專利名稱:用于將燃料噴入內(nèi)燃機燃燒室的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于將燃料噴入內(nèi)燃機燃燒室的裝置，具有一個噴射器噴嘴以及一個在該噴射器噴嘴中縱向移動導(dǎo)向的噴嘴針閥，該噴嘴針閥至少部分地被一個噴嘴前室所包圍，并且為了控制其打開和關(guān)閉運動可以由在充滿燃料的控制室中存在的壓力沿軸向加載，其中在該控制室中通入一根輸入管道，并且從該控制室中引出一根輸出管道，在該輸出管道中接入一個磁控閥，其中所述通往控制室的輸入管道通過噴嘴針閥的至少一個孔進行導(dǎo)引，該孔通過一個入口節(jié)流閥與該噴嘴前室保持連接。
一種所述的裝置例如已經(jīng)由EP 921301 B1以及US 2002/125339A1所公開。
所述也稱為噴射器的裝置通常用于共軌系統(tǒng)，用以將柴油噴入柴油機的燃燒室中，并且通常如此構(gòu)造，即噴射橫斷面的打開和關(guān)閉通過一個噴嘴針閥實現(xiàn)，該噴嘴針閥用一根桿縱向可移動地在一個噴嘴體中導(dǎo)向。噴嘴針閥的運動的控制通過一種電磁閥來進行。噴嘴針閥在兩側(cè)都用燃料壓力以及通過沿關(guān)閉方向作用的壓力彈簧加載。在噴嘴針閥的背面、也就是說在噴嘴針閥的背離噴嘴針閥座的一側(cè)設(shè)置了一個控制室，在該控制室中燃料在壓力下將噴嘴針閥沿著關(guān)閉方向進行加載，并且由此將噴嘴針閥壓在針閥座或者說閥座上。
例如可以由電磁閥構(gòu)造的控制閥釋放從控制室引出的輸出管道，從而控制室中的燃料壓力下降，接著噴嘴針閥克服彈簧的力由施加在另一側(cè)上的燃料壓力從其閥座上抬起，并且通過這種方式使燃料向著噴孔噴出。噴嘴針閥的打開速度由通往控制室的輸入管道中的流量與從控制室中引出的輸出管道中的流量之間的差決定，其中不僅在輸入管道、而且在輸出管道中都接入了一個節(jié)流閥，其相應(yīng)地確定了流量。
在傳統(tǒng)的噴射器中，不僅通往控制室的輸入管道、而且從控制室引出的輸出管道都在限界控制室上側(cè)面的間隔板中構(gòu)造，并且由此緊靠磁控閥附近設(shè)置。但是在傳統(tǒng)噴射器中使用重油作為燃料時會產(chǎn)生一系列的困難。重油具有高粘度，其中為了降低粘度有必要將其加熱到150℃。這就會導(dǎo)致噴射器被加熱到超過正常的程度，這尤其會在電磁閥的區(qū)域中導(dǎo)致問題。尤其因為通往控制室的輸入管道和從控制室引出的輸出管道緊靠電磁閥附近布置，這會導(dǎo)致高度變熱，并由此導(dǎo)致危險或者甚至導(dǎo)致該構(gòu)件損壞。因此已經(jīng)提出，通往控制室的輸入管道通過噴嘴針閥的至少一個孔進行導(dǎo)向，該孔通過一個入口節(jié)流閥與噴嘴前室進行連接?，F(xiàn)在將通往控制室的輸入管道通過噴嘴針閥的至少一個孔進行導(dǎo)引，由此從下面給控制室供給燃料，也就是說從控制室的與輸出管道相對置的一側(cè)向控制室供給燃料。由此控制室被沿著軸向通流，從而獲得改善的流動特性。不將通往控制室的輸入管道布置在間隔板中，而是通過噴嘴針閥的一個孔使在使用重油時觀察到的熱量產(chǎn)生遠離磁控閥的區(qū)域，并且布置在噴嘴針閥的區(qū)域中，該噴嘴針閥本來就與加熱的重油處于接觸之中。在此噴嘴針閥的孔-通往控制室的輸入管道通過該孔進行導(dǎo)引-通過一個入口節(jié)流閥與噴嘴前室相連接，由此獲得了用于控制噴嘴針閥打開和關(guān)閉運動的一系列優(yōu)化方案。
