專利名稱：用于燃料噴射器的控制閥及燃料噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分用于燃料噴射器的控制閥及根
據(jù)權(quán)利要求10的燃料噴射器。
背景技術(shù)：
由EP 1 612 403 Al公知了一種具有在軸向上壓力平衡的控制閥的燃料噴射器。該控制閥具有一個(gè)借助電磁致動(dòng)器可在軸向上在一個(gè)關(guān)閉位置與一個(gè)打開位置之間移動(dòng)的控制套筒，該控制套筒在一個(gè)穿過該控制套筒的導(dǎo)向銷上被導(dǎo)向。其中導(dǎo)向銷與一個(gè)閥體構(gòu)成一體，在閥體上還設(shè)有用于控制套筒的控制閥座。該公知的控制閥的缺點(diǎn)在于，控制閥座由于其很差的可接近性而制造費(fèi)事及由于強(qiáng)度的原因?qū)蜾N直徑不能小于一個(gè)相對大的最小直徑，因?yàn)槿剂嫌煽刂剖业妮斎胪ㄟ^一個(gè)設(shè)在閥體中的排出通道來實(shí)現(xiàn)，該排出通道在導(dǎo)向銷的內(nèi)部與橫向孔垂直相交。
由申請人的公司內(nèi)部的現(xiàn)有技術(shù)公知了一種優(yōu)化的控制閥。這個(gè)在軸向上也是壓力平衡的閥具有一個(gè)控制套筒，該控制套筒包圍著一個(gè)壓力銷，該壓力銷在軸向上密封設(shè)置在控制套筒內(nèi)部的與控制室連接的壓力室。壓力銷不與其上也設(shè)有控制閥座的閥體構(gòu)成一體，而是構(gòu)成與閥體分開的部
件，該部件在軸向上被支撐在一個(gè)與控制閥座隔開距離的噴射器部件上，尤其是在彈簧力支撐下被支撐在該噴射器部件上。這允許控制閥座有更好的可接近性及由此可更簡單地被制造。此外可避免強(qiáng)度的問題。在用該公司內(nèi)部的控制閥試驗(yàn)時(shí)確定出無論在構(gòu)成具有90。錐角的錐座的控制閥座上還是在構(gòu)成平座(錐角=180°)的控制閥座上，當(dāng)控制套筒沖擊在控制閥座上時(shí)將引起閥套筒垂直于其縱向伸展地相對控制閥座的相對運(yùn)動(dòng)。在此情況下觀察到在構(gòu)成具有90。錐角的錐座的控制閥座上，控制套筒的具有控制套筒密封面的區(qū)域徑向向外彈性地移動(dòng)、即擴(kuò)展，而在平閥座上則引起向內(nèi)的徑向移動(dòng)?？刂铺淄才c控制閥座之間的這種滑動(dòng)將導(dǎo)致控制套筒上及控制閥座上的磨損增大及由此在控制套筒上形成一個(gè)壓力階臺(tái)，該壓 力階臺(tái)將引起不希望的在控制套筒打開方向上作用在控制套筒上的力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種控制閥(伺服閥)，在其中可減小磨損現(xiàn)象。 此外本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種相應(yīng)地優(yōu)化的燃料噴射器。
本發(fā)明的任務(wù)在控制閥方面通過權(quán)利要求1的特征來解決及在燃料噴
射器方面通過權(quán)利要求10的特征來解決。在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明
的有利的進(jìn)一步構(gòu)型。在說明書，權(quán)利要求書和/或附圖中公開的至少兩個(gè) 特征的所有組合也落在本發(fā)明的范圍中。
本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思，即這樣地選擇外截錐形控制閥座的錐角，以 使得控制套筒的密封面區(qū)域相對控制閥座的沖擊滑動(dòng)減小或在最佳情況下
可完全被避免。它以出人意料的方式表明當(dāng)控制閥座的錐角從約120°與
