CN1383470A - 用于内燃机的燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射阀,它具有一个阀体(5),其中在一个构造为盲孔的孔(15)中可纵向移动地导向着一个柱塞形阀元件(7),在孔(15)的底面上设置了一个锥形的阀座(23)以及至少一个喷射孔(25),所述喷射孔将在该阀元件(7)的燃烧室侧段(107)与孔(15)之间构成的压力腔(11)与燃烧室相连接,在阀元件(7)的燃烧室侧的端部上构造了一个阀元件尖部(13),其上构造了一个与阀元件(7)邻接的第一锥面(30)和一个相对于第一锥面而言在燃烧室侧的第二锥面(32),第一锥面(30)的锥角(α)小于而第二锥面(32)的锥角(β)大于阀座(23)的锥角(γ),这样在两个锥面(30,32)的过渡处构成了一个密封边(40),在第一锥面(30)上构造了一个环绕的环形槽(35),它将液压作用的座直径由于密封边(40)和阀座(23)的塑性变形而产生的变大限制在一个精确定义的尺寸上。

Description

用于内燃机的燃料喷射阀
技术水平
本发明涉及权利要求1所述类型的一种用于内燃机的燃料喷射阀。
由DE 196 34 933 A1公开了这样一种燃料喷射阀。在阀元件的燃烧室侧端部设置了一个阀元件尖端，并且在其上设置了两个锥面。第一锥面与阀元件杆部邻接并且具有一个张开角，它小于圆锥形阀座的张开角。一个第二锥面在燃烧室侧与该第一锥面连接，其张开角大于阀座的张开角，这样在两个锥面的过渡处构成了一个密封边，它在阀元件的关闭位置上受到作用在阀元件上的关闭力的作用而靠置在阀座上。
阀元件的打开行程运动由压力腔中燃料的液压力产生，此外在关闭位置上燃料也作用在第一锥面上，并且这样沿轴向方向在阀元件上作用一个合力。在此，密封边确定了液压作用的阀元件座直径，并且因此在给定关闭力时确定了使得阀元件克服关闭力从阀座上抬起的燃料的打开压力。燃料喷射阀的打开压力一方面与作用在阀元件上的关闭力有关，另一方面与阀元件的液压作用面有关。在一个燃料喷射阀中，由于阀固定体和产生关闭力的装置中的张弛过程，在运行中关闭力会下降一些。对于燃料喷射阀最佳地发挥其功能，重要的是，在运行中打开压力保持不变。为了与关闭力的下降平衡，阀元件的液压作用面必须被减小。它是这样实现的，即，阀座与第一锥面之间锥角的差小于第二锥面与阀座之间锥角的差。在燃料喷射阀运行时，密封边通过塑性变形压入阀座中，并且液压作用的密封边从原来的密封边向阀元件杆方向移位。由此使得液压作用的座直径加大，随之产生的在打开方向起作用的面的减小至少部分地补偿下降的关闭力，这样打开压力尽可能保持不变。在关闭力相同时，打开压力被相应地提高。然而在公知的阀元件中不能预先确定，阀元件的液压作用的座直径在运行中变化多大以及因此使得在打开方向起作用的面加大多大。为了在一定程度上获得可重复的效果，不仅锥面而且阀座必须被非常精确地加工，并且因此成本很高。
本发明的优点
相比而言，具有权利要求1所述特征的本发明燃料喷射阀的优点是，燃料喷射阀的总的打开压力在运行中不变或没有大的变化。在第一锥面上构造了一个环绕的环形槽，它限制液压作用的座直径的变大。这样，在给定关闭力时，燃料喷射阀的打开压力由于有效液压座直径的增大而提高，不过仅仅增加到一个可容易地由加工确定的值上。这样补偿了由于阀固定体和产生关闭力的机构中的张弛过程而产生的关闭力的下降。由于有效液压座直径的增大通过环形槽精确确定地进行，因此燃料喷射阀的其余部分可以最佳地与这种打开压力升高相匹配。
在本发明技术方案的一个有利构型中，在阀元件杆与环形槽之间的锥面上设置了纵向槽。由此与环形槽中空化作用以及由它引起的磨损问题反作用。如果阀元件很快地从阀座上抬起，则会造成在打开行程运动开始时燃料不能足够快地通过形成在阀元件尖部和阀座之间的缝隙而流入环形槽中。通过纵向槽改善了燃料从压力腔到环形槽的流入，这样不会形成空化或者至少在很大程度上减小空化的形成。
