本发明从根据独立权利要求类属的燃料喷射阀出发。
背景技术：
在图1,2a,2b和2c中示出已知阀座体的实施方式。在此，在示意图中，图2a,2b和2c示出具有喷射开口的阀座体的三个典型的基本结构形式。在根据图2c的已知和可行的解决方案中，具有平面的和平坦的端面的阀座体向着燃烧室方向封闭燃料喷射阀的下游阀端部，而在根据图2a和2b的同样已知的解决方案中，阀座体构型有阀座体的包括喷射开口的、圆顶状地沿喷射方向向外的中心区域。在此，或者涉及在中心区域中具有圆锥形周面的锥圆顶(例如de102013219027a1)或者涉及具有凸球形向外延伸的凸起(例如ep2333306a1)。在两种情况下，阀座体的圆顶状中心区域流畅并且连贯地过渡到阀座体的平面的和平坦的端面中。
在这种阀座体的情况下，整个圆顶区域是强度关键的区域。该区域由于阀针与其阀关闭体的百万次冲击而发生应变。此外，燃料的系统压力整面地作用到圆顶状中心区域的整个内侧上。这些负荷伴有圆顶区域弯曲的风险地对该区域中的阀座面质量、阀座体密封性要求和疲劳强度起负面影响。
技术实现要素：
除了具有简单和低成本的可制造性的优点以外，具有权利要求1特征部分特征的本发明燃料喷射阀还具有许多其他优点。根据本发明，燃料喷射阀的阀座体的圆顶状地轴向凸起的中心区域这样实施，使得该中心区域在所有喷射开口的汇合区域的径向外部在以理想方式环绕的加深的沉入部中终止，从所述沉入部出发径向向外地衔接有阀座体的再次轴向凸起的边缘区域，使得在横截面中构成阀座体的总体上波纹形的圆顶轮廓。
相对于根据现有技术的阀座体的圆顶状中心区域，有效地减小了与强度相关的应力。通过导出负荷的区域(边缘区域的“基底”)与用于喷射开口的区域(功能区域)之间的结构性分开，对于圆顶状中心区域得到圆顶中心的明显更高的可承受应变性。可以以该方式实现圆顶状中心区域的1000mpa的疲劳强度水平并且从而明显超出已知解决方案的水平。前述的疲劳强度水平可以在考虑静态失效概率(≦1ppm)的情况下针对负荷交变数(≧1e8)通过计算被确定。
由于高的可承受应变性，使得能够减小喷射开口的区域中的圆顶状中间区域的壁厚，而不会在此增大振荡断裂的风险。因此可考虑实现中心区域中的低于500μm的小壁厚。圆顶壁厚的减小又能够实现喷射开口的长度或者说喷射开口前阶梯的长度的减小。这有助于优化喷雾特性，尤其有助于减小射束渗透(strahlpenetration)。
此外明显的优点是，防止燃料直接在喷射结束之后不受控地流出。通常，在燃料喷射阀闭合时阀针与阀关闭体在阀座面上发生碰撞，使得紧跟着闭合过程会暂时出现不希望的打开阶段。该不受控地给出的燃料量导致喷入的燃料量与期望值的小偏差，使得不能够排除发动机运行中的不利作用。借助圆顶状中心区域的本发明设计方案可以极大地减小碰撞概率，因为波形圆顶具有高的自身刚度。
本发明的另一优点在于，在发动机运行中在圆顶状中心区域的外侧上出现比在已知的燃料喷射阀中少的碳烟沉积。通过本发明阀座体的设计方案，在构件中实现温度分布，该温度分布防止碳烟覆盖层的急剧增加。
由于阀座体表面上的低覆盖层形成，本发明的设计方案提供更大安全性防止喷射开口被盖住(积碳)。在考虑普遍强烈波动的燃料质量的情况下，该稳定表现是非常有利的。
此外有利的是，废气中的颗粒排放的、由发动机持续运行引起的上升也比在根据现有技术的燃料喷射阀的情况下不明显(减小pn漂移)。
因为根据本发明，波纹圆顶具有改进的冷却作用并且具有形成覆盖层的更小倾向，所以在持续运行之后也形成更少的颗粒排放。
通过在从属权利要求中列举的措施能够实现在权利要求1中给出的燃料喷射阀的扩展构型和改进方案。
特别有利的是，阀座体的几何结构设计能在阀座体的面向燃烧室的下端侧处非常灵活地与所希望的装配条件和与对发动机运行的要求匹配。
