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燃料喷射阀

基本信息

  • 申请号 CN00810098.5 
  • 公开号 CN1360663A 
  • 申请日 2000/07/07 
  • 公开日 2002/07/24 
  • 申请人 罗伯特·博施有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 约尔格·海泽  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 德国斯图加特 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 曾立 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

本发明涉及一种用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀,它具有一个可激励的操作元件(8,18,19),一个可轴向沿着阀纵向轴线(15)移动的阀封闭体(14),为了打开和关闭阀,该阀封闭体与在阀座体(10)上构成的固定阀座(13)配合作用,并且至少具有一个在阀座(13)下游设置的排出口(9)。
由于喷射阀以所谓的向内打开结构方式构成,阀封闭体(14)的打开运动是离开排出口(9)的,阀封闭体(14)的关闭运动是朝向排出口(9)的。
阀封闭体(14)是内部完全通流的,阀座体(10)具有一个盆地形状的内凹部(21),这样,由于在阀座(13)前的一个流动转向使阀封闭体(14)的打开运动受到燃油压力支持。
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权利要求书


1.用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀,具有一个阀纵向轴 线(15),一个可被激励的操作元件(8,18,19),一个可 轴向沿着阀纵向轴线(15)移动的阀封闭体(14),为了打开和 关闭阀,该阀封闭体与一个在阀座体(10)上构成的固定阀座(1 3)配合作用,并且具有在阀座(13)下游设置的至少一个排出口 (9),在这里,阀封闭体(14)的打开运动是离开排出口(9), 阀封闭体(14)的关闭运动是朝向该排出口(9)的, 其特征为, 阀封闭体(14)和阀座体(10)这样构型,使阀封闭体(1 4)的打开运动受到燃油压力支持。

2.按照权利要求1所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀封闭体(14)具有一个内通孔(22),燃油通过这个孔在 逆着阀封闭体(14)打开运动的方向上流动。

3.按照权利要求2所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀封闭体(10)这样构成,在阀座(13)上游在阀封闭体(1 4)和阀座体(10)之间构成了一个空腔(24),燃油从该空腔 流到阀座(13),并且在这里具有一个朝外的径向流动分量。

4.按照权利要求2或者3所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀座体(10)这样构成,在阀座(13)上游在阀封闭体(1 4)和阀座体(10)之间构成了一个空腔(24),燃油从该空腔 流到阀座(13),并且在这里除了具有一个径向流动分量之外,还 有一个在阀封闭体(14)打开运动方向上的轴向流动分量。

5.按照前面权利要求之一所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀封闭体(14)是部分球状结构。

6.按照前面权利要求之一所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀封闭体(14)与被燃油穿流过的阀针套管(16)固定和压 力密封连接。

7.按照权利要求6所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀针套管(16)至少部分地伸入阀封闭体(14)的内通孔(2 2)中并且固定在其中。

8.按照权利要求6或者7所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀针套管(16)在其与阀封闭体(14)相反的端部与阀壳体 (1,5)固定和压力密封地连接,阀针套管(16)被分段地构造 成弹簧弹性的,通过此使得阀封闭体(14)可以轴向运动。

9.按照权利要求8所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀针套管(16)的弹簧弹性段是螺旋形折叠的。

10.按照前面权利要求之一所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀座体(10)具有一个中间的盆形凹部(21),一个截锥形 阀座面(13)在流动方向上与该凹部连接。

11.按照权利要求1至9之一所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀座体(10)作为平座构成。

12.按照权利要求10或者11所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀座体(10)被构造成没有内通流孔,这样,轴向燃油流动路 径在到排出口(9)的方向上只在阀座体(10)外周边上构成。

13.按照权利要求12所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀座体(10)具有一个与圆形不同的外轮廓,具有至少一个使 流动路径畅通的削平部(25)。

14.按照权利要求13所述的燃料喷射阀, 其特征为, 阀座体(10)具有一个在很大程度上为三棱形的构型,具有三 个削平部(25)。
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说明书

