专利名称：内燃机燃料喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机燃料喷射装置。
背景技术：
这种燃料喷射装置由DE 102 29 415 A1公开。这种燃料喷射系统具有一个装有阀针的喷射器。阀针通过一开启行程运动和一关闭运动开启和关闭至少一个喷射孔。为了阻尼阀针的开启行程运动，设置了一个阻尼柱塞，并将它装在一个液压室中，其中，该室被构造在喷射器的壳体中。阻尼柱塞靠置在阀针上背离喷射孔的端面上。阻尼柱塞构成阻尼室的边界，在阀针开启行程运动中阻尼柱塞运动，并将燃料从阻尼室中排出。因此阀针的开启行程运动被阻尼。为了能喷射极少量的燃料量，这种阻尼是必须的。如果阀针的开启速度太快，逆向控制不能及时实现，极少量的燃料是不能做到准确计量的。为使阻尼室中重新加注燃料，在阻尼柱塞中构造有一纵向孔。
由此可见，这种公知的燃料喷射系统具有以下缺点，即通过阻尼柱塞中的纵向孔使阻尼室构型时受到严格限制。特别是阻尼室的容积只能在窄的范围变化。这使得不可能专门用于单个喷射器。此外，制造过程和装配过程复杂，造成喷射器成本高。另外，在公知的结构中喷射器中的燃料通道较长，这就需要相应的钻孔，从而会导致大的控制燃料量和由此产生的大的泄漏。
发明内容
按照本发明，提出了一种用于内燃机的燃料喷射系统，它具有一个喷射器，在其中装有一个阀针，该阀针通过一个开启行程运动和一个关闭运动控制至少一个喷射孔的打开；具有一个阻尼柱塞，它被安置在构造在壳体中的液压室中，并且可靠置在阀针的远离喷射孔的端面上；并且具有一个阻尼室，它由阻尼柱塞构成边界，其中，由于阀针的开启行程运动使得阻尼柱塞运动，由此将燃料从阻尼室中挤出，其特征在于在液压室中安置了一个套筒，它构成了阻尼室的径向外边界。
本发明的用于内燃机的燃料喷射系统相比较而言的优点在于，在阻尼室及因此在阻尼作用的设计时有更大的自由度，此外，燃料喷射系统的加工简单，成本低。此外，在零件强度方面可有稳定的结构。为实现它，在液压室中设置一个套筒，它构成了阻尼室的径向外边界。与液压室的构型无关地可通过套筒的形状影响阻尼室的尺寸及其阻尼效果，在该液压室中安置着该阻尼柱塞。此外，借助套筒使燃料通道的长度缩短，这简化了制造，导致小的控制燃料量和由此产生的泄漏少。
在第一个有利的构型中，套筒安置在阻尼柱塞上，并可纵向移动。这样就得到了一个紧凑的结构，其中可以使阻尼柱塞和套筒组成的单元分开地制造，在装配时将该阻尼单元安装到喷射器中相应的槽中。
有利的是，燃料被从阻尼室经一个阻尼节流阀压出。
在另一有利的构型中，套筒通过一个弹簧压在一个固定的止挡上，同时弹簧的另一端支撑在阻尼柱塞上。通过这一结构使套筒可持续地靠置在固定的止挡上，这保证了阻尼室的密封。通过这种配置方案可得到一个特别短而紧凑的结构，其中弹簧包围套筒。弹簧安置在阻尼室内的构型同样是具有优点的。这样得到套筒和阻尼柱塞的一个全方位封闭而紧凑的结构，从而节省了空间，简化了装配。为使阻尼室密封，可以在套筒上构造一个密封边或密封面。将阻尼柱塞上的靠置在阀针上的端面做成球形端面有利于补偿轴向偏差和角度偏差。
弹簧也可安置在阻尼室外，在液压室内。
有利的是，阻尼柱塞、套筒和弹簧的设计使得在接着开启行程运动的关闭运动中，阻尼柱塞的运动慢于阀针的运动，由此使得阻尼柱塞从阀针的端面上抬离。