約170。之間的值范圍中選擇時(shí)則對于減小橫向于控制套筒的縱向伸展的沖
擊滑動(dòng)，產(chǎn)生了積極效果。該效果可歸因于通過在約120°與約no。之間
的值范圍中的一個(gè)錐角，該錐角視控制套筒的具有密封面的密封區(qū)域的尺 寸及幾何構(gòu)型而定必需進(jìn)行選擇，在控制套筒的密封區(qū)域中引起一個(gè)向徑 向外部作用的力分量，它對密封區(qū)域的向內(nèi)滑動(dòng)起反作用，例如該向內(nèi)滑
動(dòng)在平閥座上能被觀察到。通過不低于120。的錐角可達(dá)到所引起的向徑
向外部作用的力分量比在具有90°錐角的錐形控制閥座的情況下小，由此出
人意料地避免了控制套筒在其密封區(qū)域中(過大的)徑向向外作用的彈性 變形或相對控制閥座的運(yùn)動(dòng)。這里對于本發(fā)明意義上的錐角應(yīng)理解為一個(gè) 角，該角被控制閥座的兩個(gè)位于一個(gè)容納控制閥座的縱向中軸線的平面中 的外表面線段(斜線段)夾持。換句話說，該錐角涉及外截錐形控制閥座 的外表面與控制閥座的縱向中軸線之間的角度的兩倍角。
在本發(fā)明的范圍中的還有控制套筒在其內(nèi)圓周上和/或在其外圓周上 被導(dǎo)向。在此情況下為了控制套筒在其內(nèi)圓周上的導(dǎo)向，設(shè)有一個(gè)與具有 控制閥座的部件構(gòu)成一體的導(dǎo)向銷，該導(dǎo)向銷穿過控制套筒。變換地可考 慮在控制套筒中設(shè)置一個(gè)壓力銷，它構(gòu)造成與具有控制閥座的閥體分開的 部件及這樣位置固定地被定位，使得它可承擔(dān)控制套筒的導(dǎo)向。 一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式為在控制套筒中僅設(shè)有一個(gè)支撐在與具有控制閥座的閥體隔 開距離的部件上的壓力銷，以及控制套筒在其外圓周上被導(dǎo)向。此外落在 本發(fā)明范圍中的還有，控制套筒變換地可借助一個(gè)壓電式致動(dòng)器或一個(gè)電 磁致動(dòng)器在其關(guān)閉位置與其離開控制閥座的打開位置之間移動(dòng)，在該關(guān)閉 位置中控制套筒觸靠在控制閥座上，在打開位置中控制室與噴射器的低壓 區(qū)域形成液壓連接。
視控制套筒、尤其在其具有密封面的密封區(qū)域中的幾何構(gòu)型而定，必
須針對具體應(yīng)用，由約120°與約170°之間的數(shù)值范圍中選擇控制閥座的最 優(yōu)的錐角。己經(jīng)證實(shí)，在約130°與約170。之間的數(shù)值范圍中的錐角為優(yōu)選。 特別優(yōu)選的是在140°與170°之間的數(shù)值范圍中的錐角。在此情況下在試驗(yàn) 中當(dāng)一個(gè)2.5mm的座直徑(密封直徑)與一個(gè)140°的錐角相組合時(shí)可達(dá)到 特別好的結(jié)果。被證實(shí)特別有利的是，在150。與170。之間的數(shù)值范圍中、 優(yōu)選的是在155°與165。之間的數(shù)值范圍中選擇所述錐角。尤其對于1. 8畫 的閥座直徑(密封直徑)來說控制閥座的160°的錐角為最佳。
一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例在于，與外截錐形控制閥座配合作用的密封面構(gòu)造 在控制套筒的一個(gè)內(nèi)錐形端側(cè)區(qū)段上，該密封面本身是內(nèi)錐形的。由此進(jìn) 一步地減小磨損現(xiàn)象。
為了實(shí)現(xiàn)具有很小徑向延伸距離的密封邊緣， 一個(gè)有利的實(shí)施形式在 于具有密封面的內(nèi)錐的內(nèi)錐角被選擇得(稍微)大于外截錐形控制閥座 的錐角。
