CN1664349A - 共轨喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机燃料喷射系统的共轨喷射器，它具有一个喷射器壳体，具有一个在该喷射器壳体中被一个活塞导向装置导向的阀活塞，该阀活塞与一个喷嘴针作用连接，并且具有一个由该阀活塞限制的控制室容积，一个排出通道和至少一个输入通道，其中，在打开状态下阀活塞的行程在阀活塞的背离燃烧室的端部上被排出通道区域内的一个行程止挡限制，由此达到喷射量对喷射时间特性曲线走向在最小喷射量范围内在整个压力范围上具有很大程度上无平台的、陡上升的走向，在满负荷运行时具有比部分负荷运行平缓下来的走向。这特别是在最小喷射量时的零量校准和避免过大喷射量变动方面是有利的。

Description

共轨喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机燃料喷射系统的共轨喷射器，它具有一个喷射器壳体，一个在该喷射器壳体中被一个活塞导向装置导向的阀活塞，该阀活塞与一个喷嘴针作用连接，并且具有一个由该阀活塞限制的控制室容积，一个排出通道和至少一个输入通道。
背景技术
这样的共轨喷射器从DE 19936668 A1中已知。一个高压泵将燃料输送到中央高压存储器中(共轨)。高压管道从高压存储器中引出通向与发动机缸对应的各个喷射器。这些喷射器被发动机电子装置单个地控制。轨道压力出现在压力室中和控制阀上。如果控制阀打开，被加载了高压的燃料就经克服喷嘴弹簧预压力抬起的喷嘴针旁边流过到达燃烧室中。控制室由一个套筒限定边界，该套筒在喷嘴针远离燃烧室侧的端部上的密封作用下可移动并且借助喷嘴弹簧保持贴靠在喷射器壳体上。
从DE 10123526 A1中已知，喷嘴针行程通过套筒与喷嘴针凸肩之间的距离来定义。该凸肩同时构成喷嘴针的止挡，由此可精确掌握行程并且避免喷嘴针液压粘牢。为了达到尽可能直线的燃料量特性曲线，有利的是，喷嘴针行程止挡不以纯液压方式实现。在纯液压行程止挡的情况下喷嘴针可能悬浮在压力垫上，这导致喷嘴针振动并且引起非线性的喷射量特性曲线。在纯机械止挡的情况下尽管可避免这种缺陷，但为此必需较大的控制量，这对喷射器效率产生不利影响。因此必须找到一种能同时减小以上两种缺陷的折中方案。
从DE 19724637 A1中知道，使用相对较长的喷嘴针。在运行中，由于高压力和快速的负载变化在喷嘴针上作用很大的压力。这些力导致喷嘴针在纵向上伸长和镦粗。这又使得喷嘴针行程根据作用在喷嘴针上的力而变化。
如在DE 10154576 C1中描述的，被包围在喷射器体或喷嘴体内部的喷嘴针在部分负荷范围内描绘出弹道曲线，喷嘴针不能到达其止挡位置。由此发生明显的喷射燃料量变动。但有利的是，喷射器如在DE 10157872 C1中描述的那样在其喷射量特性曲线方面明显更稳定地进行非弹道运行。在此，非弹道的说法是指稳定的运行状态，因为喷射针达到其最终行程并且不出现不确定的部分行程状态。共轨喷射器的非弹道运行会使得在喷射量特性方面运行稳定得多。喷射量的行程波动被有力地降低，由此可以有效避免喷射量在喷射器使用寿命上发生偏差。
从DE 0246373 A中知道一种喷射系统，它通过轴向调节喷嘴针的行程止挡来实现对应部分负荷范围和满负荷范围不同的喷射横截面。除最大行程外该喷嘴针对于部分负荷范围和满负荷范围的开启特性和关闭特性基本相同，因此在确定关闭弹簧尺寸和喷射孔尺寸时必须相互让步。这对混和气形成和排放产生不利影响。
在上述共轨喷射器中不利的是，它们或者在低喷射量范围内在特性曲线变化中具有平台，或者如果不是这样的话则在整个喷射量范围内，特别是在可使用的满负荷量时，具有完全弹道形的变化曲线。
发明内容
