专利名称：内燃机的燃料喷射阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于向内燃机的燃 烧室内间歇性地喷射燃料的燃料喷射阀，其优选应用在柴油机中。
背景技术：
这种类型的燃料喷射阀例如由WO 2005/019637 Al已知。其它的 燃料喷射阀例如在WO 02/053904 Al、EP 0 976 924 Bl和DE 37 00 687 Al中公开。
在WO 02/053904 Al中示出 一种具有压电致动器的喷射阀，该致 动器控制一个阀腔的出口。阀腔经由一个排出节流通道与一个控制腔 连接并且该控制腔经由一个入口节流通道与喷射阀的一个高压腔连 接。通过控制腔内的压力降低，喷射阀元件的控制活塞的端侧被卸栽， 由此打开喷射阀元件并且可以实现燃料的喷射。为了在喷射结束时关 闭喷射阀元件，可以利用压电致动器打开另外的与高压腔连接的通道， 由此除了进气节流通道外，也可以通过排气节流通道实现将燃料供入 到控制腔内。这个方案是相当麻烦的，因为为了取得精密的且在许多 喷射阀的情况下喷射阀元件的总是相同的开启路径(这在一列构造相 同的喷射阀的情况下是必须的)， 一 方面必须协调进口及排出节流通道 的通流特性。另外必须附加地由压电致动器针对性地打开其它的通道， 以便至少在喷射结束时至少如此快速地关闭喷射阀元件，使得配备给 喷射阀的发动机缸体的燃烧不受强烈影响。因为为实现喷射阀元件的 关闭运动的附加的流入量必须流过排出节流通道，所以它被节流且由 致动器开启的横截面仅仅被小范围地使用。
在EP 0 976 924 Bl中公开的喷射岡中，类似于由WO 02/0533904已知的喷射阀，存在一个具有相同功能和缺点的入口及排出节流通
道。这个方案是优选的，当致动器阀元件在阀腔开启时同时关闭附加 的另外的通道时。这个功能对应于三通阀的功能，因此在液压方面已 知已久。另外的通道构成为平底座，而由阀腔的出口构成为圓锥形的 底座。由于由压电致动器操作的阔元件的较小的行程，由于锥形的底 座产生困难，即在一个列的所有的喷射阀内获得相同的行程。此外构 成为蘑菇状的阀元件的定向是产生问题的，因为平底座设置在一个第 一中间板内并且圆锥形的底座设置在喷射阀的第二中间板内，其中第 一板内的阀元件径向引导。两个中间板必须因此彼此精密地定位，而 其中至少一个底座的密封性受到损害。
在由DE 37 00 687 Al中已知的喷射装置中在喷射过程中一个磁 阀在其操作时将一个通道与一个回流管路连接起来。在通道和一个控 制腔之间存在一个构成为薄板的具有节流孔的止回阀。在喷射阀元件 的开启运动期间控制腔仅仅经由止回阀薄板的节流孔排空到通道内， 这导致喷射阀元件的开启运动的可控制性。在喷射阀元件关闭时止回 阀薄板如此打开，使得喷射阀元件的关闭运动比开启运动快速地发生。 在这种喷射装置中燃料体积流为了封闭喷射阀元件也必须单独流过一 个节流阀，其将通道经由一个环形腔与喷射阀系统的储压器连通。这 个节流阀具有较小的横截面并且与位于通道的出口上的另外的节流阀 相协调。喷射阀元件的开启及关闭运动由此由三个节流孔控制，它们 必须彼此精密地协调。
由WO 2005/019637 Al并且特别是由图9已知一种燃料喷射阀， 其中喷射阀元件的开启运动，类似于在DE 37 00 687 Al中公开的喷射 阀，可以通过节流孔的布置确定。为了终结喷射过程， 一个辅助阀的 致动器膨胀，这导致一个与高压腔连通的高压通道被一个控制体释放。 被释放的相对大的横截面导致较大的燃料流进入控制腔并且因此导致 喷射阀元件的特别快速的且有利的关闭过程。为了释放控制体将传递 销从致动器的辅助阀针压向控制体的端侧。
在这个方案中不利的是，压电致动器在喷射阀元件的关闭过程中 必须膨胀。在这个状态下压电致动器被通电。因为喷射持续时间仅仅 是两次喷射之间间歇的5%或更小，所以压电致动器几乎持续地通电。 此外在这种已知的方案中节流孔的位置(其确定喷射阀元件的开启运 动)是不利的，因为它离开控制腔很远。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种特别简单构造的燃料喷射阀，其中 利用最小的构造耗费不仅可以获得喷射阀元件的开启运动的可控制 性，而且获得喷射阀元件的快速的关闭过程。此外应当在本发明的燃 料喷射阀中可毫无问题地实现具有非常短的时间间隔的多次喷射。
当控制腔和阀腔经由 一个精密的节流通道持久地彼此连通时，此 外一个中间阀将这两个腔彼此持久地分离。节流通道直接与控制腔相 邻地设置。 一个与喷射阀的高压腔连通的、导入控制腔的且具有与节 流通道的横截面相比较大横截面的通道被中间阀控制。因为来自阀腔 的由电致动器装置控制的出口的横截面也显著大于节流通道的横截 面，所以喷射阀元件的开启运动基本上单独取决于节流通道的横截面。 在来自阀腔的出口封闭时借助于致动器快速地开启中间阀并且将与高 压腔连通的较大横截面的通道释放，这导致喷射过程的快速终结。
在本发明的一个优选的其他构造中，使用一个作为两位三通阀 (2/3-weg valve )的平底座阀元件，其在一个第二中间板内在阀腔实 施一个规定的小的行程。在一个优选的实施方式中平底座阀元件具有 两个平底座。在一个有利应用的用于操作平底阀座部分的压电致动器 的去电流状态下，平底座阀元件以一个第一阀座封闭在阀腔和低压燃 料回路之间的连接并且同时释放一 个在第 一中间板内的与高压入口连 通的、具有相对较大的未节流横截面的高压通道。在平底座阀元件和 高压入口 (即阀平底座)之间的通流横截面取决于距离，因此取决于 平底座阀元件的行程，并且大多为一个比高压通道的通道狭窄的通道。