在另一有利的构型中，在套筒的离阀针较远的一端构造有一个凸缘结构。此外，在该凸缘结构上可有利于地构造所述密封面，借助它套筒靠置在固定的止档上。通过该凸缘结构可以影响在密封面上的密封力，该密封力的大小一方面取决于阻尼室与喷嘴针后面的液压室之间的压力差，另一方面取决于阻尼柱塞直径和构造在套筒上的密封边的直径。如果阻尼柱塞的直径大于密封面的直径，支持的密封力变大。反之，如果密封面的直径大，密封力将减小。根据应用情况可以由此控制阻尼室中燃料的重新加注。
有利的是，套筒的密封面的结构使得在套筒靠置在阻尼室的边界上时燃料仅可通过阻尼节流阀排出。
有利的是，阻尼室通过阻尼节流阀与控制室连通，在控制室中可调节出变化的压力。
有利的是，控制室可与一个高压燃料储存室相连通，在该高压燃料储存室中总是有高的燃料压力。
有利的是，液压室可通过一个输入节流阀加注燃料。
有利的是，当构造在套筒上的密封面从阻尼室的边界上脱开时，阻尼室被出自液压室的燃料加注。
有利的是，阻尼柱塞以一个球形的端面靠置在阀针上。
其它的优点和有利的构型可由说明书和附图中看出。
附图中示出了本发明燃料喷射系统的主要组成，其中图1示意性示出了一个燃料喷射系统，其中以纵剖面示出了喷射器1的大部分。
图2和图3示出了阀针的阻尼组件的不同的构型。
图4示出了本发明燃料喷射系统中阻尼组件技术上变化后的纵剖面。
图5示出了图4所描述的阻尼组件的纵剖面，其中剖切平面相对于图4的剖切平面旋转了90度。
图6示出了阻尼组件的俯视图，其中画出了图4和图5的剖切面。
图7在一个总体示图中示出了图4、5和6所描述的阻尼组件。
具体实施例方式
图1是本发明燃料喷射系统的示意图。该燃料喷射系统包括一个喷射器1，该喷射器具有一个壳体8、一个阻尼组件2及一个喷射阀3。喷射器1用于将处于高压下的燃料喷入内燃机的燃烧室中。燃料由高压燃料储存室4输送到喷射器1中，该高压燃料储存室通过高压管路7与该喷射器1相连接。在高压管路7中设置一阻尼节流阀5，通过它降低高压管路7中的可能的压力波动。在高压燃料储存室4中已经准备好处于一预定高压下的燃料。然而，为了使燃料喷到燃烧室时雾化得尽可能细，还应有更高的压力供使用。高压泵给高压燃料储存室4提供高压燃料，然而高压燃料储存室4中燃料压力的进一步增加受到高压泵及其它组件的有限的功率的限制。因此，在喷射器1的壳体8中设置了一个增压器6，通过它使得用于喷射的燃料压力得到增加。包括一个第一柱塞20和一个第二柱塞22的柱塞单元9是增压器6的主要部分。第一柱塞20的直径比第二柱塞22的直径大，其中，两个柱塞20及22相互同轴心设置且相互连接。柱塞单元9安装在壳体8的一个相应的槽中，使得第一柱塞20的一端面120构成工作室10的边界，高压管路7与工作室10相通。第二柱塞22的一端面122构成一个压缩室12的边界。在这里不仅第一柱塞20而且第二柱塞22分别在壳体8中的相应的槽中被密封地导向。在壳体8中构成一控制室24，它环绕第二柱塞22并且由第一柱塞20的端面构成边界，在该控制室中安放一柱塞弹簧25。柱塞弹簧25的一端支撑在一个台阶26上，该台阶位置固定地构造在壳体8中，柱塞弹簧25另一端支撑在与第二柱塞固定相连的弹簧支撑盘27上。柱塞单元9可以克服柱塞弹簧9的力作纵向移动，当柱塞单元9朝第二柱塞22方向运动时，工作室10容积增大，压缩室12容积减小；反之当柱塞单元9朝相反方向移动时，工作室10容积减小，压缩室12容积增大。
在喷射器1中设有一个调节阀17，它可由电操作并且作为二位三通换向阀构成。该调节阀17在此例如可以是电磁阀或者是一个由压电执行元件操作的阀。该调节阀17通过一排流通道15与工作室10相连，通过一压力通道16与控制室24相连。另外还设有一个泄油通道19，它与一泄油室相连，此泄油室没在图中示出，在该泄油室中始终存在有低压燃料。调节阀17具有两个开关位置。图1中示出了第一开关位置，这时排流通道15与压力通道16连通，而泄油通道19被关闭。这即相应于工作室10与控制室24连通。在调节阀17的第二开关位置，排流通道15被关闭，而控制室24通过压力通道16与泄油通道19连通。
