專利名稱：用于燃料噴射泵的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)的閥，它具有權(quán)利要求1前序部分中所說明的特征，確切地說它尤其是用于共軌噴射系統(tǒng)的噴射器。
背景技術(shù)：
共軌噴射系統(tǒng)具有多個(gè)噴射器，這些噴射器在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置的控制下由高壓泵從一個(gè)稱為共軌的中央的高壓儲(chǔ)存器被供給燃料并且將燃料通過一個(gè)閥噴射到內(nèi)燃機(jī)的缸的燃燒室中。這樣一種閥也已由本申請人的DE 199 40 296 A1公開，并且視閥位置而定當(dāng)燃料應(yīng)通過該閥被噴射到一個(gè)缸的燃燒室中或者燃料的輸送應(yīng)被中斷時(shí)，用于使該噴射系統(tǒng)的一個(gè)噴射器的高壓區(qū)域與一個(gè)低壓區(qū)域相連接或與該低壓區(qū)域斷開。
如果燃料在閥打開的情況下以高的速度流動(dòng)通過在閥座與密封面之間形成的環(huán)形通道——該環(huán)形通道的橫截面在該閥座之后被強(qiáng)地?cái)U(kuò)寬，則在那里會(huì)在燃料中引起氣蝕。如果壓力局部地降低到燃料的蒸氣壓力之下，則在燃料中形成一些汽泡。在壓力重新升高時(shí)，汽泡中的燃料凝結(jié)，其中該燃料以高的速度沖擊在環(huán)形通道的相鄰的邊界面上。由此可在閥座緊后面導(dǎo)致氣蝕損害的出現(xiàn)，通過該氣蝕損害以進(jìn)一步的腐蝕甚至也侵蝕閥座本身。
為了解決這個(gè)問題，DE 199 40 296 A1中提出，從閥縫隙的區(qū)域中的一個(gè)最小橫截面起以一個(gè)恒定的梯度擴(kuò)寬環(huán)形通道的橫截面。但已經(jīng)證實(shí)，這項(xiàng)措施并非總是足夠來可靠地避免氣蝕損害。

發(fā)明內(nèi)容
相比之下，在使用根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1中所述特征的閥時(shí)可以以滿意的結(jié)果避免了氣蝕損害，因?yàn)槿剂狭髟陂y座之后不是被簡單地僅朝軸向方向偏轉(zhuǎn)。取而代之的是，該燃料流在流過凹槽時(shí)獲得一個(gè)在離開閥元件的中心軸線指向的方向上的速度分量，由此該燃料流在從該凹槽出來后撞擊在閥殼體的排流孔的內(nèi)壁的一個(gè)位于對面的區(qū)域上。在沖撞時(shí)，燃料流的一部分沿著內(nèi)壁在朝閥縫隙的方向上被引導(dǎo)回來，由此在緊鄰該閥縫隙的后面在凹槽與內(nèi)壁的位于對面的壁區(qū)域之間的擴(kuò)寬的環(huán)形空間中形成一個(gè)渦流。通過該渦流一方面使附加的燃料進(jìn)入到閥縫隙之后的環(huán)形空間中，因此在那里存在增多的燃料，這與閥縫隙附近的氣蝕現(xiàn)象相反作用并且由此與閥座上的長期造成的氣蝕損害反作用。另一方面，所述在朝著閥縫隙的方向上被引導(dǎo)回來的燃料沿著閥殼體的內(nèi)壁流動(dòng)，由此可恰好在這個(gè)尤其遭受氣蝕危險(xiǎn)的區(qū)域中引入附加的燃料并且可避免由于燃料壓力降低造成的局部的汽泡形成。
凹槽在本發(fā)明的上下文中應(yīng)理解為閥元件的圓周上的凹的環(huán)形槽，而橫截面加粗部分應(yīng)理解為閥元件的這樣一個(gè)在流動(dòng)方向上鄰接的部分，該部分的直徑比該環(huán)形槽的區(qū)域中的直徑大。
在閥縫隙之后的擴(kuò)寬的環(huán)形腔中的特別好的渦流形成在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的構(gòu)型中這樣來實(shí)現(xiàn)，即在凹槽與橫截面加粗部分之間設(shè)置一個(gè)側(cè)凹的環(huán)繞的斷流棱邊，在兩側(cè)與這個(gè)棱邊鄰接的凹槽的及橫截面擴(kuò)寬部分的外部的圓周面區(qū)段在該斷流棱邊上以一個(gè)優(yōu)角彼此相遇。
在橫截面加粗部分側(cè)上與該棱邊鄰接的外部的圓周面區(qū)段優(yōu)選基本上平行于閥元件的中心軸線定向，而在凹槽側(cè)上與該棱邊鄰接的圓周面區(qū)段優(yōu)選逆著流動(dòng)方向以一個(gè)20與80度之間、優(yōu)選30與60度之間的角度朝閥元件的中心軸線傾斜，使得這兩個(gè)圓周面區(qū)段以一個(gè)200與260度之間、優(yōu)選190與240度之間的角度彼此相遇。