本发明的任务是，提供一种共轨喷射器，它一方面可以使在最小喷射量使实现无平台的特性曲线走向，另一方面能在满负荷运行中实现喷射量对喷射时间的非弹道式特性曲线变化。
该任务的解决方案是，一种用于内燃机燃料喷射系统的共轨喷射器，它具有一个喷射器壳体，一个在该喷射器壳体中被一个活塞导向装置导向的阀活塞，该阀活塞与一个喷嘴针作用连接，并且具有一个由该阀活塞限制的控制室容积，一个排出通道和至少一个输入通道，其中，在打开状态下阀活塞的行程在阀活塞的背离燃烧室的端部上被排出通道区域内的一个行程止挡限制。由此达到特别是在满负荷范围内对喷射量的限制，这特别是在喷射量变动方面是有利的。这特别是对新的状态下以及在整个寿命上更好地遵守排气极限值产生积极影响，并且还导致在满负荷运行中较少损害发动机。此外，由于较低的公差而提高了制造利润。可以省去在完全弹道式喷射器中用于修正大的满负荷喷射量变动的软件功能，这又避免了附加的费用和潜在故障因素。
在一个实施例中，阀活塞可以具有一个相对于阀活塞直径变细的活塞尖，该活塞尖在打开状态下止挡在行程止挡上。在一个特别优选的实施方式中，阀尖在其端部上具有一个锥形面，由此可以达到更好的绕流。与现有技术相比，特别是与端面具有例如铣削槽的DE 101 23526 A1相比，这种阀活塞可以简单并且很精确地作为车削件制成。可以省去附加的铣削加工步骤。此外，在控制室的锥形面上可以很容易地密封。
在一个变型实施例中排出通道具有一个节流部位，在它上面在通入控制室容积的区域内连接着一个通过一凸肩分开的、在直径上扩宽的段。该扩宽段的直径小于活塞尖的直径，由此构成行程止挡。与活塞尖的锥形面结合实现一个阀座。
在一个特别优选的实施方式中，排出通道的行程止挡在扩宽段向控制室容积的过渡处具有一个锥形面，它阻止尖锐过渡到该区域中，这特别是对燃料的流出特性产生积极影响，特别是在材料负载和噪声衰减方面。另一方面，阀活塞的行程可以通过行程止挡与锥形面之间的距离来定义，由此可以达到紧的公差。
在一个优选实施方式中，活塞尖的锥形面与排出通道的锥形面可以这样构造，使得向节流部位方向围成一个方向尖角形收缩的中间室。在燃料通过排出通道流出时在这些锥形面的区域内构成一个液体垫，由此得到一个近乎机械式的行程止挡。由此实现一个最大阀行程，它根据控制室容积的几何特性确定喷射量对喷射时间的与喷射压力有关的特性曲线。此外通过这种构型达到，阀活塞通过其活塞尖被对中心地导向。
一种具有上述特征中至少之一的共轨喷射器的喷射量对喷射时间特性曲线走向对于整个压力范围在最小喷射量范围内具有很大程度上无平台的、陡上升的走向。由此可以在最小喷射量区域内由于特性曲线的线性走向达到零量校准，这例如可以结合快速打开的两件式衔铁组件实现并且可以实现与此协调的控制室容积。
按照一个优选构型，该共轨喷射器为此在大喷射量(满负荷运行)范围内具有比中间喷射量(部分负荷运行)平缓下来的喷射量对喷射时间特性曲线走向，这降低了喷射量在大喷射量范围内的量变动。
附图说明
下面借助在附图中描述的一个实施例来详细解释本发明。附图表示：
图1  一个共轨喷射器的一个局部示意图，
图2  作为共轨喷射器的一部分的一个控制室和一个排出通道的一个放大的局部示意图，
图3  按照现有技术的喷射量对喷射时间特性曲线走向，
图4  按照本发明的喷射量对喷射时间特性曲线走向。
具体实施方式
图1示意性表示一个用于内燃机燃料喷射系统的共轨喷射器1的一个局部。该共轨喷射器具有一个喷射器壳体10，具有一个在该喷射器壳体10中被一个活塞导向装置60导向的阀活塞30，该阀活塞在下部区域中与一个在这里未示出的喷嘴针31作用连接，该喷嘴针将一个喷射阀相对于燃烧室关闭。由阀活塞30和一个排出通道20限制一个控制室容积40，该控制室容积具有至少一个输入通道61。
