CN1396987A - 燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
在用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)中，包括一个阀针(3)及一个与它作用连接的阀关闭体(4)，该阀关闭体与设在阀座体(5)中的阀座面(6)相互配合形成一个密封面，及具有多个喷射孔(7)，它们被开设在一个喷射孔板(31)中，喷射盘被设置在燃料喷射阀(1)上密封面的下游。该喷射孔板(31)至少在喷射孔(7)的区域中具有一个截球状拱起部(37)，该截球状拱起部逆着燃料流动方向定向，及喷射孔(7)螺旋线状地被设置在喷射孔板的截球状拱起部(37)上。
Description
现有技术
本发明涉及根据独立权利要求类型的燃料喷射阀。
由多个喷射孔喷射燃料的燃料喷射阀例如已由DE 198 27 219 A1公知。它具有一个射束调节盘，该调节盘被设置在燃料喷射阀的下游端部，在该调节盘中设置了多个喷射孔。喷射孔被分为两个组，它们被布置在具有不同直径的两个孔分布圆上。每组喷射孔的中心轴线位于一个锥面上，各个锥向下游方向张开。其中与内部的孔分布圆的喷射孔的中心轴线所在的锥面的锥形相比，具有较大直径的孔分布圆的喷射孔的中心轴线所属的锥形具有较大张开角，以致各锥壳不具有相交线及各个部分燃料射束不会彼此冲突。
射束调节盘也可作成具有向燃料喷射阀的外侧弯成拱形的几何形状。喷射孔设置在该拱形区域中，由此喷射出的燃料沿着射束路径离开燃料喷射阀的中心轴线。
此外，由DE 198 04 463 A1公知了一种具有多个喷射孔的燃料喷射阀。它具有在燃料喷射阀下游的一个锥形端部，其中设有两排喷射孔。在喷射过程中，通过燃料喷射阀下游端部的锥形几何形状使燃料射束离开燃料喷射阀的中心轴线。各个部分射束被布置在一个或多个锥面上。
由US 5,484,108公知了：使用至少一个设在燃料喷射阀下游端部的孔板，该孔板朝着上游侧弯曲。阀关闭体在密封面的下游具有一个中心孔，在燃料喷射阀打开时燃料通过该孔流到第一孔板的孔中。在至少两个通过燃料流的孔板中至少第一个具有这样的造型，即该孔板的一部分伸入到阀关闭体的孔中。在下游在第一及接着的孔板之间构成一个容积。通过使用多个孔板可使由燃料配量所产生的涡旋去耦。例如当燃料流过上游孔板的孔时产生涡旋。燃料流在两个孔板之间的容积中产生均匀分布及燃料将以精确配定的燃料量喷出。
US 5,484,108中方案的缺点是密封面下游的总容积大。通过第二孔板中配量孔上游容积的构造将在喷射结束后保留了大的燃料量。该燃料量在以后通过蒸发到达燃烧室中。除了由此增加汽油的消耗外还明显增加了有害气体的排放。
另一缺点是，在使用多个孔板的情况下限制了喷射端部燃料射束方向几何形状构造的可变性。通过第一孔板构型在阀座体的孔中使得第二孔板在径向上向上游的弯曲受到很大限制。由此，当要避免各个射束的冲突时，使喷射孔的布置限制在简单的几何结构上。
在DE 198 27 219 A1中及在DE 198 04 463 A1中给出的燃料喷射阀具有的缺点是，通过燃料偏离中心轴线的喷射将引起在中心轴线区域中燃料混合物的减少。虽然通过使锥张开角度减小可达到中心轴线区域中构成均匀的燃料混合物，但同时增大了进入燃烧室的深度，由此使喷入的燃料易于与活塞接触。除了在燃烧上由于壁损耗产生的不良后果外，由于燃料在活塞表面上的燃烧将使活塞的寿命降低。
