专利名称：用于内燃机的燃料喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于内燃机的燃料喷射装置。
背景技术：
由市场上已知燃料喷射装置，通过它可以使燃料直接喷射到与喷射装置 对应的内燃机燃烧室中。为此在壳体中设置一个阀元件，它在燃料出口的区 域中具有一个总体在阀元件打开方向上作用的压力面。在阀元件的相反端部 上存在一个在关闭方向上作用的控制面，它限定一个控制室。在关闭方向上 作用的控制面总体上大于在打开阀元件时在打开方向上作用的压力面。
在燃料喷射装置关闭时，高的燃料压力施加在向打开方向作用的压力面 上和在关闭方向上作用的控制面上，该压力与例如由燃料聚集管道(轨)提 供。为了打开阀元件，施加在控制面上的压力下降，直到在打开方向上作用 的在压力面上的液压合力超过在关闭方向上作用的力。由此使阀元件打开。
这种燃料喷射装置的功能方式的前提是，在阀元件的存在相对较小的在 打开方向上作用的压力面的区域与存在相对较大的在关闭方向上作用的控制 面的区域之间的密封。在己知的燃料喷射装置中，泄漏流通过泄漏管道从密 封区域排出。
发明内容
因此本发明的目的是，改进上述类型的燃料喷射装置，使得它尽可能简 单且经济地构成并且可以在很高的工作压力下使用。此外该燃料喷射装置在 存在加工误差时也功能可靠。
该目的通过具有权利要求1特征的燃料喷射装置实现。本发明的有利改 进方案在从属权利要求中给出。其它的对于本发明重要的特征在下面的说明 和附图中给出，其中这些特征也可以在完全不同的组合中对于发明具有实质 意义，而对此没有分明确地指出。
在按照本发明的燃料喷射装置中，通过阀元件的两个分开的部分的液压耦合明显提高了在设计燃料喷射装置时的自由度，因为可以使阀元件的各个 部分分别最佳地适配于燃料喷射装置内部的位置。例如通过相应选择所使用 的材料和尺寸可以使阀元件的弹性特性最佳地适配于所规定的使用范围。此 外总体上明显简化了阀元件的制造，因为也使用了具有恒定直径的零件。这 允许以简单的件构成燃料喷射装置，这一方面易于加工，另一方面可实现小 的结构形式。为了实现本发明，也可以使用大量的现有装置部件。
液压耦合的另一优点是补偿误差，这简化了加工和装配。阀元件的两个 部分借助液压耦合器耦合还允许实现一定的运动阻尼。
通过按照本发明规定的套筒可以简单地实现液压耦合器，简化了壳体侧 的必需的工作。通过按照本发明规定的与壳体独立的导向元件，套筒相对于 与其共同工作的壳体侧密封面的位置偏斜误差被最小化。这尤其在阀元件的 第一部分特别长并且在套筒特别紧密地在阀元件的第一部分上被导向时起到 特殊的作用。耦合室处的不密封被最小化或者甚至完全防止。因此可以省去 费事且成本可观的测量过程。减小了由于焊接引起的本发明燃料喷射装置功 能特性变化。通过借助导向元件导向使加工误差被补偿，这保证可靠的喷射 器功能。
如果套筒支承在导向元件上，则燃料喷射装置在结构上特别简单。在这 种情况下导向元件上的密封面可以精确地与导向元件的导向轴线成直角地构 成，套筒支撑在该密封面上，由此特别明显地减小在第一部分上被导向的套 筒相对于导向元件上的密封面的位置偏斜。
此外在改进方案中建议，至少在导向元件的导向区域的一部分中或阀元 件的第一部分的一个互补的区域中存在从导向元件的一侧引向另一侧的流体 通道。由此，就导向元件的导向区域具有纯导向功能而套筒具有纯密封功能 而言，实现了明确的功能分开。这种功能分开允许分别优化设计。在对此的 具体改进方案中，该流体通道可以通过导向元件与阀元件第一部分之间的导 向间隙构成。这可以在制造技术上特别简单地实现。
此外在本发明燃料喷射装置的有利改进方案中建议，导向元件包括一个 用于阀元件第二部分的行程止挡。这主要对于要喷射相对较多燃料量的燃料 喷射装置是有利的，例如在商用车中。在这样的燃料喷射装置中，基于其多 件式结构，长度尺寸上的制造误差会导致明显的行程误差。迄今通过校准调整元件来减少行程误差。在此必须在装配燃料喷射装置的零件之前测量影响 行程误差的每个重要安装尺寸。根据这些测量值可以通过选择调整元件组来 调整正确的行程值。