在压电致动器的通电状态下，当其膨胀时平底座阀元件被压向高 压通道并且以其阀平底座封闭阀通道，其中同时释放低压出口。 一个 在第一中间板内的相对较大横截面的第二连接通道将控制腔与阀腔连 通。
概念如"相对较大的横截面"或"横截面大于"等是指所述的节流通 道的横截面并且这些横截面优选是节流通道的横截面的至少两倍、大
多情况下大五倍或10倍或甚至更大。
特别优选的构造在其他的权利要求中给出。
本发明的上述的和其它的优点下面借助于优选的实施方式详细阐
述，其在附图中示出并且接下来描述。其中纯示意地示出
图l根据本发明的燃料喷射阀的纵向剖视图2以纵向剖视图和放大的视图示出图l的本发明的燃料喷射阀 的部分剖视图，其具有控制装置用于控制燃料喷射阀元件的开启运动 和快速的关闭运动；
图3在喷射过程中燃料喷射阀的喷射阀元件和致动器阀元件随 着喷射阀元件的阶段性的开启运动的运动分布的图表；
图4以纵向剖视图和放大的视图示出图l的燃料喷射阀的控制装 置的一个第一替换结构方案的部分视图5以纵向剖视图和放大的视图示出图1的燃料喷射阀的控制装 置的一个第二替换结构方案的部分视图6以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀的控 制装置的一个第三替换结构方案的部分视图7以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀的控 制装置的一个第四替换结构方案的部分视图8以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀的控制 装置的一个第五替换结构方案的部分视图9以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀的控制 装置的一个第六替换结构方案的部分视图10以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀的控 制装置的一个第七替换结构方案的部分视图11以与图8相同的视图示出一个在那儿示出的方案的替换实 施方式；
图12根据图11的实施方式的中间体的透视俯视图13中间体的透视的底视具体实施例方式
图1示出一个燃料喷射阀1，其用于向内燃机的燃烧室内间歇性 地喷射燃料。燃料喷射阀具有一个细长的圆柱体形和阶梯形的外壳6， 其外壳轴线以8表示。外壳6由一个外壳体10、 一个第一中间板12、 一个第二中间板14和一个喷嘴体16构成。第一中间板12和第二中间 板14构成一个中间件17。第一中间板12和第二中间板14和喷嘴体 16利用一个构成为带帽螺母的锁紧螺母18以密封的方式相互之间且 向外壳体10的一个底面10a夹紧。第一中间板12在此贴靠在喷嘴体 16上，并且第二中间板14在此贴靠在外壳体10上。
燃料喷射阀的一个构成为高压输送孔的燃料高压入口 20以已知 的方式与燃料供给装置连接，燃料供给装置以非常高的压力例如直至 1800bar或更高的压力供给燃料。燃料高压入口 20在侧向通入外壳体 10内，然而也可以或多或少平行于外壳轴线8地从上方制成在外壳体 10内。 一个纵向孔22通入燃料高压入口 20内，纵向孔22同样制成 在外壳体10内并且在另外一端通入外壳体10的底面10a内。
与纵向孔22径向对置地且在致动器轴线8'(其相对于外壳轴线8 错位)存在一个致动器装置24，其优选构成为压电致动器26并且替 代地也可以构成为电磁致动器。
在喷嘴体16的一高压腔42内存在一个针形的喷射阀元件28、 一 个支承袖口 30、 一个底层盘32、 一个压力弹簧34和一个引导套筒36。 压力弹簧34经由底层盘和支承袖口 30支承在喷射阀元件28上。
穿过第二中间板14的孔38和穿过第一中间板12的孔40将纵向 孔22与高压腔42连通。高压腔42从喷嘴体16的面对中间板12、 14 的端侧16b —直延伸至一喷射阀座44。在喷射阀座44的下游，喷嘴 体具有喷射孔44'。喷射阀元件28具有一个相对于喷嘴体16的径向引 导部68,径向引导部通过喷射阀元件28的底面48中断，以便几乎无 液压阻力地将高压燃料输送至喷射阀座44。
在第一中间板12和第二中间板14内存在一个液压的控制装置 52，用于控制在喷射过程中喷射阀元件28的开启运动及快速的关闭运 动。燃料喷射阀1的控制装置52借助于图2详细示出和描述。 一个低 压燃料回路50将燃料卸载以便控制燃料喷射阀元件的运动并且引导 燃料远离燃料喷射阀1。
在图2-8示出的实施方式中的描绘中，对于相应的部分使用相同 的附图标记，如根据图1中示出的燃料喷射阀1的描述相关联。此外 接下来仅仅阐述与在图1中示出的燃料喷射阀1或之前业已描述的实 施例的区别。
图2示出以纵向剖视图和放大的视图示出图1的本发明的燃料喷 射阀1的部分剖视图，其具有其控制装置52用于控制燃料喷射阀元件 的开启运动及快速的关闭运动，其例如发生在两个喷射过程之间的间
