CN101529078A - 用于喷射燃料的喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机燃烧室(3)中的喷射器，具有喷射器壳体(9)，在该喷射器壳体中容纳了用于控制喷射阀元件(7)的控制阀(5)，该喷射阀元件释放或关闭至少一个喷射开口(11)，其中该控制阀(5)包括阀活塞(39)，通过该阀活塞可以释放或关闭从控制室(25)到燃料回流部(37)的一连接。所述阀活塞(39)包括基本环形的座面(41)，该座面可以被置于座(43)中。在阀活塞(29)上构造了肩台(55；93)，该肩台这样设置在阀活塞(39)的高压侧，使得由燃料施加在肩台(55；93)上的压力支持阀活塞(39)的关闭运动。

Description

用于喷射燃料的喷射器
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于将燃料喷射到内燃机燃烧室里面的喷射器。
背景技术
为了将燃料喷射到自点火的内燃机、尤其是直接喷射的柴油发动机的燃烧室中，越来越多地使用冲程控制的高压存储器***(共轨***)。在冲程控制的高压存储器喷射***中可以使喷射压力适配于负载和转速。
在冲程控制的燃料喷射器中通过伺服控制室来控制喷射阀元件。通过具有球形关闭元件的电磁阀控制伺服控制室中的压力。但是这不是压力平衡的且需要高弹簧力、高电磁开关力和许多结构空间。借助球电磁阀的控制对于多次喷射具有强的限制。不能实现喷射之间的非常短的间隔。
在控制阀的阀活塞处于压力平衡时可以实现更小的弹簧力、更小的电磁力、更小的阀行程并由此实现更快的转换时间。由此可以改善多次喷射能力。压力平衡的控制阀如同由现有技术已知的那样具有高压密封的导轨和直线形的密封座，该密封座相应于导轨直径。由此使阀门在静止状态是压力平衡的。
但是压力平衡的阀门的缺陷是，对于针式关闭体可能产生关闭回跳。此外在阀活塞关闭时在直线形阀棱边上的负载是非常大的。因此产生磨损，它有损于功能。
发明内容
按照本发明构造的用于将燃料喷射到内燃机燃烧室中的喷射器包括一喷射器壳体，在该喷射器壳体中容纳一用于控制一喷射阀元件的控制阀，该喷射阀元件释放或封闭至少一个喷射开口。该控制阀包括一阀活塞，通过该阀活塞可以释放或关闭从一控制室到一低压区域的连接。所述阀活塞包括一基本上环形的座面，该座面可以被置于一平座中。这样构造该控制阀，使得它是压力平衡的。
在压力平衡的控制阀中，在高压侧在座面以外没有或只有非常小的压力面。为此，阀活塞在高压侧在一阀导轨中被导向。座面-高压处于该座面上-的座直径还大致相应于导轨直径。
“基本环形的座面”在本发明的意义上意味着，座面可以环形地构成。此外可以使座面不是精确环形的。因此座面可以具有例如小的刃。
在一个实施形式中，在阀活塞上构造了肩台，该肩台这样设置在阀活塞的高压侧上，使得由燃料施加在肩台上的压力支持阀活塞的关闭运动。
环形密封面的优点是，由此减小在针关闭时密封面的负载并且提高了冲击阻尼。由此改善了回跳特性，即，发生微小的或根本不发生回跳，由此提高多次喷射能力并且减小阀磨损。通过密封面会产生压力的附加打开，但是该打开通过压力平衡的阀活塞通过目前可供使用的电磁执行机构可控制地被保留。
在一优选的实施形式中，阀活塞上的座面被一阻尼面包围，其中阻尼面和座面构造成一台阶，由此使阻尼面在控制阀关闭时不触靠在阀座上。通过阻尼面优化了阀活塞的冲击缓冲。阻尼面能在加工技术上以简单的方式被实现，因为通过环形座面而存在用于间距尺寸的基准面。因为由于座面使阀座得磨损最小，由此在喷射器的使用寿命上可稳定地实现阻尼面。
一般地，按照本发明构造的喷射器的控制阀是电磁操纵的。也可以变换地使控制阀例如通过压电执行机构来操纵。