通过现在将用于阀元件第二部分的行程止挡组合到导向元件中可以避免 这种做法，这简化了装配。但如果由于其它要求而必需阀元件第二部分的行 程可调整性，这还可以通过在阀元件第二部分与导向元件中或导向元件上的 行程止挡之间布置一个行程调整元件来进行。
如果导向元件包括一个最好具有节流装置的通孔，该通孔连接阀座区域 中的压力室与高压室，则由此还进一步简化燃料喷射装置的制造。
为了保证最佳地密封耦合室以及高压室或流体通道，导向元件可以夹紧 在燃料喷射装置的两个壳体件之间，其中它与壳体件的接触面这样构成，使 得这些壳体件的面积重心至少大致在导向元件的导向区域的中轴线上。
此外还建议，套筒被一弹簧加载，该弹簧支撑在一肩上，该肩在阀元件 的第一部分上构成。这允许实现预装配的单元，它至少包括阀元件的第一部 分、套筒和弹簧以及必要时包括导向元件。由此，除了在最终装配燃料喷射 装置时节省时间外还可避免在最终装配时损害套筒与阀元件第一部分之间的 高精度导向。此外省去在其它情况下必需的在弹簧的装配和测量过程期间的 防遗失的套筒中间存放。可避免由于这种中间存放而存在的脏污或损坏或者 甚至丢失套筒的危险。此外简化了壳体并由此简化其制造，因为现在在壳体 中可以设置用于接收阀元件的没有阶梯的光滑通孔。由此也改善了燃料喷射 装置的高压强度和其较大的存储容积(阀元件与通孔之间在壳体中的空间)， 导致压力波动减小。
对此的一个替换方案在于，套筒由第一弹簧加载，该第一弹簧支撑在一 个肩上，该肩在环形元件的一个侧面上构成，该环形元件在另一侧面由第二 弹簧加载，该第二弹簧至少间接地支撑在壳体上，该壳体通过耦合元件与阀 元件在其关闭方向上耦合。
导向元件可具有一个对中段，最好是对中环圈，它使导向元件相对于壳 体件对中。由此至少间接地也使阀元件和壳体的其它的、远离耦合器的区域 相互对中。
下面借助于附图详细解释本发明的一些特别优选的实施方式。附图中示
出
图1具有燃料喷射装置的内燃机的示意图，
图2图1中的燃料喷射装置的第一实施方式的示意性局部剖视图，
图3图2中的燃料喷射装置的一个局部的细节图，
图4图3中的燃料喷射装置的导向元件的俯视图，
图5沿图4中线V-V的剖面，
图6燃料喷射装置第二实施方式的一个区域以与图2类似的视图,
图7燃料喷射装置第三实施方式的一个区域以与图2类似的视图，
图8第四实施方式的与图2类似的视图，
图9第五实施方式的与图2类似的视图。
具体实施方式
在图1中总体上以标记符号io表示内燃机。它用于驱动未示出的汽车。
高压输送装置12将燃料从燃料储备容器14输送到燃料压力储存器16("轨") 中。燃料(例如柴油或汽油)在很高的压力下储存在该燃料压力储存器中。 多个燃料喷射装置18各通过一个高压接口 17连接到轨16上，它们将燃料直 接喷射到与它们对应的燃烧室20中。燃料喷射装置18还各具有一个低压接 口21，它们通过该低压接口与低压区域、在此与燃料储备容器14连接。
在第一实施方式中，燃料喷射装置18可以相应于图2和3构成在那里 所示的燃料喷射装置18在本实施方式中包括一个壳体22，该壳体具有喷嘴体 24、主体件26和端部件28。在壳体22中在其纵向上存在一个阶梯形的凹部 30，在其中容纳针形的阀元件32。该阀元件是两件式的，由控制活塞34和喷 嘴针36组成。
喷嘴针36具有一些压力面38，它们限定一个压力室40，它们的液压合 力指向喷嘴针36的打开方向。喷嘴针36的在图2中处于下面的端部以图2 中未详细示出的方式与壳体侧的阀座(没有标记符号)共同工作。通过这种 方式可以使燃料排出孔42与压力室40分开或者与该压力室连接。喷嘴针36 具有一具有较小直径的区段44和一具有较大直径的区段46。喷嘴针36以区 段46在喷嘴体24中可纵向移动地被导向。
控制活塞34被接收在主体件26中。控制活塞34的在图2中处于上面的
