CN1319161A - 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(51)燃料喷射装置的喷射阀,具有一个压电或磁致伸缩执行元件(14);一个可由执行元件(14)借助于一个阀针(9)操作的阀关闭体(8),它与一个阀座面(7)配合形成一个密封面;以及至少一个由该密封面密封的喷出口(10,11),在此,阀座面(7)和/或阀关闭体(8)具有在圆周上错位设置的部分区域(30a,30b),它们根据阀针(9)的阀针行程对燃料流量不同地节流。

Description

燃料喷射阀
技术水平
本发明涉及独立权利要求所述类型的一种燃料喷射阀。
DE4005455A1公开了权利要求1所述类型的一种燃料喷射阀，由该文献公开的燃料喷射阀具有一个压电执行元件和一个可借助阀针操作的阀关闭体，该阀关闭体与一个阀座面配合作用构成一个密封面(Dichtsitz)，并且在一个环状的密封部位靠置在阀座面上，由此密封住一个喷出口。在操作该执行元件时，阀闭合体从阀座面上抬起，由此该密封面被打开并且燃料从燃料喷射阀喷出。在此，被喷出的燃料流量是相对于一个阀轴线旋转对称的。因此，燃料以一个旋转对称的喷雾锥喷出。
由DE4005455A1公开的燃料喷射阀的缺点是，不能预先给定喷出燃料的与方向有关的分配。由此，借助于公知的燃料喷射阀不能在内燃机燃烧室内实现受控的非均匀燃料分配。
此外，由DE4434892A1公开了一种燃料喷射阀，它具有两个对于阀轴线而言处于不同高度上的喷出口。因此，燃料在两个喷射方向喷出，它们与阀轴线的夹角不同。
由DE4434892A1公开的燃料喷射阀的缺点是，这两个喷射方向在设计上被预先固定。此外，由这两个喷射口喷出的燃料流量的关系在设计上被预先固定，并且特别是在燃料喷射阀运行期间不能被控制。
本发明的优点
具有独立权利要求所述特征的本发明燃料喷射阀的优点是，在不同喷出方向喷出的燃料射束的燃料流量以及它们之间的关系可以被控制。
通过在从属权利要求中列出的措施可以对独立权利要求给出的燃料喷射阀进行有利的进一步构造。
有利的是，用于燃料流量的节流而在阀座面和/或阀关闭体上、在圆周上错位安置的部分区域被直接设置在喷出口上。由此获得了一个特别有效的节流结构。
另外，有利的是，一个部分区域具有一个在阀座面和/或在阀关闭体上构造的隆起部。由此，在以第一个阀针行程打开密封面时，在通过隆起部节流的燃料射束中的燃料流量与未被节流的燃料射束中的相比被很强地节流。在以第二个、更大的阀针行程打开密封面时，由该隆起部产生的节流作用变小，由此，被节流的燃料射束的燃料流量与未被节流的燃料射束的燃料流量相平衡。
也有利的是，为了形成一个中间腔，阀关闭体的端部构造得比阀座面平坦些，这样，除起节流作用的部分区域外，中间腔基本上径向上变宽。由此，在小的阀针行程下实现更大的燃料流量，这样，节流和未节流的燃料射束之间的差别变大。
此外，有利的是，在燃料喷射阀关闭时，阀关闭体靠置在阀座上的一个密封部位上，相对于一个流动方向而言该密封部位被构造在起节流作用的部分区域之前或者之后。其中，特别有利的是，该密封面基本上位于一个垂直于阀轴线定向的平面内。由此，实现了不是在起节流作用的这些部分区域上的密封，特别是在燃料喷射阀关闭时，阀关闭体在这些部分区域中没有靠置在阀座面上，由此保证了阀的可靠关闭。此外，以这种方式简单实现了该密封面。
附图
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是图1中用Ⅱ标明的处于关闭状态的燃料喷射阀的局部，
图3是图1中用Ⅱ标明的局部，其中，阀针处于第一阀针行程，
图4是图1中用Ⅱ标明的局部，其中，阀针处于更大的第二阀针行程，
图5是图1中用Ⅱ标明的局部的另一个实施形式，
图6是相应于另一个实施例的本发明燃料喷射阀的局部，
图7是相应于另一个实施例的本发明燃料喷射阀的局部，
图8是本发明燃料喷射阀的应用例子。
实施例的描述
图1中在一个简单的轴向剖视图中示出了一个本发明的燃料喷射阀1。该燃料喷射阀1特别是作为所谓的汽油定向喷入阀用于直接将燃料、特别是汽油喷入混合压缩强迫点火内燃机的燃烧室中。然而，本发明的燃料喷射阀1也适合用于其它应用情况下。
燃料喷射阀1具有一个阀壳体2，它与一个燃料入口接管3相连接，其中，该阀壳体2和燃料入口接管3部分地由一个塑料元件4包围。在塑料元件4上构造了一个电接头5，通过它可以使一个电引入缆线与燃料喷射阀1相连接。在阀壳体2上固定了一个阀座体6，它具有一个阀座面7，该阀座面与一个阀关闭体8配合成一个密封面。该阀关闭体8被构造成截锥形，向着喷出方向逐渐收缩。在这种构型中，燃料喷射阀1被实施成向内打开的燃料喷射阀1。阀关闭体8的操作借助一个阀针9实现，在所示出的实施例中它与阀关闭体8一体构成。阀座体6具有喷出口10,11，燃料通过它们从燃料喷射阀1喷出。