在排出通道20上方，该排出通道20被一个阀球50关闭。在阀球50上方安置了一个带有一个衔铁组件的磁体，在这里看不到，它特别是为两件式结构，该磁体通过弹簧力作用在阀球50上，将阀球压在一个锥形收缩的密封面上。通过控制磁体将衔铁抬起，这样，阀球50将排出通道20上的一个出流横截面释放，通过该出流横截面可从控制室容积40中流出一定量的燃料。控制室容积40中的压力由此下降，使得阀活塞30能够由于作用在阀活塞30上的力不平衡而向上朝排出通道20方向运动。这样，喷嘴针31将喷射阀打开并将一定量燃料喷入燃烧室中。这个过程说明了共轨喷射器1的基本功能，如从现有技术中已知的那样。
根据本发明规定，在打开状态下阀活塞30的行程在其背离燃烧室的端部上被排出通道20区域内的一个行程止挡24限定。在所示的实施例中，阀活塞30具有一个与阀活塞30的直径相比变细的活塞尖32，该活塞尖在打开状态下止挡在行程止挡24上。活塞尖32在其端部上具有一个锥形面33。
排出通道20具有一个节流部位21，在通入控制室容积40的区域内与它连接着一个通过一凸肩22分开的、在直径上扩宽的段。该扩宽段的直径小于活塞尖32的直径，由此构成行程止挡24。在这里示出的优选实施方式中，排出通道20上的行程止挡24在扩宽段向控制室容积40的过渡处具有一个这样的锥形面23，使得活塞尖32的锥形面33与排出通道20的锥形面23包围一个向节流部位21方向尖角形收缩的中间室。
图2以放大图示意表示处上面描述的细节。
通过锥形面23、33的几何构造，特别是通过锥形角，可以达到在燃料通过排出通道20流出时在锥形面23、33的区域内构成一个液体垫，它构成近乎机械式的行程止挡24。由此引起一个最大阀行程41，它根据控制室容积40的几何特性确定喷射量对喷射时间的与喷射压力有关的特性曲线。
图3表示根据现有技术的一个典型的喷射量对喷射时间的特性曲线走向。它们在最小喷射量范围内具有一个平台，这表示，在该范围内在喷射时间与由此产生的喷射量之间不存在线性关系，这使得零喷射量校准很困难。在这些特性曲线的其它走向中，按照现有技术的共轨喷射器1首先在喷射量与喷射时间之间具有一个较强上升的区域。这个被称为弹道式的区域然后折转，过渡到一个非弹道的、较平缓的走向中。这样的特性曲线也是典型的：在小喷射量范围内没有平台，但在较大喷射量时在整个工作范围内、从而也在使用的满负荷量时具有带有在现有技术部分中说明的缺陷的弹道走向。
图4表示按照在图1和2中描述的优选实施例的共轨喷射器1中的喷射量对喷射时间特性曲线。
在此有特征性的是，喷射量对喷射时间特性曲线走向对于整个压力范围在最小喷射量范围内具有很大程度上无平台的、陡上升的走向。在大喷射量(满负荷运行)范围内这些特性曲线具有比中间喷射量(部分负荷运行)平缓下来的走向(非弹道)。在此之间这些特性曲线根据喷射压力弹道式延伸。这得以实现是因为在特性曲线的该区域中不仅发生燃料中的压力上升，而且发生在喷射时间上变大的喷射横截面。特性曲线中从弹道区域到非弹道区域过渡时的“折转区域”的位置特别是由阀活塞30的阀行程41确定。近乎机械式的行程止挡24在此由一个液压垫构成，它由排出通道20和活塞尖32的锥形面23、33之间流出的燃料引起，该垫具有近似零的很小厚度。
首先是两件式结构的衔铁组件适合于特性曲线在最小喷射量区域内无平台的走向，这些组件可以特别快速开启地实施。它们与一确定的控制室容积40组合使用。
总之，从这种组合中对于这种共轨喷射器1的运行得到以下优点：
一方面在最小量区域内可以由于特性曲线线性延伸达到零量校准。另一方面在大量范围内在满负荷情况下出现较小的喷射量变动。这使得在新的时候以及在整个使用寿命上对更好地遵守排气极限值产生积极影响，并且使满负荷运行中发动机损害较低。此外，由于喷射量变动较小而提高了制造利润。可以省去在完全弹道式喷射器中用于修正大的满负荷喷射量变动的软件功能，这又避免了附加的费用和潜在故障因素。