斷流棱邊的特別簡單且成本低廉的制造，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選構(gòu)型可這樣來實(shí)現(xiàn)，在最終加工閥元件時(shí)，該閥元件的外部的圓周面至少在位于閥座對面的密封面及凹槽的區(qū)域中被磨掉直到最終的直徑，但在橫截面加粗部分的區(qū)域中卻不這樣，使得在那里保留的材料自動(dòng)地導(dǎo)致斷流棱邊的形成。在這種情況下，閥元件的橫截面在流動(dòng)方向上在該橫截面加粗部分之后逐漸收縮，但這不是必須是這種情況。
為了提供閥元件的對于批量生產(chǎn)可成本低廉地制造的幾何結(jié)構(gòu)，所述凹的凹槽符合目的地具有一個(gè)曲率半徑，該曲率半徑優(yōu)選至少為0.2mm并且符合目的地在該凹槽的整個(gè)寬度上保持大小相同。
為了促進(jìn)渦流形成，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)有利構(gòu)型也可提出，排流孔的一個(gè)基本上位于該凹槽對面的內(nèi)壁區(qū)段不平行于閥元件的中心軸線或排流孔的中心軸線定向，而是在這個(gè)區(qū)段中設(shè)置上一個(gè)臺(tái)階或斜面，該臺(tái)階或斜面有助于燃料流的一部分在朝閥縫隙的方向上的偏轉(zhuǎn)。


下面在實(shí)施例中借助附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖表示圖1根據(jù)本發(fā)明的閥的閥元件或閥栓柱的側(cè)視圖；圖2該閥在圖1的局部Z的閥縫隙的區(qū)域中的放大的橫截面視圖；圖3相應(yīng)于圖2的局部放大圖，但該閥元件在流動(dòng)方向上在閥縫隙之后具有不同的幾何結(jié)構(gòu)；圖4相應(yīng)于圖2的局部放大圖，但該閥元件及閥殼體在流動(dòng)方向上在閥縫隙之后具有另一個(gè)不同的幾何結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
附圖中僅部分地示出的閥2是一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的共軌噴射系統(tǒng)的噴射器的一部分，該噴射器用于將燃料從一個(gè)稱為共軌的中央的高壓儲(chǔ)存器噴射到該內(nèi)燃機(jī)的缸的燃燒室中。
這樣一個(gè)噴射器的完整的結(jié)構(gòu)例如已在本申請人的DE 196 19523 A1中詳細(xì)說明，而關(guān)于其閥的結(jié)構(gòu)的其它細(xì)節(jié)可從本申請人的已述的DE 199 40 296 A1中獲知，因而在此不再詳細(xì)描述，并且為此目的請參考所述的公開文獻(xiàn)。
閥2主要包括一個(gè)閥殼體4，一個(gè)旋轉(zhuǎn)對稱的閥栓柱6(參見圖1)可軸向運(yùn)動(dòng)地插入到該閥殼體中。閥栓柱6具有一個(gè)錐狀的在流動(dòng)方向上逐漸收縮的密封面8，該密封面在閥2閉合的情況下密封地靠置在殼體4的一個(gè)互補(bǔ)的錐狀的閥座10上。圖2至圖4非常清楚地示出，在閥2打開的情況下，密封面8與閥座10一起限定一個(gè)環(huán)狀流動(dòng)通道形式的環(huán)繞著閥栓柱6的閥縫隙12，待噴射的燃料通過該閥縫隙從閥2的高壓側(cè)14流向其低壓側(cè)16。
閥栓柱6還具有一個(gè)在流動(dòng)方向上在密封面8緊后面設(shè)置在該閥栓柱的外圓周中的環(huán)繞的凹槽18，即一個(gè)在縱向截面中凹的溝或槽，在該凹槽的軸向?qū)挾壬?，閥栓柱6的直徑小于其在該凹槽之前或之后的直徑，在該凹槽之后該閥栓柱6設(shè)置有一個(gè)與該凹槽18鄰接的橫截面加粗部分20。
