專(zhuān)利名稱(chēng)：用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥的閥針上的節(jié)流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，該燃料噴射閥例如優(yōu)選用于將高壓下
的燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。在此，尤其有利的是在自點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射 中使用。
背景技術(shù)：
在開(kāi)發(fā)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，保持有害物質(zhì)極限值具有高的優(yōu)先性。在此，共軌噴射系統(tǒng)對(duì)減 少有害物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，其中，決定性的因素是共軌系統(tǒng)能夠與噴射壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速和負(fù)載無(wú)關(guān)地在任何時(shí)刻進(jìn)行精確的噴射。為了噴射燃料，在此已知了行程控制的共 軌噴射器，該共軌噴射器的閥針?biāo)欧\(yùn)行。相應(yīng)的控制閥通過(guò)壓電致動(dòng)器或電磁致動(dòng)器控 制，所述致動(dòng)器可非?？焖俚亻_(kāi)關(guān)并且由此允許急速地打開(kāi)閥針。 然而，為了呈現(xiàn)各種不同的分噴射，尤其是以非常少的燃料量進(jìn)行的預(yù)先噴射和 后續(xù)噴射，相應(yīng)快速地關(guān)閉噴嘴針也是必須的。為此，開(kāi)發(fā)出了各種不同的設(shè)計(jì)，例如噴嘴 針上的永久的低壓級(jí)，該低壓級(jí)持久地施加關(guān)閉力并且因此加速了閥針的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。然而， 這樣的低壓級(jí)具有如下缺點(diǎn)它會(huì)帶來(lái)高的泄露并且因此需要更高的泵功率，這導(dǎo)致系統(tǒng) 效率的損失并且由此導(dǎo)致更高的燃料消耗。所述不利之處可能尤其在引入更高壓力時(shí)是有 問(wèn)題的。 因此，無(wú)泄露地設(shè)計(jì)了用于極高噴射壓力的最新的噴射器，其方式是消除了該低 壓級(jí)。然而，由此僅有很小的力用于關(guān)閉閥針，這減小了噴射極小的量的能力。該缺點(diǎn)僅能 非常困難地彌補(bǔ)，例如通過(guò)使用相應(yīng)快速地開(kāi)關(guān)的控制閥，然而這是昂貴且耗費(fèi)的。
如例如由公布文獻(xiàn)DE 100 24 703 Al已知的那樣，閥針在噴射閥的壓力室中在 一中間導(dǎo)向區(qū)段內(nèi)導(dǎo)向，其中，燃料通過(guò)兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)磨除部經(jīng)過(guò)閥針。由此產(chǎn)生的節(jié) 流閥位在該區(qū)域中導(dǎo)致壓力降，使得壓力室中的壓力在導(dǎo)向區(qū)段的上游高于導(dǎo)向區(qū)段的下 游，這引起作用在閥針上的永久的關(guān)閉力并且部分地彌補(bǔ)了上述缺點(diǎn)。然而在此出現(xiàn)了如 下問(wèn)題節(jié)流作用與燃料的黏度有關(guān)，而黏度又是壓力和溫度的函數(shù)。因此，壓力降和由此 針關(guān)閉力在燃料噴射閥的大的運(yùn)行區(qū)域中與溫度和壓力有關(guān)，這導(dǎo)致每次噴射的燃料噴射 量都不同。由此在燃料量測(cè)量中引起的不準(zhǔn)確性對(duì)內(nèi)燃機(jī)的有害物質(zhì)排放有不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)按本發(fā)明的燃料噴射閥形成了一確定的節(jié)流閥位，該節(jié)流閥位與燃料的雷諾 數(shù)無(wú)關(guān)地產(chǎn)生一壓力降，使得節(jié)流效果與燃料的溫度無(wú)關(guān)。