專利名稱：具有用于減少銜鐵行程漂移的、模壓成型出的閥座的燃料噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在具有燃料噴射裝置的內(nèi)燃機中，燃料通過具有液壓地操作的噴嘴針的燃料噴射器輸入到各個燃燒室中。為此，在燃料噴射器中容納一個閥，該閥例如電磁地或者借助壓電執(zhí)行機構(gòu)控制。通過該閥，一個與噴嘴針形成連接的控制室的輸出節(jié)流裝置被釋放或關(guān)閉。
背景技術(shù)：
在如由現(xiàn)有技術(shù)中公開的燃料噴射器中，在燃料噴射器的殼體中容納一個閥件，在該閥件中構(gòu)造一個輸出節(jié)流裝置，該輸出節(jié)流裝置與一個控制室形成連接。該輸出節(jié)流裝置通過一個關(guān)閉元件釋放或關(guān)閉。為此，在閥件中構(gòu)造一個錐形的閥座，輸出節(jié)流裝置通入該閥座中。為了關(guān)閉該輸出節(jié)流裝置，一個球形的關(guān)閉元件被置于該錐形的閥座中。
為了達到燃料噴射器的用于內(nèi)燃機工作所需的高的打開-和關(guān)閉速度，調(diào)節(jié)閥的關(guān)閉元件被以高速度置于其座上或者由該座上抬起。關(guān)閉元件的這種持續(xù)的開關(guān)導致了閥座的磨損。由于這種磨損引起了銜鐵行程漂移(Ankerhubdrift)。也就是說，用于關(guān)閉輸出節(jié)流裝置的關(guān)閉元件走過的距離由于磨損增加了。關(guān)閉元件的增加的行程距離導致了，在磁控閥的情況下銜鐵的行程距離或者在壓電執(zhí)行機構(gòu)的情況下執(zhí)行機構(gòu)行程也變大了。由此，引起調(diào)節(jié)閥的較長的打開-和關(guān)閉時間并且因此引起噴射口更長的打開時間，由此還引起更大的噴射量。進入內(nèi)燃機的燃燒室中的更多的燃料噴射量導致更高的發(fā)動機排放和更高的燃燒噪音。

發(fā)明內(nèi)容
為了減小閥座的磨損及因此為了降低銜鐵行程漂移，在根據(jù)本發(fā)明的、用于制造用于內(nèi)燃機的具有調(diào)節(jié)閥的燃料噴射器的方法——該調(diào)節(jié)閥釋放或者關(guān)閉一個來自控制室的輸出節(jié)流裝置，其中為了關(guān)閉該輸出節(jié)流裝置將一個關(guān)閉元件置于閥座上——中，該閥座通過借助一個壓模的模壓成型構(gòu)成。因此，避免了閥座在燃料噴射器工作期間塑性地磨損。
在一個優(yōu)選的實施形式中，壓模被以關(guān)閉元件的形狀構(gòu)造，用該壓模模壓成型出閥座。
在應用球形關(guān)閉元件的情況下，該關(guān)閉元件被置于錐形閥座中，該壓模優(yōu)選被以一個球的形狀構(gòu)造，該球具有切向地由該球形成出的截錐。在一個特別有利的實施形式中，該截錐具有一個打開角度，它大于或者等于錐形構(gòu)造的閥座的打開角度。由此，避免了通過壓制擠壓出的材料在壓制部位的朝向輸出節(jié)流裝置的一側(cè)形成一個隆起。在閥被打開的情況下，這個隆起造成燃料流的更強的扼流。這樣導致了，從控制室流出的燃料體積流被減少并且因而也降低了噴射口的打開速度。
為了在閥座的模壓成型時，不是壓模而是閥座變形，該壓模優(yōu)選設有一個由硬質(zhì)金屬材料構(gòu)成的表面。在一個有利的實施形式中整個壓模由硬質(zhì)金屬材料構(gòu)成。對于技術(shù)人員公知的硬質(zhì)金屬材料例如是由碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭、碳化鉬及鈷構(gòu)成的燒結(jié)材料。硬質(zhì)金屬材料優(yōu)選具有在1300-1800HV30范圍內(nèi)的硬度。
在根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的用于內(nèi)燃機的具有調(diào)節(jié)閥的燃料噴射器——該調(diào)節(jié)閥釋放或者關(guān)閉一個來自控制室的輸出節(jié)流裝置，其中，為了關(guān)閉輸出節(jié)流裝置將一個關(guān)閉元件置于閥座上——中，該閥座通過模壓成型被構(gòu)造出。