凹槽18用于使在閥座10之后基本上在軸向方向上引出的燃料流的至少一部分這樣地偏轉(zhuǎn)，使得該燃料流具有一個(gè)離開閥栓柱6的中心軸線22指向的速度分量并且在該燃料流從凹槽18出來后撞擊在閥殼體4的排流孔26的內(nèi)壁24的一個(gè)位于對面的區(qū)域上。在圖2、3及4中通過一些箭頭非常清楚地示出的，該燃料流在此分成兩個(gè)分流，這些分流中較大的一個(gè)在碰撞后沿著排流孔26的內(nèi)壁24被引導(dǎo)到孔26的下游的部分中，而較小的一個(gè)逆著流動(dòng)方向朝閥縫隙12被引導(dǎo)回來。在凹槽18與內(nèi)壁24的位于對面的壁區(qū)域之間的、在流動(dòng)方向上連接在閥縫隙12之后的擴(kuò)寬的環(huán)形空間30中，這個(gè)分流與從閥縫隙12流出的燃料流一起形成一個(gè)渦流32，該渦流保護(hù)閥殼體4在閥座10緊后面的區(qū)域中免受由氣蝕造成的腐蝕，因此閥座10即使在一個(gè)長的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)也保持不被損壞。
為了形成這種起保護(hù)作用的渦流32，從凹槽18出來的燃料流的相對于閥栓柱6的中心軸線22的傾斜角不可過小，因?yàn)榉駝t全部燃料被直接偏轉(zhuǎn)到排流孔26中。因此一方面凹槽18不應(yīng)構(gòu)造得過平坦，而是應(yīng)相對于所述鄰接的橫截面加粗部分具有一個(gè)一定的最小深度T(圖1)，該最小深度在閥栓柱6在密封面的中間處的直徑為1.35mm時(shí)應(yīng)優(yōu)選大于0.04mm。另一方面，凹槽18在過渡到所述橫截面加粗部分的過渡部位處不應(yīng)被倒圓，因?yàn)檫@樣從凹槽18出來的燃料流相對于中心軸線22的傾斜角會(huì)變小。取而代之的是，在凹槽18與所述橫截面加粗部分20之間設(shè)置一個(gè)環(huán)繞的棱邊34，在該棱邊上，凹槽18的及橫截面加粗部分20的彼此鄰接的外部的圓周面區(qū)段36、38夾有一個(gè)優(yōu)角β(圖1)，該優(yōu)角至少應(yīng)為200度，優(yōu)選應(yīng)在220度與240度之間。不同于過渡部位被倒圓，在這樣一個(gè)棱邊34上，燃料的流動(dòng)被從閥栓柱6的圓周面斷開，但這由于閥栓柱6的硬化的表面而不導(dǎo)致氣蝕損害。棱邊34上的流動(dòng)斷開導(dǎo)致燃料從凹槽18以這樣一個(gè)相對于中心軸線22的傾斜角出來，該傾斜角基本上與在凹槽18內(nèi)部的與棱邊34鄰接的圓周面區(qū)段36的傾斜角α相等。視該傾斜角選擇得多大而定，當(dāng)燃料流沖撞在排流孔26的內(nèi)壁24的位于對面的區(qū)域上時(shí)，多些或少些的燃料在朝閥縫隙12的方向上被導(dǎo)回來。通過合適地選擇這個(gè)傾斜角——它優(yōu)選在20與60度之間，回流的燃料的份額則可被調(diào)節(jié)到這樣一個(gè)值，使得一方面通過渦流的形成避免在閥座10緊后面的氣蝕損害，但另一方面該渦流形成不對燃料在其從閥縫隙12出來之后的排流造成不利的影響。
在所有示出的實(shí)施例中，沿著內(nèi)壁24回流的燃料保護(hù)直到閥縫隙12緊后面的內(nèi)壁免受氣蝕引起的損害，該氣蝕引起的損害否則可能由于燃料從閥縫隙12排出到環(huán)形空間30時(shí)燃料中的壓力降低造成。
圖2示出了一個(gè)閥栓柱6，在該閥栓柱上，在凹槽18內(nèi)部的與棱邊34鄰接的圓周面區(qū)段36以一個(gè)相對于閥栓柱6的中心軸線22傾斜約60度的傾斜角α定向，燃料因此相當(dāng)陡地撞擊在排流孔26的內(nèi)壁24上并且從而相對多的燃料在朝閥縫隙12的方向上被導(dǎo)回來，而圖3及圖4示出了兩個(gè)閥栓柱6，在這些閥栓柱中，這個(gè)傾斜角α約為35度或約為20度，并且因此相應(yīng)地較少的燃料在形成一個(gè)渦流34的情況下在朝閥縫隙12的方向上被引導(dǎo)回來。
因?yàn)閮A斜角α在圖4中已經(jīng)處于界限范圍中——在該界限范圍中仍可形成一個(gè)渦流34，所以在這里排流孔26的位于對面的內(nèi)壁24設(shè)置有一個(gè)小的臺(tái)階40。這個(gè)臺(tái)階40由于其相對于閥栓柱6及排流孔26的中心軸線22傾斜的表面而有助于燃料流的一部分在朝閥縫隙12的方向上的導(dǎo)回。
凹槽18的凹的邊界在所有實(shí)施例中都是圓形的，其中曲率半徑不應(yīng)低于0.2mm，以便可實(shí)現(xiàn)成本低廉地批量生產(chǎn)閥栓柱6。在凹槽18的朝著閥縫隙12的側(cè)上，該凹槽優(yōu)選與密封面8平滑地過渡(Uebergangslos)，如在所有實(shí)施例中所示的。
