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CN112352096B - 燃料喷射器 - Google Patents

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CN112352096B CN201980042995.9A CN201980042995A CN112352096B CN 112352096 B CN112352096 B CN 112352096B CN 201980042995 A CN201980042995 A CN 201980042995A CN 112352096 B CN112352096 B CN 112352096B
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Abstract

本发明涉及一种燃料喷射器(100)，其具有布置在壳体(10)中的、能够由电磁体(12)操纵的控制阀(1；1a)，所述控制阀用于对压力介质从控制室(44)到低压室(56)中的流出进行控制，其中，所述控制阀(1；1a)具有阀元件(22；22a)，所述电磁体(12)能够使所述阀元件在纵轴线(18)的方向上运动，其中，与所述控制室(44)连接的阀室(50)与所述阀元件(22；22a)邻接，所述阀元件(22；22a)与构造在阀体(36；36a)上的座面(40)共同作用，用以打开和闭合将所述阀室(50)与所述低压室(56)连接的控制输出连接部(52)，并且其中，所述阀元件(22；22a)的端面(62)具有环槽形的第一凹陷部(63；63a)，所述阀体(36；36a)具有环槽形的第二凹陷部(64)。

Description

燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射器。
背景技术
由申请人的DE 10 2012 220 031 A1已知一种根据本类属的燃料喷射器。构造在燃料喷射器的控制阀的阀元件与阀体之间的区域中的几何结构具有两个环槽形的凹陷部，当打开阀元件用以使燃料从控制室流出到燃料喷射器的低压区域中时，所述凹陷部被燃料穿流。
在这样的燃料喷射器中，通过适当地选择阀元件的和阀体的几何形状，即使在系统压力或者说控制室中的压力不同的情况下，也应在操控持续时间期间尤其实现燃料喷射器的均匀打开行为或者闭合行为。在试验中已证明，尤其是在中等的轨道压力或者说系统压力(在这里指的是例如大约1200巴的压力)的情况下，由于流动技术方面的效应会导致控制阀的闭合持续时间不恒定。该效应能够通过突然减小的蒸汽区域并且通过被反射回的压力波来解释，所述被反射回的压力波产生作用到阀元件上的力，所述力干扰该阀元件的(闭合)运动。然而，阀元件的与相应的轨道压力或者说系统压力无关地尽可能恒定的闭合持续时间是保证高喷射量精度的前提条件，尤其是在短暂的、在时间上紧密相继的喷射的情况下。
发明内容
根据本发明的燃料喷射器具有下述优点：通过在流动技术方面优化控制阀，能够实现在控制阀上的阀元件的、与相应的轨道压力或者说系统压力和操控持续时间几乎无关的、恒定的闭合持续时间。由此，尤其是在中等压力的情况下在喷射在时间上紧密相继时，产生提高的喷射量精度。这又使得能够在例如尽可能少的排放的意义上优化内燃机的运行。
为了在流动技术方面优化控制阀，根据本发明的教导提出，在所述阀体上的环槽形的(第二)凹陷部在面向阀体上的座面的侧上被径向环绕的棱边限界，所述棱边将环槽形的(第二)凹陷部的锥形侧壁与在径向上在棱边内延伸的锥形座面连接，使得在侧壁与座面之间的过渡区域中构造有小于130度的棱角，并且在棱边的区域中的直径最大是在密封座的区域中的直径的120％。
本发明上下文中的环槽形的凹陷部被理解为在径向上包围控制阀的纵轴线的并且由径向内部的和径向外部的壁区段限界的凹陷部，在纵轴线的轴向上观察，所述径向内部的和径向外部的壁区段从凹陷部的底部延展或者说在该底部的上方延伸。尤其是，环槽形的凹陷部能够是一种呈凹腔形式的凹陷部或者说是凹腔状的凹陷部。
小于130度的最小棱角与具有最小倒圆部的尽可能锋利的棱边相结合确保：流动不作用在阀体的轮廓上，而是更确切地说在阀元件的相应端面上作用在阀元件的轮廓上。由此，使流动更强烈地产生涡流并且不直接转向到控制输出路径中。
一般来说，本发明的教导提出，减少对阀元件的运动的干扰影响或者说更好地保护阀元件不受这样的影响。这通过下述方式实现：通过在朝着燃料喷射器的低压区域的方向上的多个流动偏转和更窄的横截面，减少被反射的压力波的影响。同时，通过有针对性地使控制输出流动