入口節(jié)流閥的一種類似的布置也已經(jīng)由EP 1088985 A1所公開。除了一個中央的入口節(jié)流閥，在噴嘴針閥中設(shè)置了一個另外的入口節(jié)流閥。其工作原理是這樣的，即中央的入口節(jié)流閥在噴嘴針閥打開時突然關(guān)閉，并由此不起作用。在噴嘴針閥關(guān)閉運動開始時，只有入口節(jié)流閥起作用，并且噴嘴針閥的關(guān)閉運動緩慢地開始，直到可以通過足夠的橫截面進行朝入口節(jié)流閥的徑向流入，并由此實現(xiàn)快速的針閥關(guān)閉。
除了解決與使用重油相關(guān)的問題之外，本發(fā)明的任務(wù)還在于這樣布置通往控制室的輸入管道，從而可以實現(xiàn)一種尤其簡單的結(jié)構(gòu)，并且噴嘴針閥的打開和關(guān)閉運動的控制也可以得到優(yōu)化。
為了解決該任務(wù)，根據(jù)本發(fā)明在控制室和噴嘴前室之間設(shè)置一個另外的入口節(jié)流閥，其通流橫斷面在噴嘴針閥的至少一個分沖程的通流期間可以根據(jù)噴嘴針閥的沖程改變和/或關(guān)閉，其中優(yōu)選該另外的入口節(jié)流閥在噴嘴針閥的至少一個分沖程的通流期間打開，并且在該至少一個分沖程之外關(guān)閉。通過設(shè)置一個額外的通往控制室的入口節(jié)流閥可以調(diào)節(jié)每個時間單位到達控制室中的燃料量，其中對通流量的影響根據(jù)噴嘴針閥的沖程實現(xiàn)。如果每個時間單位有較多的燃料流入控制室，那么在保持從控制室的流出量的情況下減緩噴嘴針閥的運動。相反，如果進入控制室的附加流入量較少，那么加速噴嘴針閥的運動。在此例如可以至少在一個分沖程的通流期間對另外的入口節(jié)流閥的通流橫斷面進行連續(xù)的影響，從而該另外的入口節(jié)流閥在噴嘴針閥的至少一個分沖程的通流期間打開，并在該至少一個分沖程之外關(guān)閉。在此對噴嘴針閥的打開和關(guān)閉運動的影響可以以不同的方式方法進行，其中優(yōu)選將該另外的入口節(jié)流閥從噴嘴針閥的打開位置開始在一個分沖程上打開。這表示該入口節(jié)流閥從其關(guān)閉位置開始在一個第一分沖程上首先關(guān)閉，并且在另一個分沖程上一直到打開位置都打開。這意味著打開運動快結(jié)束時減緩針閥打開，從而噴嘴針閥以較小的沖擊力沖擊間隔板，并由此降低在接觸面上的磨損。在噴嘴針閥關(guān)閉過程中，噴嘴針閥較慢地在噴嘴針閥座上著陸，這同樣使得磨損較小。
針閥打開首先緩慢進行，隨后加速，這樣一種相反的設(shè)計方案也可以帶來一系列設(shè)定目標的優(yōu)點，正如根據(jù)一種實施例在下面還要進行說明的那樣。
有利的是如此進一步改進這種設(shè)計方案，使得噴嘴針閥在一個控制套筒中導(dǎo)引，并且所述另外的入口節(jié)流閥由一個通入噴嘴針閥的孔的節(jié)流孔以及該控制套筒中的入口孔構(gòu)成，其中該節(jié)流孔和該入口孔在噴嘴針閥的一個分沖程的通流時重合，其中作為補充，該入口孔通入一個位于控制套筒內(nèi)圓周上的環(huán)形槽中，并且可以與一個處于所述噴嘴針閥外圓周上的與該節(jié)流孔連接的環(huán)形槽相重合。在這種設(shè)計方案中，通過噴嘴針閥相對于控制套筒的軸向運動來釋放或者關(guān)閉該另外的入口節(jié)流閥。在此該控制套筒具有一個入口孔，其可以與節(jié)流孔相重合，或者該節(jié)流孔可以直接與控制套筒的下邊緣相互作用。在后面的情況下，這樣進行設(shè)計，使節(jié)流孔通入位于噴嘴針閥外圓周上的環(huán)形槽中，該環(huán)形槽在第一分沖程通流后由控制套筒的下邊緣封閉。
