具有带球形座的电磁阀的燃料喷射器

摘要

本发明涉及用于将燃料喷射到一内燃机燃烧器中的喷射器(10)。一喷射阀元件(42)通过一控制室(36)的压力卸载被操作。该控制室被加载了一系统压力psys。该控制室(36)的压力卸载通过一压力平衡的电磁阀(22)来实现，该电磁阀的阀元件(62)打开或关闭一阀座(80)。该阀座(80)包括一球形面(86)。

说明书

背景技术

已由EP-A 1 612 403公知了一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的喷射器，其中，喷射阀元件通过电磁驱动的控制阀来控制。借助该控制阀可关闭或释放由控制室到燃料回流部分的排出节流阀。控制室在一侧上由控制活塞限定，借助该控制活塞控制喷射阀元件，该喷射阀元件释放到内燃机的燃烧室中的至少一个喷射孔。排出节流阀被接收在一个部件中，该部件在背着控制室的一侧上设有变窄的阀座。一个闭合元件可在该阀座中移动，该闭合元件与电磁阀的衔铁连接。为此在闭合元件上构有一个边缘，该边缘可相对锥形构型的座移动。闭合元件可在一个轴向杆上运动，该轴向杆与其中构有排出节流阀的部件一体地连接。为了使阀对液体密封地关闭，必需制造高精度的表面及设计关闭元件在轴向杆上高精度的配合，以避免关闭元件的摆动及由此可引起的倾斜-这样将使阀座不能完全闭合。

对于例如高压存储器喷射系统(共轨)上所使用的燃料喷射器例如可使用行程控制的喷射器，该喷射器借助一个电磁阀来驱动以控制一个控制室中的压力。优选地构造成针状的喷射阀元件例如通过一个伺服控制室来控制。电磁阀通常不是压力平衡的及因此需要高的弹簧力、高的电磁铁开关力及基于弹簧及电磁铁的尺寸的大结构空间。这种电磁阀的缺点是在多重喷射的顺序方面存在着很大的限制，以致不能实现相继很短的喷射间隔。

被压力平衡的电磁阀通常需要小得多的弹簧力，因此为了引起打开，需要小的电磁铁力，阀行程小及由此允许更快的开关时间。借助该电磁阀的结构形式可改善多重喷射能力。然而这种压力平衡构型的阀需要高压密封的导向及线形延伸的密封边缘，该密封边缘的直径等于阀元件的导向直径，这才允许电磁阀的压力平衡。

但在被压力平衡的电磁阀上关键在于这样的情况，即，随着工作时间的推移，在密封边缘上将出现磨损，因为在优选构造成针状的喷射阀元件闭合时，线形延伸的座边缘的机械负荷是很大的。直接达到座边缘上的很强程度的污染支持了该磨损。这从电磁阀的工作时间上看将导致磨损，该磨损对这样构成的电磁阀的功能的影响并非不显著。

发明内容

在根据本发明的方案中提出一个被压力平衡的电磁阀，其中优选地构造成针状的阀元件具有一个由耐因材料损耗或变形产生的机械磨损的球形座构成的阀座。作为根据本发明提出的具有球形座的电磁阀的阀座在阀的密封位置上、即在阀元件的座上构造成球形座。该球形座例如可通过阀元件的向着阀元件的座的端部的半球形构型来体现。阀元件的例如半球形构型的端部可与一个阀件中的漏斗形地构造的、例如构造成锥座的座配合作用。此外也可以是，锥面不是构造在阀件中，而是该锥面构造在阀元件的端部上以及构造在阀件上的与阀元件相互配合的座构造成半球形。这两种构型均可实现球形座。

优选地，该构造成针状的阀元件借助一个位于内部的松动地支承在执行机构壳体中的压力销来导向，由此可以实现压力平衡。

如果电磁阀设有球形座，则可例如跟踪地补偿优选构造成针状的阀元件与座体-即例如阀件-之间的平行度误差，以致这样可实现有利的多件式的阀结构变型方案。

一个进一步的改进可通过根据本发明提出的球形座与一个在闭合方向上起作用的小的压力阶台来达到。通过在闭合方向上起作用的压力阶台产生作用在阀元件上的液压关闭力，由此可减小在阀闭合时的弹跳，这又对将出现的磨损起到有利的作用，因为在弹跳时出现机械的尖峰负荷。电磁阀关闭时的阻尼特性通过作用在关闭方向上的压力阶台得以改善，因为在优选构造成针状的阀元件的关闭状态中建立了一个液压的关闭力，该关闭力阻止优选构造成针状的阀元件的再打开。这一方面允许最佳的阀协调性及另一方面改善了由根据本发明提出的具有球形座的电磁阀来操作的燃料喷射器的多重喷射能力。