由此在閥針上實(shí)現(xiàn)持久且恒定 的關(guān)閉力，該關(guān)閉力保證了閥針的快速關(guān)閉并且由此保證了燃料噴射閥的良好的極少量能 力。此外，在閥針和壓力室的壁之間形成了 一銳利棱邊的間隙節(jié)流閥，該間隙節(jié)流閥在適當(dāng) 確定尺寸的情況下與燃料的雷諾數(shù)無(wú)關(guān)地產(chǎn)生一壓力降。該雷諾數(shù)主要與密度和動(dòng)態(tài)的黏 度有關(guān)，而密度和黏度又基本上由燃料的溫度決定。由于與雷諾數(shù)不相關(guān)，間隙節(jié)流閥的衰 減作用與溫度無(wú)關(guān)并且由此是恒定的，這導(dǎo)致作用在閥針上的關(guān)閉力保持不變。
在本發(fā)明的主題的第一有利設(shè)計(jì)形式中，間隙節(jié)流閥通過(guò)一凸緣形成，該凸緣在 其外邊緣上具有銳利的棱邊，使得在該凸緣的棱邊和壓力室的壁之間形成銳利棱邊的間隙 節(jié)流閥。如果在閥針上設(shè)置有一導(dǎo)向區(qū)段，則該凸緣在此既可以構(gòu)造在該導(dǎo)向區(qū)段的上游， 也可以構(gòu)造在該導(dǎo)向區(qū)段的下游。 為了傳輸燃料，可以以有利的方式規(guī)定，在凸緣上構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)磨除部，這些磨 除部同樣具有銳利的棱邊，從而保證與雷諾數(shù)的不相關(guān)性。通過(guò)磨除部的尺寸可以確定流 量并且由此確定間隙節(jié)流閥的節(jié)流作用和確定所述關(guān)閉力。為了在保持凸緣的穩(wěn)定性不變 的情況下優(yōu)化節(jié)流作用，凸緣的基本上三角形的橫截面是有利的，該橫截面通過(guò)三個(gè)磨除 部實(shí)現(xiàn)。在此，凸緣可以與閥針一體地構(gòu)造，或者也可以在加工好閥針之后粘接、焊接或熱 壓套裝在該閥針上。


在附圖中示出了按本發(fā)明的燃料噴射閥。其中示出 圖1示出具有按本發(fā)明的燃料噴射閥的燃料噴射器的縱剖視圖； 圖2示出圖l中所示的噴射閥，其中，僅示意性地示出了帶有重要部件的燃燒室側(cè)
的部分； 圖3a至3c示出凸緣的和因此間隙節(jié)流閥的各種不同的設(shè)計(jì)方案。
具體實(shí)施例方式
圖1中以縱剖視圖示出了一種燃料噴射閥。這種燃料噴射閥的基本原理由現(xiàn)有技 術(shù)早已公開(kāi)，因此可以省去對(duì)已知部件的詳細(xì)描述并且接下來(lái)僅僅簡(jiǎn)短地說(shuō)明其功能。該 燃料噴射器包括一燃料噴射閥1和一噴射器體100，該噴射器體100包含一用于控制噴射的 控制閥30。該噴射器體100與燃料噴射閥1連接，該燃料噴射閥1包括一閥體2并且在該 閥體中設(shè)置了噴射孔8，燃料通過(guò)該噴射孔8噴射出。在該閥體2中設(shè)置有一閥針3，該閥 針3與一活塞桿32連接，其中，該活塞桿32以其端面限定一控制室36，該控制室36構(gòu)造在 套筒38中。通過(guò)彈簧40對(duì)活塞桿32施壓并且因而也將閥針3壓靠在一閥座7上，由此關(guān) 閉所述噴射孔8。 所述控制室36可通過(guò)排流節(jié)流閥42與無(wú)壓力的漏油室連接，該排流節(jié)流閥42可 以通過(guò)所述控制閥30打開(kāi)或關(guān)閉。為此，控制閥的銜鐵31被電磁體33吸引，從而排流節(jié) 流閥42被打開(kāi)并且燃料可以從所述控制室36流出到漏油室中。為了結(jié)束噴射，所述電磁 體33的供電被切斷，并且銜鐵31在彈簧加載下滑回到其初始位置中并且關(guān)閉排流節(jié)流閥 42。通過(guò)流入節(jié)流閥44補(bǔ)償控制室36中流出的燃料。在此，在一高壓存儲(chǔ)器34中提供的 壓縮燃料被輸送給所謂的軌并且通過(guò)一高壓管路35輸送給燃料噴射閥。