技术水平 本发明涉及到按照独立权利要求所述种类的燃料喷射阀。
从DE3843862A1中已经知道了一种作为燃料喷射阀 的电磁控制阀,它是作为所谓的向内打开的喷射阀构成。
该阀由一个 可激励的电磁铁操作,在这里,为了打开和关闭阀,一个球形的阀封 闭体与一个固定的阀座配合作用。
如果电磁铁的电磁线圈通上电,则 通过一个固定在轴向可移动的阀针上的衔铁产生吸引运动,它使同样 属于阀针的阀封闭体从阀座上抬起,这样阀就打开了。
在这里,配置 在衔铁和阀封闭体之间的阀针的连接件是弹性构成的。
如所有向内打开的燃料喷射阀一样,燃油在阀座上的流动方向与 阀封闭体或者阀针的闭合运动方向相同。
在阀关闭时,燃油以一个作 用在阀闭合方向的压力位于阀座的上游侧,这样,在阀打开时燃油逆 着阀针打开方向作用。
本发明的优点 按照本发明的具有独立权利要求所标明特征的燃料喷射阀的优 点是,可以特别简单而且成本较低地制造这种阀。
采用有利的方式, 只需要较少的、本身可以很简单制造、而且以后可以简单装配的零 件。
由于在安装期间全部零件可以简单地相互插接,按照本发明的燃 料喷射阀可以容易地被操作。
为了保证喷射阀毫无问题的功能,只需 要两个固定的和压力密封的连接。
它的特别优点是,阀封闭体和阀座体被这样设计,在操作元件被 激励时,由于在阀关闭时系统压力压靠在阀封闭体的下游侧上,阀封 闭体的打开运动由燃油压力支持。
阀是这样构造的,产生一个液压打 开力,这样,例如可以用比迄今为止通常所用的更少的能量来驱动控 制所需的输出级,通过此又可以用较小的吸动电流操作喷射阀。
除此 之外,以有利的方式缩短了喷射阀开关时间。
在打开喷射阀时,采用按照本发明的阀封闭体和阀座体结构在密 封座下游的燃油体积中没有产生真空(Unterdruck),因为没有通过 阀针运动引起体积加大。
与已知的、在打开时通过阀针运动引起体积 加大的阀相比,采用这种方式,可以在喷射开始时明显改善小油量线 性和雾化。
通过在从属权利要求中介绍的措施,可以有利地进一步构造和改 善在独立权利要求中说明的燃料喷射阀。
采用有利的方式,阀封闭体与一个阀针套管固定和压力密封地连 接,燃油在该阀针套管中穿流。
在其与阀封闭体相反的端部上,阀针 套管又与阀壳体固定和压力密封连接,在这里,阀针套管按段地构造 成弹簧弹性的,通过此使得阀封闭体可以轴向移动。
如果阀针套管通 过螺旋形折叠的弹簧段实现一个压力弹簧的功能,在这里是有利的。
阀针套管和阀封闭体的很小的移动质量使得喷射阀可以快速打 开和关闭,这样,可以进一步缩短喷射阀的开关时间。
采用有利的方式,在阀座下游可将一个喷雾盘很简单地组装在阀 壳体内,因为采用这样的阀座体结构有利于到这样的喷雾盘的径向流 入和与此相关的流动导向。
按照本发明的、由阀针套管和阀封闭体组成的、压力平衡阀部件 的结构和这种阀部件的很小的质量允许较小的磁路,通过此可以使整 个喷射阀的尺寸小。
附图说明 在附图中简单示出了本发明的实施例并且在下面的说明中详细 地进行了介绍。
其中,图1示出了一个向内打开的燃料喷射阀的剖视 图,图2示出了一个阀座体的俯视图。
实施例说明 在图1中举例示出的燃料喷射阀是一种所谓的向内打开的喷射 阀,这种阀特别适合作为高压喷射阀用于将燃油直接喷射到混合压 缩、强迫点火式内燃机的燃烧室内。
燃料喷射阀作为所谓的顶部供油喷射阀构成,意思是,喷射阀的 上部的入流侧一端构造在喷射阀的下部的喷油侧一端的相反侧上。
喷 射阀的入流侧端部构成了一个管状的连接管1。
在连接管1的通流孔 2中安装了一个燃油过滤器3,燃油流过该过滤器。
连接管1在一个径向伸展的凸肩4的区域内与一个套管状阀壳 体5固定连接,在这里,连接管1最终也是阀壳体的一部分。
阀壳体 5具有一个外壳段6和一个底部段7。
在底部段7上例如设有一个中 心排出口9,燃油通过这个口直接喷入燃烧室中。
燃料喷射阀例如被电磁操作。
为此,在阀壳体5内安装了一个电 磁线圈8,在这里,用于容纳电磁线圈8的线圈室径向朝外被阀壳体 5的外壳段6构成边界,向上被连接管1的凸肩4构成边界。