此外可在燃料喷射器的高压区域中设置一个阻尼室，由此一方面使优选构造成针状的阀元件运动的速度被有利地优化，另一方面使由此引起的机械部件方面的弹跳特性及弹跳负荷被有利地优化。如果优选构造成针状的喷射阀元件与由电磁阀的电磁线圈吸引的衔铁构成一体，则可达到一个小的运动质量，在阻尼特性优化的情况下可实现各个喷射过程的短间隔，这将有利地影响多重喷射能力。

根据本发明提出的具有球形座的被压力平衡的电磁阀可以用来控制喷射系统，尤其以有利的方式用作伺服控制的、借助电磁阀来操作的燃料喷射器的控制阀。

球形座能以特别有利的方式直接构造在阀件中，在该阀件中设有一个控制室，尤其是伺服控制室，该阀件封闭了燃料喷射器的喷射器体内部的一个压力室。这就允许尤其适用于高压存储器喷射系统(共轨)的燃料喷射器的既简单又成本上有利的结构。

附图说明

以下将借助附图来详细地说明本发明。唯一的附图表示根据本发明提出的燃料喷射阀的一个截面，该燃料喷射阀借助一个包括一球形座的电磁阀来操作。

具体实施方式

由附图可看出，燃料喷射器12通过一个其中具有系统压力p_sys的压力存储器12加载处于高压下的燃料。压力存储器12中的系统压力p_sys通过在图中未示出的高压输送装置、例如高压泵来产生及由压力存储器12通过高压管路14到达燃料喷射器10。高压管路14通到喷射器壳体16内及对用标号34表示的压力室施加处于系统压力p_sys下的系统压力。

根据该图，燃料喷射器10除喷射器壳体16外还包括一个这里仅点画出的喷嘴体18及执行机构壳体20，在该执行机构壳体中安装了构造成电磁阀22的执行机构。执行机构壳体20通过壳体盖24来封闭。在该图中壳体盖24设有外螺纹及可被旋入执行机构壳体20的一个相应地构成的内螺纹中。在执行机构壳体20的内部接收了磁芯26、由该磁芯包围的电磁线圈28、支撑磁芯6的支撑套筒30及阀件32的一部分。被部分地接收在执行机构壳体20中的阀件32限定开始部分所述的压力室34，在该压力室中通入来自压力存储器12的高压管路14。

在阀件32中构造有控制室36，该控制室通过输入节流阀38由处于系统压力p_sys下的压力室34注入燃料。控制室36-在图中构造成伺服控制室-通过排出节流阀40可被减压。排出节流阀40也构造在阀件32中及通入用标号84表示的阀室中。

通过输入节流阀38在控制室36中形成的系统压力p_sys施加到优选构造成针状的喷射阀元件42的端面44上。喷射阀元件42包括一个支撑盘46，在其上支撑着闭合弹簧48。闭合弹簧48的位于支撑盘46对面的端部支撑在阀件32上。

从由系统压力p_sys加载的压力室34通过喷射器壳体16延伸出一个环形室52。处于系统压力p_sys下的燃料通过该环形室52流到用标号50表示的喷嘴室，该喷嘴室构造在喷嘴体18中。处于系统压力p_sys下的燃料从环形室52通过至少一个节流部位56到达喷嘴室50中，该节流部位例如可构造成优选构造成针状的喷射阀元件42的圆周上的一个磨削结构。

喷射阀元件42在其在喷射体18中被喷嘴室50包围的区域内包括一个压力阶台54。

处于系统压力p_sys下的燃料由喷嘴室50经环形间隙流到优选构造成针状的喷射阀元件42的座58。在根据该图的视图中，在燃料喷射器10的燃烧室侧的端部上的喷射孔60由坐落在其阀座58中的优选构造成针状的喷射阀元件42封闭。

在优选构造成针状的喷射阀元件42的圆周上具有至少一个优选构造成磨削结构的节流部位56。通过该至少一个节流部位56使处于系统压力p_sys下的环形室52与喷嘴室50在液压上彼此连接。

