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1、(10)申请公布号 CN 104024625 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 2 4 6 2 5 A (21)申请号 201280063543.7 (22)申请日 2012.11.09 102011089274.5 2011.12.20 DE F02M 61/14(2006.01) (71)申请人罗伯特博世有限公司 地址德国斯图加特 (72)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 (74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司 72002 代理人侯鸣慧 (54) 发明名称 用于燃料喷射装置的脱耦元。
2、件 (57) 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。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.20 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2012/072317 20。
3、12.11.09 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/091998 DE 2013.06.27 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104024625 A CN 104024625 A 1/2页 2 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，所述燃料喷射装置尤其用 于将燃料直接喷射到燃烧室中，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。
4、(1)的 阀壳体(22)和所述接收孔(20)的壁之间， 其特征在于， 所述脱耦元件是由弹簧圈(30)和锥形盘(31)构成的脱耦系统。 2.根据权利要求1所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述弹簧圈(30)能够朝所述燃料喷射阀(1)安装并且所述锥形盘(31)能够朝所述接 收孔(20)安装。 3.根据权利要求1或2所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述弹簧圈(30)从外部的平的、垂直的外壳面出发描绘至少部分地倒圆的、拱形的内 轮廓。 4.根据权利要求3所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述弹簧圈(30)具有类似圆形、类似半圆形的横截面或带有半径的类似三角形的横 截面。 5.根据权利要求1或2所述的脱耦元。
5、件， 其特征在于， 所述弹簧圈(30)具有带有平的接触面的类似三角形或类似四角形的横截面。 6.根据上述权利要求中之一所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述弹簧圈(30)这样成型，使得产生所述弹簧圈(30)在所述燃料喷射阀上和/或在 所述锥形盘(31)上的三点贴靠。 7.根据上述权利要求中之一所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述锥形盘(31)具有六角形的横截面。 8.根据权利要求7所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述锥形盘(31)在横截面方面看具有两个较长和四个较短的限界侧面。 9.根据上述权利要求中之一所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述锥形盘(31)能够以其锥形的逐渐变窄部向上或向下安装。 。
6、10.根据权利要求8所述的脱耦元件， 其特征在于， 所述弹簧圈(30)以其至少部分倒圆的、拱形的内轮廓支撑在所述锥形盘(31)的两个 较长的限界侧面中的一个上。 11.根据上述权利要求中之一所述的脱耦元件， 权 利 要 求 书CN 104024625 A 2/2页 3 其特征在于， 用于所述燃料喷射阀(1)的接收孔(20)构造在所述缸头(9)中并且所述接收孔(20) 具有凸台(23)，所述凸台垂直于所述接收孔(20)的延伸方向地布置并且所述锥形盘(31) 贴靠在所述凸台上。 权 利 要 求 书CN 104024625 A 1/5页 4 用于燃料喷射装置的脱耦元件 技术领域 0001 本发明涉及。
7、一种根据独立权利要求所述类型的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。
8、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。
9、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，US6,009,856A提出，以套筒包围燃料喷射阀并且在形成 的中间室中填满。
10、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 根据本发明的具有权利要求1的特征部分的特征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。
11、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 说 明 书CN 104024625 A 2/5页 5 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。
12、。 0009 非线性的弹簧特征曲线能够通过弹簧圈的几何形状专门地适配相应的应用。所述 刚性也能够通过锥形盘的锥角的变化来改变，由此，能够改变与弹簧圈的接触面。 0010 通过从属权利要求中列举的措施，权利要求1中给出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。
13、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f R 和脱 耦频率f E 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S NVH 并且在名义系统压力F Sys 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。
14、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(尤其由铁氟龙构成)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2。
15、1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 说 明 书CN 104024625 A 3/5页 6 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。
16、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。
17、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。
18、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f R 和脱耦频率f E 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。
19、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F NH ， 0028 2.在空转工作压力的情况下存在的力F L ，和 0029 3.在名义系统压力的情况下存在的力F Sys 。 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。
20、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 说 明 书CN 104024625 A 4/5页 7 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(S NVH )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。
21、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。
22、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。
23、，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。
24、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。
25、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 说 明 书CN 104024625 A 5/5页 8 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。 说 明 书CN 104024625 A 1/4页 9 图1 说 明 书 附 图CN 104024625 A 2/4页 10 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104024625 A 10 3/4页 11 图4 图5 说 明 书 附 图CN 104024625 A 11 4/4页 12 图6 图7 图8 图9 说 明 书 附 图CN 104024625 A 12 。