为了控制阀活塞的高压侧上的压力，控制阀上的高压区域通过至少一个节流单元与燃料高压管路连接，通过该燃料高压管路使处于***压力下的燃料从高压存储器流到喷射器。
在一优选的实施形式中，所述座是平座，环形座面可置于该座中。通过将阀座构造成平座能够实现阀活塞的两件式结构方式。由此阀活塞的导轨和环形座面可以制造在不同的部件中。这允许环形座面的良好的加工性并由此允许成本有利的制造。如果代替平座例如使用锥形座，则需要使环形座面和阀活塞的导轨在一个结构部件上实现，因为只有当环形座面在整个圆周上贴靠在锥形座上时，才能实现控制阀的对液体密封的关闭。为此需要阀活塞的精确导向。与此不同的是，环形座面在平座上的轴向移动不会导致在控制阀关闭时的不密封。
为了可以实现各次喷射之间的短间隔，阀活塞优选与电磁阀地衔铁一体地构成。由此能够实现衔铁和阀活塞的微小运动质量。此外优选使衔铁容纳在一衔铁室中，该衔铁室与用于控制喷射器的燃料量的回流路径脱联。由此使电磁执行机构的转换动态性与回流条件无关。
在阀活塞上构造的肩台-该肩台这样设置在阀活塞的高压侧，使得由燃料施加在该肩台上的压力支持阀活塞的关闭运动-的优点是，通过该肩台产生液压的阀关闭力，该阀关闭力补偿来自环形座面的打开液压力。由此能够实现还几乎是压力平衡的控制阀。此外通过该肩台可以使控制阀以更大的密封面被构造，由此改善了密封阀座的阻尼特性并且进一步减小了磨损。此外在阀座已关闭时在肩台上形成一液压关闭力，该关闭力阻止阀门再打开。由此能够实现最佳的阀协调性和改善的多次喷射能力。
在一个实施形式中，在阀活塞中构造了穿通结构，一销容纳在该穿通结构中，该销以其背离所述座的面支承在喷射器壳体上以及该销在阀活塞中对高压密封地被导向。通过该销能使阀活塞压力平衡地构成。
为了尽管存在肩台也能几乎压力平衡地构造阀活塞，使该肩台的横截面积约为环形座面的横截面积的50％。
优选使所述穿通结构的横截面积小于由阀活塞的环形座面的外圆周所包围的横截面积。优选使所述导轨的直径大于或等于所述座面的内径并且小于或等于所述座面的外径。
在一变换的实施形式中，阀活塞在一导轨中被导向，其中，为了在阀活塞上构造肩台，使阀活塞的在所述导轨的区域中的横截面积小于由所述座面的外圆周包围的横截面积。由此阀活塞可以几乎压力平衡地构成，所述肩台的横截面积约为所述座面的横截面积的50％。
附图说明
在附图中示出本发明的实施形式并且在下面的描述中详细解释。附图中：
图1以第一实施形式示出按照本发明构成的燃料喷射器，
图2以第二实施形式示出按照本发明构成的燃料喷射器。
具体实施方式
在图1中以第一实施形式示出按照本发明构成的燃料喷射器。
在用于将燃料喷射到内燃机燃烧室3中的喷射器1中，用于控制喷射阀元件7的控制阀5容纳在喷射器壳体9中。为了将燃料喷射到内燃机燃烧室3中，喷射阀元件7释放或者封闭至少一个喷射开口11。喷射阀元件7被喷嘴室13包围，该喷嘴室通过高压管路15与燃料输入管路17连接。燃料输入管路路17使高压存储器喷射***(共轨***)的高压存储器19与喷射器1连接。
在喷射阀元件7的背离至少一个喷射开口11的一侧上，在喷射阀元件7上连接了控制活塞21。控制活塞21以背离喷射阀元件7的端面23限定了控制室25。控制活塞21在活塞导轨27中被导向，该活塞导轨构造在导向元件29中。导向元件29被压力室31包围，该压力室通过燃料输入管路17与高压存储器19连接。通过节流单元33使压力室31与控制室25连接。
通过第二节流单元34可以使燃料从控制室25在控制阀5打开时流到燃料回流部37中。燃料回流部37与该喷射***的低压区域连接。
控制阀5包括阀活塞39，在该阀活塞上构造了环形座面41。为了关闭从控制室25到燃料回流部37的连接，环形座面41可以被置于阀座43中。在这里所示的实施形式中，阀座43构造成平座。但是代替平座也可以使阀座43构造成锥形座或球形座。
阀活塞39上的环形座面41被阻尼面45包围。在此阻尼面45和环形座面41构成台阶47，使得阻尼面45在控制阀5已关闭时不触靠在阀座43上。
在阀活塞39里面构造了穿通结构49，在该穿通结构中容纳了销51。销51以端面53支承在喷射器壳体9上。
在阀活塞39的穿通结构49中构造了肩台55。在穿通结构49具有圆形横截面时，穿通结构49的直径大于环形座面41的内径。由此该穿通结构的横截面积大于该环形座面的自由横截面积。为了使阀活塞39尽管存在肩台55也几乎是压力平衡的，使肩台55的横截面积约为环形座面41的横截面积的50％。优选使穿通结构49的直径小于或等于环形座面41的外径，使得穿通结构49的横截面积小于或等于由阀活塞39的环形座面41的外圆周所包围的横截面积。
在图1所示的实施形式中，在阀活塞39上一体地构造了所述电磁执行机构的衔铁57。在背离环形座面41的一侧上，所述电磁执行机构的线圈59位于衔铁57的对面。线圈59为了加强磁力而容纳在磁芯61中。磁芯61包围弹簧室63，在该弹簧室中容纳了弹簧元件65。弹簧元件65以一端支承在阀活塞39的端面67上并且以另一端支承在喷射器壳体9上。在此弹簧元件65包围销51。弹簧元件65优选是构造成螺旋弹簧的压簧。
控制活塞21被环形室69包围。在环形室69中容纳了包围着控制活塞21的第二弹簧元件71。第二弹簧元件71优选是构造成螺旋弹簧的压簧。第二弹簧元件71通过一端支承在导向元件29上并通过另一端支承在控制活塞21的环73上。环形室69通过通道75与燃料回流部37连接。
为了开始喷射过程，使电磁执行机构的线圈59通电。由此，与阀活塞39连接的衔铁57被线圈59吸引。环形座面41从阀座43上抬起并且释放从控制室25到燃料回流部37中的连接。控制室25中的压力下降。处于***压力下的燃料作用于喷射阀元件7上的、伸进喷嘴室13中的压力台阶77上。由于压力台阶77上的压力使喷射阀元件7和控制活塞21朝向控制室25运动。由此喷射阀元件从其座79中抬起并由此释放所述至少一个喷射开口。
为了结束喷射过程结束，结束电磁执行机构的线圈59的通电。致动器57不再被线圈59吸引。借助于弹簧元件65使阀活塞39以环形座面41被置于其座43中。在此在环形座面41上形成压力垫，该压力垫缓冲阀活塞39的运动。阀活塞39的运动还通过阻尼面45被缓冲，在该阻尼面上同样形成压力垫。由此使阀活塞39的运动在控制阀5快关闭前被延缓。由此避免环形座面41在座43上的冲击，该冲击会导致阀活塞39的回弹。通过节流单元33，燃料流到控制室25中。控制室25中的压力提高。由此控制活塞21朝向喷射阀元件7运动。由此喷射阀元件7被置于其座79中并且关闭至少一个喷射开口11。
在图2中以第二实施形式示出按照本发明构造的燃料喷射器。
对于在图2中所示的喷射器1，控制活塞21被压力室81包围。通过喷射阀元件7上的自由面83使压力室81与喷嘴室13连接。在这里所示的实施形式中，控制活塞21和喷射阀元件7一体地构成。控制活塞21被密封套筒85包围。密封套筒85使控制室81与控制室25分隔开。为此密封套筒85通过夹紧棱边87置于阀块89上，其中阀块89在与控制活塞21相对的面上构成控制室25的边界。控制室25通过节流单元33与压力室81连接。在此节流单元33构造在密封套筒85中。
控制室25通过第二节流单元35与阀室91连接，该阀室包围阀活塞39。在控制阀5已打开时，控制室91与燃料回流部37连接。对于在图2中所示的实施形式在控制活塞39上也构造了阻尼面45。为了支持阀活塞39的关闭运动，在阀活塞39上构造了肩台93。肩台93在圆形横截面的情况下这样构成，即，使环形座面41的直径大于导向区段95的外径，阀活塞39借助该导向区段在导轨97中被导向。为了使阀活塞39是几乎压力平衡的，对于在图2中所示的实施形式，肩台93的横截面积也约为环形座面41的横截面积的50％。为此，在阀活塞39为圆形横截面时，导向区段95的直径小于或等于环形座面41的外径。同时使导向区段95的直径优选大于或等于环形座面41的内径。
在所示的实施形式中，衔铁57容纳在衔铁室99中，以便使控制阀5的转换动态性与来自阀室91的回流条件无关。为此使衔铁室99与来自阀室91的回流部脱联。这一点这样实现，即，衔铁室99不与阀室91连接，而是通过通道101直接与燃料回流部37连接。
在图2中所示的燃料喷射器的工作方式相应于在图1中所示的燃料喷射器的工作方式。

Claims (11)

1.用于将燃料喷射到内燃机的一燃烧室(3)中的喷射器，具有一喷射器壳体(9)，在该喷射器壳体中容纳了一用于控制一喷射阀元件(7)的控制阀(5)，该喷射阀元件释放或关闭至少一个喷射开口(11)，其中，该控制阀(5)包括一阀活塞(39)，通过该阀活塞可以释放或关闭从一控制室(25)到一燃料回流部(37)的连接，其特征在于，所述阀活塞(39)包括一基本环形的座面(41)，该座面可被置于一座(43)中，该控制阀(5)的构造使得该控制阀是压力平衡的。
2.如权利要求1所述的喷射器，其特征在于，在所述阀活塞(39)上构造了一肩台(55；93)，该肩台被设置在所述阀活塞(39)的高压侧上，使得由燃料施加在该肩台(55；93)上的压力支持所述阀活塞(39)的关闭运动。
3.如权利要求1或2所述的喷射器，其特征在于，所述阀活塞(39)上的座面(41)被一阻尼面(45)包围，其中，该阻尼面(45)和该座面(41)构成一台阶(47)，使得该阻尼面(45)在所述控制阀(5)已关闭时不触靠在所述座(43)上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述控制阀(5)是电磁操作的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述控制阀(5)上的高压区域通过至少一个节流单元(33)与一燃料输入管路(17)连接，通过该燃料输入管路，处于***压力下的燃料从一高压存储器(19)流到该喷射器(1)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述座(43)是一平座，所述环形的座面(41)可被置于该座中。
7.如权利要求1至6中任一项所述的喷射器，其特征在于，在所述阀活塞(39)中构造了一穿通结构(49)，在该穿通结构中容纳了一销(51)，该销以其背离所述座(43)的面支撑在所述喷射器壳体(9)上以及该销在所述阀活塞(39)中对高压密封地被导向。
8.如权利要求7所述的喷射器，其特征在于，所述肩台(55)的横截面积为所述环形的座面(41)的横截面积的约50％。
9.如权利要求8所述的喷射器，其特征在于，所述穿通结构(49)的横截面积小于由所述阀活塞(39)的座面(41)的外圆周包围的横截面积。
10.如权利要求1至6中任一项所述的喷射器，其特征在于，所述阀活塞(39)在一导轨(97)中被导向，其中为了在所述阀活塞(39)上构造所述肩台(93)，所述阀活塞(39)在该导轨(97)的区域中的横截面积小于由所述座面(41)的外圆周包围的横截面积。
11.如权利要求10所述的喷射器，其特征在于，所述肩台(93)的横截面积约为所述座面(41)的横截面积的50％。
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