专利名称：用于内燃机的燃料喷射阀的制作方法
现有技术本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射阀，如由DE 30 36 583 A1所公开的。这样一个燃料喷射阀具有一个阀体，在该阀体中构造有一个孔。该孔在其燃烧室侧的端部上由一个阀座构成边界，从该阀座引出多个喷射孔，这些喷射孔设置在一个外侧喷射孔排及一个内侧喷射孔排中，并且在燃料喷射阀安装在内燃机中的安装位置中，这些喷射孔通入燃烧室中。在阀体的孔中可纵向移动地设置有一个外阀针，该外阀针在一个背对燃烧室的区段中在所述孔中被导向。在外阀针与所述孔的壁之间保留一个压力室，该压力室可在压力下以燃料填充。外阀针以其朝着燃烧室的端部与阀座共同作用以打开及关闭外侧喷射孔排，由此，或者使燃料从压力室通过这些喷射孔喷射到燃烧室中，或者中断压力室相对这些喷射孔之间的连接。
外阀针具有一个纵向孔，在该纵向孔中可纵向移动地设置有一个内阀针。内阀针也以它的燃烧室侧的端部与阀座共同作用以打开及关闭内侧喷射孔排，由此当外阀针打开时可通过内阀针控制内侧喷射孔排的打开，这样，视对这些阀针的控制而定，只由一个喷射孔排或者通过两个喷射孔排将燃料喷射到燃烧室中。
内阀针以两个导向区段在外阀针的纵向孔中被导向。在此，第一导向区段相对第二导向区段设置在背对燃烧室侧，因此在这些导向区段之间构成了一个环形间隙，其边界由内阀针及纵向孔的壁限定。这两个导向区段用作在纵向孔中精确导向的同时避免内阀针发生倾斜。内阀针的打开通过逆着闭合力对一个阀密封面液压地加载而实现，该阀密封面构造在内阀针的朝着燃烧室的端部上。在外阀针从阀座上抬起后，内阀针的这个阀密封面由压力室的燃料压力加载，并因此产生一个作用在内阀针上的打开力，由此，该内阀针在它这侧从阀座上抬起并释放内侧喷射孔排。
为了形成喷射过程，即为了在喷射开始时仅控制打开外侧喷射孔排，而在一定时间后才控制打开内侧喷射孔排，这些内阀针只有经过一定的延迟才允许打开。但在迄今已公知的燃料喷射阀中，这只是在有限的程度上得以实现，因为在外阀针抬起后，阀密封面立即由压力室的燃料压力加载并由此立即开始运动。为了使内阀针的打开比较强地延迟，必须有目的地控制闭合，这非常复杂且由此原则上也过于昂贵。
本发明的优点相比之下，根据本发明的、具有权利要求1所述特征的燃料喷射阀，其优点是使用了结构简单的机构后，内阀针相对外阀针时间延迟地从阀座上抬起。为此，在内阀针与纵向孔的壁之间构造的环形室可通过一个节流连接装置与压力室连接。其中第一导向区段的直径大于第二导向区段的直径。这样可以确保通过环形室中的压力产生一个作用在内阀针上的合力，该合力的方向在离开阀座的方向上。只有当环形室中的液压力与作用在内阀针的燃烧室侧端部上的对应面上的液压力共同作用时，内阀针才打开。
通过从属权利要求可以进一步构造本发明的有利构型。
在第一有利构型中，节流连接装置通过保留在内阀针的第二导向区段与纵向孔的壁之间的环形间隙构成。这此外具有优点节流连接装置仅通过外阀针从阀座上抬起而与压力室相连接，由此致使燃料从压力室流到环形室中，并因此致使环形室中的压力升高。保留在第二导向区段与纵向孔之间的环形间隙优选比第一导向区段与纵向孔的壁之间的环形间隙具有小的通流阻力，这样，通过燃料的流入致使环形室中的压力迅速升高。此外特别有利的是，环形室通过在第一导向区段与纵向孔的壁之间构成的环形间隙与一个泄油室相连接。这样，在两个阀针重新靠置在阀座上时的喷射间歇中，环形室中的燃料压力降低。
在另一个有利构型中，环形室与压力室的节流连接装置通过外阀针中的一个横向孔构造的。这种构型的适用情况是，当压力室中没有施加持续高的燃料压力时，而仅是在应当进行燃料喷射时才施加高的燃料压力。这样的节流连接装置与第二导向区段与外阀针的纵向孔之间的被精确地定尺寸的环形间隙相比，制造更容易。
在另一个有利构型中，在第二导向区段上构造有一些在侧面上的磨平面。由此可对第二导向区段上的通流阻力进行有目的调节，以便确保对于燃料从压力室流到环形室中所期望的通流阻力。
附图中示出了根据本发明的燃料喷射阀的不同实施例。附图表示图1根据本发明的燃料喷射阀的一个纵剖面图，图2图1在阀座区域中的放大图，图3图1在内阀针的第一导向区段的区域中的放大视图，图4另一个实施例的与图2所示相同的局部，及图5另一个根据本发明的燃料喷射阀的一个纵剖面图。
实施例的说明图1中示出了一个根据本发明的燃料喷射阀的纵剖面图。在阀体1中构造有一个孔3，在该孔3的燃烧室侧的端部上构造有一个圆锥形的阀座5，该阀座构成了孔3的边界。从阀座5引出至少两个喷射孔7，这些喷射孔在燃料喷射阀的安装位置中通到内燃机的燃烧室中。在孔3中设置有一个外阀针10，在该外阀针的燃烧室侧的端部上构造有一个阀密封面18，该阀密封面也成形为锥形的，外阀针10以该阀密封面与阀座5共同作用。外阀针10在背对燃烧室的一个区段中在孔5中密封地被导向，在该外阀针与孔3的壁之间构造有一个压力室14，该压力室在紧邻外阀针10的被导向的区段处在径向上被扩大。压力室14朝阀座5延伸直到阀座5。压力室14在其径向上扩大的区域中可通过一个延伸在阀体1中的、在附图中未示出的输入通道以高压下的燃料填充。在从被导向的区段开始朝阀座5在直径上减小的外阀针10上，在压力室14的径向上扩大的高度上构造有一个压力肩11，由于压力室14中的燃料压力，一个背离阀座5指向的打开力通过该压力肩作用在外阀针10上。
在外阀针10中，在其整个长度上构造有一个纵向孔15，在该纵向孔中同时可纵向移动地设置有一个活塞状的内阀针12。该内阀针12在它的燃烧室侧的端部上具有一个阀密封面20，该内阀针以该阀密封面20与阀座5共同作用。内阀针12具有一个第一导向区段24及一个朝着阀座5设置的第二导向区段25，内阀针12通过这些导向区段在纵向孔15中被导向。在这些导向区段24、25之间由内阀针12及纵向孔15的壁构成边界地构造有一个环形室22，该环形室以燃料填充。内阀针12在它的燃烧室侧的端部上具有一个压力面26，当外阀针10从阀座5抬起时，该压力面由压力室14的燃料加载。
图2中详细地示出了外阀针10及内阀针12与阀座5的相互配合。喷射孔7设置在一个外侧喷射孔排107及一个位于燃烧室附近的内侧喷射孔排207中，其中这些喷射孔排107、207各包括多个喷射孔7，它们分散地设置在阀体1的圆周上。在燃料喷射阀的关闭状态中，外阀针10及内阀针12以它们的密封面18、20靠置在阀座5上，并且不仅关闭外侧喷射孔排107，而且关闭内侧喷射孔排207。在此，外阀针10及内阀针12通过一个图中未示出的装置以一个闭合力加载，该闭合力朝阀座5的方向起作用，因此将两个阀针10、12压在阀座5上。用于产生闭合力的装置例如是一些弹簧，这些弹簧各作用在一个阀针10、12上。如果外阀针10现在从阀座5抬起，则燃料就可以从压力室14到达外侧喷射孔排107，并从那里被喷射到内燃机的燃烧室中。如果内阀针12也从阀座5上运动离开，则该内阀针就释放内侧喷射孔排207，并且燃料不仅通过外测喷射孔排107而且通过内侧喷射孔排207喷射。
图3中示出了图1在内阀针12的第一导向区段24的区域中的放大图。第一导向区段24也如第二导向区段25通过内阀针12的径向上的扩大来构成。第一导向区段24的直径在此大于第二导向区段25的直径，这例如可以通过一个在直径上呈阶梯状的纵向孔15来实现。由此，在第一导向区段24的朝着燃烧室的端部上构造的环形肩29比第二导向区段25上的肩27具有更大的、在内阀针12的纵向方向上起作用的液压面。这样，通过环形室22中的燃料压力产生一个作用在内阀针12上的液压合力，该液压合力背离阀座5指向。环形室22通过在内阀针12的第一导向区段24与纵向孔15的壁之间构造的环形间隙与一个图中未示出的泄油室相连接，在该泄油室中始终具有低的燃料压力。由此保证在环形室22中的高的燃料压力在一定时间后通过该环形间隙卸载并因此达到泄油室中的低的燃料压力。
燃料喷射阀的工作原理如下在压力室14中持续地施加高的燃料压力的工作模式中，燃料的喷射通过作用在外阀针10上的闭合力的降低而被引起。这样，作用在外阀针10的压力肩11上的及作用在阀密封面18的一部分上的液压力现在占据主导地位，由此，外阀针10从阀座5上抬起，并且以上述方式打开外侧喷射孔排107。这样，内阀针12上的压力面26现在由燃料压力加载，但是这还不足以使内阀针12抵抗作用在它上面的闭合力而从阀座5上抬起。通过在第二导向区段25与纵向孔15的壁之间构造的、构成一个节流连接装置的环形间隙28，燃料才逐渐挤入环形室22中，并在那里使燃料压力升高。如果环形室22中的燃料压力足够高，通过作用在第一导向区段24的环形肩29上的、现在额外的液压力就产生一个作用在内阀针12上的额外的打开力，这最终使得这些液压力超过了作用在内阀针12上的闭合力，由此，内阀针从阀座12上抬起且内侧喷射孔排207打开。以此方式得到了外阀针10及内阀针12的依次的打开，而不必对作用在内阀针12上的闭合力进行控制。如果喷射结束，则作用在外阀针10上的闭合力升高，且该外阀针滑动返回到其闭合位置中，即靠置在阀座5上。环形室22中的压力通过在第一导向区段24与孔15的壁之间构造的、通入泄油室中的环形间隙而降低，以致经过一定时间后，作用在内阀针12上的闭合力超过开启作用力并使得内阀针12也滑动返回到其闭合位置中。如果作用在内阀针12上的闭合力也是可变的且与作用在外阀针上的闭合力同时升高或者同时降低，那么也可以是内阀针12先于外阀针10闭合。喷射阀、如应用在高速内燃机中的喷射阀中，整个喷射过程在几个毫秒之内完成。
压力室14中的压力不是持续地恒定，而是仅当应该进行喷射时才升高，在燃料喷射阀的这种工作模式中，燃料喷射阀以相同的方式及方法工作，不过，作用在外阀针10上的闭合力保持恒定。通过压力室14中的燃料压力的升高，作用在压力肩11或者阀密封面18上的打开力这种程度地升高，直到该打开力大于闭合力并使外阀针10打开。一旦内阀针12通过外阀针10的打开而与压力室14相连接，内阀针12的打开就以上面所述的方式及方法进行。为了结束喷射，压力室14卸载，从而使作用在阀针10、12上的液压力消除。视闭合力的大小而定，首先是内阀针12或者外阀针10运动返回到闭合位置中。
图4示出了另一个实施例的、与图2相同的局部。对于燃料喷射阀的所期望的功能，决定性的是燃料以必要的速率流到燃烧室22中，以便在期望的时间内获得压力的升高。如果在第二导向区段25与纵向孔15的壁之间保留的环形间隙对此不够——该环形间隙非常狭窄，优选2至3μm，则可以这样设置，即在第二导向区段25上构造一些磨平面32，通过这些磨平面可以扩大环形室22到压力室14的节流连接装置。通过磨平面32的深度可使得这些位置上的通流阻力任意地得到调节。打开速度也受到第一导向区段24与第二导向区段25的直径的比例影响如果内阀针12在外阀针10保持不动时从阀座5上运动离开，则环形室22的容积增大。这由于通过环形间隙28挤入到环形室22中的燃料而对压力建立起反作用，由此降低了内阀针12的打开速度。
如果燃料喷射阀这样地运行，即压力室14中的压力只为喷射而提高，那么，如图5所示的燃料喷射阀的构型也是可以的。该燃料喷射阀的结构在很大程度上与图1中所示的相对应，不过，从环形室22到压力室14的节流连接装置通过一个节流孔35实现，该节流孔设置在外阀针10中，并将压力室14与环形室22相连接。通过对在此构成节流连接装置的节流孔35适当地定尺寸，使环形室22中的压力建立这样地被控制，以使得外阀针10及内阀针12以上面所述方式及方法依次打开。节流孔可以不止一个，而是可以在外阀针10中设置多个节流孔35，以便在环形室22中获得均匀的压力建立且由此预防压力波动。
在图5所示的实施例中也可以这样设置为了阀针10、12的打开动力性，除节流孔35外还使用环形间隙28。由于压力室14中的压力升高，环形室22中的压力通过节流孔35也升高。这样，一方面获得了作用在内阀针12上的打开力，另一方面由于第一导向区段24与第二导向区段25之间的直径差，产生了一个作用在外阀针10上的、指向阀座5的、使之闭合的闭合力。这样，提高了作用在外阀针10上的打开压力，该外阀针由此仅在压力室14中达到一个更高的压力时才从阀座5上抬起。在外阀针10打开后，环形室22中的压力现在也由于燃料通过环形间隙28的流入而升高，直到液压力足够将内阀针12打开。环形室22中的压力建立及由此阀针10、12的打开动力性，在这里取决于节流孔35的横截面与环形间隙28的横截面之间的协调。