圖2中以縱剖視圖放大地示出了圖1的燃料噴射閥，其中，僅示出了燃料噴射閥的 那部分，該部分在安裝位置中面向燃燒室。該燃料噴射閥1包括一壓力室5，該壓力室5可 被填充高壓下的燃料并且該壓力室5朝向燃燒室地被閥座7限定，該閥座7構(gòu)造為基本圓 錐形并且從該閥座延伸出多個(gè)噴射孔8。閥針3可縱向移動(dòng)地設(shè)置在壓力室5中，該閥針構(gòu) 造為具有軸線(xiàn)9的活塞形。該閥針3以導(dǎo)向區(qū)段10在壓力室5中導(dǎo)向，使得該閥針相對(duì)于 圓錐形的閥座7始終準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)中心。流向噴射孔8的燃料流過(guò)閥針3和壓力室5的壁之
4間的環(huán)形間隙并且在導(dǎo)向區(qū)段10的區(qū)域中被多個(gè)磨除部12引導(dǎo)，這些磨除部提供了足夠 大的通流橫截面。在閥針3上，在閥針的面向閥座的端部上構(gòu)造有一密封面11，閥針3借助 該密封面11與閥座7共同作用。因此，在閥針3貼靠在閥座7上時(shí)，從壓力室5至噴射孔 8的燃料流中斷并且只有當(dāng)閥針3從閥座7抬起時(shí)才接通。 在導(dǎo)向區(qū)段10上游，在閥針3上構(gòu)造一凸緣17，該凸緣17環(huán)形地在閥針3的整 個(gè)圓周上延伸。該凸緣17在其外側(cè)上銳利棱邊地構(gòu)造，其中，這樣形成的棱邊20具有長(zhǎng)度 L。由此在壓力室5的壁和棱邊20之間形成銳利棱邊的間隙節(jié)流閥15。
該燃料噴射閥的工作原理如下在噴射循環(huán)開(kāi)始時(shí)，閥針3在其關(guān)閉位置中，也就 是說(shuō)貼靠在閥座7上。該閥針3通過(guò)一關(guān)閉力壓靠在閥座7上，該關(guān)閉力通過(guò)控制室36中 的壓力液壓地產(chǎn)生。在壓力室5中，燃料處于高壓下，然而該高壓由于關(guān)閉力的原因并不在 閥針3上施加沿縱向的任何合力。如果要進(jìn)行噴射，則關(guān)閉力被減小，而閥針3從閥座7抬 起并且釋放從壓力室5至噴射孔8的燃料流。為了關(guān)閉閥針3而重新提高關(guān)閉力，使得閥 針3承受閥座7上的合力并且回到其關(guān)閉位置中。 為了加速該關(guān)閉運(yùn)動(dòng)，凸緣17以如下方式作用通過(guò)間隙節(jié)流閥15在那里得到一 壓力降，使得在壓力室5的位于凸緣17上游的部分中存在比下游更高的壓力。因此，一液 壓力作用在凸緣17的第一壓力面22上，該該第一壓力面22指向上游，該液壓力大于第二 壓力面23上的液壓力，該第二壓力面23位于反面地構(gòu)造在凸緣17上。與單純地提高閥針 3的背離閥座的端部上的關(guān)閉力相比，凸緣17上的、指向閥座7的方向液壓合力在此有助于 更快地關(guān)閉閥針3。 該關(guān)閉力的高低決定性地取決于間隙節(jié)流閥15上的壓力降的大小。該壓力降的 高低又取決于間隙節(jié)流閥15的橫截面和燃料的黏度，該黏度是壓力室5中的溫度和壓力的 函數(shù)。通過(guò)棱邊20的銳利棱邊的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了 所述壓力降和因此該間隙節(jié)流閥處的衰減與 雷諾數(shù)無(wú)關(guān)并且因而也與燃料的黏度和溫度無(wú)關(guān)。因此，與工況點(diǎn)無(wú)關(guān)地且與燃料的溫度 無(wú)關(guān)地得到作用在閥針3上的始終保持不變的關(guān)閉力和可重現(xiàn)的關(guān)閉特性。
上述的效應(yīng)也以類(lèi)似的方式出現(xiàn)在導(dǎo)向區(qū)段IO或者磨除部12上，然而壓力降在 此顯然與雷諾數(shù)有關(guān)。因此，在該實(shí)施例中，要注意，這些磨除部12被構(gòu)造得如此大，使得 在導(dǎo)向區(qū)段10上不產(chǎn)生或者僅產(chǎn)生帶有相應(yīng)的附加的關(guān)閉力的、非常小的壓力降。
圖3a示出了凸緣17和間隙節(jié)流閥15的俯視圖。對(duì)功能而言重要的是，間隙節(jié)流 閥15通過(guò)鋒銳的棱邊20形成。在此，液壓直徑DHyd是決定性的，該直徑通過(guò)通流橫截面和