附图说明
在附图中简化地示出并且在接下来的描述中更进一步地阐述本发明的实施例。在此示出：
图1在带有在下游阀端部上的具有阀座体的喷射开口的已知构型中的燃料喷射阀的示意性截面；
图2a,2b,2c具有不同已知结构形式的喷射开口的阀座体的在各个放大图中作为图1的局部ii-xiv的示意图；
图3在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第一实施例；
图4在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第二实施例；
图5在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第三实施例；
图6在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第四实施例；
图7在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第五实施例；
图8在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第六实施例；
图9在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第七实施例；
图10在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第八实施例；
图11在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第九实施例；
图12在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第十实施例；
图13在与图2可比的局部图中的阀座体的本发明第十一实施例。
具体实施方式
以用于压缩混合气的外源点火内燃机的燃料喷射设备的燃料喷射阀1的形式实施燃料喷射阀1的在图1中示出的已知示例。燃料喷射阀1尤其适合于将燃料直接喷入到内燃机的未示出的燃烧室中。
燃料喷射阀1由喷嘴体2组成，在该喷嘴体中布置有阀针3。阀针3与阀关闭体4处于作用连接中，该阀关闭体与布置在阀座体5上的阀座面6共同作用形成密封座。阀座体5和喷嘴体2也可以一体式地实施。在该实施例中，燃料喷射阀1是向内打开的燃料喷射阀1，该燃料喷射阀具有至少一个喷射开口7，然而典型地具有至少两个喷射开口7。然而，燃料喷射阀1理想地实施为多孔喷射阀并且因此具有4个至30个之间的喷射开口7。喷嘴体2通过密封件8相对于阀壳体9密封。例如电磁回路用作驱动装置，该电磁回路包括作为促动器的电磁线圈10，该电磁线圈被包封在线圈壳体11中并且被缠绕到线圈支架12上，该线圈支架贴靠在电磁线圈10的内极13上。内极13和阀壳体9通过变窄部26相互分开并且通过非铁磁性的连接构件29相互连接。电磁线圈10通过导线19由可通过电插接部17供给的电流激励。插接部17被塑料套件18包围，该塑料套件可以被注塑在内极13上。替代地，也可使用压电或磁致促动器。
阀针3在阀针导向部14中被导向，该阀针导向部盘形地实施。成对的调整垫片15用于调整行程。在调整垫片15的另一侧存在衔铁20。衔铁通过第一凸缘21力锁合地与阀针3处于连接中，该阀针通过焊缝22与第一凸缘21连接。在第一凸缘21上支撑有复位弹簧23，该复位弹簧在燃料喷射阀1的当前结构中通过调整套筒24被施加以预紧力。
燃料通道30,31和32在阀针导向部14中、在衔铁20中并且在导向体41上延伸。燃料经由中心燃料供给部16被供给并且通过过滤元件25被过滤。燃料喷射阀1通过密封件28相对于未进一步示出的燃料分配器管路密封并且通过另一密封件36相对于未进一步示出的缸盖密封。