喷射阀元件28的控制活塞28'以紧密的滑动配合在引导套筒36 内径向引导并且在轴向可移动地支承。控制活塞28'与引导套筒36 — 起限定一控制腔54，所述引导套筒的端侧36b被弹簧34密封地且静 止贴靠地压向第一中间板12的底面12a上。 一个具有蘑菇形的头部 60的中间阀元件56的杆部58嵌入第一中间板12的一个沿着轴向方 向贯穿的开口内并且以紧密的滑动配合58'在开口上引导。中间阀元件 56的头部60在轴向方向上可移动地位于引导套筒36的凹部62内。 凹部62借助于头部60内的径向的通道56"与控制腔54液压地持久地 连通并且是控制腔54的一部分。头部60被一个支承在第二中间板14 的一个底面14a上的、较小的压力弹簧66压到引导套筒36的凸肩64 上。
中间阀元件56的精密的节流通道68持久地将控制腔54与第二中 间板14内的一个阀腔70连通； 一个穿过第二中间板14的、由第一中 间板12和外壳体10限定的凹槽构成阀腔70。阀腔70经由通道70' 与中间阀元件56的背面液压地连通；在中间阀元件56的背面上第一 中间板12的通道孔内的较小的空间因此液压地构成阀腔70的一部分。节流通道68根据图2与控制腔54直接相邻，可以替代地下沉地沿着 在轴向上穿过中间阀元件56的液压的连通孔或者在连通孔的另外的 端部上在杆部58内制成，这对燃料喷射阀1的功能产生较小的影响。
在阀腔70内存在一个被压电致动器26操作的致动器阀元件72， 该致动器阀元件在其关闭的位置以其圆锥形的密封面密封地贴靠在一 个构成在外壳体10上的环形的阀座DS上。阀座DS通过一个构成在 外壳体10内的排出通道73内构成；排出通道73引导至低压燃料回路 50。 一个致动器阀元件弹簧74施加一个持续的、但是相对于燃料压力 较小的、朝着阀座DS的弹簧力至致动器阀元件72上。
在第一中间板12内的相对较大横截面的孔76经由一个在第二中 间板14的侧向通道将控制腔54与孔38连接。在中间阀56'关闭时这 个连接被中断，在其开启位置中间阀56'为一个圆柱体形的通道。所述 侧向通道可以替代地制成在第一中间板12内。
上述的排出通道、孔或节流通道的尺寸如下，例如0.20mm用于 节流通道68， 0.80mm用于孔76，并且1.3mm用于致动器岡元件72 的阀座DS (在致动器阀元件72大约0.025mm的完全开启行程时)。 后者对应于一排出节流通道73 (对应于大约0.36mm的孔)，其中所 有这些数值都是示意性的。所述的数据示出，唯一关键的控制横截面 由节流通道68形成，其在致动器阀元件72的完全开启行程时决定喷 射阀元件28的开启运动。
燃料喷射阀1的工作方式如下给压电致动器26通电，压电致动 器膨胀并且借助于致动器阀元件72的向下运动开启阀座DS和因此排 出通道73。致动器阀元件72的位置在图2中利用虚线示出。阀腔70 内的燃料压力急剧下降。由此蘑菇形的中间阀元件56朝向上方离开其 在凸肩64上的贴靠。因为中间阀56，仍然开启，所以燃料如此长时间 地从孔76流入控制腔54内，直至中间阀56关闭，这当头部60的扁 平的上部件贴靠在底面12a上发生。在这个时间点控制腔54内的压力 较小地下降。也可以由于紧密的滑动配合58，仅仅有非常少量的燃料进 入阀腔70内，在阀腔70内的压力在这个时间点业已急剧下降，所述滑动配合在控制腔54和阀腔70之间导致一个持续存在的液压分离位 置(除了少量的对于分离功能不太重要的泄露)。现在(在中间阀56 关闭时)控制腔54内的压力由于通过节流通道56的燃料排空而显著 下降。这导致喷射阀元件28的远离喷射阀座44的运动，由此燃料在 高压下从高压腔42经由喷射阀座44流向喷射孔44，并且可以开始喷射 过程。如果压电致动器26完全断电，那么致动器阀元件72通过其向 上的运动关闭排出节流通道73。由此在控制腔54和阀腔70之间发生 快速的压力补偿，这导致，中间阀元件56通过一个与孔76连通的、 围绕杆部58分布的且朝向头部60敞开的槽76'中的系统压力和较小份 额地通过弹簧66的力重新向下运动并且重新打开中间阀座56'。喷射 阀元件28现在快速地朝向喷射阀座44运动，直至喷射过程中断。
为了实现单独的预喷射或后喷射(在它们之间存在主喷射且在各 单个喷射之间具有非常短的时间间隔)，可以通过再次给压电致动器 26通电使得中间阀元件56业已在喷射阀元件28的关闭运动期间重新 朝向中间阀56，的关闭方向运动，因为控制腔54和阀腔70由于滑动配 合58液压地几乎分离。接下来的喷射可以直接相邻于之前的喷射的末 尾并且各单个分离的喷射之间的间隔可以几乎缩短至零。
因为中间阀56'的可切换的横截面显著大于节流通道68的横截 面，所以本发明的控制装置52不仅可以用于控制较小的燃料喷射阀1 ， 例如用于小轿车或载重汽车发动机，也可以用于控制大得多的燃料喷 射阀，其例如在应用在机车、运土机、发电设备和船中。
图3示出喷射阀元件28在如此情况下的运动分布，即致动器阀元 件72在一个未分离的然而分阶段的喷射过程中的各时间段期间占据 一个其最大的开启位置和其关闭位置之间的位置。表示为AH的致动 器阀元件行程的时间分布在图3的上图表中以AH (t)示出，致动器 阀元件的向下运动(相应于图2的视图)开启或进一步开启排出通道 73。喷射阀元件行程的时间分布表示为EH (t)。 AH和EH的尺度是 不同的，因为如上所述，致动器阀元件72的完全开启^f亍程在0.025mm 数量级内，喷射阀元件的完全开启行程根据特定应用的发动机大小在
0.2mm至大于1.0mm之间。
