CN1488035A - 燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
燃料喷射阀(1),尤其是用于内燃机燃料喷射装置的喷射阀,具有一个压电的或磁致伸缩的致动器(11),它通过一个阀针(2)操作一个装在阀针(2)上的阀闭合件(3),该阀闭合件与一个阀座面相互配合成一个密封配合面(7),及具有一个液压平衡室(17)。一个压力活塞(15)与液压平衡室(17)配合作用及该液压平衡室通过液压流体输入件(25)注入液压流体。致动器(11)被设置在压力活塞(15)与阀针(2)之间及可在阀针(2)及压力活塞(15)的轴线上移动。
Description
现有技术
本发明涉及一种根据独立权利要求类型的燃料喷射阀。
由EP 0 477 400 A1公知了一种用于内燃机喷射阀的压电式致动器行程转换器的、作用在行程方向上的自适应机械容差补偿的装置。其中致动器作用在一个与液压室连接的主动活塞上,及通过液压室中压力的升高使一个输出活塞运动,后者使一个待被驱动、待定位的质量运动。该待被驱动的质量例如是一个燃料喷射阀的阀针。其中液压室被注入液压流体。当致动器偏移及在液压室液压流体压缩的情况下,液压流体的小部分以确定的泄漏率流出。在致动器静止阶段下液压流体被补充。
由DE 195 00 706 A1公开了一种用于燃料喷射阀的压电式致动器的液压行程转换器,它被设置在燃料喷射阀的致动器与阀针之间。一个主动活塞及一个输出活塞被布置在一个共同的对称轴上及在这两个活塞之间设有一个液压室。在液压室中设有一个弹簧,它对主动活塞及输出活塞施加压力使它们彼此分离,其中主动活塞在致动器方向上及输出活塞在向着阀针的工作方向上被预偏压。当致动器在主动活塞上传递一个行程运动时,该行程运动通过液压室中液压流体的压力传递到输出活塞上,因为在液压室中液压流体不可被压缩及仅是很小一部分液压流体通过主动活塞与一个导向孔之间的、及输出活塞与一个导向孔之间的环形间隙在一个行程的短时间间隔中可被泄漏。
当致动器不对主动活塞施加压力的静止阶段时,通过弹簧使主动活塞及输出活塞受到彼此分离的压力,及通过形成的低压使液压流体经过环形间隙压入液压室并再注满它。由此使行程转换器自动适应燃料喷射阀的纵向膨胀及压力引起的延伸。
该现有技术的缺点是,内燃机的排热使行程转换器很强地被加热。行程转换器被设置在燃料喷射阀的一个区域中,该区域在安装好的燃料喷射阀中位于安装孔的深处及由此接近燃烧室。在致动器静止阶段下会导致燃料的蒸发及由此引起燃料喷射阀的失效,因为蒸发的燃料可被压缩及由此使阀针不能打开。
尤其在一个热内燃机停机后产生该危险。这时燃料喷射***失去其压力,这特别易于引起燃料蒸发。在内燃机重新试图起动时这将导致:致动器的行程运动不再传递到阀针上及燃料喷射阀不再工作。
本发明的优点
相比之下,根据本发明的、具有独立权利要求特征部分的特征的燃料喷射阀具有其优点,平衡室位于燃料分配管道的附近及远离燃料喷射阀的一侧,后者与内燃机燃烧室形成接触。因此,有利地,根据本发明的燃料喷射阀在平衡室区域中相对现有技术具有更低的温度。此外的优点是,对于构成平衡室提供了更大的结构容积。
通过在属权利要求中描述的措施可实现在独立权利要求中给出的燃料喷射阀的进一步有利构型及其改进。
在一个有利的实施形式中,在压力活塞的平衡室一侧设有平衡室弹簧及它在压力活塞上施加一个预偏压力,该预偏压力将压力活塞压离平衡室或一个与平衡室形成连接的压力活塞导向孔。该平衡室弹簧可为一个膜片式弹簧、一个盘形弹簧或一个螺旋弹簧。
