CN101061308B - 内燃机的燃料喷射系统的喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷射器，该喷射器具有双转换的控制阀，其中，阀体(45)在该控制阀的壳体中被导向，由此使得该阀体(45)的阀锥体(47)上的及该控制阀(15)的壳体中的第一阀座(43)上的磨损减小。

Description

内燃机的燃料喷射系统的喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的喷射器。
背景技术
根据本发明的用于内燃机的喷射器具有一个用于打开及关闭喷嘴针的控制阀，其中，控制阀包括一个壳体及一个执行机构，其中，在壳体中构造有一个阶梯孔，该阶梯孔具有一个用于接收阀体的弹簧室，其中，阶梯孔的一个区段构造成入口并且阶梯孔的一个区段构造成出口，该阶梯孔具有第一阀座，其中，阀体具有一个与第一阀座共同作用的阀锥体，其中，阀体被一个设置在弹簧室中的闭合弹簧压在一个执行机构的柱杆上，在根据本发明的喷射器中提出，阀体至少在阶梯孔的一个区段中被导向，其中，在所述区段中存在一个或多个用于该喷射器的控制量的通流部。
发明内容
根据本发明，提出一种用于内燃机的喷射器，该喷射器具有一个用于打开及关闭喷嘴针的控制阀，其中，该控制阀包括一个壳体及一个执行机构，其中，在该壳体中构造有一个阶梯孔，该阶梯孔具有一个用于接收阀体的弹簧室，其中，该阶梯孔的第一区段构造成旁路并且该阶梯孔的第三区段构造成出口，其中，一个排流通道通入到该阶梯孔的构造成弹簧室的第二区段中，该阶梯孔具有第一阀座，其中，该阀体具有一个与该第一阀座共同作用的阀锥体，其中，该阀体被一个设置在该弹簧室中的闭合弹簧压在一个执行机构的柱杆上，其中：该阀体在构造成出口的所述第三区段的区域中和/或在构造成弹簧室的所述第二区段的区域中被导向，其中，在阀体被导向的上述区段中存在一个或多个用于该喷射器的控制量的通流部。
阀体至少在阶梯孔的一个区段中被导向，由此保证阀体的阀锥体总是几乎对中地并且几乎无滑动地碰撞在壳体的阀座上。由此首先避免了阀锥体及阀座的局部过度负荷并且降低了阀座及阀锥体的磨损。这两个效应使得在内燃机工作中阀行程仅变化微小，由此使内燃机的工作特性在整个工作寿命上保持几乎相同。在此情况下，阶梯孔与阀体的导向区段之间的间隙应选择得这样大，使得阀体在控制阀的关闭位置中在壳体的阀座上对中，因为只有这样才使控制阀密封地关闭。
根据本发明的喷射器的有利变型方案提出，控制阀的入口与喷射器的控制室形成连接，而控制阀的出口与燃料回流部分形成连接。
在本发明的另一个有利构型中提出，闭合弹簧逆着执行机构的操作方向作用在阀体上。由此保证阀体始终占据确定的位置并且控制阀在执行机构转换成无电流的情况下关闭。
在此证实有利的是，闭合弹簧至少间接地支撑在壳体上及支撑在阀元件的一个弹簧座上。
对阀体的导向可优选在出口的区域中和/或在弹簧室的区域中进行。在此作为替换方案可以是：阀体在弹簧座上被导向，或者在弹簧室中设置一个套筒并且阀体被该套筒导向。
为了尽管阀体在壳体中被导向但仍可使控制量流过根据本发明的控制阀，作为替换方案，所述通流部构造成在阀体的纵向方向上延伸的槽、整平部和/或长形孔。由此可使在打开状态中控制阀的流动阻力降低到这样的程度，使得喷射器的功能不受阀体在阶梯孔中的导向影响。
为了简化制造及装配，壳体可构造成两件式的。在此情况下，控制阀既可作为分开的构件也可组合在喷射器中。在最后所述的情况中，控制阀的壳体同时也是喷射器的壳体。
控制阀可有利地构造成三位二通换向控制阀。由此可更容易地实现多次喷射并且存在喷射过程形成的附加可能性。
为了尽可能好地利用具有根据本发明的控制阀的根据本发明的喷射器的优点，阀体可由一个压电执行机构来操作。由此可实现极其快速的控制运动。因为通过根据本发明的控制阀的结构构型使得壳体中的阀座及阀体上的阀锥体不会值得一提地磨损，所以，尽管压电执行机构的调节行程短，但仍保证控制阀在内燃机的整个工作寿命上的功能。