在一個有利的實施形式中，調(diào)節(jié)閥的閥座錐形地構(gòu)造。用于關(guān)閉或釋放錐形構(gòu)造的閥座的所述優(yōu)選的關(guān)閉元件球形地構(gòu)造。
在另一個實施形式中，閥座被構(gòu)造在一個閥件中，該閥件被容納在燃料噴射器的殼體中。


下面根據(jù)附圖詳細描述本發(fā)明。
在此示出了圖1一個用于高壓存儲器噴射系統(tǒng)的燃料噴射器，圖1.1圖1中的細節(jié)A，圖2一個錐形構(gòu)造的閥座，一個壓模作用在其上，圖3一個根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的錐形構(gòu)造的閥座的輪廓圖，圖4一個在第一實施形式中的錐形構(gòu)造的、模壓成型出的閥座的輪廓圖，圖5一個在第二實施形式中的錐形構(gòu)造的、模壓成型出的閥座的輪廓圖。
具體實施例方式
圖1示出了一個用于高壓存儲器噴射系統(tǒng)的燃料噴射器。
一個燃料噴射器1包括一個噴射器體2，一個閥活塞3在該噴射器體內(nèi)被導向。閥活塞3用一個端面4作用在一個構(gòu)造在噴嘴針6上的壓栓5上。在噴射器體2中在朝向這里未示出的燃燒室的一側(cè)構(gòu)造有至少一個噴射口7。在噴射口7關(guān)閉時，閥活塞3用它的端面4施加一個壓力到噴嘴針6的壓栓5上。因此，噴嘴針6被置于一個座8上并且因此使所述至少噴射口7關(guān)閉。除了閥活塞3的作用在壓栓5上的壓力，一個構(gòu)造為壓簧的彈簧元件9作用在噴嘴針6上。該構(gòu)造為壓簧的彈簧元件9優(yōu)選為一個螺旋彈簧。在圖1示出的實施形式中，這個螺旋彈簧包圍噴嘴針6的壓栓5和閥活塞3的朝向噴嘴針6的部分。為此，彈簧元件9被容納在一個閥腔10中。該彈簧元件9用一個側(cè)面作用在噴嘴針6的階梯狀的擴展部11上并且用另一個側(cè)面作用在閥腔10的端面12上。
燃料噴射器1的燃料供給通過連接管13進行，該連接管與一個這里未示出的高壓存儲器連接。在連接管13中容納一個燃料過濾器14，燃料被在該過濾器中凈化掉其中包含的顆粒，以避免在燃料噴射器1中由于磨損的損壞。一個通道15與燃料過濾器14連接，通過該通道使燃料進入噴嘴腔16中。燃料通過一個環(huán)形縫隙17從噴嘴腔16流到噴射口17。
閥活塞3在背離噴嘴針6的一側(cè)終止在一個控制室18中。該控制室18通過一個輸入節(jié)流裝置19被供給燃料。該輸入節(jié)流裝置19也與該燃料過濾器14連接，以至于在輸入節(jié)流裝置19的入流側(cè)上也產(chǎn)生系統(tǒng)壓力。燃料通過一個輸出節(jié)流裝置20從控制室18進入低壓側(cè)的排出管21中，該排出管例如與一個這里未示出的燃料儲備容器相連接。
輸出節(jié)流裝置20可由一個在此構(gòu)造成球形的關(guān)閉元件22關(guān)閉或者釋放。
在輸出節(jié)流裝置20關(guān)閉時，在控制室18中、在閥腔10中以及在噴嘴腔16中具有系統(tǒng)壓力。由于構(gòu)成控制室18邊界的端面面積大于閥活塞3的朝相反方向指向的面積，所以作用在所述至少一個噴射口7的方向上的壓力大于在相反方向上作用的壓力并且噴嘴針6被置于它的座8上并且因此使該至少一個噴射口7關(guān)閉。一旦關(guān)閉元件22被從它的座上抬起并且因此釋放輸出節(jié)流裝置20，則控制室18中的壓力下降。由此，同樣降低了向著所述至少一個噴射口7的方向作用的壓力。閥活塞3向著輸出節(jié)流裝置20的方向運動。同時，噴嘴針6被從它的座上抬起并且釋放該至少一個噴射口7。
在這里示出的實施變型方案中，關(guān)閉元件22的控制通過一個電控的磁閥23進行。，替代磁閥23，也可以使用一個壓電執(zhí)行機構(gòu)——必要在中間連接一個液力偶合器的或者壓力轉(zhuǎn)換器的情況下——來操作關(guān)閉元件22。