在衔铁20的下游侧布置有环形减振元件33，该减振元件由弹性体材料组成。该减振元件平放在第二凸缘34上，该凸缘通过焊缝35力锁合地与阀针3连接。
在燃料喷射阀1的静止状态中，衔铁20由复位弹簧23逆着衔铁的行程方向被这样加载，使得阀关闭体4以密封贴靠的方式保持在阀座面6上。在电磁线圈10激励的情况下，该电磁线圈建立磁场，该磁场使衔铁20逆着复位弹簧23的弹簧力沿行程方向运动，其中，通过在静止位态中位于内极12与衔铁20之间的工作间隙27来预给定所述行程。衔铁20同样沿行程方向携动与阀针3焊接的第一凸缘21。与阀针3处于连接中的阀关闭体4从阀座面6抬起，并且燃料通过喷射开口7被喷出。
如果关断线圈电流，那么衔铁20在磁场充分消退后由于复位弹簧23的压力而从内极13落下，由此与阀针3处于连接中的第一凸缘21逆着行程方向运动。由此，阀针3沿相同方向运动，由此阀关闭体4平放在阀座面6上并且燃料喷射阀1被闭合。
在图1,2a,2b和2c中示出已知阀座体5的实施方式。即使在所有其他附图3至13中，为了阐明本发明的构型和阀座体5上的轮廓构造，在对应的放大图中也选择图1的可比的局部ii-xiv。
图2a,2b和2c在非常示意性的示图中示出具有喷射开口7的阀座体5的三个典型基本结构形式。在根据图2c的已知和可行的解决方案中，具有平面的和平坦的端面43的阀座体5向着燃烧室方向封闭燃料喷射阀1的下游阀端部，而在根据图2a和2b的同样已知的解决方案中，阀座体5构型有阀座体5的中心区域44，该中心区域包括喷射开口7并且圆顶状地沿喷射方向向外地并且与阀纵轴线40旋转对称地构造。在根据图2a的实施例中，在此涉及在中心区域44具有圆锥形周面的锥圆顶，而根据图2b的实施方式的作为球圆顶的中心区域44凸球形地向外拱形地实施。在这两种情况下，阀座体5的圆顶状中心区域44与根据图2c的实施类似地流畅并且连贯地过渡到阀座体5的平面的和平坦的端面43中。
本发明的目的是，实现一种用于具有多个喷射开口7的燃料喷射阀1的阀座体5，尽管具有圆顶状中心区域44该阀座体仍具有较高的结构强度，该结构强度与现有技术相比被设计成对弯曲应力较不敏感。因此根据本发明，阀座体5的圆顶状地轴向凸起的中心区域44在所有喷射开口7的汇合区域的径向外部在加深的沉入部47中终止，该沉入部理想地环绕地构造并且从该沉入部出发径向向外地衔接有阀座体5的至少一个再次轴向凸起的边缘区域48，使得在横截面中构成阀座体5的总体上波纹形的圆顶轮廓。在此，圆顶状地轴向凸起的中心区域44具有在径向上被限界的伸展部，并且如果存在的话还具有仅稍微超出端面43伸出的轴向延伸部。
在图3中示出在与图2可比的局部示图中的阀座体5的本发明第一实施例。与在图1中示出的实施不同，在以下所有实施例的阀座体5中，燃料通道32直接在阀座体5的导向区域中一起成形，这有助于进一步提高阀座体5的强度，而对圆顶状的中心区域44的本发明轮廓构造没有影响。圆顶状的中心区域44以理想的方式相对于阀纵轴线40旋转对称地成形并且在所有喷射开口7的汇合区域的径向外部在环绕的加深的沉入部47中终止，该沉入部类似于环形凹槽地被刻入(eingekerbt)。在此，圆顶状的中心区域44以有利的方式具有比现有技术中的圆顶状中心区域44(参见图2a,2b)明显更小的直径。从被刻入的沉入部47出发径向向外地衔接有阀座体5的再次轴向凸起的边缘区域48，使得在横截面中构成阀座体5的总体上波纹形的圆顶轮廓。在本实施例中，沉入部47和径向外部的沉入部棱边至边缘区域48的过渡部刚好尖棱角地构造。在此，边缘区域48具有平面的和平坦的端面43。为了产生阀座体5的特别抗疲劳并且抗弯的“基底”，例如阀座体5的外直径在其下轴向延伸区域49中还被增大一些。