在凹槽18的另一側(cè)上的銳的斷流棱邊34在批量生產(chǎn)閥栓柱6時(shí)可成本低廉地這樣制造，即閥栓柱6在其最終加工時(shí)在橫截面加粗部分20兩側(cè)被磨掉達(dá)到其最終的直徑，但在橫截面加粗部分20的區(qū)域中不這樣，由此在那里保留在閥栓柱6的最終磨削加工前存在的直徑，這在過渡到凹槽18的過渡部位處自動(dòng)地導(dǎo)致斷流棱邊34的形成。
權(quán)利要求
1.用于燃料噴射系統(tǒng)的閥，具有一個(gè)構(gòu)造在閥殼體中的閥座及一個(gè)可在該閥殼體中運(yùn)動(dòng)的閥元件，該閥元件具有一個(gè)在該閥閉合時(shí)密封地靠置在該閥座上的密封面，該密封面在閥打開時(shí)與該閥座一起限定一個(gè)被燃料流過的閥縫隙，其特征在于該閥元件(6)具有一個(gè)在流動(dòng)方向上緊鄰地設(shè)置在該密封面(8)后面的環(huán)繞的凹槽(18)，該閥元件(6)的一個(gè)環(huán)繞的橫截面加粗部分(20)與該凹槽相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的閥，其特征在于在該凹槽(18)與該橫截面加粗部分(20)之間設(shè)置有一個(gè)環(huán)繞的棱邊(34)，在該棱邊上該凹槽(18)的及該橫截面加粗部分(20)的彼此鄰接的外部的圓周面區(qū)段(36，38)以一個(gè)角(β)相遇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的閥，其特征在于該閥元件(6)的這些圓周面區(qū)段(36，38)在該棱邊(34)上以一個(gè)優(yōu)角(β)彼此相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的閥，其特征在于所述在橫截面加粗部分(20)側(cè)與該棱邊(34)鄰接的外部的圓周面區(qū)段(38)基本上平行于該閥元件(6)的中心軸線(22)地定向。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中一項(xiàng)的閥，其特征在于所述在凹槽(18)側(cè)與該棱邊(34)鄰接的圓周面區(qū)段(36)以一個(gè)20與60度之間的角相對于該閥元件(6)的中心軸線(22)傾斜。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的閥，其特征在于該凹槽(18)的曲率半徑大于0.2mm。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的閥，其特征在于該凹槽(18)及該密封面(8)平滑地彼此過渡。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的閥，其特征在于該閥元件(6)的橫截面在流動(dòng)方向上在橫截面加粗部分(20)之后逐漸收縮。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的閥，其特征在于該閥元件(6)的一個(gè)外部的圓周面至少在該密封面(8)及該凹槽(18)的區(qū)域中、但不在該橫截面加粗部分(20)的區(qū)域中、被磨掉。
10.燃料噴射泵，其特征在于該燃料噴射泵具有一個(gè)根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)的閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于燃料噴射系統(tǒng)的閥(2)，具有一個(gè)構(gòu)造在閥殼體(4)中的閥座(8)及一個(gè)可在該閥殼體(4)中運(yùn)動(dòng)的閥元件(6)，該閥元件具有一個(gè)在該閥(2)閉合的情況下密封地靠置在該閥座(8)上的密封面(10)，該密封面在閥(2)打開的情況下與該閥座(8)一起限定一個(gè)被燃料流過的閥縫隙(12)。為了避免氣蝕損害而提出，該閥元件(6)具有一個(gè)在流動(dòng)方向上緊鄰地設(shè)置在該密封面(8)后面的環(huán)繞的凹槽(18)，該閥元件(6)的一個(gè)環(huán)繞的橫截面加粗部分(20)與該凹槽連接。
文檔編號(hào)F02M59/46GK1875184SQ200480032509
公開日2006年12月6日 申請日期2004年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者斯特凡·許爾格, 沃爾夫?qū)な┨乜巳R因, 霍爾格·拉普, 維奧萊納·沙薩紐克斯 申請人:羅伯特·博世有限公司