当磁致伸缩或压电式致动器未加电压的静止阶段下,致动器对压力活塞不施加压力。而通过平衡室弹簧使压力活塞压在可运动及可移动地被支承的致动器上,致动器可向阀针方向上移动,直到靠在阀针上为止。通过在此情况下引起的容积加大使平衡室形成一个低压及通过液压流体输入管道使液压流体流入平衡室,直到该低压被补偿为止。因此当致动器工作阶段时液压流体的损耗及由此引起的过压被平衡。壳体的长度变化以及阀针通过致动器直到致动器的支撑的传递行程的长度变化被因此补偿,因为致动器支承在压力活塞上,它总是在阀针方向上向前移动,直到最大程度。
在一个有利的实施形式中,平衡室可被输入液压流体,该液压流体处于比压力活塞的致动器侧上的燃料压力高的压力上。
由此有利地,当致动器静止阶段时在压力活塞作用一个力,而无需平衡室弹簧,该力使压力活塞及与它一起浮动支承的致动器移动,直到止挡在阀针上。由此也实现了致动器工作状态期间泄漏损耗的补偿及由于温升及致动器静止阶段期间的燃料压力引起的壳体长度变化或致动器及阀针长度变化的补偿。
液压流体输入件可具有一个输入节流阀,它使得当致动器操作期间平衡室中很小一部分容积被回流。
由此,当致动器短时操作阶段仅有很少液压流体排出或回流,但在致动器较长的静止阶段期间补充流入足够的液压流体,以保证间隙补偿及平衡室始终被注满。
液压流体输入件可具有一个单向阀,及由此当静止阶段时可作到特别快的注满。当单向阀被设计成快速响应单向阀时,可有效地避免致动器工作阶段的回流损耗。
在一个有利实施形式中液压流体输入件(输入管)具有一个可控的输入阀,它在非控制状态中是关闭的。
有利地,当静止阶段可通过一个控制脉冲使平衡室很快速地注满,因为这种输入阀可释放大的横截面。
有利地,平衡室具有一个带有排出节流阀的液压流体排出管道。同样在致动器控制阶段,与液压流体流入时一样,损耗小及由此形成的压力增高很小,但当致动器静止阶段时可进行平衡室的持续冲洗及平衡室有利的冷却。
变换地,平衡室具有一个带有可控排出阀的液压流体排出件(排出管)。在一个优选实施形式中,该可控排出阀在非控制状态中是关闭的。由此可达到特别大的横截面及静止阶段时提高冲洗量。
变换地,平衡室的液压流体排出件具有一个溢流阀。通过溢流阀的限压使致动器静止阶段时产生的压力升高可实现冲洗作用。通过这样地设计溢流阀,即溢流阀的响应惯性大于致动器的一个工作阶段的时间周期,可在工作阶段使液压流体的损耗减小。
在根据本发明的燃料喷射阀的有利构型中,平衡室中的液压流体排出件被设置在燃料喷射阀的安装位置中的最高布置位置上。由此在冲洗时可排除可能存在的气泡。尤其当一个事先在热工作状态中停机的内燃机再起动时,可保证燃料喷射阀的工作。能可靠及快速地排除气泡,这些气泡可由燃料蒸发形成及由于其可压缩性可阻止平衡室中的压力建立。
平衡室可被注入燃料,或变换地,与内燃机的油循环回路相连接。
附图说明
在附图中简要地表示了本发明的实施例及在以下的说明中详细描述。附图为:
图1:根据本发明的燃料喷射阀的第一实施例的概要剖视图,及
图2:根据本发明的燃料喷射阀的第二实施例的概要剖视图。
实施例的描述
图1概要地示出作为一个燃料喷射阀1的原理图的剖视图。这里它涉及一种具有可向外打开的阀针2的燃料喷射阀1,该阀针与一个阀闭合件3相连接。一个与阀体4整体成型或整体构成的阀座支架5具有一个阀座面6,该阀座面与阀闭合件3构成一个密封面7。阀针2具有一个弹簧止挡8,阀弹簧9支承在该弹簧止挡上。阀弹簧9的第二端靠压在用于阀针2的一个导向套管10上。阀弹簧9通过弹簧止挡8在阀针2上施加一个预偏压力,该力使阀闭合件3压在密封阀座面6上。
致动器11与一个在隔盘12中被导向的致动器推杆13相连接。通过连接导线14可对致动器11供电。在致动器11背离密封面6的端部上,该致动器11与一个压力活塞15相连接,后者通过一个弹性密封件16相对阀体4密封着一个平衡室17。由致动器推杆13,致动器11及压力活塞15组成的相互连接及配合作用的单元通过致动器推杆13上的隔盘12及通过压力活塞15上的弹性密封件16在燃料喷射阀1的纵轴方向上可运动及浮动地被支承。通过燃料输入件19及输入节流阀20向平衡室17连续地输入作为液压流体的燃料。通过排出节流阀21及燃料排出件22也连续地排出微小量额的燃料。