下面根據(jù)一種在附圖中示意示出的實施例對本發(fā)明進行更詳細地解釋。附圖示出圖1示出了一個噴射器的橫截面，圖2示出了一種不同設(shè)計方案的噴射器的下面部分的放大局部橫截面，圖3示出了在根據(jù)圖2的設(shè)計方案中針閥升程關(guān)于時間的變化曲線，
圖4示出了另一種不同設(shè)計方案的噴射器，圖5示出了在根據(jù)圖4的設(shè)計方案中針閥升程關(guān)于時間的變化曲線。
圖1示出了一種用于大型柴油發(fā)動機共軌噴射系統(tǒng)的噴射器的結(jié)構(gòu)。該噴射器1包括一個噴射器體2、一個閥體3、一個間隔板4和一個噴射器噴嘴5，這些部件通過一個噴嘴鎖緊螺母6固定在一起。噴射器噴嘴5包括一個噴嘴針閥7，該噴嘴針閥在噴射器噴嘴5的噴嘴體中可縱向移動地導(dǎo)引，并且具有多個自由表面，通過這些自由表面，燃料可以從噴嘴前室8流向針閥尖端。在噴嘴針閥7作打開運動時，燃料通過多個噴孔9噴入內(nèi)燃機燃燒室中。
在噴嘴針閥7上有一個凸緣，在該凸緣上支撐著一個壓力彈簧10，該壓力彈簧以其上端部將一個控制套筒11壓向間隔板4的底面?？刂铺淄?1、噴嘴針閥7的上端面以及間隔板4的底面圍成了一個控制室12。在控制室12中存在的壓力對于控制噴嘴針閥的運動是決定性的。通過燃料入口孔13，燃料壓力一方面在噴嘴前室8中起作用，在該噴嘴前室中該燃料壓力通過噴嘴針閥7的壓力肩沿著噴嘴針閥7的打開方向施加一個力。另一方面該燃料壓力通過該孔14和入口節(jié)流閥15在控制室12中起作用，并在壓力彈簧10的力的支持下將噴嘴針閥7保持在其關(guān)閉位置。
電磁閥的電樞17在噴射器的關(guān)閉位置中通過壓力彈簧22向下擠壓，并且通過壓緊螺栓21、下面的折式板(Balgplatte)23和球形板24將閥球25壓入錐形閥座26中，該錐形閥座設(shè)置在間隔板4中。用一個螺紋連接件27將上面的折式板29通過一個調(diào)整墊片30密封地安裝在閥體3上。金屬膜盒(Federbalg)28通過焊接或者粘結(jié)密封地固定在上面的折式板29和下面的折式板23上，并且一方面在電磁閥室31和出口室32之間進行密封，另一方面使得壓緊螺栓21和下面的折式板23之間可靠地壓緊。
隨著致動電磁體16，電樞17連同與其連接的壓緊螺栓21都被抬起，并且閥座26打開。來自控制室12的燃料通過輸出管道19流過出口節(jié)流閥20和打開的閥座26流入無壓力的未示出的出口通道，這隨著作用在噴嘴針閥7上端面上的液壓力的下降會導(dǎo)致噴嘴針閥7的打開。現(xiàn)在燃料通過噴孔9到達發(fā)動機的燃燒室中。在噴射器噴嘴5的打開狀態(tài)下，高壓燃料同時通過入口節(jié)流閥15流入控制室12，并通過出口節(jié)流閥20流出較大的量。在此所謂的控制量無壓力地排出到出口通道中，也就是從該軌道中除了噴射量還獲取所謂的控制量。噴嘴針閥7的打開速度由入口節(jié)流閥和出口節(jié)流閥15、20之間的流量差決定。
在致動電磁體16結(jié)束時，電樞17通過壓力彈簧22的力向下擠壓，并且閥球25在錐形閥座26上封閉燃料通過出口節(jié)流閥20的出口路徑。通過入口節(jié)流閥15在控制室12中重新建立燃料壓力，并產(chǎn)生一個關(guān)閉力，該關(guān)閉力超過作用在噴嘴針閥7的壓力肩上的液壓力減去壓力彈簧10的力。由此噴嘴針閥7封閉了到噴孔9的路徑，并結(jié)束了噴射過程。