由DE 198 04 463 A1公知的燃料喷射阀还具有一个缺点，即在喷射孔的区域中要作成厚壁。该燃料喷射阀下游端部及壳体的整体件的构型需要大的壁厚。由此使为开设喷射孔而投入应用的加工工艺变得昂贵，因为各个喷射孔的小孔径在大壁厚的情况下不能被冲压出来。
本发明的优点
相比之下，在根据本发明的燃料喷射阀中，有利地使用单个喷射孔板，喷射孔板的截球状拱起部向着上游定向。通过该措施燃料射束可被设置在一个双锥的壳面上。虽然锥张开角度大但在燃料喷射阀的中心轴线区域中燃料混合物不会减少。喷射出的燃料的会聚点位于燃烧室中而不是在燃料喷射阀中。
另一优点是，与US 5,484,108相比，可提供大的面积。由此仅在截球状拱起部中就可设置更多的喷射孔，而不会使喷射孔之间的连接区域变窄到使其机械稳定性明显减小。喷射孔可被设置在一个螺旋线上，它的径向延伸范围明显增大。
相对于由DE 198 27 219 A1公知的燃料喷射阀的整体结构方案，根据本发明的燃料喷射阀具有其优点，即喷射孔板的材料通过造型工艺如成形加工可得到硬化加固。由此对于喷射孔板可使用较小厚度的材料，这样又使得喷射孔的开设及喷射孔板在燃料喷射阀上的固定变得简单，制造成本也得以下降。
此外，可有利地形成变型。无论是燃料的配量还是射束的形状可通过安装另一喷射孔板来调节。因此通过大量相同部件的使用可成本合理地适配用户专门的要求。
此外有利的是，在识别出尺寸不精确的喷射孔的情况下仅会出现价格便宜的冲压-弯曲部件的次品。加工起来贵得多的壳体仍可继续使用。
通过在从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有利的进一步构型及改进。
通过在一个螺旋线上布置喷射孔可使燃料产生合乎要求的不对称喷射。由此在此情况下不会产生各个燃料射束的冲突，因为喷射孔被这样布置，即每个射束穿过对面的喷射孔的两个燃料射束之间。在不对称喷射构型的情况下特别有利的是具有喷射方向可适配于专门要求的可能性，这种要求是由火花塞及燃料喷射阀的相互位置形成的。
在制造喷射孔板的合适方法中有利的是，在盘变形前开设喷射孔。由此可在一个平面的盘中通过简单及成本合理的方法如冲压在喷射孔板中开设喷射孔。这时材料还未硬化。由此尽管孔的直径小冲压工具仍具有高的使用寿命。在第二步骤中才通过成形、除产生附加的形状稳定性外还在材料中形成硬化加固，如通过冷成形加工来形成的。因此该部件即使在壁厚小的情况下也可在高的燃料压力下使用。
此外，通过小的壁厚可使得它在喷嘴件或阀座体上的固定显著地简化。可以使用在薄材料厚度情况下所使用的方法。尤其是激光焊接在加工速度及可重现性方面具有其优点。
附图说明
在附图中简化地表示根据本发明的一个实施例，及将在以下的描述中详细地说明。附图为：
图1：根据本发明的燃料喷射阀的一个实施例的概要部分截面图，
图2：根据本发明的燃料喷射阀的该实施例的、图1中区域II的概要部分截面图，
图3：根据本发明的燃料喷射阀的一个喷射孔板的第一实施例的俯视图，及
图4：该实施例的喷射孔布置的角度条件的示图。
实施例的描述
在借助图2至4详细描述根据本发明的燃料喷射阀1的一个实施例以前，为了更好地理解本发明，首先简短地借助图1来描述关于其基本组成部分的整体结构。
该燃料喷射阀1被作成用于混合气压缩、强迫点火式内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀1的形式。该燃料喷射阀1尤其适用于将燃料直接喷射到这里未示出的内燃机的燃烧室中。
