专利名称：控制阀元件具有支撑区域的燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的喷射器，尤其是共轨喷射器，用于将 燃料喷射到内燃机的燃烧室中。
背景技术：
由EP 1 612 403 Al公知了一种构造成共轨喷射器的喷射器，该喷射器具有在轴 向方向上压力平衡的控制阀(伺服阀)，该控制阀用于闭锁和打开来自控制腔的燃料流出 通道。借助于控制阀可影响控制腔内部的燃料压力，其中，控制腔持续地通过流入节流器被 供应处于高压下的燃料。通过改变控制腔内部的燃料压力，喷射阀元件可在打开位置与闭 合位置之间移位，其中，喷射阀元件在其打开位置中释放到内燃机燃烧室中的燃料流。控制 阀包括在轴向方向上可借助于电磁的执行器移位的、套筒状的控制阀元件，该控制阀元件 在与阀件构造成一体的导向栓中被导向。套筒状的控制阀元件以其内圆周仅仅在径向外部 限定控制阀的构造在导向栓直径减小的区段上的阀腔的边界，由此，没有阀腔内部的处于 高压下的燃料的打开力或闭合力作用在控制阀上。在控制阀元件的端侧上设置有密封线， 该密封线与设置在阀件上的控制阀座密封地共同作用。密封线的直径在此相应于控制阀元 件的导向直径，其中，导向直径相应于导向栓的外直径与最小间隙。控制阀由于其压力平衡 而适用于转换非常大的压力。在公知的喷射器中缺点是，在控制阀闭合时作用在线状的密 封棱边上的负荷高，该负荷导致在密封线上产生显著磨损。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种喷射器，该喷射器具有至少近似地在轴向方向上压 力平衡的控制阀，其中，控制阀元件的密封线磨损降低。该任务通过具有权利要求1特征的喷射器来解决。本发明的有利的进一步构型在 从属权利要求中给出。由说明书、权利要求书和/或附图中公开的特征之至少两个所形成 的全部组合也落在本发明的范围内。本发明的构思在于，这样提高控制阀元件的稳定性即磨损不敏感性给控制阀元 件的在控制阀闭合位置中密封地靠置在控制阀座上的近似线状的密封棱边(密封线)配置 一个支撑区域，该支撑区域在径向方向上观察越过密封线延伸到喷射器的高压区域中，该 高压区域在控制阀打开时与喷射器的低压区域连接，以便由此在喷射器的控制腔中造成压 力迅速下降，由此又引起喷射阀元件的打开运动。换言之，控制阀元件在根据本发明方案所 构造的喷射器中在径向方向上不是由密封棱边朝压力室限制，而是由与密封线邻接的支撑 区域限制。通过根据本发明设置支撑区域，控制阀元件冲击到配给它的控制阀座上的冲击 脉冲较均勻地在控制阀中、尤其是在控制阀元件中分布并且因此使得构件应力较小。这又 使得控制阀元件的稳定性提高，其积极结果是，在喷射器的寿命期间密封线的磨损现象降 低到最低程度。在本发明的进一步构型中有利地提出，支撑区域这样构造和/或设置，使得该支撑区域不消极地影响或至少不明显消极地影响控制阀元件在其闭合位置中的压力平衡。这 例如可这样来实现支撑区域这样构造和/或设置，使得在彼此相反的方向上作用在该支 撑区域上的压力至少近似完全地、优选完全地相互抵消。这通过一个支撑区域来实现，在该 支撑区域中，用于产生在彼此相反的方向上指向的压力的作用面或投影面大小相等。这例 如可这样来实现控制阀元件在密封线区域中的内直径或外直径(根据结构形式)相当于 控制阀元件在支撑区域上方的直径。特别有利的是喷射器的一个实施形式在该实施形式中，由于不可避免的磨损现 象而在喷射器寿命期间稍微扩宽的密封线的直径相当于导向直径(控制阀元件的内直径 或外直径——根据控制阀元件的结构形式)。如果密封线的内直径精确地相当于内导向直 径，或密封线的外直径精确地相当于控制阀元件的外导向直径，则获得压力完全平衡的控 制阀。为了使不可避免的密封线磨损对控制阀的压力平衡的特性的影响降低到最低程 度，喷射器的一个实施形式是有利的在该实施形式中，控制阀的高压释放角度比低压释放 角度大。在此，高压释放角度是支撑区域或控制阀元件的与密封线邻接的界限线与控制阀 座面之间的处于高压区域中的角度。低压释放角度是控制阀元件的(下部的)密封线与控 制阀座面之间的设置在喷射器的低压区域中的角度。特别有利的是一个实施形式在该实施形式中，低压释放角度从约0°至约10° 之间的角度范围内选择。