在时间点tl，压电致动器26通电并且打开致动器阀元件72,从 而在时间点t2时喷射阀元件28的开启运动开始。在t2和t3之间喷射 阀元件28快速打开，但是仅仅经历一个较小的路径，因为压电致动器 26的通电被取消了并且因此致动器阀元件72如此减小开启行程，使 得保留的排出通道横截面如同节流阀起作用。由此喷射阀元件的开启 速度如此长时间保持显著降低，直至压电致动器重新完全通电并且重 新建立开启行程的全速度，这在t4时是这种情况。喷射阀元件28而 后重新快速打开直至t5并且其打开由节流通道68控制。由此实现了 阶段性的喷射分布。
当喷射阀元件28不具有机械行程止挡或喷射阀元件28在全负荷 喷射过程期间没有达到机械的行程止挡时，产生在时间t5之后的所示 分布EH(t)。因此这是个替代的可能性，其没有机械行程止挡地作用。 通过再次减小致动器阀元件行程可能的是，类似于在t3和t4之间， 将喷射阀元件28的开启速度(从在t5时存在的行程EH出发，其对 应于具有机械行程止挡的燃料喷射阀的全开启行程)重新减小。由此 可以实现，在喷射阀元件28的关闭过程开始之前也将行程EH的最大 值限制在界限内，即使当喷射过程持续较长时。这个条件特别是在用 于较大的柴油发动机的燃料喷射阀中出现。
在时间点t6，致动器阀元件72在关闭位置。在时间t6和t7之间 因此喷射阀元件28关闭并且行程EH (t)快速接近零。如果压电致动 器26再次被短暂通电，在喷射阀元件28到达喷射阀座44之前，其向 喷射阀座44的碰撞速度如此减小，使得较小的座应力和接下来(如果 这应当是临界条件的话)获得喷射阀座44的较长的寿命。这种情况下 的AH(t)和EH(t)分布用虛线示出。
图4以纵向剖视图和放大的视图示出燃料喷射阀l的控制装置52' 的一个第一替换结构方案的部分视图。蘑菇状的中间阀元件56完全在
第一中间板12内下沉并且与第一中间板12构成一个具有圆锥形底座 的中间阀56，。取消了根据图2的相对于引导套筒36的端侧36b下沉
的凸肩64。图4的引导套筒78具有一个平面的端面78b，其不仅与第 一中间板12的底面12a —起将控制腔54径向相对于高压腔42密封， 而且构成用于中间阀元件56的头部60的止挡。孔76直接通入孔40 内。因此中间阀元件56和第 一中间板12构成一个具有中间阀元件56 的协调的行程的构造单元。替代地，构成中间件17的两个中间板也可 以由一个唯一的工件构成，这可以在图1和图2中同样实现。
附加地根据图4的实施方式具有一个活塞元件80。这个设置也可 以应用在图2的方案中。另外一方面，图4的方案也可以没有活塞元 件80地实现。活塞元件80利用一个相对紧密的滑动配合80'在第一中 间板12的盲孔形的凹部内引导。 一个小的压力弹簧82将活塞元件80 持续地压向致动器阀元件72的底侧。 一个腔84 (压力弹簧82位于该 腔内并且该腔由活塞元件80的底侧限定)借助于一个通道86与凹口 62持久地液压连接并且经由在中间岡元件56内的头部60与控制腔54 持久地液压连接。
具有圆锥形的阀座的中间阀元件56的工作方式类似于图2的工作 方式。活塞元件80的功能如下如果致动器阀元件72被压电致动器 26向下压，那么活塞元件80也实施这个运动。由此活塞元件80加大 阀腔70的容积并且同时通过其泵作用减小腔84的容积。两者导致中 间阀56，的快速关闭，因为中间阀元件56启动向上的快速运动。相反 地，活塞元件在致动器阀元件72向上运动时导致腔84的容积增大并 且同时在阀腔70内导致泵作用。这导致在打开中间阀56'时中间阀元 件56的快速响应。活塞元件80因此支持中间阀元件56的特别快速的 响应。
图5以纵向剖视图和放大的视图示出图l的燃料喷射阀的控制装 置52"的一个第二替换结构方案的部分视图。第二中间板106不具有 阀腔，而是仅仅具有一个排出通道110，该排出通道110经由在第一 中间板104内的通道108与中间阀元件56的杆部58的背面液压地连 接，构成中间件17的中间板104和106也可以作为唯一的工件实现。 替代地通道108也在第二中间板106内制成。图5的阀腔70具有特别
小的容积含量。排出通道110的横截面可以显著大于节流通道68的横 截面。致动器杆部112在图5中示出的位置切断排出通道110的排出 侧，从而不能产生喷射。当致动器杆部112朝向上方远离运动时，排 出通道110和通道108内的燃料压力快速下降，从而燃料喷射阀能够 以与图l和图2相关联描述的类似方式进行喷射。如果致动器杆部112 重新朝向排出通道110的排出侧运动并且将其封闭，那么终结喷射。 用于致动器杆部112的致动器可以是压电致动器或也可以是电磁致动 器，其在通电时以已知的方式吸引致动器杆部112。
图6以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀1的控 制装置52，"的一个第三替换结构方案的部分视图。根据图5的实施形 式的两个中间板104和106通过一个唯一的中间板105替换；它构成 中间件17 。 一个排出元件10 9与错位的轴线8'同轴地位于 一 个中间板 105的凹部内，并且被一个盘形弹簧107和被阀腔70内的燃料压力密 封贴靠地压向外壳体10的或替代地一个未详细示出的支承元件地底 面10a上。排出通道IIO位于排出元件109内。这个方案的优点是应 用一个唯一的中间板105,替代两个中间板104和106，并且具有较小 尺寸的排出元件109可以由一个非常耐磨的且也贵的材料便宜地制 造。
利用虛线在图6中示出一个替换方式，其中节流通道77将孔40 与小的阀腔70连通。这导致一旦排出通道110的排出侧被封闭时，中 间阀元件56快速关闭。
图7以纵向剖视图和放大的视图示出燃料喷射阀的控制装置88 的一个第四替换结构方案的部分视图，其中蘑菇状的中间阀元件56 类似于图4、 5或6构成。控制装置88位于一个高压腔90内，该高压 腔具有与高压腔42相同的功能并且在一个包围高压腔90的体92内制 成。体92可以是喷嘴体16或外壳体10或中间板，类似于图1、 2、 4、 5和6所示。喷射阀元件28的控制活塞28，伸入高压腔90内，并且压 力弹簧34将引导套筒78的平面的面78b密封贴靠地压向一个中间元 件94的下端面94a上，蘑菇状的中间阀元件56以紧密的滑动配合94'
在中间元件94中引导。 一个在中间元件94内的孔96将凹部62 (在 其中有中间阀元件56)和一个围绕中间阀元件56的槽96'与一个通道 98并且因此与高压腔卯连通。中间元件94替代图1、 2、 4和5的第 一中间板12设置并且与体92的一个径向内部的壁100隔开地在圆周 上引导并且轴向上对准纵向轴线102。排出通道110位于一个盘状的 排出元件114内，其类似于中间元件94与壁100径向隔开地定位。排 出元件114的上侧114b和封闭元件116的底侧116a类似于外壳体10 以已知的方式压力密封地封闭高压腔90。中间元件94和排出元件114 构成中间件17。在根据图7的实施方式中也如根据图5的实施方式， 阀腔70的容积含量非常小。同样如同图5和6的实施方式，可以借助 于操作致动器杆部112使得中间阀元件56的杆部58的端侧加载压力 或卸载压力，以便实现间歇性的柴油喷射。图7的方案是有利的，当 控制装置88节省空间地安装在燃料喷射阀的轴线102上的孔内并且放 弃上述图中的中间板12、 14、 104、 105和106时。
替代地，中间元件94和排出元件114也可以共同地一体构成。类 似地在图6中节流通道77替代地将高压腔卯与阀腔70连接，这如同 在图6中虚线示出并且相同作用。
此外图7的结构具有一个用于喷射阀元件28的控制活塞28'的端 侧的机械的行程止挡79，该行程止挡的形式为一个与引导套筒78 — 体的且突出的壁，其伸入控制腔54内并且设有一个中心通道79b，中 心通道79b将控制腔54与凹部62液压地连通。这个实施方式或一个 功能上对应的实施方式也可以在根据其他的附图的实施方式中应用。 相反地，在图7示出的实施方式也可以构成为没有机械的行程止挡79。
在一个未示出的方案中图5和图7的方案如此組合，使得图7的 所有的元件，除了盘状的排出元件114,位于纵向轴线102上的高压 腔90内部，然而排出通道110位于一个在错位的致动器轴线8'上的与 图5的第二中间板106类似的中间板上。 一个等同于图5的通道108 的通道必须而后在这个中间板中如此延伸，使得它在其从中间阀元件 56的杆部58的端侧至排出通道110的延伸上不会形成至高压腔90的
液压连接。这是这种情况，即通道例如构成为在这个中间板中的倾斜
的孔。中间板比在图5中所示较厚，以便可以安装通道的倾斜的内部 的分布。
图8以纵向剖视图和放大的视图示出燃料喷射阀的控制装置88 的一个第五替换结构方案的部分视图，其类似于图7。蘑菇形的中间 阀元件56具有如图2所示的平底座。然而在中间元件94中不存在槽 76'。两个在中间元件94中相对置的孔96(也可以是一个孔96或多个 两个孔96)以它们进入凹部62内的敞开的入口与中间阀元件56共同 构成中间阀56'。当中间阀元件56封闭孔96以构造间歇性的喷射时， 除了通入凹部62内的通道外，利用这个结构也封闭用于杆部58与中 间元件94的滑动配合94"的通道。滑动配合94"可以(当需要时)与 上述的结构方案较小精密地构成，并且其间隙可以替代在图1至图7 的实施例中的紧密的滑动配合的典型的2至6微米，可以是直至50 微米。利用50微米的间隙在喷射过程中由槽76'(图2)或上述附图 的相应的位置流入阀腔70内的泄露相当大，这在利用图8的方案时不 会出现，因为除了孔96的关闭夕卜，借助于中间阀56'也将滑动配合94" 与高压腔卯分离。然而滑动配合94"在这种方案只中也至少导致这样 的液压分离位置，其引起足够的压力差，由此在操作致动器装置24 后中间阀元件56非常快速地封闭孔96。此外，孑L96的通入凹部62 中的出口可以在圆周上围绕轴线102扩宽，以便在中间阀元件56的较 小的行程时得到较大的通流面积。而后获得一肾形的扩宽部或一槽， 其在凹部62和滑动配合94"的圆周方向上延伸并且被一个平底座包 围。此外图8的控制装置，与上面的附图的控制装置不同，不具有压 力弹簧66，这也可以在上述的实施方式中实现。中间岡56而后仅仅 被液压力控制。
利用94b利用虚线示意表示引导套筒78和中间元件94之间的替 代的分离位置。替代地可以一体地构成中间元件94和排出元件114。
图9以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀的控制 装置140的一个第六替换结构方案的部分视图。
在笫二中间板14内存在一个作为两位三通阀作用的丸形的平底 座阀元件120，其可以;故一个阀针122(其例如可以净皮一个压电致动器 操纵)移动。平底座阀元件120可以在第二中间板14内在外壳体10 和第 一 中间板12之间实施一个规定的小的行程。在一个优选的实施方 式中平底座阀元件120具有两个平底座，因此特别简单的是，规定的 小的行程通过第二中间板14的厚度和平底座阀元件120的厚度的差异 获得。在压电致动器26的去激励状态下平底座阀元件以一个第一阀座 124封闭阀腔70和低压燃料回路50之间的连接(见图1)并且同时释 放一个在第一中间板12内的、与高压腔42连通的高压通道126 (其 具有相对较大的未节流的横截面)。在平底座阀元件120和第一中间板 12即第二阀座128之间的通流横截面在所示的平底座阀元件120的位 置上释放一个相对于构成止回阀130的中间薄板132的节流通道68 大得多的横截面。这可以如此实现，即高压通道126自身与阀座128 规定一个足够大的圆周-座横截面，但是也可以在阀座128的区域内构 成高压通道126的扩宽，其几何形状总是如此的，以便可以在阀座l28 上形成一个壳体面，其显著大于节流通道68的通道。
侧向的通道70'和一个在第一中间板12内的较大横截面的中心的 通道孔138将阀腔70与中间薄板132内的节流通道68连通，中间薄 板132具有侧向的凹部136并且被一个压力弹簧134压向第一中间板 12的底面12a上。在喷射阀元件28的开启运动中中间薄板132的位 置如在图9中所示。如虛线所示，通道孔138也可以倾斜地设置，从 而可以取消通道70'。
控制装置140的功能如下为了喷射，致动器装置借助于阀针122 将平底座阀元件120从其在第一阀座124上的支承位置压向第一中间 板12的上表面12b，因此打开至低压通道50的第一阀座124并且封 闭至高压通道126的第二阀座128。由此阀腔70内的压力下降并且由 此在控制腔54内的压力下降。喷射阀元件28可以打开并且开启运动 由节流通道68控制。如果第一阀座124通过平底座阀元件120的运动 而关闭以终结喷射，那么同时第二阀座128打开。穿过相对较大的横
截面进入阀腔70且进入通道孔138的燃料流如此打开中间薄板，即中 间薄板被从其在底面12a上的贴靠压离。经由凹口 132燃料流进入控 制腔54内并且喷射过程快速终结。通过致动器装置的多次操纵可以因 此实现具有非常短的时间间隔的多次喷射。替代地，中间板12和14 可以由一个工件一体构成。
图10以纵向剖视图和放大的视图示出本发明的燃料喷射阀的控 制装置142的一个第七替换结构方案的部分视图，其类似于图9的构 造。
精密的节流通道68位于平底座阀元件144内并且经由相对较大横 截面的通道孔146与控制腔54连通。为了克服两个纵向轴线8和8， 之间的错位有利的是，通道孔146在第一中间板12内如图所示倾斜地 设置。如在图10中所示，节流通道68必须对准通道孔146。这通过 如下方式确保，即平底座阀元件144不是圆形的，而是例如在侧向具 有两个去角的表面或者是椭圆形的或者(直角)角形的，以便与第二 中间板14的阀腔70的一个所属的引导形状在圆周上扭转固定地定向。 替代地在第一中间板12内或在平底座阀元件144内的槽1Mb (虚线 所示)确保在平底座阀元件144的圆形形状时液压的连接。因为通道 孔146和以及在槽146b内可能的路径是短的，所以节流通道68的改 变的位置的作用在功能方面与节流通道68在几何上直接与控制腔连 接是相同的。
在此中间板12、 14联合成一个工件。
控制装置142的功能类似于图9的控制装置。结构更加简单，因 为在图10中不需要中间板132和压力弹簧134。
在图11中示出的本发明的燃料喷射阀的实施方式中，在图8中示 出的实施方式的中间元件94和排出元件114组合成一个唯一的工件， 即一个中间体150。构成中间件17的盘状的中间体150借助于锁紧螺 母18密封地方面在喷嘴体16上并且另外一方面在外壳体10上贴靠 地保持。图12和13方文大示出中间体150。
在中间体150内的向下敞开的盲孔形的凹部以其圆柱体形的外壳
与蘑菇状的中间阀元件56的杆部58构成滑动配合58，，并且以杆部 58限定阀腔70。这一方面经由非常狭窄的流入孔152与所述与高压入 口连通的纵向孔22连通并且另外一方面经由在中间阀元件56内的精 密的节流通道68与控制腔54连通。此外排出通道110从阀腔70出发， 相对于纵向轴线102偏置地，引导至外壳体10内的通道，在该通道中 设置致动器杆部112并且该通道通入低压回路50内。
在中心的盲孔形状的凹部外部在径向方向上穿过三个孔96中心 体150，所述三个孔在上侧通过一个基本上V形的连接槽154与纵向 孔22流动连接。在下侧上它们通入控制腔54并且借助于中间阀元件 56的头部可封闭。
从V形的连接槽154出发，孔40在轴向方向上穿过中间体150， 该孔在下侧上通入中间阀体150内的U形分配槽156内。这在引导套 筒78的径向外部确保与高压腔卯的连接。通过压力弹簧34引导套筒 78以其端侧78b密封贴靠地保持在中间体150上，其中引导套筒78 在U形的分配槽156和孔96的通入口之间贴靠在中间体150上。在 其这侧的端部区域内，引导套筒78相对于与喷射阀元件28的控制活 塞28'紧密的滑动配合的区域扩宽地构成，以便可以以足够的径向间隙 容纳中间阀元件56的头部。
此外中间体150具有两个盲孔形状的定位孔158,外壳体10上的 定位销进入所述定位孔内嵌接。
如特别是在图12中可见，围绕排出通道110的通入口的、与致动 器杆部112的平面端侧共同作用的、构成阀座的环形的区域硬化地构 成。
利用虚线在图11中以与上述类似的方式示出一个方案，其中中间 体150由两个部分构成，它们彼此分离。
在静止状态下致动器杆部112封闭排出通道110，喷射阀元件28 贴靠在喷射阀座44上并且中间阀56'打开；其头部贴靠在引导套筒78 的内凸肩上。为了触发喷射过程，致动器杆部112回缩，这导致阀腔 70内的压力下降，因为排出通道110的流动横截面显著大于节流通道
68和流入孔152的流动横截面的总和。这具有如此的后果，即中间阀 56'关闭且控制腔54内的压力因此快速下降。喷射阀元件28由于控制 腔54内的压力降将克服压力弹簧34的作用从喷射阀座44上抬起。为 了终结喷射过程，排出通道110借助于一个致动器杆部112封闭。这 在控制腔54和阀腔70之间导致非常快速地形成至少接近的压力补偿。 此外经由在孔96内出现的高压以及经由控制活塞98，，压力弹簧34 施加一个开启力至中间阀元件56上，这导致喷射阀元件28的非常快 速的关闭运动。类似如上所述，多次喷射是可能的。
在图11中示出的实施方式在工作时也没有流入孔152。在这种情 况下中间阀56'的开启轻微延迟地实现。在所示的实施例中排出通道的 开启横截面至少是精密的节流通道68的横截面的两倍。
当然本发明的燃料喷射阀的控制装置的特征也可以单个地或者与 以与在此示出不同的组合进行应用。
权利要求
1. 用于向内燃机的燃烧室内间歇性地喷射燃料的燃料喷射阀(1)，其包含一个外壳(6)，该外壳具有一外壳体(10)和一含有喷射阀座(44)的喷嘴体(16)；一在外壳(6)内设置的高压腔(42；90)，所述高压腔与一燃料高压入口(20)和喷射阀座(44)处于连通；一在外壳(6)内可纵向移动地设置的喷射阀元件(28)，该喷射阀元件与喷射阀座(44)共同作用；一压力弹簧(34)，该压力弹簧一方面支承在喷射阀元件(28)上并且以一个朝向喷射阀座(44)定向的关闭力对所述喷射阀元件加载，并且压力弹簧另外一方面支承在一引导套筒(36；78)上并且在此将引导套筒(36；78)密封地压靠到一中间件(17)上，其中引导套筒(36；78)与喷射阀元件(28)的一在引导套筒(36；78)内引导的控制活塞(28′)一起相对于高压腔(42；90)界定一控制腔(54)；以及一控制装置(52；52′；52＂；52′′′，88)，用于通过改变控制腔(54)内的压力来控制喷射阀元件(28)的轴向运动；一中间阀(56′)，该中间阀的中间阀元件(56)在开启位置释放通入控制腔(54)的高压孔(76，96)并且在关闭位置断开高压孔(76，96)以及将控制腔(54)与一阀腔(70)分离，除了一个节流通道(68)外；以及一电操纵的致动器装置(24)，用于将阀腔(70)与一低压燃料回路(50)连接以及用于将阀腔(70)与低压燃料回路(50)分离，其特征在于，中间阀元件(56)将控制腔(54)持久地与阀腔(70)分离，除了节流通道(68)外。
2. 如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，中间阀元件 (56)蘑菇形构成，该中间阀元件以其头部(60)控制高压孔(76，96)，并且以其杆部(58)以滑动配合(58，； 94'; 94")在中间件(17) 内引导，因此限定阀腔(70)。
3. 如权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，滑动配合(58'; 94，)是一个紧密的滑动配合。
4，如权利要求1至3之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 中间阀(56')在开启位置具有比节流通道(68)的横截面大得多的横 截面。
5. 如权利要求1至4之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 在中间件(17)上构成一个与中间阀元件(56)共同作用的平底座。
6. 如权利要求1至4之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 在中间件(17)上构成一个与中间阀元件(56)共同作用的圆锥底座。
7. 如权利要求2或3所述的燃料喷射阀，其特征在于，中间阀 (56，)在关闭位置切断燃料从高压孔(76， 96 )至滑动配合(58'; 94';94")的通道。
8. 如权利要求1至7之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 中间阀元件(56)被一压力弹黃(66)的力朝向开启位置持续地加载。
9. 如权利要求1至8之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 致动器装置(24)具有一个致动器阀元件(72)，该致动器阀元件为了 打开排出通道(73)运动入阀腔(70)内以及通过其运动带动一个活 塞元件(80),该活塞元件减小控制腔(54)的容积，并且朝相反的方 向运动以关闭排出通道(73)，其中活塞元件(80)通过持续贴靠在致 动器阀元件(72)上减小阀腔(70)的容积。
10. 如权利要求1至9之一项所述的燃料喷射阔，其特征在于， 从阀腔(70)导出一个排出通道(110)，该排出通道优选构成在一个 单独的排气元件(109; 114)内。
11. 如权利要求10所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出通道 (110)、中间阀元件(56)、引导套筒(78)和喷射阀元件(28)设置在燃料喷射阀的纵向轴线(102)上。