Figure GDA0003831673940000021
产生涡流来使在阀体上的和因而在阀元件的下方的汽相稳定，使得在阀元件进行行程运动期间，蒸汽较不易于突然减少(kollabieren)。另外，通过在阀元件的端面下方的蒸汽来阻尼压力波到阀元件上的传递。
在可选实施方式中列举根据本发明的燃料喷射器的有利的扩展方案。
在总发明构思的第一结构扩展方案或者说构型方案中设置，在阀元件上的环槽形的第一凹陷部具有锥形面，使得阀元件具有面区段，用以构造具有座面的阀座，该面区段过渡到所述面中，在面区段与所述面之间形成钝角，使得在阀元件的纵轴线的径向上观察，两个环槽形的凹陷部之间的间距增大，并且锥形的面在背离阀元件上的阀座的侧上过渡到构造为凹形的区域中。凹形的轮廓增强了涡流，因而增强更稳定的汽相和远离控制输出路径的偏转。
在最后提出的建议的优选扩展方案中设置，构造为凹形的区域过渡到径向环绕的、平坦的阀端面中，并且在阀端面与构造为凹形的区域之间的过渡区域中的棱角小于130度。
另外，特别优选的是，在阀元件上的面区段与所述面之间的钝角大于150度。这个措施确保，流动在其经过阀座之后强制地贴靠到阀元件的端面上，而不是贴靠到阀体的面上。
在控制阀的一种在制造技术方面更费事地实现的、但是从流动技术角度来看优化的构型方案中设置，在阀元件上的环槽形的第一凹陷部在径向上在密封座之外并且在径向上在环槽形的第二凹陷部的区域中具有构造为凹形的面，该凹形的面在在径向上背离密封座的侧上过渡到径向环绕的阀端棱边中。
一种优选的几何构型方案设置，在阀元件的纵轴线的方向上观察，阀端面或者阀端棱边与在阀座的区域中的密封座处在同一高度。
当在阀体上构造有具有退刀槽直径的导向退刀槽(Führungsfreistich)，该退刀槽直径最大比在用于阀元件的导向区段的区域中的直径大10％或者0.2mm时，能够实现对流动行为的另一优化方案。具有在阀座与控制输出路径之间的窄部的这种结构构型方案从外部阻碍被反射的压力波侵入到阀体的凹腔状的(第二)凹陷部中。此外，使阀元件下方的涡流稳定。
阀元件的另一有利构型方案设置，该阀元件在导向退刀槽的区域中具有径向环绕的壁，该壁在面向阀元件的端侧上经由构造得尽可能小的倒棱过渡到阀元件的端侧中。尤其是在将阀元件引入到阀体中时，倒棱使装配过程简化。
附加地，为了在流动技术方面实现优化而提出，在阀体上构造有多个、优选至少三个径向孔，所述径向孔以均匀的角度间距围绕阀元件的或者说阀体的纵轴线布置，并且在阀元件的纵轴线的方向上观察，在阀元件闭合的情况下，径向孔在阀元件的端侧的上方布置在该阀元件的径向外部区域上。这种布置得尽可能靠上的或者说向着电磁体的方向上布置的径向孔定位与具有在阀元件上的倒棱的尽可能小的轴向覆盖相结合，引起流出的燃料的强烈偏转，使得流动较少地直接转向到控制输出孔中并且在阀元件下方的涡流被稳定。通过在横截面中较小的多个径向孔也实现了更均匀的流动涡流。
阀元件优选是磁衔铁的一部分，其中，磁衔铁具有纵向孔，用于径向导向磁衔铁的导向销布置在该纵向孔中。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节由对优选实施例的以下描述以及根据附图得出。附图示出：
图1示出根据本发明的燃料喷射器的部分区域的纵截面，
图2以放大示图示出在第一结构构型方案中根据图1的燃料喷射器在其控制阀区域中的局部，和
图3示出在第二结构构型方案中相应于图2的图示。
相同的构件或者说具有相同功能的构件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中局部示出的燃料喷射器100用于将燃料喷入到自点火式内燃机的未示出的燃烧室中，其中，存储在轨道中的燃料的系统压力优选能够大于2000巴。
燃料喷射器100具有喷射器壳体10，电磁体12位置固定地布置在该喷射器壳体中。燃料喷射器12具有磁芯14，环形的电磁线圈16布置在该磁芯中。在给电磁线圈16通电时，建立磁场，该磁场吸引能够在纵轴线18上往复运动的、同时用作阀元件22的磁衔铁20并且使该磁衔铁朝向磁芯14运动直到至少间接地贴靠在磁芯处。在附图示意图中，示出了在电磁线圈16相应地未通电的位置中的磁衔铁20。
在本实施例中一件式构造的磁衔铁20具有板形区域24和套筒形区域26。另外，磁衔铁20具有与纵轴线18同轴地布置的贯通孔28，在该贯通孔中位置固定地布置的、尤其用于径向地支承磁衔铁20的导向销30布置在喷射器壳体10中。借助于布置在电磁线圈16的凹口32中的闭合弹簧34，产生作用到磁衔铁20或者说阀元件22上的压力，在电磁线圈16未通电的情况下，该压力向着控制阀1的闭合位态的方向将磁衔铁20压离电磁线圈16。