低压释放角度优选取值约为0.5°至5°、特别优选约0.5°至约 2°。高压释放角度理想地从约5°至约60°之间的角度范围内选择，优选从约10°至约 50°之间的角度范围内选择，特别优选从约20°至约40°之间的角度范围内选择。特别有 利的是一个实施形式在该实施形式中，高压释放角度与低压释放角度之间的差从约10° 以下的角度范围内选择。该角度差理想地处于约1°至约5°之间，特别优选处于约1.5° 至约3°之间。为了在根据本发明方案所构造的喷射器中可用有利的投入来保证密封线的加工 精度，优选一个实施形式在该实施形式中，由控制阀元件的两个在径向方向上延伸的与密 封线邻接的界限线撑开的控制阀元件角度和控制阀座角度大小不相等。特别优选该角度差 取值大于10°，特别优选大于20°。当角度差从约30°至约60°之间的范围内选择时可 预计就密封线的加工精度而言特别理想的结果。控制阀座角度在此理想地大于控制阀元件 角度。通过设置控制阀元件角度与控制阀座角度之间的上述角度差，一方面得到支撑区域 的足够大的支撑作用，另一方面引起密封线(密封棱边)的精确的可制造性。为了提高支 撑作用(到精确的可制造性的成本)，也可选择较小的角度差。就支撑区域的简单的可加工性而言，优选支撑区域的至少近似梯形的构型，其中， 梯形的倾斜侧壁通过相对于控制阀元件的纵向中心轴线平行地延伸的线彼此连接。压力平衡的控制阀不仅可通过套筒状的控制阀元件(阀套筒)而且可通过活塞状 的(不是连续空心的)控制阀元件来实现。对于设置一个构造成阀套筒的控制阀元件的情 况，优选一个实施形式在该实施形式中，在控制阀元件内部容纳一个压力销。在此，压力销 优选构造成与具有控制阀座的阀件分开的构件，该构件使构造在控制阀元件径向内部的阀 腔在轴向方向上密封。优选地，套筒状的控制阀元件在此以其内圆周在压力销的外圆周上 被导向，该压力销优选在轴向方向上支撑在一个喷射器构件中，优选支撑在喷射器盖或电磁体装置上。对将压力销构造成内部导向装置的方案附加地或替换地，可设置一个用于套 筒状的控制阀元件的外部导向装置。与是否设置用于阀套筒的内部导向装置和/或外部导 向装置无关，密封线的直径优选至少近似相当于压力销的外直径——必要时包括最小间隙 在内。在控制阀元件作为阀套筒的实施形式中，支撑区域优选伸入到构造在套筒状的控制 阀元件内部的、优选直接与控制腔连接的阀腔中并且在轴向方向上观察处于密封线与压力 销之间。与上述实施形式不同，在具有构造成活塞的控制阀元件的喷射器中，支撑区域优 选处于外圆周上，确切地说在轴向方向上观察处于控制阀元件的密封线与导向构件之间， 其中，密封线的(外)直径优选相当于活塞状的控制阀元件的导向直径。特别有利的是，控制阀座构造成平座或锥形座。
从优选实施例的下述说明中以及借助于附图得到本发明的其它优点、特征和细 节。附图表示图1 一个构造成共轨喷射器的喷射器的示意性视图，该喷射器具有套筒状的控制 阀元件，该控制阀元件具有用于密封线的径向向内指向的支撑区域，图2 —个喷射器的替换实施例的不完整视图，该喷射器的套筒状的控制阀元件具 有径向向内指向的支撑区域，其中，与根据图1的实施例不同，控制阀座构造成锥形座，以 及图3—个喷射器的实施形式的不完整视图，在该喷射器中，控制阀元件构造成实 心活塞，该实心活塞在外圆周上相对于密封线在轴向上相邻地承载一个环绕的支撑区域。
具体实施例方式在这些图中，相同的构件和具有相同功能的构件用相同的参考标号来标记。图1中示出了一个构造成共轨喷射器的喷射器1，该喷射器用于将燃料喷射到机 动车内燃机的未示出的燃烧室中。一个高压泵2将燃料从储备容器3输送到燃料高压储存 器4(轨)中。在该燃料高压储存器中储存着处于高压下的、在该实施例中约2000bar的燃 料尤其是柴油或汽油。除了其它未示出的喷射器之外，所述喷射器1通过供应管路5连接 在燃料高压储存器4上。供应管路5通到压力室6中。喷射器1的低压区域9借助于回流 管路8连接在储备容器3上。稍后还要描述的燃料控制量通过回流管路8从喷射器1流出 到储备容器3。在喷嘴体13内部设置有喷射阀元件11。喷射阀元件11 一方面可纵向移动地在阀 件12的套筒状下部区段中被导向并且与该套筒状下部区段轴向间隔开地在喷嘴体13的孔 中被导向。