CN1771389A - 用于内燃机的燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
一种用于内燃机的燃料喷射阀，其中构造有一个阀座(18)，由该阀座引出至少一个喷射孔(20)，阀针(8)用构成在其上的阀密封面(35)与阀座(18)相互作用及由此可使该至少一个喷射孔(20)封闭或打开。在阀密封面(35)上构造有第一密封棱(26)及第二密封棱(28)，其中当阀针(8)在闭合位置时第一密封棱(26)在该至少一个喷射孔(20)的上游密封地靠触在阀座(18)上及第二密封棱(28)在该至少一个喷射孔(20)的下游密封地靠触在阀座(18)上。阀针(8)在其朝着阀座(18)的端侧上具有一个空槽(37)，使得构成一个通过阀针(8)在阀座(18)上的靠触可弹性或塑性地向内变形的密封唇(40)，在该密封唇上构造了该第二密封棱(28)。
Description
现有技术
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射阀，这种燃料喷射阀例如已由公开文献DE 103 15 821 A1公开。该公知的燃料喷射阀具有一个阀座，由该阀座至少引出一个喷射孔。在该燃料喷射阀中设有一个活塞形状的阀针，它被构造成阀外针。该阀针具有一个阀密封面，阀针用该阀密封面与阀座通过其纵向运动相互作用，以致由此可使喷射孔打开或封闭，以便控制燃料到燃烧室中的喷射。在阀密封面上构造有两个密封棱，当阀针接触在阀座上时其中第一密封棱在上游及第二密封棱在下游与阀座上的至少一个喷射孔形成靠触。由此使这些喷射孔完全被相对于燃料喷射阀中的其它燃料密封。
然而，在公知的燃料喷射阀中产生的困难是：为了在两个密封棱上达到可靠的密封，这样地设置密封棱，即当阀针向阀密封面上运动时首先是第二密封棱接触在阀座上及只有在较高的闭合力及阀针的阀座侧端部上有相应的弹性变形时第一密封棱才接触到阀座上。对此所要花费的力很大：阀针径向向内的变形只可通过整个阀针的镦压才能实现，这需要高的力。阀针上的闭合力除液压压力-在共轨应用时该液压压力通常持续地作用在阀针上-外，还要施加引起密封的力，这就降低了有效的打开压力。尤其对于通过阀针的疲劳或其塑性变形在其工作寿命期间改变用于阀针密封所需的力的情况，打开力也改变及由此打开压力也改变，这将引起燃料喷射阀的喷射特性的改变。
本发明的优点
相比之下，根据本发明的具有权利要求1特征部分特征的燃料喷射阀具有其优点，即喷射孔的密封在上游及下游通过阀针来实现，对此，与所产生的闭合力相比仅需要很小的力。为此根据本发明的阀针在其阀座侧端面具有一个空槽，以致构成一个可弹性或塑性地向内变形的密封唇，在该密封唇上构造有第二密封棱。通过该空槽使密封唇易于变形，而不会使阀针壁厚过于减小，如果该阀针是构造成空心针的。由此保持了阀针的稳定性并同时达到喷射孔很好的密封。并且形成密封唇的空槽也可应用在无纵向孔的阀针上。在这里通过在其它情况下不能实现的、既在喷射孔的上游也在其下游的密封使被燃料注入的、在喷射间歇时通过喷射孔与燃烧室连通的容积进一步减小。由此使内燃机的碳氢化合物的排放明显减小。
通过从属权利要求可实现本发明技术方案的有利构型。
如果阀针被构成具有相应纵向孔的空心针，该空槽可有利地通过纵向孔的阀座侧端部上的一个径向的扩展部分构成。有利的尤其是它被构成斜面的，以使得空槽被构成一个截锥形的形状。这易于被制造，及第二密封棱可精密地被构成锐棱，其中第二密封棱同时构成阀针的阀座侧端部。视对于阀针及其稳定性的要求而定其它形状的空槽也可以是有利的。起决定作用的是对阀针的在其上构造了第二密封棱的燃烧室侧端部这样地削弱，以便构成一个密封唇，该密封唇具有这样的弹性，以致很小的力便可使它弹向内。
如果阀针被构成实心的及不具有纵向孔，则从横截面中看空槽可用相同方式实施。弹性的密封唇也用于喷射孔的相应密封。
特别有利的是，密封唇从横截面中看被构成三角形的。由此在外边缘上自动地得到第二密封棱，它可被精密地制造。