根據(jù)本發(fā)明，在圖1中所示的噴射器的情況下，入口節(jié)流閥15并沒有位于間隔板4中，而是設(shè)置在噴嘴針閥7中。其與孔14一起建立了噴嘴前室8和控制室12之間持久敞開的連接。將入口節(jié)流閥15和出口節(jié)流閥20布置在不同的構(gòu)件中的優(yōu)點是，更容易匹配對發(fā)動機方案的不同要求，并且在兩個節(jié)流孔中的其中一個上出現(xiàn)可能的磨損的情況下可以更加成本低廉地進行更換。
圖2示出了在控制套筒11的區(qū)域和噴嘴針閥7上部區(qū)域中的局部剖面圖。噴嘴針閥7除了入口節(jié)流閥15還有一個另外的入口節(jié)流閥35，其通入噴嘴針閥7中的環(huán)形槽36中，該環(huán)形槽在噴嘴針閥7駛過一個分沖程40之后與控制套筒11中的環(huán)形槽37相對應(yīng)，并由此通過控制套筒11中的入口孔38打開從噴嘴前室8到控制室12的附加連接。由此更多的燃料流入控制室12，并且噴嘴針閥7的打開運動變慢。圖3示出了這種布置對針閥升程變化曲線的影響。這里示出了關(guān)于時間的針閥運動。實線組示出了在按照圖1進行布置的情況下的針閥運動，虛線組則示出了在按照圖2進行不同布置的情況下的針閥運動。在經(jīng)過該分沖程40之后通過使針閥打開減速實現(xiàn)了針閥運動的一種較平緩的上升41。噴嘴針閥7也以較小的沖擊力擊打間隔板4。由此減小了在接觸面上的磨損。這種布置的另一個作用在于，在受控制的入口節(jié)流閥35關(guān)閉后噴嘴針閥7關(guān)閉過程期間，燃料輸入到控制室12僅僅通過打開入口節(jié)流閥15實現(xiàn)，并且由此使得關(guān)閉過程變慢。圖3中較平緩的下降42的線條示出了對針閥運動的作用。由此使得噴嘴針閥7較輕柔地在閥座上著陸，這也使得該部位的磨損減小。所示的針閥運動變化曲線與其對噴射過程的影響在發(fā)動機的許多燃燒室形式中都是所期望的，在其它形式中至少沒有不利之處，并且明顯延長了噴射器的使用壽命。
圖4示出了在控制套筒11的區(qū)域和噴嘴針閥7上部區(qū)域中的另一個局部剖面圖。這里在噴嘴針閥7中在入口節(jié)流閥15上方設(shè)置了一個環(huán)形槽36，其與受控制的入口節(jié)流閥39相連接，該環(huán)形槽在駛過一個分沖程40之后由控制套筒11的下邊緣封閉。該分沖程40在此小于噴嘴針閥7從關(guān)閉位置一直到打開位置的沖程。通過這種布置，使得噴嘴針閥7在第一階段、也就是不僅入口節(jié)流閥15而且受控制的入口節(jié)流閥39都打開的情況下以較小的速度進行打開過程。到控制室的流入量僅僅略小于通過出口節(jié)流閥20的流出量。在環(huán)形槽36封閉、并由此與受控制的入口節(jié)流閥39進行連接之后，流入量明顯下降，并且噴嘴針閥7的打開速度由此增加。圖5示出了這種布置對于針閥運動的影響。在駛過噴嘴針閥7的該分沖程40期間，在噴射開始后獲得較平緩的上升43。在噴嘴針閥7關(guān)閉過程中，首先僅僅通過入口節(jié)流閥15緩慢地填充控制室12。在受控制的入口節(jié)流閥39得到釋放后進行較快的填充，并且加速針閥關(guān)閉。這使得針閥運動44在噴射結(jié)束時較陡峭地下降。對于許多發(fā)動機來說，這種針閥升程變化曲線連同其對噴射過程的影響以及由此對燃燒過程的影響都是對燃耗、噪聲和排放有利的。
所示布置方案另外的優(yōu)點是降低了無壓力地排入燃料回流中的控制量。
權(quán)利要求