在壳体8上连接着阻尼阻件2。阻尼阻件2包括一个球板30、一个节流板31和一个阻尼体32。在阻尼体32上靠置着喷射阀。该喷射阀3具有一个阀体35。球板30、节流板31、阻尼体32及阀体35通过一个在图中未示出的装置相互压紧，以确保导送燃料的这些通道被可靠密封，这些通道穿过相应体的接触面。在阀体3上构造有一个孔70，该孔在阀体3的靠燃烧室端部由一个基本上锥形阀座76构成边界。在阀座76上设有多个喷射孔75，在喷射器1的装入位置上它们通入内燃机的燃烧室。在孔70中安置有一个可作纵向移动的柱塞状的阀针71，该阀针71具有一个向离开阀座76方向定向的压肩74。当喷射阀3处于关闭状态时，阀针71靠置在阀座76上，从而关闭这些喷射孔75。在阀体35中构造有一个压力室73。它包围着阀针71。压力室73通过一个延伸在阀体35、阻尼体32、节流板31和球板30中的高压燃料通道44与压缩腔12相连。根据压力室73中的压力的不同在压肩74上会产生或大或小的、向着离开阀座76方向的液压力。如果阀针71由阀座76抬起，燃料就可以由压力室73通过喷射孔75喷入内燃机的燃烧室。
阀针71的背离阀座76的端面靠置在一个阻尼柱塞58上，它安置在一液压室52中，该液压室52构造在阻尼体32中。在此，阻尼柱塞58具有一个朝向阀针71的端面，它构造为球形，而阀针71的端面是扁平的。阻尼室54在背离阻尼柱塞58的一侧由节流板31构成边界，阻尼柱塞58的背离阀针76的端面构成阻尼室54的另一边界，阻尼室54的径向外边界由一个套筒60构成。所述套筒60将阻尼室54与其余液压室52分隔开。在此，套筒60在阻尼柱塞58上被导向，并且在背离阻尼柱塞58的一端有一个凸缘结构63，在该凸缘结构63上构造了一个密封面43，套筒60用该密封面靠置在节流板31上。此外，在套筒60的内侧通过该凸缘结构63形成一台阶，一个弹簧座盘62贴靠在该台阶上。在弹簧座盘62和阻尼柱塞58上的一个台阶之间安置了一个处于预压下的弹簧56。弹簧座盘62上开有一中心孔67，这样保持了一个统一的阻尼室54。套筒60的长度是这样确定的，即在阀针71处于关闭位置、阻尼柱塞58靠置在阀针71上时，在套筒60和一个凸缘66之间留有一定的轴向距离，其中该凸缘66被构造在套筒60和阀针71之间的阻尼柱塞58上。
在阻尼体32中构造有一个凹槽37，该凹槽通过一个连接管路29和控制室24连接。一个加注管路42从凹槽37通到球板30上的孔39并且由此进一步通向压缩室12。在孔39中安置了一个球40，由该球40构成一单向阀。这样，燃料就只能从凹槽37通过加注管路42到达压缩室12，而不能反向流动。此外，从该凹槽37还通出一个延伸在节流板31中的节流通道46，从该节流通道46经一个输入节流阀48通到所述液压室52，并且经一个阻尼节流阀50通到阻尼室54中。