附图
在附图中表示出现有技术及根据本发明的燃料喷射阀的各个实施例。附图为：
图1：根据本发明的、具有两个相互引导的阀针的燃料喷射阀的纵截面图，
图2：图1中由II标示的区段的一个放大图，
图3：图2中由III标示的区段的一个放大图，其中图2及3的构型表示现有技术，
图4：用与图2相同的视图表示的本发明的第一实施例，
图5：图4中由V表示的区段的放大图，
图5a，5b，5c，5d，5e及5f：用与图5相同的视图表示的本发明的其它实施例，
图6：表示由现有技术公开的燃料喷射阀的纵截面图，其中这里仅设置了一个阀针，
图7：表示图6中由VII表示的区段的一个放大图，
图8：用与图7相同的视图表示的本发明的另一实施例，及
图9：表示图8中由IX表示的区段的放大图。
具体实施方式
图1以纵截面图表示根据本发明的一个燃料喷射阀。在一个阀体1中构造有一个孔5，该孔在其燃烧室侧端部被一个基本上锥形的阀座18构成边界。这里阀体1借助一个加紧螺母3夹紧在一个图中未示出的保持体上。由阀座18引出一些喷射孔20及内喷射孔22，这些喷射孔在燃料喷射阀的安装状态中通到内燃机的燃烧室中。在孔5中设有一个阀针8，该阀针在孔5中背离阀座的区域中被导向。阀针8由被导向的区段起向着阀座18逐渐变细以构成一个压力肩12及在其燃烧室侧端部过渡到一个基本上也是锥形的阀密封面35，阀针8用该阀密封面与阀座18相互配合。在阀针8与孔5的壁之间构造有一个压力室14，该压力室在压力肩12的高度上径向扩宽。一个延伸在阀体1中的输入通道16通到压力室14的径向扩宽区域中，通过该输入通道向压力室14注入处于高压下的燃料。
在阀针8中构造有一个纵向孔11，在该纵向孔中纵向可移动地设有一个内阀针10。内阀针10在它的位于阀座侧的端部具有一个内阀密封面42，内阀针也用该内阀密封面与阀座18相互配合。阀针8及内阀针10与阀座18这样地相互配合，即当阀针8接触在阀座18上时压力室14相对喷射孔20，22被密封。如果阀针8受压力肩12上的液压力的驱动及抵抗闭合力从阀座18上抬起，则燃料由压力室14穿过阀座面35与阀座18之间流到喷射孔20及通过这些喷射孔喷射到燃烧室中。在该过程中内阀针10至少暂时地保持在其闭合位置中，在该闭合位置中它也通过一个闭合力来保持。在阀针8从阀座18上抬起后，这时内阀针10被燃料压力加载，这通过内阀针10上相应的压力面导致一个与闭合力相反方向的打开力。视闭合力的控制而定，内阀针10现在也从阀座18上抬起及使内喷射孔22释放或它通过相应的高闭合力保持在其闭合位置中。以此方式燃料可通过所有的喷射孔20，22或仅通过一部分喷射孔20被喷射到燃烧室中。通过闭合力的提高或通过对压力室14的燃料输入部分的节流来结束喷射，及阀针8与内阀针10在纵向上向相应的闭合位置往回滑动到与阀座18相接触。
图2表示图1的在阀座区域中由II指示的区段的放大图，这里图中所示的构型相应于公知的现有技术的构型。阀针8用其阀密封面35覆盖喷射孔20。在此情况下该密封既相对压力室14也相对内阀针10与阀针8之间留有的中间空腔来实现。否则可能出现由燃料产生的高的碳氢化合物的排放，该燃料由该中间空间在喷射间歇中通过喷射孔20进入燃烧室。为了实现该密封，由现有技术公开了，阀座面35设有第一密封棱26及第二密封棱28。为此阀密封面35被分成第一锥面30，第二锥面31，第三锥面32及第四锥面33，其中第一密封棱26被构成在第一锥面30至第二锥面31的过渡位置上及第二密封棱28被构成在第三锥面32至第四锥面33的过渡位置上。在图3中再次放大地表示出图2中由III标示的区段。为了在两个密封棱26，28处达到密封及在这两个区域上保证足够的单位面积压力，公开了，这样地构成第二密封棱28，即当阀针8向着阀座18运动时该第二密封棱首先接触在阀座18上。仅当阀针8的阀座侧端部通过将阀针8压在阀座18上的闭合力径向向内地产生弹性变形后，第一密封棱26才接触在阀座18上。但对此需要大的力，尽管阀针8在第二密封棱的区域中的宽度仅约为0.15mm。