优选根据本发明的喷射器用于共轨燃料喷射系统中。
其它优点及有利构型可从下面的附图、其说明中获知。在附图、其说明书中所述的所有特征既可单独地也可彼此以任意的组合作为本发明的实质。
附图说明
附图表示：
图1一个喷射器的示意性视图；及
图2至图5根据本发明的控制阀的各个实施例。
具体实施方式
图1中示出了一个具有根据本发明的控制阀15的喷射器。燃料经一个高压连接端1通过输入通道5被引导到喷射嘴7以及通过一个输入节流部分9被引导到控制室11中。控制室11通过一个排流通道12及一个排出节流部分13与一个燃料回流部分17相连接。一个旁路14在输入通道5与控制阀15的输入端之间建立液压连接。
控制室11由一个控制活塞19限定边界。在控制活塞19上连接着一个喷嘴针21，该喷嘴针阻止处于压力下的燃料在各次喷射之间流入到在此未示出的燃烧室。控制活塞19与喷嘴针21也可构造成单件式的。喷嘴针21具有从较大的直径25变化到较小的直径27的横截面变化部分。喷嘴针21以其较大的直径25在一个套筒28中被导向。
在排出节流部分13关闭的情况下，作用在控制活塞19的端面33上的液压力大于作用在横截面变化部分上的液压力，因为控制活塞19的端面大于横截面变化部分的环形面。因此，喷嘴针21被压到喷嘴针座35中并且将输入通道5相对于未示出的燃烧室密封。
如果燃料喷射系统的未示出的高压泵因为发动机停止而未被驱动，则一个作用在喷嘴针21的台肩37上的喷嘴弹簧39将喷射嘴7压在喷嘴针座35上，由此使喷射器关闭。
如果通过控制阀15的适当控制在排出节流部分13与燃料回流部分17之间建立液压连接，则控制室11中的压力下降并且作用在控制活塞19的端面33上的液压力由此下降。一旦该液压力小于作用在横截面变化部分上的液压力，喷嘴针21就打开，由此，燃料3可通过未示出的喷射孔到达燃烧室中。这种通过液压的力放大系统来间接地控制喷嘴针21是必需的，因为快速打开喷嘴针21所需的力不可通过控制阀15直接产生。在此对于喷射到燃烧室中的燃料量附加所需的所谓“控制量”通过输入节流部分9、控制室11及控制阀15到达燃料回流部分17中。在各次喷射之间，排出节流部分13通过控制阀15来关闭。控制阀15可通过电磁的或压电的执行机构来操作。
图2中放大地示出了根据本发明的控制阀15的第一实施例。由部分29a及29b组成的两件式的壳体具有一个阶梯孔41。该阶梯孔的第一区段41a构成控制阀15的旁路14。该旁路14与喷射器的输入通道5(未示出)液压地连接。第二区段41b构成一个弹簧室，而阶梯孔41的第三区段41c构成控制阀15的出口。该出口与燃料回流部分17(见图1)液压地连接。
具有排出节流部分13的排流通道12通到阶梯孔的第二区段41b中。排流通道12开始于喷射器的控制室11中。
在阶梯孔41的区段41b与41c之间构造有第一阀座43。在阀体45上构造有一个阀锥体47，该阀锥体与第一阀座43共同作用。在阀锥体47上方在阀体45上构造有一个短柱49，该短柱用其端面靠置在一个压电执行机构(未示出)的柱杆51上。在阀锥体47下方在阀体45上构造有一个弹簧座53。在弹簧座53与壳体部分29b之间夹紧一个闭合弹簧55，该闭合弹簧将阀体45压在第一阀座43上和/或压在未示出的压电执行机构的柱杆51上。在控制阀15的在图2中所示的第一转换位置中，压电执行机构(未示出)未通电流，由此，阀体55的阀锥体47贴靠在第一阀座上。因此，该控制阀15关闭。阀体45因此夹紧在柱杆51与闭合弹簧55之间。
根据本发明的控制阀15的在图2中所示的实施例构造成双转换的控制阀。为此目的，在阶梯孔41的第一区段41a与第二区段41b之间的过渡部分上构造有一个第二阀座57，该第二阀座构造成平面座57。该第二阀座57与阀体45的一个端面59共同作用。在控制阀15的在图2中所示的转换位置中在输入通道5通过旁路14、排出通道12及排出节流部分13到控制室11之间形成液压连接。