本发明燃料喷射系统的工作原理如下在燃料喷射阀关闭时，调节阀17处于图1所示的第一开关位置。即工作室10与控制室24通过调节阀17连通。这时在工作室10、控制室24及通过连接通道29的连接在凹槽37中都充有与高压燃料储存室4中提供的压力相同的燃料压力。通过连接通道29使压缩室12也达到高压燃料储存室4的燃料压力水平，由该压缩室经过高压燃料通道44使燃料压力被引入压力室73中。因为通过输入节流阀48和阻尼节流阀50进行相对于凹槽37的压力平衡，使液压室52和阻尼室54中也充有相同大小的燃料压力。作用在柱塞单元9上的液压力通过工作室10、压缩室12及控制室24中同样的燃料压力平衡，柱塞单元9保留在图1所示位置上。同样，因为由阻尼室54中的燃料压力产生的作用在阻尼柱塞58上的液压力远远补偿了向打开方向作用在压肩74上的力，故阀针71也保持在与阀座76接触的关闭位置上。这样，这些喷射孔75被关闭，没有燃料喷入燃烧室。要想使燃料发生喷射，则应操作调节阀17并且使其转换到第二开关位置。由此，控制室24通过压力通道16与泄油通道19连通，所以控制室24中的燃料压力下降。因为第一柱塞20的直径比第二柱塞22的直径大，使作用在第一柱塞20的端面120上的液压力大于作用在第二柱塞22的端面122上的反向作用力，所以柱塞单元9被置于运动并且压缩压缩室12中的燃料。这样，压缩室12中的燃料压力上升超过高压燃料储存室4中的压力，该压缩室12中的压力再通过高压燃料通道44传到压力室73。这样，作用在阀针71的压肩74上的力增加，这样该力现在足够克服由阻尼室54中的压力产生的液压力。阀针71的运动也由于以下原因被变得容易，即通过控制室24中的压力下降，使得凹槽37中以及通过阻尼节流阀50和输入节流阀48使得阻尼室54以及液压室52中的压力也下降。阀针71因此从阀座76上抬起并且释放了喷射孔75。在阀针的开启行程运动中，阀针71使阻尼柱塞58运动，该阻尼柱塞通过其运动使燃料从阻尼室54中挤压出并且经阻尼节流阀50、节流通道46、凹槽37及连接通道29压到控制室24中，从这里燃料再经压力通道16及泄油通道19排出。通过燃料从阻尼室54中的挤压出，阀针71的开启行程运动得到阻尼。阀针71和阻尼柱塞58组成的联合体将其开启行程运动继续进行直到凸缘66靠置在套筒60上为止。
若要使喷射停止，则操作调节阀17，由此它回到第一开关位置。这时工作室10重新又与控制室24连通，经过来自高压燃料储存室4中燃料的随后流入，使控制室24中燃料压力重新得以建立。这一压力和柱塞弹簧25的力一起作用使柱塞单元9回到初始位置，由此也使压缩室12中的压力下降。通过燃料从控制室24中的随后流出，燃料经连接管路29、凹槽37以及经过由球40形成的单向阀流向压缩室12，使得压缩室中被处于较低的高压燃料储存室4中的压力下的燃料填充，这样也使压力室73中的压力相应地下降，由此作用在压肩74上的液压力下降，因此导致作用在阀针71上的、沿轴向向开启方向作用的力下降。液压室52中的压力通过输入节流阀48重新增加，阀针71向阀座76方向运动。因为阻尼柱塞58并没有覆盖住阀针71的整个端面，所以在阀针71的远离阀座的端面上产生一个液压力，使阀针71很快朝与阀座76接触的关闭位置上移动。这时，因为燃料缓慢地经阻尼节流阀50流到阻尼室54中，造成了阻尼柱塞58向阀座76方向的运动较慢，使阀针71与阻尼柱塞58分开，直到阀针71到达其关闭位置后，阻尼柱塞58才靠置到阀针71的端面上。由此，这些喷射孔75又被关闭，并且喷射结束。通过阀针71与阻尼柱塞58的脱开，使阀针可以进行快速的关闭运动，因此喷油能突然结束，因此没有或仅仅只有很少的燃料未雾化地到达燃烧室中，这就避免了由于阀71针的缓慢关闭造成燃料雾化不好的情况。
图2示出了发明的燃料喷射系统的又一个实施例，这里仅主要示出了阻尼组件2和喷射阀3。该实施例的工作原理与图1中实施例的工作原理是一致的，只是套筒60的结构有些不同。套筒60也具有一个凸缘结构，但弹簧56安置在阻尼柱塞58的凸缘66和套筒60的外凸缘之间，并处于预压力下。在凸缘66上还放有一个弹簧调节盘64，通过调节它的厚度来调节弹簧56的预紧力。通过弹簧56与套筒60中阻尼柱塞58的导向装置的并联配置，可以得到特别短的结构长度。