权利要求
1.用于内燃机中的燃料喷射阀，它具有一个阀体(1)，在该阀体中构造有一个孔(3)，该孔(3)在它的燃烧室侧的端部上由一个阀座(5)构成边界，从该阀座引出至少两个喷射孔(7)；一个外阀针(10)，该外阀针可纵向移动地设置在孔(3)中，并且该外阀针以它的燃烧室侧的端部打开及关闭至少一个喷射孔(7)，其中，在外阀针(10)与孔(3)的壁之间构造有一个可由燃料填充的压力室(14)，且外阀针(10)具有一个纵向孔(15)，在该纵向孔(15)中可纵向移动地设置有一个内阀针(12)，该内阀针以它的燃烧室侧的端部打开及关闭至少一个喷射孔(7)，并且该内阀针通过一个第一导向区段(24)并通过一个在阀座侧另外设置的第二导向区段(25)在纵向孔(15)中被导向，其中，在这些导向区段(24、25)之间构造有一个由内阀针(12)及纵向孔(15)的壁构成边界的环形室(22)，其特征在于环形室(22)可以通过一个节流连接装置(28；35)与压力室(14)相连接，其中第一导向区段(24)的直径大于第二导向区段(25)的直径。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于节流连接装置(28；35)由在内阀针(12)的第二导向区段(25)与纵向孔(15)的壁之间保留的环形间隙(28)构成。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于在纵向孔(15)的壁与第一导向区段(24)之间保留的环形间隙比第二导向区段(25)与纵向孔(15)的壁之间的环形间隙(28)具有更小的通流阻力。
4.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于在第二导向区段(25)上构造有一些在侧面上的磨平面(32)。
5.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于节流连接装置(28；35)通过外阀针(10)控制打开。
6.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于这些导向区段(24；25)各通过内阀针(12)的直径扩大来构造。
7.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于节流连接装置(28；35)通过外阀针(10)中的一个节流孔(35)构造，该节流孔(35)将环形室(22)与压力室(14)相连接。
8.根据权利要求5的燃料喷射阀，其特征在于纵向孔(15)在它的直径上呈阶梯状地被构造。
9.根据上述权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于环形室(22)可以通过所述在第一导向区段(24)与纵向孔(15)的壁之间构成的环形间隙与一个泄油室相连接。
全文摘要
燃料喷射阀具有一个阀体(1)，在该阀体中构造有一个孔(3)，该孔(3)在它的燃烧室侧的端部上由一个阀座(5)构成边界，从该阀座引出至少两个喷射孔(7)。在孔(3)中设置有一个外阀针(10)，且在该外阀针中可纵向移动地设置有一个内阀针(12)，这些阀针以它们的燃烧室侧的端部分别打开及关闭至少一个喷射孔(7)，其中，在外阀针(10)与孔(3)的壁之间构造有一个可由燃料填充的压力室(14)。内阀针(12)通过一个第一导向区段(24)并通过一个在阀座侧另外设置的第二导向区段(25)在纵向孔(15)中被导向，并且在这些导向区段(24；25)之间构造有一个由内阀针(12)及纵向孔(15)的壁构成边界的环形室(22)。环形室(22)可以通过一个节流连接装置(28；35)与压力室(14)相连接，其中第一导向区段(24)的直径大于第二导向区段(25)的直径。
文档编号F02M61/12GK1759236SQ200380110189
公开日2006年4月12日 申请日期2003年10月6日 优先权日2003年3月21日
发明者托马斯·屈格勒, 约亨·莫滕斯, 哈斯曼·尤斯库达 申请人:罗伯特·博世有限公司