如果未示出的压电执行机构被通以电流，则图2中的柱杆51向下运动，由此，阀体45的阀锥体47从第一阀座43上抬起并且短时地在该转换阶段中在阶梯孔的区段41a与燃料回流部分17之间建立液压连接。如果现在阀体45朝第二阀座57的方向上这样程度地运动，使得阀体45的端面59贴靠在第二阀座上，则阶梯孔的区段41a或旁路14与燃料回流部分17之间的液压连接又被关闭。在第一阀座43打开及第二阀座57关闭时，排出节流部分13打开。
如果阀体45保持在该第二转换位置(未示出)中，则在排出节流部分13与燃料回流部分17之间的液压连接被打开。只要该液压连接存在，喷射器的喷嘴针21就从其喷嘴针座上抬起，由此使燃料喷射到内燃机的燃烧室中。
如果第一阀座43又关闭，则在阶梯孔的区段41a或旁路14与排流通道12之间存在液压连接并且控制室11不仅由输入节流部分9而且由旁路14填充以燃料。由此实现喷嘴针21的快速关闭。
现在在根据本发明的控制阀15中提出，例如弹簧座53在其直径上这样地与阶梯孔41的第二区段41b的直径相协调，使得在弹簧座53与阶梯孔的第二区段41b之间保留一个非常小的间隙“s”。该间隙s被这样确定尺寸，使得阀体45在侧面被导向，由此当控制阀15关闭时阀锥体47总是碰撞在阀座43的精确相同的部位上。由此使阀锥体47及第一阀座43上的滑动并且由此使其上的磨损明显地减小。
另一方面，间隙“s”必须被这样大地确定尺寸，使得阀锥体47在第一阀座43中自动对中。阀体45在弹簧座53的外直径上的导向仅应避免：阀体45在侧向上值得一提地偏移。这要是在内燃机工作期间发生，则阀锥体47会偏心地撞击在阀座43上，这可导致局部的过度负荷。通过闭合弹簧45的力可使阀体45接着在第一阀座43中对中。第一阀座43与阀锥体47之间在此情况下形成的相对运动(滑动)导致相关构件的磨损，由此使得阀体45在第一转换位置与第二转换位置之间的行程在内燃机的使用寿命期间显著地变化。这导致工作性能变差并且甚至可能导致功能故障，因为众所周知压电执行机构的调节行程相对小。在具体实施中，该间隙“s”的宽度小于0.1mm被证实是有利的。
图2a中示出了沿线A-A剖切弹簧座53时的俯视图。由该视图中可看到，间隙s不是在弹簧座的整个圆周上存在，而是弹簧座53具有三个整平部61。这些整平部61允许控制量在弹簧座53旁边流出。图2b及图2c中示出了根据本发明的通流部的其它实施形式。在根据图2b的实施例中在弹簧座53中设置有四个径向布置的槽63，而在根据图2c的实施例中在弹簧座53中设置有四个孔65。
在根据图3的实施例中阀体45在阶梯孔41的第三区段41c中被导向。这意味着，短柱49的直径被这样选择，使得在短柱49与阶梯孔41的第三区段41c之间形成一个间隙“s”。并且在此被证实有利的是，间隙s小于0.05mm。
并且在该实施例中必须在阀体45上设置通流部，在那里阀体45在阶梯孔41中被导向。图3a及图3b中示出了沿线B-B剖切根据本发明的短柱49的两个不同实施形式的剖面视图。在根据图3a的实施形式中设置有整平部61，而在根据图3b的实施例中设置有槽63，这些槽延伸在短柱49与阶梯孔41的第三区段41c之间的导向区段的整个长度上。不言而喻，本发明并不被限制在明确表示的整平部61、槽63及孔65的形式上。
图4中示出了根据本发明的控制阀15的另一个实施例。在该实施例中阀体45在阶梯孔的区段41b的区域中通过套筒67导向。
在图4的右侧，套筒67构造成具有近似正方形横截面的环，而在左侧该套筒67具有L形横截面。这两个实施形式之间的主要区别在于阀体45与套筒67之间的重叠高度H1及H2。
为了在控制阀15打开的情况下尽管套筒67的内直径与阀体45的外直径之间的间隙s窄但仍可输出控制量，在套筒67和/或阀体45中设置有纵向槽63。在细节视图4a及4b中示出了槽63的两个不同形状的横截面。这些形状中哪个更可取，取决于位置关系及待输出的控制量。