在与图2可比的局部图中的阀座体5的在图4中示出的本发明第二方式与根据图3的实施非常类似。然而现在在此，沉入部47和径向外部的沉入部棱边至边缘区域48的过渡部倒圆地构造。边缘区域48再次具有平面的和平坦的端面43。为了产生阀座体5的特别抗疲劳和抗弯的“基底”，在此例如阀座体5的外直径在其下轴向延伸区域49中还被增大一些。
如尤其可从图3和4的实施例获知那样，阀座体5上的对弯曲敏感的中心区域45'的尺寸与已知的解决方案相比明显被减小，该中心区域的尺寸最终大致由沉入部47的直径来限定。
与前述实施例不同，在图5中示出在与图2可比的局部图中的阀座体5的本发明第三实施例，该阀座体的优点在于，从被刻入的沉入部47出发径向向外衔接有阀座体5的再次轴向凸起的边缘区域48，然而该边缘区域不过渡到平面的和平坦的端面43中，而是该边缘区域的端面43倾斜地从沉入部47出发延伸直至阀座体5的外直径。这就是所谓的漏斗形凹入的端面43。
在与图2可比的局部图中的阀座体5的、在图6中示出的本发明第四实施例中，边缘区域48的倾斜地延伸的端面43分成两部分，也就是说两个端面区域具有相对于阀纵轴线40的不同角度并且在环绕的棱边50处相遇，使得端面43最终具有“弯折”。
图7,8和9示出在与图2可比的局部图中的阀座体5的本发明第五、第六和第七实施例，在这些实施例中，在边缘区域48中分别存在一个构造有阶梯式轮廓的端面43。在所有实施中，倾斜区域从沉入部47径向向外地(与根据图3和4的实施类似)过渡到平面的和平坦的端面43中，其中，端面43可以径向向外地再次倾斜地下降直至阀座体5的外直径(图7)或者可以倾斜地阶梯式地(图8)或尖棱角地阶梯式地(图9)向着外直径的方向缩回地延伸。
在图10中示出与图2可比的局部图中的阀座体5的本发明第八实施例，在该实施例中，圆顶状的中心区域44在阀纵轴线40的区域中逐渐变成尖状，因为阀座体5的中心区域44从沉入部47出发超出喷射开口7的汇合区域锥形地延伸直至阀纵轴线40。在此，沉入部47或者可以倒圆地(如所示那样)或者也可以尖棱角地成形。替代地，中心区域44的在图10中尖棱角地示出的尖部也可以被倒圆。
在图11,12和13中，在与图2可比的局部图中的阀座体5的本发明第九、第十和第十一实施例中阐明，阀座体5的从沉入部47径向向外延伸的边缘区域48可以以不同方式关于其轴向延伸部成形。因此，在图11中示出的实施例中，中心区域44相对于边缘区域48的端面43缩回地构造，而在图13中示出的实施例中，中心区域44相对于边缘区域48的端面43向前伸地成形。相反，在根据图12的实施方式中，中心区域44和边缘区域48以它们的下游端面43大约位于同一平面51中。应注意的是，在图3至10中示出的所有几何特征可以与中心区域44的轴向延伸部的在图11至13中示出的变型方案组合。
阀座体5中的喷射开口7既可以构造有向着喷射侧方向延伸的、直径较大的前阶梯(如在所有实施中示出那样)，但也可以柱形地、以正或负打开角度圆锥形地或者多重阶梯式地或诸如此类地延伸。在横截面中可考虑用于喷射开口的所有形状，从圆形到椭圆形直至多边形。在此，喷射开口7借助腐蚀、激光钻孔或冲压来制造。喷射开口7可以在喷射孔入口或出口处或者尖棱角地制成或者例如通过液力腐蚀被倒圆。
可以使用钢作为用于阀座体5的典型材料。因此，圆顶状中心区域44的制造可以借助切削(例如车削、磨削、研磨)、通过成型(例如挤压)或者也可以通过铸造(例如金属注射成型)来进行。然而在忽略钢的情况下也可以考虑用于阀座体5的其他金属材料或陶瓷材料。
本发明不局限于所示出的实施例并且例如可应用于以其他方式布置的喷射开口7以及应用于向内打开的多孔燃料喷射阀1的任意结构。