磁衔铁20的套筒形区域26的背离电磁线圈16的端部与阀体36共同作用，该阀体作为控制阀1的组成部分位置固定地布置在喷射器壳体10中。尤其是，在磁衔铁20的或者说阀元件22的背离电磁线圈16的端侧上构造有阀座38，该阀座在电磁线圈16未通电的情况下在构造在阀体36上的锥形座面40的区域中构成密封座42(图2)。
在阀体36中构造有控制室44，喷嘴针46的背离至少一个喷射口的端部浸入到该控制室中，该喷嘴针同时限界控制室44。控制室44经由具有集成式流出节流部的流动通道48与阀室50连接，该阀室局部地构造在阀体36中并且局部地构造在导向销30与磁衔铁20的套筒形区域26之间的径向中间室中。
当给电磁线圈16通电时，磁衔铁20或者说阀元件22从密封座42上抬起并且释放控制输出连接部52，经由该控制输出连接部，燃料能够从控制室44中通过流动通道48以及多个径向孔54流出到燃料喷射器100的低压室56中，所述径向孔优选以相同大小的角度间距围绕纵轴线18布置。通过压力介质或者说燃料从控制室44中排流到低压室56中，在喷嘴针的封闭至少一个喷射口的位态中作用到该喷嘴针46上的液压压力被减小，以便能够由此在喷射口被释放的情况下将燃料从燃料喷射器100中喷入到内燃机的燃烧室中。
如最好根据图2能够看到的那样，在密封座42的区域中构造有第一节流间隙58，以及在阀元件22与径向孔56之间的过渡区域中构造有常开的第二节流间隙60。另外还看出，在两个节流间隙58、60之间的径向中间区域中，在阀元件22的端面62上构造有环槽形的或者说凹腔状的第一凹陷部63，以及在阀体36的孔的底部上构造有环槽形的或者说凹腔状的第二凹陷部64。环槽形的第二凹陷部64在面向阀座38或者说密封座42的侧上被径向环绕的棱边65限界，该棱边在背离座面40的侧上过渡到环槽形的第二凹陷部64的局部呈锥形的侧壁66中。构造在座面40与侧壁66之间的棱角α小于130度。另外，径向环绕的棱边65的直径dK最大是密封座42的区域中的直径dD的120％。
环槽形的第二凹陷部64的底部67平坦地或者说垂直于纵轴线18布置，而在阀元件22上的环槽形的第一凹陷部63在面向密封座42的侧上这样具有相对于在垂直于纵轴线18延伸的平面倾斜地布置的、构造为锥形以及环形的面68，使得在纵轴线18的径向上观察，两个环槽形的凹陷部63、64之间的间距增大。在此，磁衔铁20的或者说阀元件22的与在阀体40上的面40共同作用的端侧具有两个彼此成角度地布置的面区段83、84，所述面区段在过渡区域或者说弯折区域中形成阀座38。构造在面68与面区段84之间的钝角β大于150度。
面68在背离密封座42的侧上过渡到凹形区域69中。构造为凹形的区域69又过渡到径向环绕的、平坦的阀端面71中，其中，阀端面71与构造为凹形的区域之间的棱角γ小于130度。如此外根据图2中的辅助线72看出的那样，在纵轴线18的方向上观察，阀端面71与在阀元件22上的阀座38位于同一高度，用以构成密封座42。
为了接收或者说径向地导向阀元件22，阀体36具有盲孔形的孔73，该孔具有用作导向退刀槽74的区段，该区段具有退刀槽直径dF，该退刀槽直径最大比在导向区段75的区域中的孔73的直径dS大10％或者0.2mm。另外，阀元件22在导向退刀槽74的区域中具有径向环绕的壁76，该壁经由倒棱77过渡到阀端面71中。
此外，根据图2能够看出，在纵轴线18的方向上观察，在阀元件22闭合的情况下、即在构成密封座42的情况下，径向孔54布置在阀元件22的端侧的或者说阀端面71的上方，其中，径向孔54的下边界78位于倒棱77的高度或者优选地位于其上方。
在图3中示出的控制阀1a与相应于图2示意图的控制阀1的区别在于，在阀体36a上的侧壁66a经由倒圆地构造的过渡部79过渡到底部67中。另外，在阀元件22a上的环槽形的第一凹陷部63a具有构造为凹形的面80，而非倾斜地布置的面68，该构造为凹形的面直接过渡到径向环绕的阀端棱边82中，在纵轴线18的方向上观察，该阀端棱边例如与阀座38位于同一高度。
至此所述的燃料喷射器100能够以多种多样的方式来改型或者说修改，而不偏离本发明的构思。

Claims (10)