同样,燃料通过燃料输入件19及输入孔23a,23b及23c流到密封面6。
当通过连接导线14对致动器11供电时,该致动器在其长度上延长及力图使压力活塞15压向平衡室17中。因为包含在平衡室17中作为液体的燃料仅在很小程度上可被压缩及输入节流阀20与排出节流阀21具有很小的直径、如约20μm,仅是很小量的燃料被泄漏及很快在平衡室17中构成一个高压,压力活塞15受该压力支承。由此在致动器11另一端上的阀弹簧9通过致动器推杆13被一个打开力加载及操作阀针2及阀闭合件3,由此使阀闭合件3从密封面6上抬起。当电流关断后,阀弹簧9使阀针2返回到其原始位置。同时,平衡室弹簧18在压力活塞15上施加一个压力,该压力使致动器11用致动器推杆13与阀针2的弹簧止挡8保持接触。致动器11通过弹簧力无间隙地被置位于液压垫与阀针之间。在此情况下燃料通过输入节流阀20补充地流入平衡室17,直到该平衡室又完全注满燃料为止。当由于温升使阀体4或致动器11的长度改变时,致动器11及由此致动器推杆13及压力活塞15在燃料喷射阀1的长度方向上一直不断地移动,直到致动器推杆接触在阀针2的弹簧止挡8上为止。
因为当致动器11处于静止阶段,即未通过连接导线14对致动器11供电时,燃料不断流过平衡室17,使该平衡室17冷却。此外具有的优点是,在根据本发明的燃料喷射阀1中无需任何耦合器部件动态运动,因为仅通过压力活塞15在平衡室17上施加静态支承力。因此该燃料喷射阀1的响应特性得到改善。当燃料排出件22这样布置时,即在燃料喷射阀1在这里未示出的内燃机上的安装位置中,使出口24处于最高位置,则有可能形成的气泡可从平衡室17有效地排出。由此,尤其是当热的内燃机停机后可避免:当再起动时在平衡室中蒸发的燃料形成气泡,因为通过输入节流阀20开始输入燃料时这些气泡被除去及被压到燃料排出件22中。因此不会引起:由于气泡的压缩使压力活塞15在平衡室17中不能建立压力及由此使阀针2不能被打开。
变换地,也可设置一个单向阀来取代输入节流阀20,它在平衡室17中低压时可释放大的通流横截面。同样变换地,可设置一个溢流阀来取代排出节流阀21,该溢流阀由于其惯性在致动器11短时操作阶段不起反应,但在平衡室17中一定的可调节的过压值时打开,及释放大的排流横截面。
图2表示根据本发明的燃料喷射阀1的另一有利实施形式。其中与图1中相同的部件使用相同的标号。阀闭合件3及阀针2形成作用连接及与阀座区段5上的阀座面6构成密封配合面7,其中阀座区段5构造在阀体4上。通过阀弹簧9及阀弹簧止挡8使在导向套管10中被导向的阀针2用其阀闭合件3拉向密封面6。在隔盘12中被导向的致动器推杆13与由弹性密封件16保持的压力活塞15之间设有与压力活塞连接的致动器11,该致动器可通过连接导线14供电。燃料通过燃料输入件19及输入孔23a,23b及23c输送到密封面6。在平衡室17中设有平衡室弹簧18。
通过一个与未示出的内燃机的油循环回路相连接的油输入件25对平衡室17输入作为液压流体的油,而该油输入件25具有一个换向阀26。通过另一换向阀27及一个油排出件28可使油排出。
有利地,换向阀26,27可释放大的通流横截面。在流过致动器11的电流关断后,可通过油输入件25的换向阀26用大的输入横截面迅速地使平衡室充满。同样可同时并且在其大小上可调节地通过换向阀27释放油排出件28及可实现平衡室17的冲洗及冷却。以同样方式,可在开始以及工作中避免出现气泡的形成。该危险可附加地通过使用介质油作为液压流体而减小。