被證明特別有利的是，該內(nèi)錐角與控制套筒的具有密封面的區(qū)段之間 的角度差在約1°與約10°之間選擇。特別優(yōu)選的是內(nèi)錐角比控制閥座的錐 角大約2°至9°。當(dāng)內(nèi)錐角與控制閥座的錐角之間的角度差在3°與6°之間 的數(shù)值范圍中時(shí)，則在控制閥在關(guān)閉狀態(tài)中的磨損及密封性方面得到特別 優(yōu)化的結(jié)果。
特別優(yōu)選的是控制閥作為在軸向上壓力平衡的閥的實(shí)施形式，即為一 種閥，在關(guān)閉狀態(tài)中在其控制套筒上不作用有向著軸向上的、所引起的移 動(dòng)力。這尤其可這樣來實(shí)現(xiàn)，即密封面在端部直接地鄰接在控制套筒的內(nèi) 圓周壁上及由該內(nèi)圓周壁徑向向外及在軸向上、即在向著控制閥座的方向 上延伸。換句話說，控制套筒與外截錐形控制閥座配合作用的配合線(密封線)與控制套筒的內(nèi)圓周鄰接。在此情況下，該密封線的內(nèi)徑相當(dāng)于控 制套筒的內(nèi)徑。
為了限制密封面的通過磨損而隨著時(shí)間增大的最大延伸距離， 一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施形式在于在具有密封面的密封區(qū)域上在徑向上連接著一個(gè)環(huán)形面， 該環(huán)形面優(yōu)選地位于一個(gè)假想的橫向于控制套筒的縱向伸展設(shè)置的平面 中。在此情況下，在進(jìn)一步構(gòu)型的范圍中有限制密封面的最大延伸距離 的環(huán)形面與相對控制套筒的縱向伸展橫向延伸的假想平面夾持一個(gè)在-20° 與+20°的數(shù)值范圍中的角度。
本發(fā)明還涉及用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的燃料噴射器。該 燃料噴射器具有一個(gè)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思構(gòu)成的、最好在軸向上壓力平衡的設(shè) 有控制套筒的控制閥，該控制套筒與一個(gè)外截錐形控制閥座配合作用，該 控制閥座具有一個(gè)在120°與170°之間的數(shù)值范圍中的錐角。通過控制閥的
打開，即通過控制套筒從控制閥座上的抬起，使一個(gè)與一個(gè)一體地或多件 式地構(gòu)成的噴射閥元件形成作用連接的控制室與一噴射器回流部分連接， 由此，控制室中的燃料壓力迅速下降，噴射閥元件從其閥座上抬起，燃料 能通過至少一個(gè)噴嘴孔流入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。對此的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式 在于，其中控制套筒與一個(gè)銜鐵板形成功能連接，即與該銜鐵板構(gòu)成一體 或與該銜鐵板尤其形鎖合地連接，其中為了控制套筒的移動(dòng)，該銜鐵板與 一個(gè)電磁致動(dòng)器配合作用。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征及細(xì)節(jié)可由以下對優(yōu)選實(shí)施例的描述及參照
附圖得知。這些附圖表示
圖1:包括一個(gè)帶有控制套筒的控制閥的燃料噴射器的一個(gè)非全部的視 圖；及
圖2:控制閥座的一個(gè)可能構(gòu)型的放大視圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中相同的部件及具有相同功能的部件用相同的標(biāo)號來表示。
