CN1386170A - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料喷射阀,特别是直接伸入到内燃机燃烧室中的燃料喷射阀,具有一个可被激励的致动器(10,11,12),具有一个可由该致动器(10,11,12)作用运动的阀关闭体(7),具有一个固定的阀座(22),阀关闭体(7)与该阀座配合作用,用于打开和关闭所述阀,具有一个构造在下游的喷出区域中的燃料出口,它由至少一个在阀座(22)下游设置的排出孔(23)构成,并且具有一个在阀座(22)下游和在具有所述至少一个排出孔(23)的喷出区域上游构成的死体积(25),在该阀关闭体(7)上设置了一个用于存储燃烧室气体、为盲孔(33)形式的带有直接到所述死体积(25)的入口的装置(33)。

Description

燃料喷射阀
现有技术
本发明涉及一种独立权利要求所述类型的燃料喷射阀。
在发动机运行时,一般在直接将燃料喷入内燃机燃烧室时、特别是在直接喷射汽油或者喷射柴油时会出现这样的问题,即喷射阀的在下游侧的伸入燃烧室的尖部通过燃料沉积结焦或者说在火焰前峰形成的炭黑颗粒积聚在阀尖部上。因此,在起今为止已知的伸入到燃烧室中的喷射阀中,在其使用寿命上存在着对喷雾参数(例如静流量、油束角,小滴尺寸,成绺性)产生不利影响的危险,它会导致内燃机运行故障或者直至喷射阀发生故障。
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,所述结焦(积炭)、特别是在具有排出孔的伸入到燃烧室中的阀尖部上结焦的负面影响被限制或者被消除。通过本发明的装置的构造可以在很大程度上阻止在排出孔中的结焦沉积,所述装置用于存储燃烧室气体,带有到死体积的入口,所述死体积位于阀针端部与包含排出孔的喷出区域之间。通过气相相对于液相的升力,所述气体保留在用于存储燃烧室气体的装置中。
以这种方式可以在直接将燃料喷射到燃烧室中时在燃料喷射阀上其长的使用寿命期间稳定地维持喷雾参数以及阀功能。
通过在从属权利要求中所述的措施,可以有利地进一步构造和改进在独立权利要求中说明的燃料喷射阀。
有利的是,在朝向排出孔的阀针端部上或者在阀关闭体上在其朝向死体积的表面上设置一个或多个盲孔。在此要保证,所述盲孔具有通到死体积的入口,并且所述气体体积通过升力不能由气体存储体积中逸出。
附图
本发明的实施例在附图中简化示出,并且在下面的说明中被进一步说明。其中,
图1是部分示出的燃料喷射阀;
图2是通过一个排出孔的示意性剖面,带有处于其中的并且被切断的液体柱。
实施例的说明
在图1中部分示出了一个用于混合气压缩、强迫点火式内燃机的喷射阀形成的阀的实施例。该喷射阀具有一个管状阀座架1,在其中与阀纵轴线2同心地构造了一个纵向孔3。在纵向孔3中安置了一个例如为管形的阀针5,它在其下游端部6上与一个例如球形的阀关闭体7固定连接,在阀关阀体的圆周上设置了例如5个用于使燃料流过的削平结构8。
喷射阀的操作以公知方式、例如电磁式实现。一个示意出的电磁路用于轴向移动阀针5并且因此逆着一个未示出的复位弹簧的弹簧力打开喷射阀或者关闭喷射阀,该电磁路带有一个电磁线圈10、一个衔铁11和一个铁芯12。该衔铁11与阀针5的背离阀关闭体7的端部通过例如一道借助激光形成的焊缝相连接,并且对准铁芯12。
一个阀座体16的导向孔15用于在轴向运动期间导向阀关闭体7,该阀座体通过焊接被密封地装配到与阀纵轴线2同心分布的纵向孔3中阀座架1的位于下游的、背离铁芯12的端部中。阀座体16例如被构造成碗形,其中,阀座体16的一个外壳部分17向着衔铁11方向过渡到一个靠置在阀座架1上的法兰18上。在与法兰18相对的相反侧上,阀座体16具有一个底部分19,它例如为凸出地拱起。