端部区域48作为导向装置工作，它在端部件28的套筒状的凸头中被容纳并 被导向。 一个弹簧50支撑在控制活塞34上的一个通过环形圈52构成的肩上 并且在关闭方向上对控制活塞34加载。控制活塞34的在图2中处于上面的 轴向端部面形成一个在阀元件32的关闭方向上作用的液压控制面54。它与端 部件28 —起限定一个控制室56。
控制室56通过位于端部件28的套筒状凸头中的输入节流装置58与当前 存在于端部件28的该套筒状凸头与主体件26之间的环形室60连接，该环形 室又与高压接口 17连接。环形室60在主体件26中通过设置在其中的凹部30 构成。控制室56还通过一个位于端部件28中的排出节流装置64与二位二通 换向阀66连接。该换向阀根据转换位置连接或截止朝向低压接口 21的排出 节流装置64。环形室60还通过至少一个通道68与压力室40连接。
在喷嘴体24与主体件26之间夹紧一个导向元件70。它的精确构造从图 4和5得知。据此导向元件70包括一个基板72和一个成形在基板上的圆柱形 的凸头74，该凸头构成一个具有对中功能的导向环圈。与凸头74同心地在导 向元件70中存在一个形成导向区域的导向孔76，它在图2和3中所示的安装 位置中与控制活塞34的在图2和处于下面的端部区域77上的导向装置共同 作用。基板72的上侧面和下侧面构造为高压密封面78，通过它们在安装位置 中保证壳体22、尤其是环形室60和位于导向元件70内部的空间相对于燃料 喷射装置18周围的可靠密封。为了体现良好的密封作用，面积重心的位置也 属于中轴线。这通过基板72外轮廓的相应构造实现，具体说是这样使得面 积重心至少大致位于导向孔76的中轴线(未示出)上。
在基板72的下侧面中加工出一个延续孔80，它与导向孔76同心并且比 导向孔具有更大的直径。延续孔80的直径也大于喷嘴针36的区段46的直径。 通过这种方式，延续孔80以还要描述的方式构成用于喷嘴针36的行程止挡。 在导向元件70的基板72中还加工有一个偏心的通孔82，它在安装位置中是 通道68的一部分。在燃料喷射装置18应用于内燃机10上的一些情况下，通 孔82必须包括一个节流装置，如图2中所示。
与导向孔76的轴线很精确地成直角地加工了凸头74的一个代表密封面 的端面85。在图2和3中所示的安装位置中套筒88通过密封棱边86支撑在 该端面上，该套筒以小的间隙在控制活塞34上被导向。该套筒被弹簧90朝
向导向元件70加载，该弹簧又支撑在主体件26上。套筒88属于液压耦合器 92，通过该耦合器，阀元件32的第一部分、即控制活塞34与阀元件32的第 二部分、即喷嘴针36耦合。此外液压耦合器92包括一具有分室94a和94b 的液压耦合室94，它在套筒88与导向元件70、控制活塞34的在图2和3中 处于下面的端部区域以及喷嘴针36的在图2和3处于上面的端部区域之间形 成。这样设计由导向孔76和控制活塞34的导向装置77之间的导向间隙形成 的容积的尺寸，使得耦合室94的分室94a和94b没有液压影响地构成一个相 关联的控制容积。即所述容积构成从导向元件70 —侧到另一侧的流体通道。 替换地或附加地，该流体通道也可以包括导向孔76中的至少一个槽和/或控制 活塞34上的至少一个扁平部。
图2和3中所示的燃料喷射装置18如下工作在初始状态，在换向阀66 无电流的情况下，控制室56与低压接口 21分开并且通过输入节流装置58与 高压接口 17并因此与轨16连接。因此在控制室56中施加与环形室60中相 同的压力。该压力通过通道68也存在于压力室40中。由于一定的不可避免 的、通过喷嘴针36在喷嘴体24中和套筒88在控制活塞34上的导向所引起 的泄漏，在耦合室94中也存在该压力。总体上在该状况下产生向阀元件32 的关闭方向上作用的力，它将阀元件32朝向燃料出口 42区域中的阀座压并 且通过压簧50施加到控制活塞34上。因此燃料不能通过燃料出口 42排出。
如果现在换向阀66通电，则排流节流装置64与低压接口21连接。由此 控制室56中的压力下降。此时总体上产生向控制活塞34的打开方向上作用 的力。该控制活塞现在开始逆着弹簧50的力在图2和3中向上运动。由此， 通过容积增大，耦合室94中的压力下降。通过现在在喷嘴针36的限定耦合 室94的端部面96与压力面38之间产生的压差或力差，喷嘴针36也在图2 和3中向上运动，即它从其在燃料出口42区域中的阀座抬起。因此燃料可以 从轨16通过高压接口 17、环形室60、通道68、压力室40并通过燃料出口 42喷射到燃烧室20中。
