用于燃料喷射装置的脱耦元件 |
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| 申请号 | CN201280063543.7 | 申请日 | 2012-11-09 | 公开(公告)号 | CN104024625B | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 罗伯特·博世有限公司; | 发明人 | J·珀尔曼; M·菲舍尔; M·比纳; S·维尔茨; T·格斯威茨; A·格拉泽; M·弗里德里希; M·舍费尔; A-T·黄; | ||||
| 摘要 | 一种根据本 发明 的用于 燃料 喷射装置的脱耦元件的特别特征在于实现低噪声的结构。所述燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射 阀 (1)和一个在缸头(9)中的用于所述燃料喷射阀(1)的接收孔(20)以及所述燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)和所述接收孔(20)的壁之间的脱耦元件。所述脱耦元件构造为由 弹簧 圈(30)和锥形盘(31)构成的脱耦系统。所述燃料喷射装置特别适用于将燃料直接喷射到混合压缩的外源点燃的 内燃机 的 燃烧室 中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于内燃机的燃料喷射设备的燃料喷射装置的脱耦元件，其中，所述燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射阀(1)和一个用于所述燃料喷射阀(1)的接收孔(20)，所述脱耦元件安装在所述燃料喷射阀(1)的阀壳体(22)和所述接收孔(20)的壁之间，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 用于燃料喷射装置的脱耦元件技术领域[0001] 本发明涉及一种用于燃料喷射装置的脱耦元件。 背景技术[0002] 在图1中示例性示出由现有技术公开的燃料喷射装置，其中，在安装在内燃机的缸头的接收孔中的燃料喷射阀上设置有扁平的中间元件。这种中间元件以公开的方式作为呈垫圈形式的支撑元件放置在缸头的接收孔的凸台上。借助于这种中间元件补偿制造公差和装配公差并且在燃料喷射阀的位置稍微倾斜的情况下也保证无横向力的支承。所述燃料喷射装置特别适合使用在混合压缩的外源点燃的内燃机的燃料喷射设备中。 [0003] 另一种类型的用于燃料喷射装置的简单的中间元件已经由DE 101 08 466 A1公开。所述中间元件是具有圆形横截面的垫圈，该垫圈布置在不仅燃料喷射阀而且缸头中的接收孔的壁截锥形地延伸的区域中并且用作用于支承和支撑燃料喷射阀的补偿元件。 [0004] 此外，用于燃料喷射装置的复杂的并且在制造中明显费事的中间元件也由DE 100 27 662 A1、DE 100 38 763 A1和EP 1 223 337 A1公开。所述中间元件的特征在于它们全都多件式或多层地构造并且应该部分地承担密封功能和阻尼功能。由DE 100 27 662 A1公开的中间元件包括基本体和承载体，在其中置入密封器件，该密封器件由燃料喷射阀的喷嘴体穿过。由DE 100 38 763 A1公开一种多层的补偿元件，该补偿元件由两个刚性环和夹层式地布置在这中间的弹性的中间环构成。该补偿元件不仅能够实现燃料喷射阀相对于接收孔的轴线在相对大的角度范围上的倾斜而且能够实现燃料喷射阀从接收孔的中轴线的径向移动。 [0005] 同样地，多层的中间元件也由EP 1 223 337 A1公开，其中，该中间元件由多个垫圈构成，所述垫圈由阻尼材料构成。