阀座体16的插入深度决定了阀针5的行程大小,因为阀针5的一个终端位置在电磁线圈10未激励时通过阀关闭体7靠置在阀座体16底部分19上的向下游锥形收缩的或者稍微弯曲构造的阀座面22上而被确定。阀针5的另一个终端位置在电磁线圈10激励时例如通过衔铁11靠置在铁芯12上被确定。阀针5这两个终端位置之间的位移,因此就是所述行程。球形的阀关闭体7与阀座体16的截锥形或者弯曲的阀座面22配合作用,该阀座面被构造在导向孔15和多个设置在阀座体16底部分19的中心区域中的排出孔23之间,底部分19构成了燃料喷射阀的喷出区域。
燃料喷阀特别是作为所谓的多孔阀构成,它特别适合于直接将燃料喷射到未示出的燃烧室中。在此,在阀座体16的底部分19中加工了至少2个、但是也可以是4个或者还可以更多的排出孔23,例如借助于腐蚀、激光钻孔或者冲压进行加工。为了实现燃料向燃烧室的所希望的填充,这些排出孔23例如相对于阀纵轴线2有不同的定向角度,其中例如所有的排出孔23向下游方向以一个角度离开阀纵轴线2。
特别是这种用于直接将燃料喷射到燃烧室中的多孔阀是特别容易结焦的,所述阀的排出孔直接处于燃烧室气氛中。在不利的情况下,这些排出孔在它们的圆周上会通过结焦积聚而生长,由此,不再能够在允许的范围内计量和配量所希望的喷射量。
借助本发明的燃料喷射阀在很高的程度上避免,在排出孔23区域中的燃烧室结焦沉积损坏排出孔并且在阀的使用寿命上大大改变喷射量。
因为阀关闭体7和阀座体16的弯曲的底部分19以不同的半径构型,在燃料喷射阀关闭时,在排出孔23区域中环形环绕的阀座面22内在阀关闭体7和底部分19之间存在着一个被封闭的中间腔,它是一个死体积25。为了避免在排出孔23上积炭,按照本发明在死体积25中实现一种气体存储。在说明该气体存储的作用原理之前,在下面应该简单地解释结焦沉积的形成。
根据示意性示出排出孔23的图2,以下说明通流以及结焦的过程。当阀关闭体7在喷射过程结束时压回到阀座面22上时,通过排出孔23的流动被突然停止。也即在后面不再有燃料跟着流过阀座面22上的阀座区域到死体积25中。
在阀关闭之前不久还由排出孔23排出的液体柱27,由于它们的质量而具有一定的惯性。由于阀关闭和与此相连的流动停止,在阀座区域中形成的在液体柱27中的负压从排出孔23的排出平面28起向上游方向在排出孔23内由于惯性原因变大。在液体柱27内的一定部位29处低于液体的蒸汽压力。在该部位29形成了冲击式的蒸气相,由此,液体柱27的在部位29下游的部分30受惯性作用从其余的液体上被脱下。
在排出孔23内形成了液体的弯月面(Meniskus),在其上存在着液体与包围阀的气体之间的相界。在直接将燃料喷入燃烧室中时,所有的部件直接在燃烧室上处于极端热作用下,也包括直接喷射阀,特别是伸入燃烧室中的排出孔23。在燃烧期间,特别是在上述的相界上形成结焦残留物,它们积聚在排出孔23的内壁上并且导致已经描述的需要克服的缺点。这样在公知的阀中,在排出孔23内的一定深度上形成环状的结焦沉积,它们有害地收缩通流断面。
借助于本发明燃料喷射阀的结构,使得排出孔23被完全排空,因此在排出孔23内不会形成结焦沉积。因此,按照本发明直接在死体积25上提供一个用于气体存储的装置。在图1示出的实施例中,所述用于存储气体的装置被实施成在阀关闭体7中在其朝向死体积25的表面上的中心盲孔33。该盲孔33被燃烧室气体或者溶解在燃料中的空气充满。由于气相相对于液相的升力,所述气体保留在盲孔33中。