Claims (12)

1.一种用于内燃机燃料喷射系统的共轨喷射器(1)，它具有一个喷射器壳体(10)，具有一个在该喷射器壳体(10)中被一个活塞导向装置(60)导向的阀活塞(30)，该阀活塞与一个喷嘴针(31)作用连接，并且具有一个由该阀活塞(30)限制的控制室容积(40)，一个排出通道(20)和至少一个输入通道(61)，其特征在于，在打开状态下阀活塞(30)的行程在阀活塞(30)的背离燃烧室的端部上被排出通道(20)区域内的一个行程止挡(24)限制。
2.根据权利要求1所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，阀活塞(30)具有一个相对于阀活塞(30)的直径变细的活塞尖(32)，该活塞尖在打开状态下止挡在行程止挡(24)上。
3.根据权利要求1或2所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，阀尖(32)在其端部上具有一个锥形面(33)。
4.根据权利要求1至3之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，排出通道(20)具有一个节流部位(21)，在通入控制室容积(40)的区域内与它连接着一个通过一凸肩(22)分开的、在直径上扩宽的段。
5.根据权利要求1至4之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，该扩宽段的直径小于活塞尖(32)的直径，由此可构成行程止挡(24)。
6.根据权利要求1至5之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，排出通道(20)的行程止挡(24)在扩宽段向控制室容积(40)的过渡处具有一个锥形面(23)。
7.根据权利要求1至6之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，阀活塞(30)的行程通过行程止挡(24)与锥形面(33)之间的距离来定义。
8.根据权利要求1至7之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，活塞尖(32)的锥形面(33)与排出通道(20)的锥形面(23)这样构造，使得向节流部位(21)方向围成一个方向尖角形收缩的中间室。
9.根据权利要求1至8之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，在燃料通过排出通道(20)流出时在这些锥形面(23，33)的区域内构成一个液体垫。
10.根据权利要求1至9之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，一个衔铁组件、特别是一个两件式结构的衔铁组件作用在一个阀球(50)上，该衔铁组件在共轨喷射器(1)关闭的状态下将排出通道(20)封闭。
11.根据权利要求1至10之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，通过根据权利要求1至8之一所述特征中至少之一，喷射量对喷射时间特性曲线走向对于整个压力范围在最小喷射量范围内具有很大程度上无平台的、陡上升的走向。
12.根据权利要求1至11之一所述的共轨喷射器(1)，其特征在于，喷射量对喷射时间特性曲线在大喷射量(满负荷运行)范围内具有比中间喷射量(部分负荷运行)平缓下来的走向。
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