图5中示出了根据本发明的控制阀15的另一个实施例。在该实施例中套筒67设置在弹簧座53与闭合弹簧55之间。并且在图5中在右侧及在左侧示出了两个不同形状的套筒67。这两个实施形式共同点在于，构造有槽63形式的通流部。在图5中右侧示出的实施形式中，附加地在阀体45中设置有槽63。此外，弹簧座53具有孔65，这些孔也用于将控制及泄漏量从喷射器(未示出)穿过控制阀15输出到燃料回流部分17中。

Claims (13)

1.用于内燃机的喷射器，该喷射器具有一个用于打开及关闭喷嘴针(21)的控制阀(15)，其中，该控制阀(15)包括一个壳体(29)及一个执行机构，其中，在该壳体(29)中构造有一个阶梯孔(41)，该阶梯孔具有一个用于接收阀体(45)的弹簧室，其中，该阶梯孔(41)的第一区段(41a)构造成旁路(14)并且该阶梯孔(41)的第三区段(41c)构造成出口，其中，一个排流通道(12)通入到该阶梯孔的构造成弹簧室的第二区段(41b)中，该阶梯孔具有第一阀座(43)，其中，该阀体(45)具有一个与该第一阀座(43)共同作用的阀锥体(47)，其中，该阀体(45)被一个设置在该弹簧室中的闭合弹簧(55)压在一个执行机构的柱杆(51)上，其特征在于：该阀体(45)在构造成出口的所述第三区段的区域中和/或在构造成弹簧室的所述第二区段的区域中被导向，其中，在阀体(45)被导向的上述区段(41b，41c)中存在一个或多个用于该喷射器的控制量的通流部。
2.根据权利要求1的喷射器，其特征在于：该控制阀(15)的旁路(14)与该喷射器的输入通道(5)形成连接。
3.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：该控制阀(15)的出口与燃料回流部分(17)形成连接。
4.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：该闭合弹簧(55)逆着该执行机构的操作方向作用在该阀体(45)上。
5.根据权利要求4的喷射器，其特征在于：该闭合弹簧(55)至少间接地支撑在该壳体(29)上及支撑在该阀体(45)的一个弹簧座(53)上。
6.根据权利要求5的喷射器，其特征在于：该阀体(45)在该弹簧座(53)上被导向。
7.根据权利要求5的喷射器，其特征在于：在该弹簧室中设置有一个套筒(67)；该阀体(45)被该套筒(67)导向。
8.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：所述通流部构造成在该阀体(45)的纵向方向上延伸的槽(63)、整平部(61)和/或长形孔(65)。
9.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：在该第一区段(41a)与该弹簧室之间的过渡部分上构造有第二阀座(57)；该阀体(45)的一个端面(59)与该第二阀座(57)共同作用。
10.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：该壳体(29)构造成两件式的。
11.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：该控制阀(15)是一个二位三通控制阀。
12.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：该阀体(45)由一个压电执行机构来操作。
13.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于：该喷射器用于一个共轨燃料喷射系统中。
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