附图说明
在附图中示出了本发明的燃料喷射阀。其中，
图1以纵剖视图示出了燃料喷射阀的部分，
图2是图1中阀座区域的放大视图。
实施例的描述
图1以纵剖视图示出了用于内燃机的燃料喷射阀。阀体5借助于一个夹紧元件3被夹紧在一个阀固定体1上，它们共同构成一个喷嘴固定总成，它在安装状态中被安置在图中未示出的内燃机的安装孔中。在阀体5中构造了一个孔15，它被作成盲孔并且其底面被设置为朝着燃烧室。在孔15的底面上构造了一个带有锥角γ的锥形阀座23以及至少一个喷射孔25，它将孔15与燃烧室连通。在孔15中安置了一个柱塞形阀元件7，它具有一个纵轴线19并且以一个背离燃烧室侧的导向段207在孔15中被导向，并且是可轴向移动的。阀元件7向着燃烧室方向变细，构成一个压肩9并且过渡到一个阀元件杆107。在阀元件7的燃烧室侧端部上设置了一个阀元件尖部13，它向着燃烧室方向变细。压肩9被安置在一个构造在阀体5中的压力腔11中，该压力腔向着燃烧室过渡到一个包围阀元件杆107的环形通道中并且伸展到孔15的底面上。在阀固定体1和阀体5中构造了一个通入压力腔11中的入流通道17，通过它可向压力腔11注满高压燃料。
阀元件7被一个关闭力向燃烧室方向加载。在此，产生关闭力的装置被安置在阀固定体1中，例如为预压弹簧的形式。也可以设计，关闭力由多个弹簧产生，它们与阀元件7的行程有关地单个或共同地产生所述关闭力。此外，也可以通过在弹簧腔中建立压力而产生另外的关闭力。通过所述关闭力使得阀元件7以阀元件尖部13压在阀座23上，由此将压力腔11相对于喷射孔25封闭。阀元件7的打开行程运动这样实现，即，压力腔11中的燃料液压力作用在压肩9上以及作用在阀元件尖部13的至少一部分上。由此，在阀元件7上获得在轴向方向上起作用的、逆着关闭力的打开力。如果打开力大于关闭力，则阀元件7在孔15中向着离开燃烧室的方向运动并且使阀元件尖部13抬离阀座23。现在，喷射孔25与压力腔11连接，并且燃料被喷入燃烧室中。反之，如果关闭力大于打开力，则阀元件7进行关闭运动，并且通过阀元件7的向着燃烧室的轴向运动使得阀元件尖部13靠置在阀座23上并且这样结束喷射过程。
在图2中示出了在关闭位置上阀元件尖部13区域中的阀元件7以及包围阀元件7的阀体5的纵剖视图。在阀元件尖部13上构造了一个第一锥面30，它与阀元件杆107邻接并且具有锥角α。在此，锥角α小于阀座23的锥角γ，这样，在第一锥面30与阀座23之间构成了一个第一差角δ1。在阀元件尖部13上在燃烧室侧有一个第二锥面32与所述第一锥面30相连，第二锥面32的锥角β大于阀座23的锥角γ，这样在第二锥面32与阀座23之间构成了第二差角δ2，它大于第一差角δ1。通过从第一锥面30到第二锥面32的过渡，在阀元件尖部13上构成了一个环绕的密封边40，它处于阀元件7纵轴线19的一个径向平面上。在阀元件7的关闭位置中，阀元件尖部13以密封边40靠置在阀座23上，这样实现压力腔11相对于喷射孔25的密封封闭，这些喷射孔相对于密封边40在阀座23上的靠置部位而言朝向燃烧室地设置在孔15的底面上。
在第一锥面30上设置了一个环绕的环形槽35，它伸展在阀元件7纵轴线19的一个径向平面上。其横截面可以是圆弧形的，或者也可以具有另外的合乎目的的形状。例如，所述横截面可以由一个多边形导线(Polygonzug)构成或者是椭圆的部分。环形槽的宽度最好是0.15至0.5mm。
如果阀元件7打开得很快，则会造成在环形槽35区域中形成空化(Kavitationen)。因此可以设计，通过一个或多个纵向槽42使环形槽35与阀元件杆107连接。这些纵向槽42使得在打开行程运动开始时燃料从压力腔11到环形槽35的流入变得容易，这样不会形成空化或者在很大程度上减小空化的形成。这些纵向槽42最好平行于第一锥面30的母线延伸，并且当设置多个纵向槽42时，它们最好在阀元件7的圆周上均匀分布。
