共同径向平面内，分布在多个径向平面上，或者位于相对于阀元件5轴线倾斜的一个平面内。
阀元件柄205在其燃烧室侧端部在构成了一个中间锥面28的情况下过渡到阀元件尖部7。也可以设计，取消这个中间锥面28，使阀元件柄205的直径与阀元件尖部7的底面直径相同。在阀元件尖部7上构造了一个第一锥面30，它与阀元件柄205相邻并且具有一个小于阀座9锥角γ的锥角α。一个第二锥面32朝着燃烧室与第一锥面30连接，第二锥面具有一个大于阀座9锥角γ的锥角β。在第一锥面30和阀座9之间构成了一个差角δ1并且在第二锥面32和阀座9之间构成了一个差角δ2。在这里，差角δ1、δ2最好是小于1.5度。在燃烧室侧端部上，阀元件5被变平，构成一个端面52，这个端面在阀元件5关闭位置设置在弧形部48之内。
在第一锥面30到第二锥面32的过渡处，配置了一个环绕的、在阀元件5轴线50的一个径向平面内伸展的环形槽35。在这里，相对于到喷射孔的燃油流而言位于上游的第一槽边38位于第一锥面30上，而位于下游的第二槽边39位于第二锥面32上。通过此，在阀元件5的关闭位置中第一槽边38靠置在阀座9上并且使压力室19相对于喷射孔11密封。
另外，由于作用在阀元件5上的关闭力和与之相关的第一槽边38的弹性变形和最好是小的差角δ1、δ2另外也使第二槽边39在阀元件5关闭位置下靠置到阀座9上。通过此加大了支承面并且使阀座9上的单位面积压力变得更小。
在第二锥面32上构造了一个附加环形槽42。它是这样配置的，使它在阀元件5关闭位置中盖住喷射孔11。在此，附加环形槽42具有一个最好是大于或者等于喷射孔11横截面的横截面，以便使没有被节流的燃油流可以在切线方向在附加环形槽42内流到喷射孔11。在这里，横截面形状可以是圆弧形的或者也可以具有其他任意的形状，比如说多边形(Polygonzug)或者椭圆弧形。
如果喷射孔11配置在相对于阀元件5轴线50的一个共同的径向平面内，则该附加环形槽42也配置在这样的径向平面内。相反，如果喷射孔11配置在一个与径向平面相倾斜的平面内，则附加环形槽42也可以相应地在一个倾斜平面上伸展，以便在关闭位置中覆盖所有喷射孔11。
附加环形槽42的作用原理如下：
如果通过液压力使阀元件5从阀座9抬起，这样会发生阀元件5相对于孔3的轴线在阀座9上偏离轴线到喷射孔11上。从压力室19流到这个喷射孔11的燃油流只能是受限制的，而其他的喷射孔11通过流过阀元件尖部7的燃油流被供应燃油。通过附加环形槽42，使一部分燃油经该附加环形槽42绕行流动成切向流动，使得阀元件5偏离轴线到其上的喷射孔11从打开行程运动的开始就被流入足够量的燃油。在打开行程运动继续过程中，阀元件5的阀元件尖部7从阀座9抬起，使偏心不再起重要作用，可以使燃油流沿着阀元件尖部7的母线流到喷射孔11。通过附加环形槽42的这个作用可以保证燃油在打开行程运动开始时能够被均匀地喷射，通过此，喷油可重复进行和最佳地与内燃机工作状态协调进行。
在图3中示出了按照本发明的喷油阀的另一个实施例。其结构与图2示出的一样，然而，在这里，在环形槽35和附加环形槽42之间构成的锥面上配置了纵槽55，它们使两个环形槽35、42相互连接。在这里，纵槽55沿着在环形槽35、42之间构成的锥面的母线伸展。通过这些纵槽55，特别是在打开行程运动开始时在只稍微打开的喷油阀中，使得燃油能良好地流入附加环形槽42内。如果预定，在阀元件尖部7上配置多个纵槽55，则它们最好是均匀地分布在阀元件尖部7的圆周上。
也可以选择的是，与构造在环形槽35、42之间的锥面的母线倾斜地构造一个或者多个纵槽55。通过此，经过纵向环形槽55流入附加环形槽42的燃油得到了一个切向速度分量并且被快速分配到所有喷射孔11上。
在图4中示出了按照本发明的喷油阀的另一个实施例。附加环形槽42的第一边46在阀元件5的关闭位置上位于喷射孔11上，这样，位于环形槽35、42之间的锥面部分覆盖喷射孔11。
在图5中，附加环形槽42这样配置在阀元件尖部7上，即，在关闭位置中它完全覆盖喷射孔11。通过此可以在阀元件尖部7从阀座9抬起之后立即获得附加环形槽42的分配作用。