通过导向元件70使阀元件32或控制活塞34相对于密封面86保持位置。 由此防止套筒88相对于密封面85位置偏斜。这种位置偏斜会导致环形室60 与耦合室94之间的不密封并由此导致燃料喷射装置18的功能故障。喷嘴针 36的行程通过行程止挡80限制。喷嘴针36的行程可以如图2至5所示通过
加工延续孔80或者通过在喷嘴针36的端部面96上加工阶台实现。在这种情 况下密封面78同时构成用于喷嘴针36端部面96的行程止挡(见图6)。
控制活塞34继续进行其行程运动。因此控制活塞34的自由行程必须始 终大于喷嘴针36的最大行程。但由于套筒88与控制活塞34之间的紧密导向 间隙和由此引起的向耦合室94中的小泄漏，控制活塞34在其行程运动中被 强烈制动，使得控制活塞只能执行小的附加运动。
在图7中所示的替换实施例中，在端部面96与行程止挡80之间设置了 一个行程调整元件97,通过它能够附加地调整喷嘴针36的所期望的行程。
为了结束喷射，换向阀66再被带到其关闭位置，在该位置，控制室56 与低压接口 21的连接被截止。通过输入节流装置58，控制室56中的压力连 续上升。由此控制活塞34又在关闭方向上运动，因为耦合室94中的压力起 先低于控制室56中的压力。结果是，由于容积变小，耦合室94中的压力又 提高，这导致喷嘴针36的关闭运动。
在图8中示出燃料喷射装置18的替换实施方式。在此，不仅在这里、而 且在原则上适用的是，具有与先前描述的元件和区域相同功能的元件和区域 带有相同的标记符号并且不再详细解释。为了简化，主要仅标出为解释与上 述实施方式的差别所需的那些标记符号。
与图2和3所示的实施方式不同，对围绕耦合室94的套筒88朝向导向 元件70加载的弹簧90不是支撑在主体件26上，而是支撑在环形圈52或者 通过该环形圈构成的肩上。即，两个弹簧90和50作用于控制活塞34的同一 环形圈52上。因此在设计弹簧50时必须考虑弹簧90的在打开方向上作用的 力分量。与图2和3的实施方式的另一差别在于两件式的端部件28。该端部 件这样分开使得排出节流装置64位于保留的端部件28中而输入节流装置 58位于分开的套筒99中。在此弹簧50使套筒99通过其密封面或密封棱边(无 标记符号)压向端部件28并由此产生环形室60与控制室56的足够分离。
图8中所示燃料喷射装置18与图2和3所示燃料喷射装置相比的优点是， 控制活塞34与套筒99、弹簧50、弹簧90和套筒88可形成一个预装配的单 元，由此在以后装配燃料喷射装置18的所有部件时不必再使套筒99和88与 控制活塞34分开。此外壳体22的主体件26中的凹部30可以构造为光滑的 通孔，这使得能够实现相对较大的环形室60和相应大的燃料储存容积。
图9示出类似的变型在该变型中，代替控制活塞34中的环形圈52，存 在一个环绕的槽100，在其中衬入一个环形的耦合元件102， 一个环形元件104 又支撑在该耦合元件上，但仅在阀元件32的关闭方向上。在该环形元件上一 方面作用弹簧90、另一方面作用弹簧50。在这里控制活塞34也可以与套筒 99、弹簧50、套筒88和弹簧90以及耦合元件102和环形元件104构成一个 预装配的单元，它可以作为这种单元存放并且在最终装配时装入壳体22的主 体件26中的凹部30中。
权利要求
1. 用于内燃机(10)的燃料喷射装置(18)，具有一个壳体(22)和一个设置在该壳体(22)中的阀元件(32)，该阀元件与一个位于燃料出口(42)区域中的阀座共同工作，其特征在于，所述阀元件(32)的至少一个第一部分(34)和一个第二部分(36)通过一液压耦合器(92)相互耦合，该液压耦合器具有一个耦合室(94)，它至少局部地被在第一部分(34)上导向的套筒(88)限界，并且，该燃料喷射装置包括一个导向元件(70)，该导向元件对阀元件(32)的第一部分(34)的处于耦合器侧的端部区域(77)导向。