阀针9具有一个圆柱形段12，它与一个管形套管13相连。该套管13部分地由一个压电或磁致伸缩执行元件14环包围，其中，套管13的一个轴环15钩住执行元件14。执行元件14一侧支承在阀壳体2上，另一侧支承在套管13的轴环15上。借助于一个作用在套管13轴环15上的压簧16以一个预应力对执行元件14加载。在此，压簧16支承在一个构造在燃料入口接管3上的靠置面17上。为了使燃料能够通流，套管13具有开口18a,18b。
为了操作该燃料喷射阀1，在执行元件14上施加一个电控制信号，由此使得该执行元件与压簧16的力反向地伸长，并且使套管13向燃料入口接管3的方向运动。由此，使得阀针9的阀关闭体8从阀座体6的阀座面7上抬起，这样，由阀关闭体8和阀座面7构成的密封面被打开。燃料通过阀关闭体8与阀座面7之间存在的间隙到达喷出口10,11，由此，燃料从燃料喷射阀1喷出。在此，燃料由入口接管3送入，通过燃料入口接管3中的一个内孔19、一个压簧腔20、管状套管13的一个内孔21以及开口18a，18b到达燃料腔22。燃料由燃料腔22向由阀关闭体8和阀座面7构成的密封面的送入通过在阀针9和阀座体6之间构造的中间腔23进行。中间腔23例如可以通过在阀针9或者阀座架6上构造的槽构成。
阀座面7和/或阀关闭体8具有在圆周上(umfaenglich)错位配置的部分区域，它们根据阀针9的行程对燃料流量不同地进行节流。这可在图2至图7的局部图中看出。在此，图2至图5示出了图1中用Ⅱ标明部分的不同实施形式。图6和图7示出了向外打开的燃料喷射阀的其它实施形式。已经说明的元件的参考标号不变，这样省掉了重复说明。
在图2示出的实施例中，阀座体6具有不同的部分区域30a,30b。在此，为了构成一个中间腔31，阀关闭体8的端部比阀座面7更平坦(钝)些，这样，中间腔31向着阀轴线34沿径向变大，部分区域30a除外。为了保证燃料喷射阀1的可靠关闭，部分区域30a,30b不靠置在阀关闭体8上。阀关闭体8在一个圆形密封部位32靠置在阀座体6的阀座面7上，密封部位32参照流动方向33构造在部分区域30a,30b的上游。在此，密封部位32基本上位于一个垂直于阀轴线34定向的平面上。部分区域30a具有一个构造在阀座面7上的隆起部35。该隆起部35或者说部分区域30a在此直接设置在喷出口11上。
在图3中以阀针9的第一阀针行程操作阀针9的阀关闭体8。由此，燃料到达中间腔31中，燃料由该腔通过喷出口10喷出。由流过喷出口10的燃料流量产生第一燃料射束40。此外，燃料到达喷出口11，由此产生一个流过喷出口11的燃料流量，它产生一个第二燃料射束41。通过在部分区域30a中的隆起部35使得通过喷出口11的燃料流量比通过喷出口10的燃料流量被更强地节流，由此，燃料射束41明显地小于燃料射束40。因此，通过喷出口10喷出的燃料比通过喷出口11喷出的多。
在图4中以阀针9的第二个行程操作阀关闭体8，该行程大于第一个阀针行程。由此，阀关闭体8在部分区域30a也明显地从阀座面7上抬起，这样，隆起部35的节流作用被减小。因此，通过喷出口11的燃料流量可以与通过喷出口10的燃料流量相比较，这样形成两个可比较的燃料射束40,41。因此形成相对于阀轴线34而言基本上对称的由燃料喷射阀1的燃料喷出。
因为借助于压电或磁致伸缩执行元件14可以调节出阀针9的变化的行程，因此也可以实现图2、3以及4中所示应用情况的任意的中间位置。因此可以在运行中通过变化燃料射束40、41而有目的地改变燃料喷射阀1的燃料量分配。
在图5中示出了本发明燃料喷射阀1的另一实施形式。在该实施例中，阀关闭体8具有一个带有隆起部42的部分区域30a。阀座体6的阀座面7基本上锥形构造。在部分区域30a中喷出口11被节流，其中，实现了一个可根据阀针9的行程变化的节流结构。由此，喷出口10、11被不同地节流，这样可以有目的地改变如在图2至4中描述的燃料喷射阀1的燃料量分配。
图6示出了一个向外打开的燃料喷射阀1的实施例。阀关闭体8被构造得在喷出方向上变宽。阀座面7具有一个部分区域30a，其上构造了一个在阀座体6的阀座面7上的一个隆起部42。该燃料喷射阀具有一个喷出口10，它被分为一个第一喷出区域43和一个第二喷出区域44。在此，通过部分区域30a使得第一喷出区域43与第二喷出区域44相比被不同地节流。为了构成中间腔31，阀关闭体8被构造的比阀座面7平坦(stumpfer)些，这样，中间腔31在流动方向上径向上变宽。阀关闭体8在一个密封部位32靠置在阀座面7上，该密封部位32相对于流动方向33而言被构造在部分区域30a和30的下游并且基本上位于垂直于阀轴线34的一个平面上。