阀壳体5也用做容纳阀座体10的阀座架。
阀座体10具有一个 例如是截锥形的阀座面13,一个部分球状的阀封闭体14与该阀座 面配合作用来构成密封座。
在喷射阀没有被激励的状态下,阀封闭体 14密封地靠置在阀座面13上,使阀关闭。
图1示出了激励状态下 的喷射阀,在这里,阀封闭体14处于一个从阀座面13抬起的位 置。
具有电磁线圈8、一个第一内极部分18、一个第二外极部分1 9和也用做衔铁的阀封闭体14用来使阀封闭体14沿着阀纵向轴 线15轴向移动和从而逆着作为波纹管构成并且与阀封闭体14固 定连接的阀针套管16的弹性力打开喷射阀或者关闭喷射阀。
按传统 意义,阀针套管16不是轴向可移动的阀针,因为它作为弹性部件构 成,它在其与阀封闭体14相反的端部上与阀壳体5或者说与连接管 1固定连接。
流过连接管1和燃油过滤器3的燃油继续向下游流过一个调节 套管20的内孔,该套管用来调节起复位弹簧作用的阀针套管16的 用于关闭喷射阀的弹力。
为此,例如被压入连接管1中的调节套管2 0直接靠置到阀针套管16的一个折叠边上。
燃油在轴向方向流过阀 针套管16一直到达阀封闭体14,它具有一个内通孔22。
在阀封 闭体14范围内不再被折叠的、而是圆柱体构成的阀针套管16例如 轴向几乎完全穿过通孔22,并且与阀封闭体14在其朝向排出口9 的端部固定连接,在这里,通过一道可采用激光获得的环绕焊缝23 获得固定和密封连接。
可以选择的是,阀针套管16和阀封闭体14 可以压力密封地相互粘接或者焊接(钎锡焊)。
除此之外,也可以设 想借助一个设置在阀针套管16上的挡肩在两个部件14和16之 间实现压配合,阀封闭体14可被压力套装上,直到该挡肩为止。
在阀封闭体14通孔22的下游,燃油积聚在阀座体10的由一 个盆地形的凹部21构成的空腔24内,所述截锥形阀座面13的末 端是该凹部。
在喷射阀打开时,流体从空腔24出发经过阀封闭体1 4和阀座面13之间构成的狭窄缝隙。
在这个流动区域内,至少有部 分的流体反向,因为除了径向流动分量之外,另外还有轴向流动分 量,它与从连接管1到空腔24的轴向流动方向方向相反,如在密封 座范围用箭头说明的那样。
采用这种方式可以实现借助燃油压力和燃 油流动方向辅助的喷射阀打开过程。
在径向方向,燃油流一直流到至少一个、比如说三个设置在阀座 体10外圆周上的削平部25,它们作为磨平的面在它们与阀壳体5 外壳段6之间构成了流动通道26。
在图2中在一个俯视图中作为单 个零件示出了一个这样的阀座体10。
阀座体10通过其三个削平部 25而具有一个在很大程度上为三棱形的造型,在这里,在阀座体10 周边上的削平部25之间分别相隔120°的过渡区域27具有一个圆 形外轮廓。
过渡区域27使得阀座体10可以对中心地装在阀壳体5 中。
燃油从轴向通流的流动通道26出来到达例如一个径向入流的 喷雾盘29内,这个喷雾盘被夹紧在阀座体10下面30和阀壳体5 底部段7之间。
图1说明了一种三层喷雾盘29,例如,这种喷雾盘 借助于多层覆金属板电镀技术制造。
比如说,这种喷雾盘29在一个 中间的平面内具有多个涡旋通道32,它们通到一个中心涡旋室3 3。
采用这种方式而具有涡旋的燃油从喷雾盘29的一个设置在一个 底平面内的排出口34中流出来。
在这里,在排出口34里,燃油主 要集中在壁附近,而在中心形成了一个空气芯。
流出的、环状封闭的 液体薄膜在空间中凹锥形展开。
代替多层覆电镀金属板涡旋盘也可以 使用完全不同构型或者制造的喷油孔盘或者喷雾盘。
下面详细说明了燃料喷射阀的装配。
喷雾盘29放入阀壳体5内 底部段7的为此设置的凹槽35中。
然后,阀座体10插入阀壳体5 里。
阀座体10的底面30放在喷雾盘29上,并且这样确定喷雾盘 29的径向入流区域的高度。
在阀座体10的顶面37上放上一个垫 片38,这个垫片只在三个过渡区域27上放在阀座体10上。
垫片 38具有特殊厚度用来调节阀封闭体14行程。
流动通道26被垫片 38在其外部区域这样覆盖,使燃油可以畅通无阻地流入该流动通 道。