为了克服该问题，根据本发明的燃料喷射阀例如象图4中所示地构成。这里与图1至3中相同的部件用与其相同的标号表示，由此在其内容上可完全参照对这些附图的描述。在阀针8的燃烧室侧端部构造有一个空槽37，这里该空槽通过纵向孔11的径向扩大而构成。图5表示该空槽37区域中的一个放大视图。该空槽37具有一个截锥的形状及被这样地构成，即它构成一个密封唇40，第二密封棱28被构造在该密封唇上。从横截面中看该密封唇40具有大致三角形形状及由此在其上构成第二密封棱28的外棱有如此的柔韧性，以致通过较小的力便可使它径向向内地变形。如果密封棱26，28也如图2及3的公知实施例那样地设置，则在阀针8的闭合运动时第二密封棱28首先接触到阀座18上。通过空槽37构成的密封唇40现在由小的轴向力在径向上被向内压及由此能使第一密封棱26接触在阀座18上及密封喷射孔20。在此情况下阀针8的壁厚在环形槽24的区域中几乎没有被削弱，由此实际上依然得到与以前相同的阀针8的稳定性。这里通过空槽37的构造取消了第四锥面33。
以下在对图5a至5f所示的其它实施例的描述中仅详细说明与图5的区别，而对于未改变的部分将不详细的说明。在图5a中空槽37具有下部改变的截锥形状，即它被这样地构成：在阀针8的阀座侧端部构成一个环形面44。第二密封棱28被构成在该环形面44的外边缘上，这使阀针8的尖部更稳定一些，但柔韧性也稍小一些。在图5b中表示一个实施例，其中环形面44稍微倾斜地构成，以致第二密封棱28不再构成阀针8的阀座侧端部。然而这里通过空槽37也可保证：在该区域中有足够的柔性。
图5c表示另一实施例，其中空槽37又被这样地构成，即形成一个环形面44。这里的环形槽44不是由两个锥面构成的，而它具有一个圆滑的曲线。由此视环形槽24的结构而定，可得到密封唇40的大一些的柔性。
图5d表示又一实施例，其中空槽37不再是截锥形，而是构造成钟形，以致密封唇40更加薄及由此形成更大的柔性。这里环形槽24也是由两个锥面构成的。
在图5e所示的实施例中，在环形槽24中在第二锥面31与第三锥面32之间构造有一个台肩34。由此使密封唇44合乎要求地变弱及使柔性进一步提高。但也可以，如图5f所示，取代锥面31，32与台肩34之间棱状的尖锐过渡，使台肩34与第三锥面32整成圆角，这将导致该区域中缺口应力的减小。
图6表示一个由现有技术公开的燃料喷射阀。它的结构在很大程度上相应于图1中所示的结构，由此相同的部件用相同的标号来表示。只要部件与以上所述的实施例的部件相同，将参照那里的描述。这里阀针8不具有纵向孔，由此取消了内阀针。阀针8以公知的方式控制由压力室14到喷射孔20的燃料流，其方式是它在纵向上运动。图7表示图6的阀座18的区域中的放大图。阀密封面35具有第一锥面30及第二锥面31，它们的张角这样地构成，即在它们之间构成一个第一密封棱26’，在该第一密封棱与阀座18之间产生了喷射孔20相对压力室14的密封。锥形的阀座18向阀体1的燃烧室侧端部不是以尖端终止，而是通到一个剩余容积46中，该剩余容积具有基本上半球形状。该剩余容积46被用作在加工阀座8时的退刀处。该剩余容积46在燃料喷射阀闭合时通过喷射孔20与燃烧室保持连接，这对内燃机的碳氢化合物的排放产生不利影响。为了减小该剩余容积46，根据本发明的阀针8将如图8中的根据本发明的实施例那样地构成。在阀座侧端部构造有一个截锥形空槽37，以致构成一个密封唇40。这里该密封唇40将相对剩余容积46密封喷射孔20，由此使始终与喷射孔20连接的被注入燃料的容积被限制在环形槽24的容积上。
这里空槽37也可设置不同的形状，例如钟形，如图5d中所示，或半球形。同样，在此也可转用在图5a至5f中所示的所有环形槽24的形状。