在通过将阀关闭体7从阀座面22上抬起而打开阀时,在死体积25中的液体压力增加,由此在盲孔33中的气体体积被压缩。在此,所述气体被更深地压入所述盲孔33中。在关闭阀时所述液体压力又下降,在盲孔33中的气体体积又膨胀。因为在关闭阀时液体向死体积25中的进一步流入被中断,由于刚才还排出的液体的惯性在液相中形成一个负压。由此,盲孔33的气体体积还可以进一步膨胀,它部分地到达死体积25中。以这种方式被排挤的液体体积可以从排出孔23排出。
在死体积25中又形成一个压力平衡时,剩余的液体体积由于气相的压缩又由排出孔23拉回到死体积25中。排出孔23被完全地由燃烧室气体充满。液体柱从排出孔23中完全消失。以这种方式,在排出孔23中不再存在液体柱27的弯月面。因此,在排出孔23中现在也不能形成不利的环状结焦沉积。
代替一个盲孔33,也可以在朝向排出孔23的阀针端部上或者在阀关闭体7上并排设置多个小盲孔33。其优点是,在气体存储体积相同时,各个盲孔33的横截面更小,因此在这些盲孔33中的毛细作用增加。这样,通过液体的流动力将所存储的气体从所述盲孔33中逐出的还要少。
阀针尖部或者说阀关闭体7都不是唯一的燃料喷射阀的在其上可以构造本发明盲孔33的构件。确切地说,仅仅应当保证,这些盲孔33具有通到死体积25的入口,并且所述气体体积通过升力不能由气体存储体积中逸出。

Claims (10)

1、一种燃料喷射阀,特别是直接伸入到内燃机燃烧室中的燃料喷射阀,具有一个可被激励的致动器(10,11,12),具有一个可由该致动器(10,11,12)作用运动的阀关闭体(7),具有一个固定的阀座(22),阀关闭体(7)与该阀座配合作用,用于打开和关闭所述阀,具有一个构造在下游的喷出区域中的燃料出口,它由至少一个在阀座(22)下游设置的排出孔(23)构成,并且具有一个在阀座(22)下游和在具有所述至少一个排出孔(23)的喷出区域上游构成的死体积(25),其特征在于,在至少一个构成所述死体积(25)边界的构件上设置了一个用于存储燃烧室气体、带有直接到所述死体积(25)的入口的装置(33)。
2、按照权利要求1所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述存储燃烧室气体的装置(33)被这样构造,使得被存储的气体通过升力不能由气体存储体积中逸出。
3、按照权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述存储燃烧室气体的装置由在一个构成所述死体积(25)边界的构件上的盲孔(33)构成。
4、按照权利要求1或2所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述存储燃烧室气体的装置由在至少一个构成所述死体积(25)边界的构件上的多个盲孔(33)构成。
5、按照权利要求3或4所述的燃料喷射阀,其特征在于,在一个朝向排出孔(23)的下游阀针端部上或者在阀关闭体(7)上在其朝向死体积(25)的表面上设置了所述至少一个盲孔(33)。
6、按照权利要求5所述的燃料喷射阀,其特征在于,该阀关闭体(7)构造成球形,并且所述至少一个盲孔(33)具有一个圆柱形形状。
7、按照权利要求6所述的燃料喷射阀,其特征在于,所述至少一个盲孔(33)沿着阀纵轴线(2)伸展。
8、按照前述权利要求之一所述的燃料喷射阀,其特征在于,具有所述至少一个排出孔(23)的喷出区域作为具有所述阀座(22)的阀座体(16)的底部分(19)被作成凸出的拱形。
9、按照前述权利要求之一所述的燃料喷射阀,其特征在于,该燃料喷射阀伸入到强迫点火式内燃机的燃烧室中。
10、按照权利要求1至8之一所述的燃料喷射阀,所述燃料喷射阀伸入到压燃式内燃机的燃烧室中。
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