1.用于將燃料噴入內(nèi)燃機燃燒室的裝置，具有一個噴射器噴嘴(5)和一個在該噴射器噴嘴(5)中可縱向移動地導(dǎo)引的噴嘴針閥(7)，該噴嘴針閥至少部分地由噴嘴前室(8)所包圍，并且為了控制其打開和關(guān)閉運動由在充滿燃料的控制室(12)中存在的壓力沿著軸向進行加載，其中在控制室(12)中通入一根輸入管道，并從該控制室(12)中引出一根輸出管道(19)，在該輸出管道中接入了一個磁控閥(16)，其中通往控制室(12)的輸入管道通過噴嘴針閥(7)的至少一個孔(14)導(dǎo)引，該孔通過一個入口節(jié)流閥(15)與噴嘴前室(8)進行連接，其特征在于在控制室(12)和噴嘴前室(8)之間設(shè)置一個另外的入口節(jié)流閥(35)，其通流橫斷面在噴嘴針閥(7)的至少一個分沖程的通流期間可以根據(jù)噴嘴針閥(7)的沖程改變和/或關(guān)閉。
2.按權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述另外的入口節(jié)流閥(35)在噴嘴針閥(7)的至少一個分沖程(40)的通流期間打開，并且在該至少一個分沖程(40)之外關(guān)閉。
3.按權(quán)利要求
1或者2所述的裝置，其特征在于所述另外的入口節(jié)流閥(35)從噴嘴針閥(7)的打開位置出發(fā)在一個分沖程(40)期間打開。
4.按權(quán)利要求
1、2或者3所述的裝置，其特征在于所述噴嘴針閥(7)在一個控制套筒(11)中導(dǎo)引，并且所述另外的入口節(jié)流閥(35)由一個通入噴嘴針閥(7)的孔(14)的節(jié)流孔和一個在控制套筒(11)中的入口孔(38)構(gòu)成，其中該節(jié)流孔和入口孔(38)在噴嘴針閥(7)的一個分沖程(40)的通流期間重合。
5.按權(quán)利要求
1到4中任一項所述的裝置，其特征在于所述入口孔(38)通入一個處于控制套筒(11)內(nèi)圓周上的環(huán)形槽(37)，并且可以與一個與該節(jié)流孔連接的處于噴嘴針閥(7)外圓周上的環(huán)形槽(36)重合。
6.按權(quán)利要求
1到5中任一項所述的裝置，其特征在于所述節(jié)流孔通入一個處于噴嘴針閥(7)外圓周上的環(huán)形槽(36)，該環(huán)形槽(36)在一個第一分沖程(40)的通流之后由控制套筒(11)的下邊緣封閉。
專利摘要
在用于將燃料噴入內(nèi)燃機燃燒室的裝置中，其具有一個噴射器噴嘴(5)和一個在該噴射器噴嘴(5)中可縱向移動地導(dǎo)引的噴嘴針閥(7)，該噴嘴針閥至少部分地由噴嘴前室(8)所包圍，并且為了控制其打開和關(guān)閉運動由在充滿燃料的控制室(12)中存在的壓力沿著軸向進行加載，其中在控制室(12)中通入一根輸入管道，并從該控制室(12)中引出一根輸出管道(19)，在該輸出管道中接入了一個磁控閥(16)。通往控制室(12)的輸入管道通過噴嘴針閥(7)的至少一個孔(14)導(dǎo)引，該孔通過一個入口節(jié)流閥(15)與噴嘴前室(8)進行連接。在控制室(12)和噴嘴前室(8)之間設(shè)置一個另外的入口節(jié)流閥(35)，其通流橫斷面在噴嘴針閥(7)的至少一個分沖程的通流期間可以根據(jù)噴嘴針閥(7)的沖程改變和/或關(guān)閉。
文檔編號F02M63/00GK1993545SQ20058002664
公開日2007年7月4日 申請日期2005年8月5日
發(fā)明者J·哈洛塞克, F·古根比克勒, H·吉索夫, J·萊克納, B·科格勒 申請人:羅伯特·博世有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan