本發(fā)明涉及一種用于燃料噴射裝置的脫耦元件。

背景技術(shù)：

在圖1中示例地示出了一種在現(xiàn)有技術(shù)中已公開的燃料噴射裝置，在該燃料噴射裝置中，偏平的中間元件設(shè)置在裝入內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋的接收孔中的燃料噴射閥上。以已知的方式，這種中間元件作為以墊圈形式構(gòu)成的支撐元件放在氣缸蓋的接收孔的肩部上。借助這種中間元件補(bǔ)償制造公差和裝配公差，并且在燃料噴射閥稍微傾斜時(shí)也確保了無橫向力的支承。該燃料噴射裝置尤其適用于在壓縮混合氣的外源點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射設(shè)備中的使用。

另一種用于燃料噴射裝置的簡(jiǎn)單中間元件已經(jīng)由DE 101 08 466 A1公開。該中間元件是具有圓形橫截面的墊圈，該墊圈布置在燃料噴射閥和氣缸蓋中的接收孔的壁都呈截錐形延伸的區(qū)域中，并且用作用于支承和支撐燃料噴射閥的調(diào)整元件。

此外，這些用于燃料噴射裝置的較復(fù)雜且在制造中費(fèi)用明顯較高的中間元件也由DE 100 27 662 A1、DE 100 38 763 A1和EP 1 223 337 A1公開。這些中間元件的特征在于，它們?nèi)渴嵌嗖考蛘叨鄬拥匕惭b并且部分承擔(dān)密封功能和減振功能。

由DE 100 27 662 A1公開的中間元件包括基體和支架，由燃料噴射閥的噴油嘴體穿過的密封件被放入該支架中。DE 100 38 763 A1公開了一種包括兩個(gè)剛性環(huán)和布置成夾在它們之間的彈性中間環(huán)的多層調(diào)整元件。該調(diào)整元件既可以實(shí)現(xiàn)燃料噴射閥在較大角度范圍上相對(duì)于接收孔的軸線的傾斜，又可以實(shí)現(xiàn)燃料噴射閥從接收孔的中軸線徑向推移出來。

同樣多層的中間元件也由EP1 223 337 A1公開，其中，該中間元件包括具有減振材料的多個(gè)墊圈。在此這樣選擇和設(shè)計(jì)由金屬、橡膠或者PTFE制成的減振材料，使得可以衰減由燃料噴射閥的運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。但是，中間元件為此必須包括四到六層，以便達(dá)到希望的減振效果。

此外，為了減小噪聲擴(kuò)散，US 6,009,856 A提出，用套筒包圍燃料噴射閥，并且用彈性的噪聲衰減物質(zhì)來填充形成的中間室。但是，這種噪聲衰減花費(fèi)非常高、裝配不方便并且成本大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1特征的用于燃料噴射裝置的脫耦元件具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即以特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的噪聲衰減。根據(jù)本發(fā)明，脫耦元件具有近似雙線性或者說非線性的、累進(jìn)的彈簧特性曲線，通過該彈簧特性曲線，在將脫耦元件裝入具有用于燃料直接噴射的噴射器的燃料噴射裝置中時(shí)得到多個(gè)積極且有利的方面。脫耦元件在怠速點(diǎn)上的小剛度可以實(shí)現(xiàn)燃料噴射閥與氣缸蓋的有效脫耦，由此在噪聲臨界的怠速運(yùn)行中明顯減小了由氣缸蓋發(fā)射出的噪聲。在額定系統(tǒng)壓力下的大的剛度使得燃料噴射閥在車輛運(yùn)行期間發(fā)生總體小的運(yùn)動(dòng)，由此一方面保障了用作燃燒室密封件和相對(duì)于燃料軌的密封件的密封圈的可保持性，另一方面保障了燃燒室內(nèi)的燃料噴霧的穩(wěn)定噴射點(diǎn)，這對(duì)于一些燃燒過程的穩(wěn)定性來說至關(guān)重要。