在此，在喷射阀元件11的外圆周上在其在喷嘴体13内部被导向的区域中构造 有轴向通道14 (磨削部)，压力室6通过这些轴向通道与喷嘴室7连接。喷嘴体13通过未 示出的锁紧螺母与喷射器体10螺纹连接。喷射阀元件11在其尖部15上具有闭合面16，喷射阀元件11可用该闭合面密封地 靠置在构造在喷嘴体13内部的喷射阀元件座17上。如果喷射阀元件11靠置在其喷射阀元件座17上，即处于闭合位置中，则燃料从喷嘴孔装置18的排出被闭锁。而如果该喷射阀元件从其喷射阀元件座17抬起，则燃料可从 压力室6经由轴向通道14绕过喷射阀元件11朝喷嘴体13内部的喷嘴孔装置18流动到喷 嘴室7中并且在那里基本上在高压(共轨压力)下喷射到燃烧室(未示出)中。由取代所示单件式构型也可构造成多件式的喷射阀元件11的上端侧19和阀件12 的在绘图平面中处于下部的套筒状区段限定一个控制腔20，该控制腔经由在阀件12的套 筒状区段中径向延伸的流入节流器21从压力室6被供应处于高压下的燃料。控制腔20通 过设置在阀件12的板状上部区段中的具有流出节流器23的流出通道22与阀腔24连接， 该阀腔在径向外部由控制阀26(伺服阀)的套筒状的控制阀元件25限定边界。当可由电 磁的执行器27操作的控制阀元件25从其构造成平座并且设置在阀件12的板状区段上的 控制阀座28抬起时，即控制阀26打开时，燃料可从阀腔24 (高压区域)流动到喷射器1的 低压区域9中。控制阀座角度在所示的平座的情况下取值为180°。流入节流器21和流出 节流器23的通流横截面这样彼此协调，使得在控制阀26打开时燃料净流出量(控制量) 从控制腔20经由阀腔24到达喷射器1的低压区域9中并且从那里起经由回流管路8到达 储备容器3中。控制阀26构造成在闭合状态中在轴向方向上压力平衡的阀。在此，控制阀元件25 的在绘图平面中处于上部的区段与一个衔铁板29构造成一体，该衔铁板与电磁的执行器 的电磁体装置30共同作用。在套筒状的控制阀元件25的径向内部设置有压力销31，该压 力销构造成与阀件12分开的构件，并且该压力销使阀腔24在轴向方向上向上密封。压力 销31使作用在其上的压力支撑在与喷射器体10螺纹连接的喷射器盖32上。为此，压力销 31穿过电磁体装置30的中央的贯穿孔33。控制阀元件25的在控制阀26的闭合状态中与 控制阀座28密封地共同作用的圆环形的线状的密封线34处于一个内部的导向直径DiF上， 控制阀元件25以该导向直径在压力销31上被导向。控制阀元 件25附加地在其外圆周上 借助于导向板35导向，该导向板被控制阀元件25穿过并且该导向板在轴向上处于衔铁板 29与具有其控制阀座28的阀件12之间。在贯穿孔33内部除了在该实施例中构造成单件 式的、但也可构造成多件式的压力销31之外还存在一个控制闭合弹簧36，该控制闭合弹簧 在轴向方向上一方面支撑在喷射器盖32上，另一方面支撑在由控制阀元件25和衔铁板29 构成的单元上。如果将电磁的执行器27的电磁体装置30通电，则套筒状的控制阀元件25从其构 造成平座的控制阀座28抬起，由此，阀腔24即喷射器1的高压区域37与低压区域9连接， 由此，通过流出节流器23与阀腔24液压连接的控制腔20内部的压力迅速下降并且喷射阀 元件11在绘图平面的轴向方向上向上运动到控制腔中，由此，燃料因此可从喷嘴室7流到 燃烧室中。为了结束喷射过程，中断电磁的执行器27的电磁体装置30的通电。因此，控制闭 合弹簧36使套筒状的控制阀元件25运动返回到其在阀件12的在绘图平面中处于上部的 侧上的控制阀座28上。由于穿过流入节流器21续流的燃料，控制腔20中的压力迅速上升， 由此，受支撑在喷射阀元件11的圆周突缘39上以及阀件12的套筒状下部区段上的闭合弹 簧38的弹簧力的支持，喷射阀元件11朝喷射阀元件座17方向运动，由此，燃料从喷嘴孔装 置18到燃烧室的流动又被中断。如上所述，在内部的导向直径DiF上存在至少近似线状的密封棱边(密封线34)。换言之，密封线34的(内部的)直径Dd相当于控制阀元件25的内部的导向直径DiF。在径 向方向上，密封线34被环状的从密封线34开始的梯形的支撑区域40超过，该支撑区域完 全设置在高压区域37内部，确切地说设置在阀腔24内部。