图3以与图2一样的视图，示出了又一个实施例。套筒60中在此具有一个凸缘结构63，但是弹簧56直接安置在套筒60的向着阀针71的端面与阻尼柱塞58的凸缘66之间。同样，为了调节弹簧56的预紧力，设置了一个弹簧调节盘64，通过调节它的厚度可调节弹簧56的预紧力。在阀针71的开启行程运动中阻尼柱塞58的止挡设置在套筒60的凸缘结构63上。
在图1、2、3的实施例中，阻尼室54中的燃料再填充也通过套筒60短时间地从节流板31的抬离发生。当在关闭运动中，阻尼柱塞58与阀针71分离时，由于阻尼室54与液压室52之间的压力差，在套筒60上产生一合力，它使得套筒60从节流板31上抬离一些，因此，在阻尼室54中以此方式很快地进入附加的燃料。由此使阻尼室54的燃料再填充加速并且减振柱塞58又快速移动到其初始位置，以使重新喷油成为可能。
图4中所示的阻尼组件2与图3相似，但结构上有些改变。图4示出阻尼组件2的纵剖面，但没有示出阀体8和阀体35。阻尼组件2有球板30，节流板31和阻尼体32。连接通道29由球板30和节流板31上的孔构成，并通入一个切向连接结构65，它是加注管路42的一部分，如图1所示一样。节流通道46由球板30上的凹槽构成，由该节流通道46起连接有输入节流阀48和阻尼节流阀50。套筒60在其背离阀针71的端部上锥形地倾斜，由此形成一密封面43，套筒60通过该密封面压在节流板31上。通过该锥形面，密封面43的外径大于阻尼柱塞58的直径，由此可以减小弹簧56的预紧力而不会降低密封性能。作用在锥形面上的打开力，在特定的喷射器应用中可被用来有意地将套筒60从密封边43上分离，如前面所描述的那样。在套筒60和阻尼柱塞58之间如在之前的实施例中那样安置着处于预压下的弹簧56。在所述凸缘结构63上设置一个密封面43，借助它阻尼柱塞58靠置在节流板31上。在阻尼柱塞58上在其靠近阀针71的一侧上构造了一个球形的端面69，它靠置在阀针71的端面72上。
图5中示出了与图4中相同的阻尼组件2，然而它处在旋转90度后的纵剖面中。在该纵剖面中可以看到球板30上的第一连接口77和第二连接口78。其中，第一连接口77是加注管路42的一部分，通过它使切向连接结构65与压缩室12相连接。球40被安置在节流板31中的相应孔39中，并且其一部分处于连接口77中。球板30的厚度在此被这样确定大小，使得可保证球40的可运动性，以使其承担单向阀的功能。第二连接口78构成高压燃料通道44的一部分，其中高压燃料通道44将压缩室12和压力室73连接起来。
图6是球板30的俯视图，在此，连接口77和连接孔78的位置很清楚。图4的纵剖面通过IV-IV所在平面，图5的纵剖面通过V-V所在平面。
图7作为整体视图示出了组装在一起的状态中的整个阻尼组件2。从图中尤其可以看出其紧凑和功能上合理的结构，这使得阻尼组件2可在多方面被应用。
权利要求
1.用于内燃机的燃料喷射系统，它具有一个喷射器(1)，在其中装有一个阀针(71)，该阀针通过一个开启行程运动和一个关闭运动控制至少一个喷射孔(75)的打开；具有一个阻尼柱塞(58)，它被安置在构造在壳体(8)中的液压室(52)中，并且可靠置在阀针(71)的远离喷射孔(75)的端面(72)上；并且具有一个阻尼室(54)，它由阻尼柱塞(58)构成边界，其中，由于阀针(71)的开启行程运动使得阻尼柱塞(58)运动，由此将燃料从阻尼室(54)中挤出，其特征在于在液压室(52)中安置了一个套筒(60)，它构成了阻尼室(54)的径向外边界。