脫耦元件的特征在于非常小的結(jié)構(gòu)高度，由此，即使在類似標(biāo)準(zhǔn)盤形彈簧的小安裝空間中也可以放入該脫耦元件。此外，即使在溫度高的情況下，脫耦元件也具有大的疲勞強(qiáng)度。對(duì)于脫耦元件來說需要在制造技術(shù)上可非常簡(jiǎn)單并且低成本及大批量地、工藝可靠地、可再生產(chǎn)地制造的作為唯一構(gòu)件的彈簧盤。接收孔的在用作彈簧支承座的、輪廓化的肩部區(qū)域中的加工同樣可以較簡(jiǎn)單地用已知的工具實(shí)現(xiàn)。此外可以簡(jiǎn)單且快速地裝配或者拆卸由燃料噴射閥和脫耦元件構(gòu)成的整個(gè)懸置系統(tǒng)。

權(quán)利要求1中提出的脫耦元件的有利進(jìn)擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案能夠通過在從屬權(quán)利要求中列舉的措施來實(shí)現(xiàn)。

特別有利的是，為了在彈簧支承座和彈簧盤之間形成氣隙而進(jìn)行彈簧支承座的輪廓化(konturieren)。在此，彈簧支承座能夠以有利的方式在其端面上具有上臺(tái)階，或者接收孔的肩部的面向彈簧盤的上側(cè)實(shí)施有呈錐形或者說圓錐形延伸的端面或者球形地凸形拱曲的端面。脫耦元件的設(shè)計(jì)以這樣的方式進(jìn)行，即在不損害脫耦作用或者在彈簧盤上不產(chǎn)生過高的塑性變形的情況下可以稍微改變氣隙的高度。此外，這種設(shè)計(jì)策略以有利的方式在整個(gè)使用壽命中，在污染現(xiàn)象方面引起改進(jìn)的構(gòu)造耐用性。

附圖說明

在附圖中簡(jiǎn)化地示出本發(fā)明的實(shí)施例，并且在下面描述中進(jìn)一步闡釋。附圖：

圖1示出部分示出的、具有盤形中間元件的已知實(shí)施方式中的燃料噴射裝置，

圖2示出在燃料直接噴射時(shí)將燃料噴射閥支撐在氣缸蓋中的機(jī)械等效圖，該機(jī)械等效圖描述了常見的彈簧-質(zhì)量-減振器系統(tǒng)，

圖3示出圖2中示出的、具有在處于共振頻率f_R的范圍中的低頻情況下的放大和在脫耦頻率f_E之上的隔離區(qū)域的彈簧-質(zhì)量-減振器系統(tǒng)的傳遞特性，

圖4根據(jù)本發(fā)明的脫耦元件在圖1中示出的盤形中間元件的區(qū)域中在燃料噴射閥上的裝配情況的橫截面圖，和

圖5和6以細(xì)節(jié)剖視圖示出脫耦元件的兩個(gè)替代實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式

為了理解本發(fā)明，下面根據(jù)附圖1進(jìn)一步描述燃料噴射裝置的已知實(shí)施例。在附圖1中作為實(shí)施方式，以側(cè)視圖示出以用于壓縮混合氣的外源點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射設(shè)備的噴射閥1形式實(shí)現(xiàn)的閥。燃料噴射閥1是燃料噴射裝置的一部分。用下游端部將以將燃料直接噴入內(nèi)燃機(jī)燃燒室17中的直接噴射式噴射閥的形式實(shí)現(xiàn)的燃料噴射閥1裝入氣缸蓋9的接收孔20中。密封圈2，尤其是由Teflon^TM制成的密封圈，負(fù)責(zé)使燃料噴射閥1相對(duì)于氣缸蓋9的接收孔20的壁優(yōu)化地密封。