在阀针8的闭合过程中除了密封唇40的纯弹性变形外，也可考虑密封唇40可塑性地变形。在新的燃料喷射阀第一次闭合过程时密封唇40被这样地变形，使得两个密封棱26，28接触到阀座18上，这时也取消了始终需要的使密封唇40向内变形的小的力。密封唇40的变形也可以是塑性-弹性地进行，即在第一次闭合过程中使第一密封棱26靠触在阀密封面18上所需的整个变形的一部分塑性地发生，这使得用于密封唇40的弹性变形所需的力进一步地减小。
Claims (17)
1.用于内燃机的燃料喷射阀，在该燃料喷射阀中构造有一个阀座(18)，由该阀座引出至少一个喷射孔(20)，及具有一个阀针(8)，该阀针用构成在该阀针(8)上的阀密封面(35)与阀座(18)相互作用，及由此可使该至少一个喷射孔(20)打开或关闭，及具有一个构成在阀密封面(35)上的第一密封棱(26)及一个第二密封棱(28)，其中当阀针(8)在闭合位置时第一密封棱(26)在该至少一个喷射孔(20)的上游密封地靠触在阀座(18)上及第二密封棱(28)在该至少一个喷射孔(20)的下游密封地靠触在阀座(18)上，其特征在于：阀针(8)在其朝着阀座(18)的端侧上具有一个空槽(37)，使得构成一个通过阀针(8)在阀座(18)上的靠触可弹性或塑性地向内变形的密封唇(40)，在该密封唇上构造了该第二密封棱(28)。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：阀针(8)具有一个纵向孔(11)及空槽(37)在纵向孔(11)的阀座侧端部被构造成一个径向的扩展部分。
3.根据权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于：空槽(37)被构造成一个截锥形的形状。
4.根据权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于：空槽(37)具有钟形。
5.根据权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于：空槽(37)具有半球形状。
6.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：第二密封棱(28)被构成在阀针(8)的阀座侧端部上。
7.根据权利要求6的燃料喷射阀，其特征在于：阀针(8)在其阀座侧端部具有一个环形面(44)。
8.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：空槽(37)被构造成截锥形。
9.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：空槽(37)具有钟形。
10.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：空槽(37)具有半球形状。
11.根据权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于：在横截面中看，密封唇(40)具有基本上三角形的形状。
12.根据权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于：在第一密封棱(26)与第二密封棱之间延伸着一个环形槽(24)。
13.根据权利要求12的燃料喷射阀，其特征在于：环形槽(24)由两个锥面(31；32)构成。
14.根据权利要求13的燃料喷射阀，其特征在于：在两个锥面(31；32)之间构造有一个台肩(34)。
15.根据权利要求1至14中一项的燃料喷射阀，其特征在于：阀座(18)被构成基本上锥形的。
16.根据权利要求1至15中一项的燃料喷射阀，其特征在于：阀密封面(35)被构成基本上锥形的。
17.根据权利要求1至16中一项的燃料喷射阀，其特征在于：在阀针(8)运动到阀座(18)上时阀针(8)首先用第二密封棱(28)靠触在阀座(18)上，及仅当密封唇(40)弹性或塑性变形后第一密封棱(26)才靠触在阀座(18)上。
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