Claims (17)
1.燃料喷射阀(1),尤其是用于内燃机燃料喷射装置的喷射阀,具有一个压电的或磁致伸缩的致动器(11),它通过一个阀针(2)操作一个装在阀针(2)上的阀闭合件(3),该阀闭合件与一个阀座面(6)相互配合成一个密封配合面(7),具有一个液压平衡室(17),一个压力活塞(15)与该液压平衡室配合作用及该液压平衡室通过液压流体输入件(19;25)注入液压流体,其特征在于:致动器(11)被设置在压力活塞(15)与阀针(2)之间及可在阀针(2)及压力活塞(15)的轴线上移动。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀,其特征在于:在压力活塞(15)的平衡室(17)一侧设有平衡室弹簧(18)及它在压力活塞(15)上施加一个预偏压力,该预偏压力将压力活塞压离平衡室(17)。
3.根据权利要求2的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室弹簧是一个膜片式弹簧。
4.根据权利要求2的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室弹簧是一个盘形弹簧。
5.根据权利要求2的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室弹簧(18)是一个螺旋弹簧。
6.根据权利要求1的燃料喷射阀,其特征在于:液压流体在高于压力活塞(15)的致动器(11)侧的燃料压力下被输入。
7.根据权利要求1至6中一项的燃料喷射阀,其特征在于:液压流体输入件(19)具有一个输入节流阀(20),它使得当致动器(11)操作期间平衡室(17)中很小一部分容积回流。
8.根据权利要求1至7中一项的燃料喷射阀,其特征在于:液压流体输入件具有一个单向阀。
9.根据权利要求1至7中一项的燃料喷射阀,其特征在于:液压流体输入件(19)具有一个可控的输入阀(26)。
10.根据权利要求9的燃料喷射阀,其特征在于:可控的输入阀(26)在非控制状态中是关闭的。
11.根据权利要求1至10中一项的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室(17)具有一个带有排出节流阀(21)的液压流体排出件(22)。
12.根据权利要求1至10中一项的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室(17)具有一个带有可控排出阀(27)的液压流体排出件(28)。
13.根据权利要求12的燃料喷射阀,其特征在于:可控排出阀(27)在非控制状态中是关闭的。
14.根据权利要求1至10中一项的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室(17)具有一个带有溢流阀的液压流体排出件。
15.根据权利要求10至14中一项的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室(17)中的液压流体排出件(22,28)被设置在内燃机(1)的安装位置中的最高布置位置上。
16.根据权利要求1至14中一项的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室(17)被注入燃料。
17.根据权利要求1至14中一项的燃料喷射阀,其特征在于:平衡室(17)通过液压流体输入件(25)与内燃机的油循环回路相连接。
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