在閥殼體22的臺(tái)階21和接收孔20的垂直于接收孔20的縱向延伸部延伸的肩部23之間裝入扁平的實(shí)施成墊片形式的支撐元件的中間元件24。借助這種中間元件24來補(bǔ)償制造和裝配公差，并且即使在燃料噴射閥1稍微傾斜時(shí)也能確保無橫向力地支承。

燃料噴射閥1在其流入側(cè)的端部3上具有通到燃料分配管路(燃料軌)4中的插接連接部，該插接連接部通過密封圈5密封在燃料分配管路4的以剖面示出的連接短管6和燃料噴射閥1的流入接管7之間。燃料噴射閥1插入燃料噴射分配管路4的連接短管6的接收孔12中。在此，連接短管6例如一件式地來自真正的燃料分配管路4并且在接收孔12的上游具有直徑較小的通流孔15，通過該通流孔進(jìn)行燃料噴射閥14的入流。燃料噴射閥1具有用于電接觸的電連接插頭8，以便操作燃料噴射閥1。

為了使燃料噴射閥1和燃料分配管路4很大程度上無徑向力地相互隔開并且將燃料噴射閥1可靠地壓緊在氣缸蓋9的接收孔20中，在燃料噴射閥1和連接短管6之間設(shè)置壓緊裝置10。壓緊裝置10實(shí)施成弓形構(gòu)件，例如沖壓-彎曲件。壓緊裝置10具有部分環(huán)形的基本元件11，壓緊弓形構(gòu)件13從該基本元件11彎曲地延伸出來，該壓緊弓形件13在已裝入的狀態(tài)下貼靠在燃料分配管路4上的連接短管6的下游端面14上。

本發(fā)明的任務(wù)在于，相對(duì)于已知的中間元件解決方案，以簡(jiǎn)單的方式通過中間元件24的有目的的設(shè)計(jì)和幾何形狀來實(shí)現(xiàn)首先在噪聲臨界的怠速運(yùn)行時(shí)的改進(jìn)的噪聲衰減。燃料噴射閥1在進(jìn)行直接高壓噴射時(shí)的決定性噪聲源是在閥運(yùn)行期間傳入氣缸蓋9中的力(固體聲)，這些力導(dǎo)致氣缸蓋9的結(jié)構(gòu)激勵(lì)并且作為空氣聲從氣缸蓋發(fā)射出。因此，為了改進(jìn)噪聲，應(yīng)當(dāng)力求使傳入氣缸蓋9中的力最小化。除了減小由于噴射引起的力之外，還可以通過影響燃料噴射閥1和氣缸蓋9之間的傳遞特性來實(shí)現(xiàn)力的最小化。

在機(jī)械方面，燃料噴射閥1在氣缸蓋9的接收孔20中在被動(dòng)的中間元件24上的支承可以被描繪為傳統(tǒng)的彈簧-質(zhì)量減振器系統(tǒng)，如圖2所示。在此，氣缸蓋9的質(zhì)量M相對(duì)于燃料噴射閥1的質(zhì)量m而言能夠以第一近似假定為無窮大。這種系統(tǒng)的傳遞特性的特征為，在共振頻率f_R的區(qū)域中在低頻情況下放大和在脫耦頻率f_E以上具有隔離區(qū)域(參見附圖3)。

本發(fā)明的目的是，在首先使用彈性隔離(脫耦)來減少噪聲尤其在車輛的怠速運(yùn)行中的情況下設(shè)計(jì)中間元件24。在此，本發(fā)明一方面包括在考慮以可變的運(yùn)行壓力進(jìn)行燃料直接噴射時(shí)的典型要求和邊界條件的情況下限定和設(shè)計(jì)合適的彈簧特性曲線，另一方面包括設(shè)計(jì)中間元件24，該中間元件能夠反映這樣限定的彈簧特性曲線的特征，并且可以通過選擇簡(jiǎn)單的幾何參數(shù)來匹配于噴射系統(tǒng)的特定邊界條件。