因为支撑区域的用于第一轴向 方向上的压力的有效压力作用面和支撑区域的用于与第一轴向方向相反的第二轴向方向 上的压力的压力作用面大小相等，所以控制阀元件25的轴向压力平衡不受环状的、横截面 为梯形的支撑区域40的消极影响。如从图1中不难看出，支撑区域40在轴向方向上观察 处于压力销31的在绘图平面中处于下部的自由端侧与构造成平座的控制阀座28之间。由 于设置有支撑区域40，密封线不形成控制阀元件25的径向最内部的边界。下面借助于根据图2的放大地示出的实施形式来描述密封线34的区域中和控制 阀座28的区域中的有利的角度情况，其中，与根据图1的实施形式不同，取代构造成平座的 控制阀座28而设置有一个锥形的构造成外锥体的控制阀座28。在其它方面，根据图2的实 施例基本上相应于根据图1的实施例，因此，为了避免重复，参见上述
的共同点以 及图1。图2中示出了套筒状的控制阀元件25，压力销31伸入该控制阀元件中。取代所示 实施例——在该实施例中控制阀元件25 (附加地)在其外圆周上被导向，也可实现喷射器 1的这样的实施形式，在该实施形式中取消用于套筒状的控制阀元件的外部导向。从图2可看出，套筒状的控制阀元件25在其在绘图平面中处于下部的端侧上由界 限线41限定边界，该界限线在所示实施例中从密封线34起精确地在径向方向上向外延伸。 在径向内部，支撑区域40的下部的界限线42与密封线34邻接。两个界限线41、42夹有一 个控制阀元件角度α。该控制阀元件角度在所示实施例中取值约为140°。控制阀座角度 β即控制阀座28的两个在直径上彼此对置的面区段之间的角度在所示实施例中取值约为 160°。因此，角度α与β之间的差取值为20°。支撑区域40的(下部的)界限线42与高压区域37中的锥形的控制阀座面43之 间的高压释放角度、比控制阀元件25在低压区域9中的下部的界限线41与控制阀座面 43之间的低压释放角度δ约大3°。结合图2描述的角度情况也适用于根据图1的实施 例，其中，仅仅控制阀座28不是构造成锥形座，而是构造成平座，由此，与根据图1的实施例 相比，界限线41因此相对于控制阀元件25的纵向中心轴线可以不是精确垂直地延伸。在图3中局部示出的喷射器1中，控制阀元件25构造成实心材料活塞，即构造成 没有轴向贯穿通道的控制阀元件25。在控制阀26上固定着衔铁板29，该衔铁板类似于先 前描述的实施例与电磁体装置30共同作用，该电磁体装置又支撑在喷射器盖32上。控制阀元件25以其外圆周在导向构件44中被导向，该导向构件被控制阀元件25 穿过。在此，控制阀元件25在其导向区域中具有外直径DaF，该外直径相当于端侧的圆环状 的密封线34的直径。与先前描述的实施例不同，属于喷射器1的高压区域37的阀腔24不 是处于控制阀元件25的径向内部，而是在控制阀26的闭合状态中在径向外部限制该控制 阀元件。因此，具有其流出节流器23的流出通道22通到设置在控制阀元件25径向外部的 阀腔24中，其中，流出通道22在所示实施例中构造成阀件12的板状区段内部的倾斜通道。当控制阀26打开时，即当控制阀元件25从构造成平座的控制阀座28抬起时，燃 料从阀腔24径向向内流动到阀件12内部的低压通道45中，其中，低压通道45属于喷射器 1的低压区域9。低压通道45通到设置在径向外部的环状的低压室46中，该低压室通过径
7向通道47与衔铁腔48液压连接。燃料可经由衔铁腔48流动到回流管路8 (喷射器回流部 分)并且经由该回流部分流动到储备容器3。 在图3中所示的喷射器1中重要的是，在径向方向上超过密封线34并且设置在阀 腔24中、由此设置在喷射器1的高压区域37中的支撑区域40设置在控制阀元件25的外 圆周上。在此，支撑区域40在径向方向上超过控制阀元件25的导向区域中的外直径DaF，由 此如上所述也超过密封线34。控制阀座角度β (未标记)在所示实施例中取值为180°， 而控制阀元件角度α取值约为160°。另外，设置在径向外部的高压释放角度、稍大于关 于密封线34处于径向内部的低压释放角度δ。
权利要求