图6示出了按照本发明的喷油阀，在该阀中，附加环形槽42被构造得明显比喷射孔11的直径宽，而且在阀元件5关闭位置上完全覆盖喷射孔11。通过此也可以覆盖多个相对于阀元件5纵向轴线50而言不是全部位于同一径向平面上、但是在阀元件5关闭位置上还是被附加环形槽42覆盖的喷射孔11。

Claims (12)

1.一种用于内燃机的喷油阀，它具有一个阀体(1)，在阀体中设置了一个孔(3)，在该孔的燃烧室侧端部构造了一个锥形阀座(9)，在该阀座上至少设置了两个喷射孔(11)，这些喷射孔使孔(3)与燃烧室连接，还具有一个在孔(3)中被导向的阀元件(5)，该阀元件可通过用燃油对构造在阀元件(5)上的压力面(13)加载压力而逆着一个朝向阀座(9)的关闭力轴向移动，并且，该阀元件具有一个朝向阀座(9)的阀元件柄(205)，在该阀元件柄和孔(3)的壁之间构成了一个可充填燃油的压力室(19)，这个阀元件(5)在其燃烧室侧端部具有一个阀元件尖部(7)，在阀元件尖部上构造了一个第一锥面(30)和一个在燃烧室侧与第一锥面(30)邻接的第二锥面(32)，其中，第一锥面(30)的锥角(α)小于阀座(9)的锥角(γ)，第二锥面(32)的锥角(β)大于阀座(9)的锥角(γ)，还具有一个在阀元件尖部(7)上环绕的环形槽(35)，该环形槽的第一槽边(38)位于阀元件(5)轴线的一个径向平面内并且位于第一锥面(30)上，该环形槽的第二槽边(39)位于阀元件(5)轴线的一个径向平面内并且在第二锥面(32)上，其中，环形槽(35)的第一槽边(38)作为密封边构成，该密封边在阀元件(5)关闭位置上相对于喷射孔(11)而言在燃油流上游靠置在阀座(9)上，其特征为，在阀元件尖部(7)的第二锥面(32)上构造了一个附加环形槽(42)，该附加环形槽不仅在阀元件(5)的关闭位置上、而且在打开位置上至少部分覆盖喷射孔(11)。
2.按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为，附加环形槽(42)的横截面大于或者等于喷射孔(11)的横截面。
3.按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为，一个位于第一锥面(30)和阀座(9)之间的第一差角(δ1)小于一个位于阀座(9)和第二锥面(32)之间的第二差角(δ2)。
4.按照权利要求3所述的喷油阀，其特征为，第一差角(δ1)和第二差角(δ2)小于1.5度。
5.按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为，阀座(9)的锥角(γ)为55至65度。
6.按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为，附加环形槽(42)的槽边(44；46)位于阀元件(5)轴线(50)的径向平面内。
7.按照权利要求1至4之一所述的喷油阀，其特征为，与附加环形槽(42)的背向燃烧室的槽边(46)邻接的锥面在阀元件(5)关闭位置上部分覆盖喷射孔(11)。
8.按照权利要求1所述的喷油阀，其特征为，这些喷射孔(11)相对于阀元件轴线(50)而言位于一个共同的径向平面内。
9.按照权利要求5所述的喷油阀，其特征为，阀座(9)的锥角(γ)为60度。
10.按照权利要求1至6，8，9之一所述的喷油阀，其特征为，在配置在环形槽(35)和附加环形槽(42)之间的锥面上构造了至少一个连接两个环形槽的纵槽(55)，所述纵槽沿着第二锥面(32)的母线伸展。
11.按照权利要求10所述的喷油阀，其特征为，在第二锥面(32)上构造一个以上的纵槽(55)，这些纵槽均匀地分布在圆周上。
12.按照权利要求10所述的喷油阀，其特征为，所有纵槽(55)或者一部分纵槽相对于第二锥面(32)的母线倾斜地伸展。
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