通流的邊緣長(zhǎng)度給出，其中，該邊緣長(zhǎng)度是內(nèi)邊緣長(zhǎng)度和外邊緣長(zhǎng)度之和。通常滿(mǎn)足
通流橫截面
Hyd—'通流的邊緣長(zhǎng)度 為了描述而參照?qǐng)D3a，其中，間隙節(jié)流閥15是具有外徑Da和內(nèi)徑Di的環(huán)形間隙， 其中，外徑Da相當(dāng)于壓力室5的內(nèi)徑，而內(nèi)徑Di相當(dāng)于凸緣17的直徑。該液壓直徑DHyd則 很近似地為
DHyd = Da_Di 當(dāng)L為棱邊20的長(zhǎng)度時(shí)，對(duì)于與雷諾數(shù)的不相關(guān)性而言，在間隙節(jié)流閥15中必須 滿(mǎn)足以下條件
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從而該間隙節(jié)流閥在本發(fā)明的意義上是銳利棱邊的。
如果D。是閥針3的在凸緣17緊前面的直徑，則當(dāng)還滿(mǎn)足條件
間隙節(jié)流部的最窄節(jié)流橫截面 間隙節(jié)流部上游的橫截面<丄
時(shí)，得到了優(yōu)化的功能。
在圖2和3a的情況下，這等同于
<0.2 圖3b示出了凸緣17的一種替代設(shè)計(jì)形式，在該設(shè)計(jì)形式中設(shè)置有側(cè)向的磨除部 25，這些磨除部25使凸緣17在橫截面中得到了基本上三角形的構(gòu)型。這些磨除部25在此 為了清楚起見(jiàn)被夸大地示出并且這些磨除部25的長(zhǎng)度K自然地以凸緣17的長(zhǎng)度L為準(zhǔn)。 替代如圖3b所示的三個(gè)磨除部25，也可以設(shè)置數(shù)量更多的磨除部25，例如4、5或6個(gè)磨除 部25。 在按圖3b的實(shí)施例中，液壓直徑D^以不同于在按圖3a的實(shí)施例中的方式計(jì)算。 如果S是磨除部25的弧長(zhǎng)，K是磨除部25的棱邊長(zhǎng)，而A是通過(guò)磨除部25中的一個(gè)在該 磨除部25和壓力室5的壁之間形成的面積，則得出DHyd為 圖3c示出了凸緣17的另一種設(shè)計(jì)形式，其中，在此間隙節(jié)流閥15通過(guò)凸緣17中 的多個(gè)槽27實(shí)現(xiàn)并且凸緣17的最大長(zhǎng)度L在這種情況下取決于這些槽27的尺寸。在此， 閥針3和壓力室6之間余留下的間隙在這些槽27之間如此確定尺寸，使得實(shí)際上存在密封 并且燃料因此僅僅通過(guò)槽27流動(dòng)。這些槽27的邊緣在此構(gòu)造為銳利棱邊的，從而保持與 雷諾數(shù)的不相關(guān)性。 按圖3c的實(shí)施例按以下方式計(jì)算如果b是槽27的寬度，而h是深度，則滿(mǎn)足
DHyd = 間隙節(jié)流閥15在此可以設(shè)置在導(dǎo)向區(qū)段10的內(nèi)部或外部。 僅僅當(dāng)間隙節(jié)流閥按上述定義是銳利棱邊的時(shí)，才能在間隙節(jié)流閥上實(shí)現(xiàn)與雷諾 數(shù)無(wú)關(guān)的節(jié)流。在此，銳利的棱邊可以在形成間隙節(jié)流閥15的構(gòu)件的一側(cè)上，而在另一側(cè) 上設(shè)置平滑的壁，如在以上例子中壓力室5的壁那樣。也可以規(guī)定，間隙節(jié)流閥15通過(guò)兩邊 銳利的棱邊形成，例如其方式是與在以上按圖3a的實(shí)施例中的凸緣17相面對(duì)地，在壓力 室5的內(nèi)壁上設(shè)置一個(gè)同樣銳利棱邊的棱。在閥針3的一個(gè)不算太大的打開(kāi)行程的情況下， 能在整個(gè)打開(kāi)過(guò)程期間獲得這種效果。但是也可能的是，凸緣和棱這樣地相互對(duì)準(zhǔn)，使得只 有在閥針3已打開(kāi)的狀態(tài)下，也就是說(shuō)凸緣和棱正好相面對(duì)時(shí)，才產(chǎn)生最大的衰減作用，而 在打開(kāi)行程運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)在間隙節(jié)流閥上只有很小的衰減作用，這有利于噴射孔8處的壓力 建立。