在此，由金属、橡胶或聚四氟乙烯(PTFE)构成的阻尼材料如此选择和设计，使得能够实现对由燃料喷射阀的运行产生的振动和噪声的噪声阻尼。但是为此，所述中间元件必须包括六层，以便实现希望的阻尼效果。 [0006] 此外，为了降低噪声发射，US 6,009,856 A提出，以套筒包围燃料喷射阀并且在形成的中间室中填满弹性的、阻尼噪声的质量。但是，所述类型的噪声阻尼是非常费事、装配不利并且成本高的。 发明内容[0007] 根据本发明的用于燃料喷射装置的脱耦元件具有这样的优点，即以非常简单的结构方式实现改进的噪声阻尼。根据本发明，所述脱耦元件具有非线性的、渐强的弹簧特征曲线，在所述脱耦元件安装在具有用于燃料喷射的喷射器的燃料喷射装置中的情况下通过所述弹簧特征曲线得出多个积极并且有利的方面。空转运行点中的脱耦元件的低刚性能够实现燃料喷射阀与缸头的有效脱耦并且由此在噪声严重的空转运行中明显降低由缸头放射的噪声。在名义系统压力的情况下的高刚性用于在机动车运行期间燃料喷射阀的总的低运动并且由此一方面保证密封圈的牢固性，该密封圈用作燃烧室密封装置并且用作相对于燃料轨的密封装置，并且另一方面保证燃烧室中的燃料喷射的稳定喷射点，这对一些燃烧方法的稳定性起决定作用。 [0008] 根据本发明的脱耦元件的弹簧特征曲线能够以有利的方式通过几何参数、尤其弹簧圈的几何参数的适配有针对性地渐强地设计。所述脱耦元件的特征在于小的结构高度，由此，所述脱耦元件能够在结构空间小的情况下类似于盘形弹簧地使用。此外，所述脱耦元件在温度高的情况下也具有大的耐久性。用于所述脱耦元件的两个构件弹簧圈和锥形盘能够在生产技术上非常简单地制造。 [0010] 通过本发明的措施，根据本发明的燃料喷射装置的有利的进一步构型和改进方案是可能的。 [0011] 特别有利的是，锥形盘设置有六角形的横截面，更确切地说以这样的方式，存在锥形盘的两个较长和四个较短的限界侧面。一方面，弹簧圈则能够支撑在锥形盘的两个较长的限界侧面上，而另一方面，锥形盘以其四个较短的限界侧面中的一个贴靠在缸头中的用于燃料喷射阀的接收孔的凸台上。附图说明 [0012] 本发明的实施例在附图中简化地示出并且在以下的说明中详细解释。附图表示： [0013] 图1部分示出的具有盘形中间元件的燃料喷射装置的公开的实施方案，[0014] 图2在燃料直接喷射的情况下燃料喷射阀在缸头中的支撑的机械等效线路图，该等效线路图描绘出一般的弹簧质量阻尼器系统， [0015] 图3图2中示出的弹簧质量阻尼器系统的传递情况，在低频时在谐振频率fR和脱耦频率fE上方的隔离范围内所述传递情况具有放大， [0016] 图4用于根据工作点实现不同刚度的非线性的渐强的弹簧特征曲线，该弹簧特征曲线在空转运行中具有低刚性SNVH并且在名义系统压力FSys的情况下具有高刚性，[0017] 图5根据本发明的脱耦元件的在图1中示出的盘形中间元件的区域中在燃料喷射阀上的安装状态下的截面图，和 [0018] 图6至9弹簧圈的替代的实施方案的截面图。 具体实施方式[0019] 为了理解本发明，以下借助图1详细描述燃料喷射装置的公开的实施方式。图1以侧视图示出用于混合压缩的外源点燃的内燃机的燃料喷射装置的呈喷射阀1形式的阀的实施例。该燃料喷射阀1是燃料喷射装置的一部分。燃料喷射阀1以其下游的端部安装到缸头9的接收孔20中，该燃料喷射阀呈用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室25中的直接喷射式喷射阀形式地实施。密封圈2(尤其由 构成)用于相对于缸头9的接收孔20的壁最佳地密封燃料喷射阀1。 [0020] 在阀壳体22的凸肩21和接收孔20的例如相对于接收孔20的纵向延伸垂直地延伸的凸台23之间插入扁平的中间元件24，该中间元件实施为呈垫圈形式的支撑元件。