喷射器，尤其是共轨喷射器，用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，所述喷射器具有可在闭合位置与打开位置之间移位的喷射阀元件(11)，所述喷射阀元件可借助于控制阀(26)控制，所述控制阀具有可借助于执行器(27)在闭合位置与打开位置之间移位的、在所述闭合位置中至少近似地压力平衡的控制阀元件(25)，所述控制阀元件具有密封线(34)，所述密封线在所述控制阀元件(25)的所述闭合位置中与控制阀座(28)密封地共同作用，所述密封线在所述打开位置中从所述控制阀座(28)抬起并且由此释放从高压区域(37)到所述喷射器(1)的低压区域(9)中的燃料流，其特征在于所述控制阀元件(25)具有在径向方向上朝向所述高压区域(37)超过所述密封线(34)的支撑区域(40)。
2.根据权利要求1的喷射器，其特征在于所述支撑区域(40)这样构造和/或设置， 使得在所述控制阀(26)闭合时没有合成的轴向压力作用在所述支撑区域上。
3.根据权利要求1或2的喷射器，其特征在于所述密封线(34)的直径(Dd)至少近似 地、优选精确地等于所述制阀元件(25)的导向直径(DiF，DaF)。
4.根据上述权利要求之一的喷射器，其特征在于在所述支撑区域(40)的朝向所述控 制阀座(28)的、在所述高压区域(37)中与所述密封线(34)邻接的界限线(42)与所述控 制阀座面(43)之间的高压释放角度(Y)比在所述控制阀元件(25)的在所述低压区域(9) 中与所述密封线(34)邻接的、朝向所述控制阀座(28)的界限线(41)与所述控制阀座面 (43)之间的低压释放角度(δ)大。
5.根据权利要求4的喷射器，其特征在于所述低压释放角度(δ)从约0°至约10° 之间、优选约0.5°至约5°之间、特别优选约0.5°至约2°之间的角度范围内选择，和/ 或所述高压释放角度(Y)从约5°至约60°之间、优选约10°至约50°之间、特别优选约 20°至约40°之间的角度范围内选择。
6.根据上述权利要求之一的喷射器，其特征在于由所述与所述密封线(34)邻接的界 限线(41，42)撑开的控制阀元件角度(α)与所述控制阀座角度(β)之间的差大于10°， 优选大于20°，特别优选大于30°。
7.根据上述权利要求之一的喷射器，其特征在于所述支撑区域(40)的横截面构造成 至少近似梯形的。
8.根据上述权利要求之一的喷射器，其特征在于所述控制阀元件(25)构造成套筒。
9.根据权利要求8的喷射器，其特征在于与具有所述控制阀座(28)的所述阀件(12) 分开的、单件式或多件式的压力销(31)被容纳在所述套筒中，所述支撑区域(40)在轴向上 在所述压力销(31)与所述控制阀座(28)之间设置在所述套筒的内圆周上。
10.根据权利要求1至7之一的喷射器，其特征在于所述控制阀元件(25)构造成活O
11.根据权利要求10的喷射器，其特征在于所述支撑区域(40)在轴向上在用于所述 活塞的导向构件(44)与所述控制阀座(28)之间设置在所述活塞的外圆周上。
12.根据上述权利要求之一的喷射器，其特征在于所述控制阀座(28)构造成平座或 锥形座。全文摘要
本发明涉及一种喷射器(1)，尤其是共轨喷射器，用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中，所述喷射器具有可在闭合位置与打开位置之间移位的喷射阀元件(11)，所述喷射阀元件可借助于控制阀(26)控制，所述控制阀具有可借助于执行器(27)在闭合位置与打开位置之间移位的、在所述闭合位置中至少近似地压力平衡的控制阀元件(25)，所述控制阀元件具有密封线(34)，所述密封线在所述控制阀元件(25)的所述闭合位置中与控制阀座(28)密封地共同作用，所述密封线在所述打开位置中从所述控制阀座(28)抬起并且由此释放从所述喷射器(1)的高压区域(37)到低压区域(9)中的燃料流。本发明提出，所述控制阀元件(25)具有在径向方向上朝向所述高压区域(37)超过所述密封线(34)的支撑区域(40)。
文档编号F02M63/00GK101925733SQ200880125353
公开日2010年12月22日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年1月22日
发明者H-C·马格尔, N·艾森门格尔 申请人:罗伯特·博世有限公司