安装在执行机构壳体20内的电磁阀22包括阀弹簧70，该阀弹簧包围着压力销66。阀弹簧70支撑在壳体盖24的下侧面上。优选压力销66被松动地接收在执行机构壳体20内。阀弹簧70对构造成阀针的阀元件62的上端面加载。在该阀元件上构有衔铁板64，该衔铁板设置在电磁阀22的电磁线圈28的对面。压力销66以一个直径被构造，该直径为阀元件62的导向直径68。压力销66的下端面与优选构造成针状的阀元件62一起构成了压力平衡室78的边界。由压力销66及由阀元件62限定的压力平衡室78通过通流连接部分74与阀室84连接。根据在附图中所示的本发明所提出的燃料喷射器10的实施形式，该阀室84一方面由阀件32中的锥面82及另一方面由阀元件62的下端部上的球形面86限定。在附图所示的实施形式中，作为球形座的球形面86被作在阀元件62上。通过在优选构造成针状的阀元件62的向着阀件32的端部上的、作为球形座的球形面86能以有利的方式作到对阀元件62与作为座体的阀件32之间的平行度误差的补偿。此外通过根据本发明提出的构造可实现有利的多件式的阀结构。

与附图中所示的由构造在阀元件62上的球形面86及设在阀件32中的锥面82构成的球形座相反地，锥面82也可构造在阀元件62上及球形面86也可构造在阀件32上。此外还可以是，无论在阀元件62上还是在阀件32上都实现球形的几何结构。

由于导向直径68基本上等于由球形面86构成的球形座的直径，这起到电磁阀22的压力平衡的作用。在根据本发明提出阀结构形式中，通过球形面86的结构与锥面82配合作用实现了一球形座，因为压力销66可不依赖于阀座80地从座区域的反面来安装。通过标号74可看到通流连接部分，它使压力平衡室或阻尼室78与阀室84相连接。

在图中所示的燃料喷射器的一个实施形式这样得到，即，在其上引导优选构造成针状的阀元件62的压力销66上产生在关闭方向上起作用的压力阶台。该在优选构造成针状的阀元件62的关闭方向上起作用的压力阶台通过松动地被接收在执行机构壳体20中的压力销66的导向直径68相对由球形面86给出的球形座的直径的加大来实现。通过该作用在关闭方向上的压力阶台产生液压的阀关闭力，由此在阀元件62关闭时减小了电磁阀的弹跳。在阀元件62关闭时的阻尼特性可通过作用在关闭方向上的压力阶台-该压力阶台通过导向直径68相对由球形面86给出的球形座的直径的加大而得到-得以改善，因为在球形座的关闭状态中建立了液压的关闭力，该关闭力阻止优选构造成针状的阀元件62的重新打开。这又允许阀协调性的优化及根据本发明提出的燃料喷射器的多重喷射能力。

通过经由通流连接部分74与阀室84形成连接的压力平衡室或阻尼室78可使阀元件62打开的速度优化及改善了弹跳特性。如果优选构造成针状的喷射阀元件62及衔铁板64被设计成一个部件，则出现小的要运动的质量，这通过设置在通流连接部分74中的阻尼节流阀导致优化的阻尼特性，由此在通过喷射孔30进行短时的相继的各个燃料喷射时允许非常短时的间隔。

通过球形面86实现的球形座以有利的方式直接构造在阀件32上，该阀件构成了用作伺服控制室的控制室36的边界及与喷射器壳体16内处于系统压力p_sys下的压力室34分开。阀件32通过支撑套筒30、支撑在该支撑套筒上的磁芯26及壳体盖24-借助该壳体盖封闭执行机构壳体20-密封地置靠在喷射器体16上。

在电磁阀22通电时实现的优选构造成针状的阀元件62的向上的打开运动引起控制室36的压力卸载。在由球形面86给出的球形座打开时由控制室36中流出的控制量流入执行机构壳体20中及通过低压侧的回流部分72排出到燃料喷射系统的低压区域中。在根据图中所示的实施形式的燃料喷射器10的优选用作伺服控制室的控制室36压力卸载时，构造成针状的喷射阀元件42的端面44移入控制室36中。由此通过喷射阀元件42的打开的阀座58使处于系统压力p_sys下的燃料经过至少一个构造在燃料喷射器10的燃烧室侧的端部上的开口60流入内燃机的燃烧室中。

优选构造成针状的喷射阀元件42的打开特性可通过构造在其圆周上的至少一个优选构造成磨削结构的节流部位56来优化。该至少一个构造在优选构造成针状的喷射阀元件42的圆周上的节流部位56是喷射器体16中的处于系统压力p_sys下的环形室52与构造在燃料喷射器10的喷嘴体18中的喷嘴室50的液压连接部分。

所述被压力平衡的电磁阀22优选被使用在用于喷射燃料的喷射系统中，尤其是以有利的方式用作借助电磁阀22来伺服地控制燃料喷射器的控制阀，该燃料喷射器可使用在高压存储器喷射系统(共轨)中。