權(quán)利要求
用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，具有一閥體(1)，在該閥體(1)中構(gòu)造有一壓力室(5)，一閥針(3)可縱向移動(dòng)地設(shè)置在該壓力室(5)中，該閥針(3)以一構(gòu)造在該閥針(3)上的密封面(11)與一閥座(7)配合作用，該閥座(7)構(gòu)成該壓力室(5)的邊界，其中，通過(guò)所述閥針(3)與所述閥座(7)的配合作用能夠?qū)崿F(xiàn)或中斷到至少一個(gè)噴射孔(8)的燃料流，其中，該燃料流穿過(guò)所述閥針(3)與所述壓力室(5)的壁之間流向所述噴射孔(8)，其特征在于，在所述閥針(3)和所述壓力室(5)的壁之間構(gòu)造有一銳利棱邊的間隙節(jié)流閥(15)。
2. 如權(quán)利要求l的燃料噴射閥，其特征在于，在所述閥針(3)上構(gòu)造有一凸緣(17)，該 凸緣(17)在其外邊緣上具有一銳利的棱邊(20)，從而在所述凸緣(17)和所述壓力室(5) 的壁之間構(gòu)造出所述銳利棱邊的間隙節(jié)流閥(15)。
3. 如權(quán)利要求1或2的燃料噴射閥，其特征在于，所述銳利棱邊的間隙節(jié)流閥(15)滿(mǎn) 足條件L/DHycK5，其中，L是所述間隙節(jié)流閥(15)的長(zhǎng)度，而DHyd是液壓直徑(DHyd)。
4. 如權(quán)利要求3的燃料噴射閥，其特征在于，所述棱邊(20)具有一長(zhǎng)度L和一直徑Di， 其中，所述壓力室(5)在所述凸緣(17)的區(qū)域中具有直徑Da，并且，滿(mǎn)足關(guān)系L/(Da-Di) < 5。
5. 如權(quán)利要求2的燃料噴射閥，其特征在于，所述凸緣(17)在其外側(cè)面上具有一個(gè)磨 除部(25)或者多個(gè)磨除部(25)。
6. 如權(quán)利要求5的燃料噴射閥，其特征在于，所述凸緣(17)的所述棱邊(20)銳利棱 邊地構(gòu)造在所述磨除部(25)的區(qū)域中，其中，這些磨除部(25)之間的區(qū)域在很大程度上與 所述壓力室(5)的壁密封，使得燃料實(shí)際上僅在這些磨除部(25)的區(qū)域中通過(guò)所述凸緣 (17)。
7. 如權(quán)利要求l的燃料噴射閥，其特征在于，所述閥針(3)以一導(dǎo)向區(qū)段(10)通過(guò)所 述壓力室(5)的壁被導(dǎo)向，其中，所述間隙節(jié)流閥(15)設(shè)置在所述導(dǎo)向區(qū)段(10)附近的上 游或下游。
8. 如權(quán)利要求2的燃料噴射閥，其特征在于，在所述凸緣(17)中構(gòu)造有一個(gè)或多個(gè)槽 (27)，其中，所述凸緣(17)在所述槽(27)之間的區(qū)域中在很大程度上與所述壓力室(5)的 壁密封，使得燃料實(shí)際上僅在所述槽(27)的區(qū)域中流過(guò)。
9. 如權(quán)利要求8的燃料噴射閥，其特征在于，所述槽(27)的邊界被構(gòu)造成銳利棱邊的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射閥，具有閥體(1)，在該閥體(1)中構(gòu)造出一壓力室(5)，一閥針(3)可縱向移動(dòng)地設(shè)置在該壓力室(5)中，該閥針(3)以一構(gòu)造在該閥針(3)上的密封面(11)與一閥座(7)共同作用。該閥座(7)限定了壓力室(5)，其中，通過(guò)所述閥針(3)與閥座(7)的共同作用實(shí)現(xiàn)或中斷到至少一個(gè)噴射孔(8)的燃料流。為此，該燃料流穿過(guò)所述閥針(3)和所述壓力室(5)的壁之間流向所述噴射孔(8)，其中，在所述閥針(3)和所述壓力室(5)的壁之間構(gòu)造有一銳利棱邊的間隙節(jié)流閥(15)。
文檔編號(hào)F02M61/12GK101743394SQ200880024554
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
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