圖1中以縱截面概要地表示一個(gè)構(gòu)造成共軌噴射器的具有燃料輸入部分的燃料噴射器。燃料噴射器包括一個(gè)保持體1及一個(gè)噴嘴體2，它們通過 夾緊螺母3相互被夾緊。在保持體1及噴嘴體2的內(nèi)部可縱向移動(dòng)地支承 著一個(gè)兩件式的噴射閥元件3。該噴射閥元件3由噴嘴針4及控制桿5組成， 其中，噴嘴針可縱向移動(dòng)地設(shè)置在噴嘴體2中及控制桿可縱向移動(dòng)地設(shè)置 在保持體1中。
噴嘴針4通過其縱向運(yùn)動(dòng)控制至少一個(gè)噴射孔6的打開。燃料由噴嘴 室7輸入噴射孔6，該噴嘴室包圍著噴嘴針4及可通過一個(gè)輸入通道8注入 處于高壓下的燃料。如果噴嘴針4離開噴射孔6地運(yùn)動(dòng)及由此移動(dòng)到其打 開位置，則基本上處于軌壓下的燃料由噴嘴室7通過噴射孔6被噴射到在 圖中未示出的一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。如果相反地噴嘴針4處于其關(guān)閉位 置中，即接觸在一個(gè)閥座上，則噴射孔6被噴嘴針4關(guān)閉。
控制桿5被接收在保持體1內(nèi)的一個(gè)縱向孔9中?？刂茥U5在一個(gè)低 壓室11內(nèi)通過一個(gè)壓塊10位于噴嘴針4上，該低壓室通過一個(gè)未示出的 通道與噴射器回流部分連接，以致控制桿5與噴嘴針4在縱向上同步地運(yùn) 動(dòng)「控制桿5在其向著噴嘴體2的端部上被一個(gè)關(guān)閉彈黌12包圍，該關(guān)閉 彈簧的一側(cè)支撐在保持體1中的一個(gè)肩臺(tái)上及另一側(cè)支撐在壓塊10上，以 致通過關(guān)閉彈齊12的力對壓塊10向著噴嘴針4的方向及由此對噴嘴針4 向著其關(guān)閉位置施加力。
為了輸入處于高壓下的燃料，設(shè)有一個(gè)高壓泵13，它壓縮來自一個(gè)儲(chǔ) 備容器14的燃料及將其供給一個(gè)高壓存儲(chǔ)器15 (軌)，在該高壓存儲(chǔ)器中 保持處于高壓下的燃料。處于高壓下的燃料通過高壓導(dǎo)管16及通過一個(gè)構(gòu) 成在燃料噴射器上的高壓接頭17被輸送給燃料噴射器及以所述方式通過噴 射孔6被噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。
控制桿5用其背著噴嘴針4的端部限定了一個(gè)控制室18，該控制室通 過一個(gè)具有輸入節(jié)流閥20的輸入孔19與輸入通道8相連接?？刂剖?8通 過一個(gè)具有排出節(jié)流閥22的排出通道21與一個(gè)壓力室23相連接。壓力室 23被設(shè)置在一個(gè)控制閥25 (伺服閥)的軸向上可移動(dòng)的控制套筒24的徑 向內(nèi)部。控制套筒24與一個(gè)外截錐形控制閥座27配合作用，后者構(gòu)造成 在一個(gè)閥體28上。在控制套筒24內(nèi)設(shè)有一個(gè)壓力銷29，該壓力銷構(gòu)造成 與閥體28分開的部件及在軸向上在圖平面中向上地支撐在一個(gè)未示出的部件上。在該所示的實(shí)施例中，壓力銷29被用于控制套筒24在軸向上的導(dǎo) 向。附加地或變換地，對于控制套筒24可在其外圓周上設(shè)計(jì)導(dǎo)向。
在所示的實(shí)施例中，控制套筒24與一個(gè)銜鐵板30構(gòu)成一體，該銜鐵 板與一個(gè)電磁致動(dòng)器31這樣地配合作用，以致當(dāng)電磁致動(dòng)器31通電流時(shí) 銜鐵板30及由此控制套筒24在圖平面中向上運(yùn)動(dòng)，以致燃料可由壓力室 23流到燃料噴射器的低壓區(qū)域32中及由那里流到回流通道33，通過該回 流通道使后面還要說明的一個(gè)燃料控制量再輸入到儲(chǔ)備容器14中。為了關(guān) 閉控制閥25，使電磁致動(dòng)器31的電流中斷， 一個(gè)控制關(guān)閉彈簧34將控制 套筒24在軸向上在圖平面中向下地壓到控制閥座27上。