燃料喷射阀1包括一个喷嘴体2，在其中设置了一个阀针3。该阀针3与一个阀关闭体4作用连接，后者与设置在阀座体5上阀座面6相互配合形成一个密封面。在该实施例中该燃料喷射阀1涉及一种电磁操作的燃料喷射阀1，它设有至少一个喷射孔7。喷嘴体2通过一个密封件8相对一个电磁线圈10的外极进行密封。电磁线圈10被封闭在一个线圈壳体11中及被绕制在一个线圈架12上，该线圈架靠放在电磁线圈10的内极13上。内极13及外极9通过一个间隙26彼此隔开，并支承在一个连接部件29上。该电磁线圈10经过导线19由可通过电接插触头17输入的电流激励。该接插触头17被塑料外壳18包围，该塑料外壳可被注塑在内极13上。
阀针3在一个被作成盘状的阀针导向件14中被导向。阀针导向件与一个调节盘15配对，它用于阀针行程的调节。在该调节盘15的上游侧具有一个衔铁20。该衔铁通过一个法兰21与阀针3构成传力链地连接，该阀针通过一个焊缝22与21相连接。在该法兰21上支承着一个复位弹簧23，它在现在的燃料喷射阀1的构型中通过一个压入内极13中的套管24被加上预压力。
在阀针导向件14及衔铁20中延伸着燃料通道30a及30b。在一个中心燃料输入部16中设有一个过滤件25。该燃料喷射阀1通过一个密封件28相对一个未示出的燃料管密封。
在燃料喷射阀1的静止状态中，衔铁20由复位弹簧23通过阀针3上的法兰21在逆着其上升方向上加载，以使得阀关闭体4在阀座面6上保持密封接触。在电磁线圈10被激励的情况下，它建立起磁场，该磁场使衔铁20抵抗复位弹簧23的弹簧力向上升方向运动，其中该行程通过一个在静止位置上时内极13与衔铁20之间的工作间隙27预给定。衔铁20带动法兰21，后者与阀针3焊在一起，及由此该阀针3也在上升方向上被带动。与阀针3形成作用连接的阀关闭体4从阀座面6上抬起及燃料在中心槽32中经过阀关闭体4旁边流到阀座体5的一个通孔34中及通过一个喷射孔板31中的喷射孔7喷出。
如果线圈电流被关断，在磁场足够的衰减后通过复位弹簧23对法兰21的压力衔铁20从内极13上落下，由此使与阀针3逆着上升方向地运动。由此使阀关闭体4坐落在阀座面6上及燃料喷射阀1被关闭。
图2表示一个实施例，其中喷射孔板31通过焊接连接部分33被固定在阀座体5的下游面上。焊接连接部分33例如可通过激光焊接产生。喷射孔板31在其中心具有一个截球状的拱起部37，该拱起部的径向延伸范围最好与通孔34的径向延伸范围相一致，在燃料喷射阀1打开的情况下通过该通孔34为喷射孔供给燃料。截球状拱起部37朝向上游，由此使位于阀关闭体4下游的、在通孔34内部的总容积减小。而且，在燃料喷射阀1打开时相对燃料的动态压力其形状稳定度大于平面状的喷射孔板31的形状稳定度。
为了在各个燃料部分射束中燃料的定向喷射，在喷射孔板31中设有多个喷射孔7，这些喷射孔相对燃料喷射阀1的中心轴线36以相同角度或不同角度倾斜。它们被设在喷射孔板31中的截球状拱起部37的区域中，及它们的最大径向延伸范围小于阀座体5中通孔34的径向延伸范围。喷射孔7最好通过冲压在喷射孔板31变形以前形成在该喷射孔板中。为了实现确定的喷射形状，有利的是，使用偏差90°的冲压角度。并且也可代替冲压出的圆柱形喷射孔7，而有利地使用在流动方向上锥形地扩大或缩小的喷射孔7。
喷射燃料的配量将通过喷射孔板31中喷射孔7的横截面积的总和来确定。在燃料喷射阀1完全打开的情况下，它们构成用于燃料流过的最小横截面积，由此单独地在喷射孔板31上实现了限制燃料流量的节流。