除了小的安裝空間之外，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間限制燃料噴射閥1的允許的最大運(yùn)動(dòng)，還使借助根據(jù)本發(fā)明的脫耦系統(tǒng)的小彈簧剛度c進(jìn)行的燃料噴射閥1與氣缸蓋9的脫耦變困難，該脫耦系統(tǒng)由輪廓化的彈簧支承座25和彈簧盤26形成。在車輛中典型地出現(xiàn)下面的準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載狀態(tài)：

1.在裝配以后通過壓緊裝置10施加的靜態(tài)壓緊力F_NH，

2.在怠速運(yùn)行壓力下存在的力F_L，及

3.在額定系統(tǒng)壓力下存在的力F_Sys。

作為中間元件24的傳統(tǒng)支撐元件在所述的力區(qū)域中具有線性彈簧特性曲線。這造成，中間元件24的剛度在怠速運(yùn)行時(shí)力求達(dá)到的脫耦點(diǎn)中必須遵循燃料噴射閥1的在上面定義的最大允許運(yùn)動(dòng)，該剛度對(duì)于有效脫耦來說太大。因?yàn)轭~定運(yùn)行壓力未來也許將進(jìn)一步升高，因此這個(gè)問題將會(huì)更嚴(yán)重。

為了解決該沖突，根據(jù)本發(fā)明提出一種用于脫耦系統(tǒng)25、26的近似雙線性的彈簧特性曲線。這種彈簧特性曲線的特性使得能夠在怠速運(yùn)行時(shí)借助小彈簧剛度(S_NVH)實(shí)現(xiàn)噪聲脫耦，并且能夠通過快速增大的剛度在怠速壓力和系統(tǒng)壓力之間遵守燃料噴射閥1的最大運(yùn)動(dòng)。

為了能夠在燃料直接噴射的典型邊界條件(燃料噴射閥1的小的安裝空間、大的力、小的總運(yùn)動(dòng))的情況下以簡(jiǎn)單且低成本的方式實(shí)現(xiàn)近似雙線性的彈簧特性曲線，脫耦系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明由輪廓化的彈簧支承座25和一個(gè)彈簧盤26構(gòu)造，其中，尤其通過彈簧盤26和其特殊的幾何設(shè)計(jì)來產(chǎn)生希望的彈簧特性曲線。

在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的脫耦系統(tǒng)在圖1中所示的盤形中間元件24區(qū)域中裝入到燃料噴射閥1上的情況的橫截面，其中，中間元件24由根據(jù)本發(fā)明的由彈簧支承座25和彈簧盤26構(gòu)成的單元代替。

脫耦系統(tǒng)的彈性由彈簧盤26在軸向負(fù)載時(shí)的彎曲得到。在汽油直接噴射情況下系統(tǒng)壓力增大時(shí)，軸向作用到燃料噴射閥1上的靜態(tài)壓力負(fù)荷也升高(在最大情況下直至4kN)。用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)盤形彈簧在給定安裝空間情況下不存在既充分滿足剛度要求又充分滿足強(qiáng)度要求的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和/或車輛速度較高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和行駛噪聲或者說滾動(dòng)噪聲蓋過了由噴射系統(tǒng)引起的噪聲。因此，從聲學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，僅到對(duì)于怠速來說典型的系統(tǒng)壓力為止需要彈性脫耦。在根據(jù)本發(fā)明的情況下彈簧盤26的設(shè)計(jì)例如直至達(dá)到約2kN的軸向負(fù)荷。直至該負(fù)荷點(diǎn)為止在彈簧盤26中引起的機(jī)械應(yīng)力仍位于負(fù)載極限以下。在負(fù)荷更高時(shí)，彈簧盤26的下側(cè)與彈簧支承座25的端面28的上臺(tái)階27接觸，該彈簧支承座在取消任何附加構(gòu)件的情況下通過接收孔20的肩部23直接在氣缸蓋9中形成。臺(tái)階27在接收孔20的肩部23上實(shí)施成相對(duì)于其他平坦端面28稍微突出的環(huán)形凸起。由彈簧盤26與輪廓化的彈簧支承座25一起構(gòu)成的作為脫耦系統(tǒng)的復(fù)合結(jié)構(gòu)的剛性明顯高于彈簧盤26本身的剛性。在負(fù)載繼續(xù)升高時(shí)，彈簧盤26僅稍微變形，并且應(yīng)力也僅在邊緣上升高。以這種方式避開了剛度問題。