為了啟動(dòng)噴射過程，使控制閥35的電磁致動(dòng)器31通電流，由此使控 制套筒24從其外截錐形的控制閥座27上抬起，以使得燃料由控制室18通 過具有排出節(jié)流閥22的排出通道21及壓力室23徑向上經(jīng)過控制套筒24 的下端面與控制閥座之間流到低壓區(qū)域32中及由此流向回流通道33。在此 情況下排出節(jié)流閥22及使后繼燃料通過它繼續(xù)流到控制室18的輸入節(jié)流 閥20的通流橫截面彼此這樣地協(xié)調(diào)，以致產(chǎn)生到低壓區(qū)域32中的及由那 里排出到回流通道33的燃料凈排出流量(控制量.)。其結(jié)果是控制室18中 的壓力迅速下降，由此噴射閥元件3受到噴嘴室7中處于高壓下的燃料的 支持在軸向上在圖平面中向上地運(yùn)動(dòng)及釋放通過噴射孔6到內(nèi)燃機(jī)的燃燒 室中的燃料流。
為了結(jié)束噴射過程使電磁致動(dòng)器31的電流中斷，以致控制套筒24由 控制關(guān)斷彈簧34移動(dòng)到其控制閥座27上。通過經(jīng)由輸入節(jié)流閥20繼續(xù)流 到控制室18中的燃料使控制室18中的壓力迅速上升，以使得噴射閥元件3 在圖平面中向下地運(yùn)動(dòng)到其閥座上及由此中斷了通過噴射孔6的燃料流。
圖6中放大地表示控制閥25的閥座區(qū)域的一個(gè)可能的實(shí)施方式?？梢?看到控制套筒24，壓力銷29被接收在該控制套筒中及由此使被控制套筒 24在徑向外部限定的壓力室23在軸向上在圖平面中向上密封及接收壓力。 還可以看到控制套筒24的具有環(huán)形密封面36的端側(cè)密封區(qū)域35，該環(huán)形 密封面與外截錐形的控制閥座27配合作用。
還可以看到排出通道21，來自控制室的燃料可由該排出通道流入壓力 室23。在所示的該實(shí)施例中控制閥座27的錐角d約為120°。優(yōu)選的是該錐角構(gòu)造得更大，尤其約為160° 。該錐角由控制閥座27的外表面37構(gòu)成， 確切地說由外表面37的位于接收控制閥座的縱向中軸線L的平面中的兩個(gè) 線段來構(gòu)成。通過對錐角a的選擇，至少在很大程度上可避免當(dāng)控制套筒 24沖擊時(shí)在徑向上相對控制閥座27的滑動(dòng)。
也如圖2中可看到的，與外表面37配合作用的密封面36位于一個(gè)在 該實(shí)施例中具有約125。的內(nèi)錐角P的內(nèi)錐形區(qū)段26上。重要的是，被設(shè) 置在軸向凸緣38上的、具有環(huán)形密封面36的區(qū)段26的內(nèi)錐角P (稍微) 大于外截錐形控制閥座27的錐角a 。
還可看到環(huán)形軸向凸緣38上的密封面36被設(shè)置在控制套筒24的端 面上，其中密封面36直接地由控制套筒24的內(nèi)圓周起既在徑向上也在軸 向上延伸。帶有具有密封面36的內(nèi)錐形區(qū)段26的軸向凸緣38徑向向外地、 輕微凹入彎曲地過渡到控制套筒的端側(cè)的環(huán)形面39中，其中環(huán)形面39位 于一個(gè)相對縱向中軸線L垂直延伸的平面中。由此使通過磨損而增大的密 封面36的最大延伸距離受到限制。
權(quán)利要求
1.用于燃料噴射器的控制閥，具有一控制套筒(24)，該控制套筒構(gòu)成一壓力室(23)的邊界及在縱向上可運(yùn)動(dòng)地被支承，其中，該控制套筒(24)在其端側(cè)上具有一密封面(36)，該控制套筒用該密封面與一構(gòu)造在一閥體(28)上的外截錐形的控制閥座(27)配合作用，其特征在于該控制閥座(27)的錐角從120°與170°之間的數(shù)值范圍中選擇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的控制閥，其特征在于該控制閥座(27)的錐角 從130"與170"之間的數(shù)值范圍中選擇，尤其是從140°與170"之間的數(shù)值范 圍中、優(yōu)選從150"與170"之間的數(shù)值范圍中、尤其優(yōu)選地從155"與165" 之間的數(shù)值范圍中選擇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的控制閥，其特征在于所述錐角為約160"。