12.用于向内燃机的燃烧室内间歇性地喷射燃料的燃料喷射阀 (1)，其包含一个外壳(6),该外壳具有一外壳体(10)和一含有喷 射阀座(44)的喷嘴体(16); —在外壳(6)内设置的高压腔("； 卯)，所述高压腔与一燃料高压入口 (20)和喷射阀座(")处于连通； 一在外壳(6)内可纵向移动地设置的喷射阀元件(28),该喷射阀元 件与喷射阀座(44)共同作用； 一压力弹簧(34)，该压力弹簧一方面 支承在喷射阀元件(28)上并且以一个朝向喷射阀座(44)定向的关 闭力对所述喷射阀元件加栽，并且压力弹簧另外一方面支承在一引导 套筒(36; 78)上并且在此将引导套筒(36; 78)密封地压靠到一中 间件(17)上，其中引导套筒(36; 78)与喷射阀元件(28)的一在 引导套筒(36; 78)内引导的控制活塞(28') —起相对于高压腔(42; 90)界定一控制腔(54);以及一控制装置(52; 52'; 52"; 52"'; 88; 140, 142 )，用于通过改变控制腔(54 )内的压力来控制喷射阀元件(28 ) 的轴向运动； 一阀元件(56; 120， 144)，该阀元件(56)控制一高压 孔(76， 96)和控制腔(54)之间的连通，其中控制腔(54)和一阀 腔(70)持久地彼此连通； 一电操纵的致动器装置(24),用于封闭和 释放一个从阀腔(70)引导至一低压燃料回路(50)的排出通道(73; 110; 124);以及至少一个在控制腔(54 )和排出通道(73; 110; 124) 之间设置的节流通道(68)，其特征在于，在致动器装置的全行程时排 出通道(73; 110; 124)的开启横截面大于单个节流通道(68)的横 截面并且在此喷射阀元件(28)的开启运动仅仅地通过节流通道(68) 控制。
13. 如权利要求12所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出通道 (110; 124)的开启横截面至少是节流通道(68)的横截面的两倍。
14. 如权利要求1至13之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 中间件(17)具有一个喷嘴体侧的第一中间板(12)和一个外壳体侧 的、面状贴靠在第一中间板上的第二中间板(14)，并且阀腔(70)在 圆周上由第二中间板(14; 106)界定并且在端侧由外壳体(10)和第 一中间板(12; 104)界定。
15. 如权利要求2和14所述的燃料喷射阀，其特征在于，滑动配 合(58，)构成在笫一中间板(12; 104)中。
16. 如权利要求1至15之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 致动器装置(24 )设置一个相对于纵向轴线(8 )错位的致动器轴线(8') 上。
17. 如权利要求12或13所述的燃料喷射阀，其特征在于，中间 件(17)具有一个喷嘴体侧的第一中间板(12)和一个外壳体侧的、 面状贴靠在第一中间板上的第二中间板(14， 106),并且阀腔(70) 在圆周上由第二中间板(14, 106)界定并且在端侧由外壳体(10)和 第一中间板(12)界定，阀元件(120; 144)设置在阀腔(70)内并 且构成为平底座阀元件，该平底座阀元件控制一个与低压燃料回路 (50)连通的第一平底座阀(124)和一个对置的与高压腔(42)连通 的第二平底座阀(128)。
18. 如权利要求17所述的燃料喷射阀，其特征在于，第一平底座 阀(124)和第二平底座阀(128)与共同的阀元件(120; 144)构成 一个两位三通阀。
19. 如权利要求17或18所述的燃料喷射阀，其特征在于，阀元 件(120; 144)的行程通过阀元件(120; 144)和第二中间板(14)之间的厚度差定义。
20. 如权利要求17至19之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 第一中间板(12)具有一个将高压腔(42)与第二平底座阀(l28)连 接的高压通道(126)和一个用于将阀腔(70)与控制腔(54)持久连 接的通道孔(138; 146)。
21. 如权利要求17所述的燃料喷射阀，其特征在于，节流通道(68 ) 制成在阀元件(44)内。
22. 如权利要求1至21之一项所述的燃料喷射阀，其特征在于， 致动器装置(24)根据行程地控制进入低压燃料回路(50)内的燃料 流，并且在部分行程时喷射阀元件(28)的开启运动比在最大行程时 较慢地发生。
全文摘要
燃料喷射阀的控制装置具有一蘑菇形的中间阀元件(56)，该中间阀元件以滑动配合(58′)在一第一中间板(12)内引导。具有一控制活塞(28′)的喷射阀元件(28)为了开启和关闭喷射孔以实现间歇性的喷射过程，与一个引导套筒(36)和第一中间板(12)的底面(12a)共同限定一控制腔(54)。一个第二中间板(14)位于第一中间板(12)和外壳体(10)之间并且具有一个阀腔(70)，该阀腔与蘑菇形的中间阀元件(56)的杆部(58)的端侧液压地连通。
文档编号F02M63/00GK101395366SQ200780007532
公开日2009年3月25日 申请日期2007年2月22日 优先权日2006年3月3日
发明者M·甘瑟 申请人:甘瑟-许德罗玛格股份公司