該脫耦系統(tǒng)的已提及的、近似雙線性的彈簧特性曲線的拐點(diǎn)通過在彈簧支承座25上的上臺(tái)階27和彈簧盤26的下側(cè)之間的氣隙來確定。彈簧盤26這樣設(shè)計(jì)，使得在脫耦作用所需要的力F1和當(dāng)彈簧盤26和彈簧支承座25在臺(tái)階27的區(qū)域中發(fā)生接觸時(shí)的力F2之間產(chǎn)生盡可能大的差值。F2又不允許大于在彈簧盤26中達(dá)到最大允許應(yīng)力時(shí)的力Fmax。因此，F(xiàn)1＜＜F2≤Fmax。

通過這種設(shè)計(jì)達(dá)到了，在不損害脫耦作用或者在彈簧盤26上不產(chǎn)生過大塑性變形的情況下可以稍微改變氣隙的高度。以此，在制造脫耦系統(tǒng)的構(gòu)件時(shí)對(duì)氣隙的公差要求處于通常范圍內(nèi)，并且在制造時(shí)不需要高成本的特殊加工方法。此外，這種設(shè)計(jì)策略以有利的方式在整個(gè)使用壽命中，在污染現(xiàn)象方面引起改進(jìn)的構(gòu)造耐用性。

在第一實(shí)施方式中，彈簧盤26在徑向內(nèi)端部區(qū)域中在其上側(cè)具有實(shí)施成球形的凸形拱曲區(qū)段29。如圖5和6獲悉的那樣，區(qū)段29也可以很大程度呈錐形地延伸。與錐形的、或者如圖4所示那樣同樣凸形拱曲的閥殼體面21一起產(chǎn)生可擺動(dòng)或者可傾斜的用于公差補(bǔ)償?shù)倪B接。在燃料噴射閥1和接收孔20之間在制造波動(dòng)的允差范圍內(nèi)錯(cuò)開的情況下，燃料噴射閥1可以稍微傾斜。通過燃料噴射閥1和彈簧盤26之間的可擺動(dòng)連接會(huì)很大程度避免在燃料噴射閥1傾斜時(shí)產(chǎn)生的橫向力。

在圖5和6中以詳細(xì)剖視圖示出了脫耦元件的兩個(gè)替代實(shí)施方式。在此明顯的是，彈簧支承座25在其輪廓化的上端面28上取代臺(tái)階27上而可以具有其它的幾何構(gòu)造或形狀。因此在根據(jù)圖5的實(shí)施例中，肩部23的階梯式端面28由錐形或者說圓錐形地延伸的端面28來代替。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是可非常簡(jiǎn)單地制造。此外，在壓實(shí)的情況下產(chǎn)生了更好的支承，因?yàn)椴粫?huì)通過邊緣導(dǎo)致應(yīng)力過高。

在根據(jù)圖6的實(shí)施方式的情況下設(shè)置了球形地凸形拱曲的端面28。通過彈簧支承座25的端面28的球形實(shí)施方式，通過在彈簧盤26壓緊時(shí)支承線的半徑逐漸減小，實(shí)現(xiàn)了剛度的連續(xù)升高。在該情況下，圖4中示出的脫耦元件的很大程度呈雙線性的特性曲線由無拐點(diǎn)的、非線性的、累進(jìn)地升高的彈簧特性曲線取代，該彈簧特性曲線在一些應(yīng)用情況中可以是特別有利的。