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項(xiàng)的控制閥，其特征在于所述密封面(36) 構(gòu)造在所述控制套筒(24)的一內(nèi)錐形區(qū)段(26)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的控制閥，其特征在于所述具有所述密封面(36) 的區(qū)段(26)的內(nèi)錐角大于所述控制閥座(27)的錐角。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的控制閥，其特征在于所述內(nèi)錐角比所述控制閥 座(27)的錐角大一個(gè)在l"與IO"之間、尤其是在2"與9"之間、優(yōu)選在3" 與6"之間的數(shù)值范圍中的角度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中一項(xiàng)的控制閥，其特征在于所述密封面(36) 鄰接在所述控制套筒(24)的內(nèi)圓周壁上及由該內(nèi)圓周壁向徑向外部及在 軸向上延伸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4至7中一項(xiàng)的控制閥，其特征在于所述密封面(36) 設(shè)置在所述控制套筒(24)的一端側(cè)的環(huán)形的軸向凸緣(38)上，在該軸 向凸緣上徑向向外連接著一環(huán)形面(39)，該環(huán)形面橫向于所述控制套簡(24)的縱向伸展地延伸或與一假想的、橫向于所述控制套筒(24)的縱 向伸展地設(shè)置的平面夾持一在-20°與+20°的范圍中的角。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的控制閥，其特征在于當(dāng)所述控制套筒 (24)觸靠在所述控制閥座(27)上時(shí)，所述控制套筒在軸向上是壓力平衡的。
10.用于將燃料噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的燃料噴射器，尤其是共軌噴射器，具有一根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項(xiàng)的控制閥(25)，借助該控制閥可影響在一與一噴射閥元件(3)形成作用連接的控制室(18)中的燃料壓力，其中，該噴射閥元件(3)根據(jù)該控制室(18)中的燃料壓力可在一關(guān)閉位置與一將燃料流釋放到該燃燒室中的打開位置之間移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于燃料噴射器的控制閥(25)，具有一控制套筒(24)，該控制套筒構(gòu)成一壓力室(23)的邊界及在縱向上可移動(dòng)地被支承，其中，該控制套筒(24)在其端側(cè)上具有一密封面(36)，該控制套筒用該密封面與一構(gòu)造在一閥體(28)上的外截錐形的控制閥座(27)配合作用。本發(fā)明提出，該控制閥座(27)的錐角從120°與170°之間的數(shù)值范圍中選擇。
文檔編號F02M59/46GK101688508SQ200880021165
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者H-C·馬熱爾, N·艾森門格爾, S·豪格 申請人:羅伯特·博世有限公司