也可代替图2中所示的、构成在阀关闭体4与中心槽32之间环形空隙，而将燃料通道开设在阀座体5中，这些燃料通道通在阀座面6上密封面的上游通出。在这种情况下，中心槽32的径向延伸范围与阀关闭体4的径向延伸范围一致，以致阀关闭体4在中心槽32中被导向。在此情况下，在中心槽32中譬如作为槽开设的燃料通道的横截面积必需明显地大于喷射孔板31中的喷射孔7的横截面积的总和。
在喷射孔板31中布置喷射孔7的一个例子被表示在图3中。喷射孔7被布置在一个螺旋线上。喷射孔7的中心轴线35这样地定向，即它在喷射方向上的延长线与燃料喷射阀1的中心轴线36相交。在各喷射孔7的中心轴线35相对于燃料喷射阀1的中心轴线36有相同倾斜角度的情况下，各喷射孔7的中心轴线35与燃料喷射阀1的中心轴线36相交在离开燃料喷射阀1的下游端部不同的距离处。为了避免射束的冲突，该冲突在相对燃料喷射阀1的中心轴线36对称布置的情况下在对立的喷射孔7之间将会产生，喷射孔7将这样地布置在螺旋线上，即在各个喷射孔7的对面不布置其它的喷射孔7。
喷射孔7也可这样地设置在喷射孔板31中，即喷射孔7的中心轴线35不与燃料喷射阀1的中心轴线36相交。通过喷射孔7的中心轴线35与燃料喷射阀1的中心轴线36的最小距离的变化可在燃料喷射阀1的中心轴线36的区域中调节燃料的分布。
对于根据图3的喷射孔7的布置在图4中表示出喷射孔7的恒定角度分配的条件。在此情况下，当第n个喷射孔应布置在第零及第一喷射孔之间的中间区域的对面时，则由要求nα＝180°+α/2得到角度α。由此对于α＝360°/(2n-1)得到以恒定角度α的(2n-1)个喷射孔7的分布。
为了实现相对燃料喷射阀1的中心轴线36的倾斜喷射图，在其上分布着喷射孔7的螺旋线的中点可以偏离燃料喷射阀1的中心轴线36地布置。对于一个螺旋线的布置同样其中心可以偏离喷射孔板31的截球状拱起部37的中心。
Claims (4)
1.用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)，具有一个阀针(3)及一个与它作用连接的阀关闭体(4)，该阀关闭体与设在阀座体(5)中的阀座面(6)相互配合形成一个密封面，及具有多个喷射孔(7)，它们被开设在一个喷射孔板(31)中，喷射盘被设置在燃料喷射阀(1)上所述密封面的下游及至少在喷射孔(7)的区域中具有一个截球状拱起部(37)，该截球状拱起部逆着燃料流动方向定向，其特征在于：这些喷射孔(7)螺旋线状地被设置在喷射孔板(31)的截球状拱起部(37)上。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于：截球状拱起部(37)伸入到阀座体(5)的中心槽(32)中。
3.根据权利要求1或2的燃料喷射阀，其特征在于：在喷射孔(7)的中心轴线(35)对一个垂直于燃料喷射阀(1)的中心轴线(36)的平面的投影中，喷射孔(7)的中心轴线(35)离燃料喷射阀(1)的中心轴线(36)有一个最小的距离，它的尺寸是这样确定的，即各个燃料射束彼此不相互作用。
4.根据权利要求1至3中一项的燃料喷射阀，其特征在于：在喷射孔(7)的中心轴线(35)对一个垂直于燃料喷射阀(1)的中心轴线(36)的平面的投影中，每个喷射孔(7)的中心轴线(35)将相对于燃料喷射阀(1)的中心轴线(36)而言对面的两个相邻的喷射孔(7)的两个中心轴线(35)所夹持的角度分成两半。
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