2.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于套筒(60)可以纵向移动地安置在阻尼柱塞(58)上。
3.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于燃料被从阻尼室(54)经一个阻尼节流阀(50)压出。
4.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于套筒(60)通过一个弹簧(56)压在一个固定的止挡上，其中，弹簧(56)的另一端支撑在阻尼柱塞(58)上。
5.如权利要求4的燃料喷射系统，其特征在于弹簧(56)安置在阻尼室(54)内。
6.如权利要求5的燃料喷射系统，其特征在于弹簧(56)安置在阻尼室(54)外，在液压室(52)内。
7.如权利要求4的燃料喷射系统，其特征在于阻尼柱塞(58)、套筒(60)和弹簧(56)的设计使得在接着开启行程运动的关闭运动中，阻尼柱塞(58)的运动慢于阀针(71)的运动，由此使得阻尼柱塞(58)从阀针(71)的端面(72)上抬离。
8.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于套筒(60)在其远离阀针(71)的一端具有一个凸缘结构(63)。
9.如权利要求8的燃料喷射系统，其特征在于在所述凸缘结构上构造了一个密封面(43)，它靠置到阻尼室的边界上。
10.如权利要求9的燃料喷射系统，其特征在于套筒(60)的密封面(43)的结构使得在套筒(60)靠置在阻尼室(54)的边界上时燃料仅可通过阻尼节流阀(50)排出。
11.如权利要求3的燃料喷射系统，其特征在于阻尼室(54)通过阻尼节流阀(50)与控制室(24)连通，在控制室中可调节出变化的压力。
12.如权利要求11的燃料喷射系统，其特征在于控制室(24)可与一个高压燃料储存室(4)相连通，在该高压燃料储存室(4)中总是有高的燃料压力。
13.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于液压室(52)可通过一个输入节流阀(48)加注燃料。
14.如权利要求13的燃料喷射系统，其特征在于当构造在套筒上的密封面(63)从阻尼室(54)的边界上脱开时，阻尼室(54)被出自液压室(52)的燃料加注。
15.如权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于阻尼柱塞(54)以一个球形的端面(69)靠置在阀针(71)上。
全文摘要
用于内燃机的燃料喷射系统，它具有一个喷射器(1)，在该喷射器中装有一个阀针(71)，该阀针通过一个开启行程运动和一个关闭运动控制至少一个喷射孔(75)的打开。在一个构造在一个壳体(8)中的液压室(52)中安置了一个阻尼柱塞(58)，它可靠置在阀针(71)的远离喷射孔(75)的端面(72)上。在壳体(8)中还构造了一个阻尼室(54)，该阻尼室(54)由阻尼柱塞(58)构成边界，其中，由于阀针(71)的开启行程运动使得阻尼柱塞(58)运动，由此将燃料从阻尼室(54)中挤出。在液压室(52)中安置了一个套筒(60)，它构成了阻尼室(54)径向上的外边界。
文档编号F02M61/20GK1651753SQ20051000679
公开日2005年8月10日 申请日期2005年2月4日 优先权日2004年2月4日
发明者迪尔克·瓦勒 申请人:罗伯特·博世有限公司