1.一种燃料喷射器(100)，其具有布置在壳体(10)中的、能由电磁体(12)操纵的控制阀(1；1a)，所述控制阀用于对压力介质从控制室(44)到低压室(56)中的流出进行控制，其中，所述控制阀(1；1a)具有阀元件(22；22a)，所述电磁体(12)能够使所述阀元件在纵轴线(18)的方向上运动，其中，与所述控制室(44)连接的阀室(50)与所述阀元件(22；22a)邻接，并且所述阀元件(22；22a)与构造在阀体(36；36a)上的座面(40)共同作用，用以打开和闭合将所述阀室(50)与所述低压室(56)连接的控制输出连接部(52)，其中，所述阀元件(22；22a)的端面(62)具有环槽形的第一凹陷部(63；63a)，并且所述阀体(36；36a)具有环槽形的第二凹陷部(64)，
其中，所述环槽形的第二凹陷部(64)在面向所述座面(40)的侧上被径向环绕的棱边(65)限界，所述棱边将所述环槽形的第二凹陷部(64)的锥形的侧壁(66；66a)与在径向上在所述棱边(65)内延伸的锥形的座面(40)连接，其中，在所述侧壁(66；66a)与所述座面(40)之间的过渡区域中构造有小于130度的棱角(α)，并且其中，在所述棱边(65)的区域中的直径(dK)最大是在密封座(42)的区域中的直径(dD)的120％，其特征在于，在所述阀元件(22)上的环槽形的第一凹陷部(63)具有锥形的面(68)，所述阀元件(22；22a)在阀座(38)的区域中具有面区段(84)，所述面区段过渡到所述锥形的面(68)中，在所述面区段(84)与所述锥形的面(68)之间形成钝角(β)，使得在所述阀元件(22)的纵轴线(18)的径向方向上观察，所述环槽形的第一凹陷部(63)与所述环槽形的第二凹陷部(64)之间的间距增大，并且所述锥形的面(68)在背离在所述阀元件(22)上的所述阀座(38)的侧上过渡到构造为凹形的区域(69)中。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述构造为凹形的区域(69)过渡到径向环绕的、平坦的阀端面(71)中，并且在所述阀端面(71)与所述构造为凹形的区域(69)之间的过渡区域中的棱角(γ)小于130度。
3.根据权利要求1或者2所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述钝角(β)大于150度。
4.根据权利要求2所述的燃料喷射器，
其特征在于，
在所述阀元件(22；22a)的纵轴线(18)的方向上观察，所述阀端面(71)与在所述阀座(38)的区域中的密封座(42)位于同一高度。
5.根据权利要求1、2和4中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述阀体(36；36a)具有导向退刀槽(74)，所述导向退刀槽具有退刀槽直径(dF)，所述退刀槽直径最大比在用于所述阀元件(22；22a)的导向区段(75)的区域中的直径(dS)大10％或者大0.2mm。
6.根据权利要求5所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述阀元件(22；22a)在所述导向退刀槽(74)的区域中具有径向环绕的壁(76)，所述壁在面向所述环槽形的第二凹陷部(64)的侧上经由倒棱(77)过渡到所述阀元件(22；22a)的端侧中，其中，在导向区段(75)的区域中的直径(dS)通过所述倒棱(77)最大被减小5％。
7.根据权利要求1、2、4和6中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
在所述阀体(36；36a)上构造有多个径向孔(54)，所述径向孔以均匀的角度间距围绕纵轴线(18)布置，并且在所述纵轴线(18)的方向上观察，在阀元件(22；22a)闭合的情况下，所述径向孔(54)布置在所述阀元件(22；22a)的在端侧的径向外端部的上方。
8.根据权利要求1、2、4和6中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
所述阀元件(22；22a)是磁衔铁(20)的一部分，并且所述磁衔铁(20)具有贯通孔(28)，用于径向导向所述磁衔铁(20)的导向销(30)布置在所述贯通孔中。
9.根据权利要求1、2、4和6中任一项所述的燃料喷射器，
其特征在于，
在所述控制输出连接部(52)的区域中构造有与所述阀室(50)相邻的第一节流间隙(58)，并且在所述控制输出连接部(52)中的第二节流间隙(60)与所述低压室(56)相邻地设置。
10.根据权利要求7所述的燃料喷射器，
其特征在于，在所述阀体(36；36a)上构造有至少三个径向孔(54)。
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