接着,作为具有L形横截面的弯形磁铁的第二极部分19插入阀 壳体5内一直到靠置到垫片38上为止。
电磁线圈8放入该极部分1 9里。
极部分19在其径向伸展的腿上具有一个导向孔39,这个导 向孔在阀封闭体14轴向运动期间用于其导向。
然后,由阀针套管1 6和阀封闭体14组成的阀部分以及同样作为弯形磁铁具有一个L 形横截面的第一极部分18插入阀壳体5中。
阀针套管16例如通过深拉伸由弹簧钢制造。
将一个类似于螺杆 的模具放入套管里并且以其螺纹靠到套管内壁上,通过此制造出起弹 簧作用的阀针套管16的皱褶。
通过提高一个压力室中的周围压力和 使套管内部相对于超压(Ueberdruck)密封,套管内爆(implodieren) 并且采纳了螺旋形模具的外形。
然后,这个模具可以象一个螺杆那样 从阀针套管16中拧出来。
可以选择的是采用塑料压铸制造套管,在 这里,塑料必须具有持久不变的弹性。
阀针套管16具有压力弹簧的 功能,它可以在未激励状态将阀封闭体14压向阀座面13使喷射阀 进入关闭状态。
阀针套管16尽管壁厚很薄和重量很轻,但由于折叠 的或者螺纹状的造型,因此相对内部燃油压力是很稳定的和刚性的。
第一极部分18在阀壳体5中插入这么深,一直到它放在第二极 部分19上为止。
采用这种方式使电磁线圈8在所有方向被这两个极部分18、1 9包围。
套管16用弯折的套管端部40放在该第一极部分18上。
接着,连接管1放在这个预装配的阀部分上,连接管用其凸肩4靠在 套管端部40上并且间接地靠在第一极部分18上。
然后,阀壳体5 和连接管1通过一道焊缝42相互固定和密封连接。
焊缝42必须这 样构成,使阀针套管16压力密封地与连接管1连接。
固定之后,调 节套管20放入连接管1里面。
紧接着装入燃油过滤器3并且将一个 密封圈44套在连接管1上。
在喷射阀关闭时,阀针套管16将阀封闭体14压在阀座面13 上。
燃油在密封座上游处于系统压力下。
密封座下游的这些流体空腔 中无压力地装有燃油。
通过阀针套管16不仅与阀封闭体14而且与 连接管1的压力密封连接实现了无压力区域相对于压力作用区域的 密封。
阀壳体5、阀座体10和喷雾盘29之间的夹紧区域不必是绝 对压力密封的,因为只有在喷射阀打开时才施加压力,然后,由于很 小的流动阻力原因,流体直接占用穿过喷雾盘29上通流口的路径。
部分球状的阀封闭体14在其背向阀座面13的一侧具有一个 被磨削的端面45,它与阀纵向轴线15垂直。
起衔铁作用的阀封闭 体14在电磁线圈8通上电流时被从阀座面13吸起直到到达设置 在第一极部分18上的止挡面46。
阀封闭体14的两个终端部位之 间(止挡面46、阀座面13)的位移就是所述行程。
通过垫片38 的不同厚度可以影响所述行程。
在打开喷射阀时,在密封座下游的燃 油体积中没有形成真空,因为没有由于阀针运动引起体积加大。
与已 知的、在打开时由于阀针运动引起体积加大的阀相比,采用这种方式 可以改善小油量线性和喷射开始时的雾化。
阀针套管16和阀封闭体 14的很小的移动质量使得喷射阀可以快速打开和关闭。
总之可以确定,按照本发明的燃料喷射阀具有一个里面通流的阀 封闭体14。
采用这种方式,燃油在阀纵向轴线15附近一直流到阀 封闭体14的下游端部,这样,在关闭的阀中在阀封闭体14下游侧 直接在阀座13上游施加系统压力。
在阀封闭体14上游侧、例如在 端面45区域内没有施加液压关闭负荷。
通过这种液压压力分布产生 一个液压打开力,通过这个打开力使阀打开过程得到燃油压力支持。
直接在阀座13前面具有一个流动方向的空腔24内的流动转向 以一个轴向的、在阀打开方向起作用的流动分量起到另外支持阀封闭 体14的打开运动的作用。
然而,阀座体10也可以作为平座构成, 这样,从里面通流的阀座体14出来的燃油流只径向朝外流动,没有 轴向流动分量。
在这种情况下,阀封闭体14的打开运动也是受燃油 压力支持的,因为在阀座13前在关闭喷射阀时系统压力又作用在阀 封闭体14底侧上。
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