2. 如权利要求1所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于，所述套筒(88) 支撑在所述导向元件(70)上。
3. 如权利要求2所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于，至少在导向 元件(70)的导向区域(76)的一部分中或阀元件(32)第一部分的一个互 补的区域中存在从导向元件(70)的一侧引向另一侧的流体通道(77)。
4. 如上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于， 导向元件(70)包括一个用于阀元件(32)第二部分(36)的行程止挡(80)。
5. 如权利要求4所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于，在阀元件(32) 第二部分(36)与行程止挡(80)之间设置一个行程调整元件(97)。
6. 如上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于， 所述导向元件(70)包括一个具有通孔(82)的流体通道(68)，该通孔使阀 座区域中的压力室(40)至少间接地与一个高压接口 (17)连接。
7. 如权利要求6所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于，所述通孔包 括一个节流装置(82)。
8. 如上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于， 所述导向元件(70)夹紧在两个壳体件(24， 26)之间，它与这些壳体件(24， 26)的接触面(78)这样构造，使得这些壳体件的面积重心至少大致位于导 向元件(70)的导向区域(76)的中轴线上。
9. 如上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于， 所述套筒(88)被一弹簧(90)加载，该弹簧支撑在一肩(52)上，该肩在 阀元件(32)的第一部分(34)上构成。
10. 如权利要求1至8中任一项所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于， 所述套筒(88)被一个第一弹簧(90)加载，该第一弹簧支撑在一个肩上， 该肩在一环形元件(104)的一个侧面上构成，该环形元件在另一侧面上被一 第二弹簧(50)加载，该第二弹簧至少间接地支撑在壳体(22)上，并且， 壳体通过一耦合元件(102)与阀元件(32)在其关闭方向上耦合。
11. 如上述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置(18)，其特征在于， 所述导向元件(70)具有一个对中段、最好对中环圈，它使导向元件(70) 相对于壳体件(26)对中。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机(10)的燃料喷射装置(18)，具有一个壳体(22)和一个设置在该壳体(22)中的阀元件(32)。该阀元件与一个位于燃料出口(42)区域中的阀座共同工作。建议，所述阀元件(32)的至少一个第一部分(34)和第二部分(36)通过一液压耦合器(92)相互耦合，该液压耦合器具有一个耦合室(94)，它至少局部地被在第一部分(34)上导向的套筒(88)限界，并且，该燃料喷射装置包括一个导向元件(70)，该导向元件对阀元件(32)的第一部分(34)的处于耦合器侧的端部区域导向。
文档编号F02M63/00GK101389852SQ200780006678
公开日2009年3月18日 申请日期2007年1月12日 优先权日2006年2月24日
发明者A·韦瑙, D·瓦勒, M·卡茨, W·布劳恩 申请人:罗伯特·博世有限公司