借助于这样中间元件24补偿制造公差和装配公差并且在燃料喷射阀1的位置稍微倾斜的情况下也保证无横向力的支承。 [0021] 燃料喷射阀1在其输入侧的端部3上具有与燃料分配器导管(燃料轨)4的插接连接，该插接连接通过以截面示出的燃料分配器导管4的连接接管6和燃料喷射阀1的输入接管7之间的密封圈5密封。燃料喷射阀1被推入到燃料分配器导管4的连接接管6的接收开口12中。在此，连接接管6例如一体地由实际的燃料分配器导管4产生并且在接收开口12的上游具有直径较小的流动开口15，通过该流动开口进行燃料喷射阀1的入流。燃料喷射阀1具有用于电接触的电连接插座8用于操纵燃料喷射阀1。 [0022] 为了使燃料喷射阀1和燃料分配器导管4在很大程度上无径向力地相互间隔开并且将燃料喷射阀1可靠地压紧在缸头的接收孔中，在燃料喷射阀1和连接接管6之间设置有压紧器10。该压紧器10实施为弓形的构件，例如实施为冲压弯曲件。压紧器10具有部分环形的基本元件11，从该基本元件弯曲地延伸出压紧弓部13，该压紧弓部在安装状态下贴靠在燃料分配器导管4上的连接接管6的下游的端面14上。 [0023] 本发明的任务在于，相对于公开的中间元件以简单的方式和方法通过中间元件24的有针对性的设计和几何尺寸实现改进的噪声阻尼，尤其在噪声严重的空转运行中。在直接高压喷射的情况下燃料喷射阀1的决定性的噪声源是在阀运行期间导入到缸头9中的力(固体声)，所述力导致缸头9的结构上的激励并且作为空气声由该缸头反射。因此，为了实现噪声改善，力求将导入到缸头9中的力减小到最低限度。除了减小由喷射引起的力之外，这能够通过燃料喷射阀1和缸头9之间的传递情况的影响实现。 [0024] 在机械意义上，燃料喷射阀1在缸头9的接收孔20中在无源的中间元件24上的支承能够作为一般的弹簧质量阻尼器系统示出，如这在图2中示出的。在此，能够假设缸头9的质量相对于燃料喷射阀1的质量一级近似为无限大。这种系统的传递情况的特征在于在低频时在谐振频率fR和脱耦频率fE上方的隔离范围内的放大(见图3)。 [0025] 本发明的目的在于，在优先使用弹性隔离(脱耦)的情况下设计一种中间元件24用于尤其在机动车的空转运行时降低噪声。在此，本发明一方面在以可变的运行压力燃料直接喷射时在考虑典型要求和边界条件的情况下包括合适的弹簧特征曲线的限定和设计并且另一方面包括中间元件24的设计，该中间元件能够示出如此确定的弹簧特征曲线的特征并且通过简单的几何参数的选择能够适配喷射系统的特定边界条件。 [0026] 除了小的结构空间之外，通过限制在发动机运行期间燃料喷射阀1的允许的最大运动量使借助于根据本发明的脱耦系统的小弹簧刚度c使燃料喷射阀1从缸头9的脱耦变得困难，所述脱耦系统由弹簧圈30和锥形盘31构成。如从图4可获悉的是，在机动车中典型地出现以下准静态负载状态： [0027] 1.在装配之后通过压紧器10施加的静态保持力FNH， [0028] 2.在空转工作压力的情况下存在的力FL，和 [0029] 3.在名义系统压力的情况下存在的力FSys。 [0030] 作为中间元件24的一般支撑元件在响应的力范围中具有线性的弹簧特征曲线。这导致在空转运行的情况下力求的脱耦点中的中间元件24的刚性必需遵循燃料喷射阀1的上面限定的最大允许运动并且对于极为有效的脱耦而言太大。因为名义运行压力将来也许将进一步增大，将进一步放大所述问题。 [0031] 为了解决该矛盾，根据本发明提出用于脱耦系统30、31(图5)的具有渐强变化的非线性弹簧特征曲线，如其在图4中画出的。该弹簧特征曲线的特性能够在空转运行中借助小的弹簧刚性(SNVH)实现噪声脱耦并且能够通过快速增大的刚性在空转压力和系统压力之间实现遵循燃料喷射阀1的最大运动。 [0032] 为了在燃料直接喷射的典型边界条件(结构空间小、力大、燃料喷射阀1的总运动小)的情况下能够以简单并且成本低廉的方式使非线性的弹簧特征曲线转换，根据本发明该脱耦系统由弹簧圈30和锥形盘31构成，其中，尤其弹簧圈30基于其特殊的几何设计产生明显渐强的弹簧特征曲线。因此，所述弹簧圈明显不同于基本上主要仅仅具有线性的或渐弱的特征曲线变化的传统盘形弹簧。在传统盘形弹簧中，只有当它被负载到几乎完全“压实”时才实现渐强变化。 [0033] 在图5中示出在图1中示出的盘形中间元件24的区域中在燃料喷射阀1上的安装状态下的根据本发明的脱耦系统的截面图，其中，中间元件24通过由弹簧圈30和锥形盘31构成的根据本发明的单元取代。在弹簧圈30中基于的具有非线性的渐强的弹簧特征曲线的机理在弹簧圈30上由有针对性地模压出的环形形状有意地引起。弹簧圈30的渐强度能够通过少数几何参数的适配以简单的方式来设计。弹簧圈30的轮廓的特征在于，从外部的平的、垂直的外壳面出发连接倒圆的、拱形的内轮廓。就这方面而言，弹簧盘30具有类似半圆形的横截面，其中，倒圆的边界向内部指向。弹簧圈30的横截面也能够更准确地说向三角形的方向成型，其中，区段也应该设置有半径或者圆形地构造。在脱耦系统的安装状态下，弹簧圈30以其在内侧上成型的至少具有球形的环区域的轮廓与锥形地延伸的阀壳体面21相对应。在此，弹簧圈30的设计如此选择，使得它在理想上仅仅产生弹簧圈30在燃料喷射阀1的阀壳体22上的三点贴靠。三个贴靠点例如能够以大约135度-90度-135度的圆周间隔分开，但是，也能够相等地分布。在脱耦系统的设计中则以一定的方式集成固体铰链，该固体铰链能够实现公差补偿以避免几何的超定。 [0034] 所述脱耦系统除了弹簧圈30之外补充锥形盘31。锥形盘31具有六角形的横截面，其中，该六角形的横截面不是均匀地蜂窝形地构造，而是纵向延伸的，从而在横截面方面看存在锥形盘31的两个较长和四个较短的限界侧面，但是，它们整体上完全地环绕。弹簧圈30以其背离阀壳体面21的侧面上的至少部分倒圆的、拱形的内轮廓支撑在锥形盘31的两个较长的限界侧面中的一个上，而锥形盘31以其四个较短的限界侧面中一个的贴靠在接收孔20上。在这种情况下，缸头9的接收孔20具有凸台23，该凸台垂直于接收孔20的总延伸地布置。锥形盘31(如图5中示出的)能够以其锥形的逐渐变窄部向上安装，但是，也能够设想锥形盘 31以其锥形的逐渐变窄部向下安装。不言而喻，锥形盘31例如也能够在横截面中方面具有三角形或五角形的构型来取代六角形的横截面。 [0035] 在图6至9中示出弹簧圈30的替代实施方案的四个不同的截面图。弹簧圈30则能够在其横截面方面例如成型成具有附加的上和下削平部分的三角形(图6)、具有外部的球拱形的外壳面的三角形(图7)、三角形(图8)或呈菱形形状的四角形(图9)等。此外，在图9中还示意性地表明在弹簧圈30设计具有尽可能平的用作贴靠面的限界面的情况下燃料喷射阀1的阀壳体22以及锥形盘31在其相对应的外轮廓上球拱形或倒圆地构型，以便又产生已经在上面描述的小面积的接触位置。 [0036] 根据本发明的脱耦系统的非线性的、渐强的弹簧特性通过在脱耦系统的负载增大时由于自由的弧长的减小使杠杆臂缩短来实现。在此，较小的杠杆臂产生脱耦系统的较高的刚性。杠杆臂缩短通过弹簧圈30在相应的两个接触配对件、也就是具有阀壳体的阀壳体面21的阀壳体22和锥形盘31上的紧靠来实现。非线性的弹簧特征曲线能够通过弹簧圈30的几何尺寸专门适配相应的应用。所述刚性也可能能够通过锥形盘31的锥角的变化改变，由此，能够改变与弹簧圈30的接触面。 |
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