在阀针9的一个行程上，在第二喷出区域44的燃料流量首先大于在第一喷出区域43的燃料流量。随着阀针9行程的变大，部分区域30a对在第一喷出区域43中喷出燃料射束的节流影响变小。由此，在第一喷出区域43中的燃料流量渐渐增大地与在第二喷出区域44中的燃料流量相平衡。因此，通过阀针9的行程控制由燃料喷射阀1喷出燃料的燃料量分配。
图7示出了一个向外打开的燃料喷射阀1的另一个实施例。在该实施例中，阀关闭体8具有一个部分区域30a，在该区域中在阀关闭体8上构造了一个隆起部42。由此，与图6中所描述的类似，由燃料喷射阀1喷出的燃料流量在喷出区域43,44中被不同地节流。
图8示出了一个应用例子，其中，本发明的燃料喷射阀1被用于将燃料、特别是汽油直接喷入一个内燃机51的燃烧室50中。在应用例子中，燃料喷射阀1具有六个在圆周上错位设置的喷出口。此外，阀座面和/或阀关闭体按照本发明具有在圆周上错位设置的部分区域，它们根据阀针的行程对燃料流量不同地进行节流。燃料喷射阀1与内燃机51的汽缸52相连，其中，一个活塞53可运动地在汽缸52中被导向。在缸盖54中固定了一个火花塞55。在操作燃料喷射阀1时，燃料射束56a至56f通过喷出口喷出。在此，燃料射束56a至56c的燃料流量以及燃料射束56d至56f的燃料流量分别至少近似相同地被节流，其中，燃料射束56a至56c的燃料流量与燃料射束56d至56f的燃料流量不同地被节流。在此，节流被这样进行，即，在燃料喷射阀1的第一个阀针行程中，燃料射束56d至56f比燃料射束56a至56c更强地被节流，这样，燃料向燃烧室50内的喷射基本上在火花塞55的区域中进行。在燃料喷射阀1的第二个更大的阀针行程中燃料射束56a至56f的燃料流量近似相等，这样，燃料均匀地在内燃机51的燃烧室50中分布。由此，在内燃机51的非常贫油(mager)的运行中也可以实现喷入燃料的有效点火。借助于可变化的燃料量分配可因此更好地对内燃机51的各种要求、如均质燃烧工作(Homogenbetrieb)/分层燃烧工作(Schichtbetrieb)，冷起动、满负荷/部分负荷进行反应。
在不同的实施例中描述的、不同高度的部分区域30a,30b例如借助于压制成形出。
本发明不局限于所述实施例。特别是在这些实施例中仅说明了燃料流量可变节流的原理。因此，本发明适合于任意数量的喷出口10,11以及它的任意构型。此外，不同的节流结构也可以通过在阀关闭体8或阀座体6上的合适的凹部(Aussparungen)实现。

Claims (8)

1．燃料喷射阀(1)，特别是用于内燃机(51)燃料喷射装置的喷射阀，具有一个压电或磁致伸缩执行元件(14)；一个可由执行元件(14)借助于一个阀针(9)操作的阀关闭体(8)，它与一个阀座面(7)配合形成一个密封面；以及至少一个由该密封面密封的喷出口(10,11)，其特征在于，阀座面(7)和/或阀关闭体(8)具有在圆周上错位设置的部分区域(30a,30b)，它们根据阀针(9)的阀针行程对燃料流量不同地节流。
2．按照权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，至少一个部分区域(30a)被直接设置在喷出口(11)上。
3．按照权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于，喷出口(10)至少具有两个喷出区域(43,44)，在这些喷出区域中燃料流量被不同地节流。
4．按照权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于，燃料喷射阀(1)具有多个喷出口(10,11)，其中，在至少两个喷出口(10,11)上燃料流量被不同地节流。
5．按照权利要求1至4之一的燃料喷射阀，其特征在于，至少一个部分区域(30a)具有一个在阀座面(7)和/或一个在阀关闭体(8)上构造的隆起部(35,42)。
6．按照权利要求1至5之一的燃料喷射阀，其特征在于，阀关闭体(8)的端部为了形成一个中间腔(31)比阀座面(7)平坦些，这样，中间腔(31)在流动方向(33)上径向上变宽。
7．按照权利要求1至6之一的燃料喷射阀，其特征在于，在燃料喷射阀(1)关闭时，阀关闭体(8)靠置在阀座面(7)上的一个密封部位(32)上，相对于流动方向(33)而言该密封部位被构造在起节流作用的部分区域(30a,30b)之前或者之后。
8．按照权利要求7的燃料喷射阀，其特征在于，密封部位(32)基本上位于垂直于阀轴线(34)定向的一个平面内。
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