按照本发明构型的阀元件尖部13的工作方式如下：在阀元件7的关闭位置中，密封边40被压在阀座23上。因此原理上给出了一个直线接触，并且不仅在阀元件7上而且在阀座23上出现高的应力，它导致阀元件7和阀座23的弹性和塑性变形，这样在运行过程中密封边40压入阀座23中并且存在一个面接触。因为第一差角δ1小于第二差角δ2，通过密封边40的压入使得液压作用的密封边移位，即在阀元件7关闭位置中压力腔11中燃料压力作用直到其上的该界线从密封边40向环形槽35方向移动。如果液压作用的密封边到达朝向燃烧室的、下面的环形槽边缘38，则它不能再进一步移动，并且液压作用的密封边与下面的环形槽边缘38叠合。通过合适地选择阀元件7和阀座23的材料可以保证，阀元件尖部13压入到阀座23中的程度没有使得远离燃烧室的、上面的环形槽边缘37也靠置到阀座23上。
阀座的锥角为55至65度、最好是大约60度。第一锥面30和第二锥面32的锥角被这样设计，使得差角δ1，δ2分别为小于1.5度。在此，第一差角δ1总是小于第二差角δ2。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的燃料喷射阀，该燃料喷射阀具有一个阀体(5)，在阀体中设置了一个孔(15)，在其燃烧室侧的端部上设置了一个锥形的阀座(23)以及至少一个喷射孔(25)，所述喷射孔将孔(15)与燃烧室相连接；还具有一个在孔(15)中被导向的、可纵向移动的、柱塞形阀元件(7)，该阀元件带有一个朝向阀座(23)的阀元件杆(107)，在该阀元件杆与孔(15)的壁之间构造了一个可被注满燃料的压力腔(11)，并且该阀元件(7)在其燃烧室侧的端部上具有一个阀元件尖部(13)，其上构造了一个第一锥面(30)和一个在燃烧室侧的与该第一锥面(30)邻接的第二锥面(32)，其中，第一锥面(30)的锥角(α)小于阀座(23)的锥角(γ)，并且第二锥面(32)的锥角(β)大于阀座(23)的锥角(γ)，这样在两个锥面(30，32)的过渡处构成了一个环绕的密封边(40)，它在阀元件(7)的关闭位置上参照向着喷射孔(25)的燃料流在喷射孔(25)上游靠置在阀座(23)上，
其特征在于，
在阀元件尖部(13)的第一锥面(30)上构造了一个环绕的环形槽(35)。
2.按照权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，该环形槽(35)伸展在阀元件(7)纵轴线(19)的一个径向平面上。
3.按照权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于，在构造于阀元件杆(107)与环形槽(35)之间的锥面上至少设置了一个纵向槽(42)，它将阀元件杆(107)与环形槽(35)相连接。
4.按照权利要求3的燃料喷射阀，其特征在于，所述至少一个纵向槽(42)至少大致平行于第一锥面(30)的母线延伸。
5.按照权利要求3的燃料喷射阀，其特征在于，设置了多个纵向槽(42)，它们在阀元件(7)的圆周上均匀分布。
6.按照前述权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于，阀座(23)的锥角(γ)为55至65度、最好是大约60度。
7.按照前述权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于，第一锥面(30)和阀座(23)的锥角的差为小于1.5度、最好为0.5至1.0度。
8.按照权利要求7的燃料喷射阀，其特征在于，第二锥面(32)和阀座(23)的锥角的差为小于1度、最好为0.5至0.7度。
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