為了簡化燃料噴射器1的制造和裝配，在噴射器體2中使用了一個閥件24，控制室18連同輸入節(jié)流裝置19和輸出節(jié)流裝置20被構(gòu)造在該閥件中。此外，在閥件24中設置了一個孔25，閥活塞3在該孔中被導向。
圖1.1示出圖1中的細節(jié)A。
圖1.1示出了閥活塞3在它的上部位置，也就是，在噴射口7打開時。為了關(guān)閉噴射口7，輸出節(jié)流裝置20被關(guān)閉。在此，關(guān)閉元件22被置于一個閥座26上。為了使關(guān)閉元件22氣密地關(guān)閉輸出節(jié)流裝置20，該閥座26被構(gòu)造在閥件24的錐形構(gòu)造的端面32中。在這里示出的實施形式中，輸出節(jié)流裝置20為此向著關(guān)閉元件22錐形地敞開。通過輸出節(jié)流裝置的關(guān)閉，通到燃料系統(tǒng)低壓部分的連接被中斷?？刂剖?8通過輸入節(jié)流裝置19被供給處在系統(tǒng)壓力下的燃料，該輸入節(jié)流裝置通過一個環(huán)形腔27和一個輸入通道28與高壓存儲器連接。由此，在控制室18中的壓力同樣再次增大到系統(tǒng)壓力。由于控制室18中增大的壓力，作用在閥活塞3上的壓力增加并且閥活塞3向著所述至少一個噴射口7的方向運動。由于閥活塞3通過端面4與噴嘴針6的壓栓5連接，所以噴嘴針6也向著所述至少一個噴射口7的方向運動并且使它關(guān)閉。
關(guān)閉元件22通過一個活塞29與磁閥23的銜鐵連接。在使用壓電執(zhí)行機構(gòu)替代磁閥23的情況下，壓電執(zhí)行機構(gòu)直接作用在活塞29上。
為了避免閥座由于用于將關(guān)閉元件22置于閥座上的高的速度而磨損，由此引起較大的銜鐵行程以及因此引起較長的關(guān)閉時間，閥座26在根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射器中被模壓成型出。由于模壓成型，赫茲表面壓力通過承重比率的提高被降低。也就是說，通過模壓成型，增大了關(guān)閉元件22在閥座26上的支承面。通過表面壓力的降低，一個更小的力作用在閥座26上，由此也減小了它的磨損。閥座26模壓成型的另一個優(yōu)點在于，在壓制區(qū)域中的材料被硬化。由于材料硬化引起磨損的進一步降低。受制造條件制約的粗糙度峰值也變得平滑。
通過閥座26的模壓成型，座的磨損被預處理并且從而在閥座26與關(guān)閉元件22之間的在運行期間的磨損被減小。因此，很大程度上禁止了預噴射量的由于在燃料噴射器工作期間提高的銜鐵行程的增加。在內(nèi)燃機運行期間增加的噴射量導致內(nèi)燃機較高的排放，導致燃燒噪音的提高以及導致整個內(nèi)燃機更強的負載。
為了閥座26的模壓成型，例如使用一個由硬質(zhì)金屬材料制成的壓模，該壓模被以關(guān)閉元件22的形狀構(gòu)造。
圖2示出了一個閥座，壓模被置于該閥座中。
為了避免在模壓成型時在閥座26的朝向輸出節(jié)流裝置20的一側(cè)形成一個隆起，在具有球形關(guān)閉元件22和錐形閥座26的閥的情況下，壓模30被以一個球的形式構(gòu)造，該球具有切向地由該球形成出的截錐31。通過截錐31阻止了，沿著球的形狀構(gòu)成隆起，其方式是，材料通過截錐31的形狀沿著同樣錐形構(gòu)造的閥座26的方向被壓制。
如果在閥座26的模壓成型時構(gòu)成一個這樣的隆起，則在閥打開時減小了通流橫截面。因此該閥用作節(jié)流裝置，由此從輸出節(jié)流裝置20流出的燃料體積流被減少。燃料體積流這種減小導致在控制室18中更緩慢的壓力下降以及因此導致噴嘴針6的打開速度的減小。由此，進一步引起變化的噴射特性，該噴射特性可不利地影響在內(nèi)燃機的燃燒室中的燃燒變化曲線。
截錐31優(yōu)選地具有一個張開角α1，該張開角大于閥座26的張開角α2。在截錐31的張開角α1和閥座26的張開角α2相同時，材料的一部分可以在模壓成型時被朝著輸出節(jié)流裝置20的方向擠壓。在這種情況下，在從閥座26到輸出節(jié)流裝置20的過渡部分上形成了毛刺，在該過渡部分上改變了張開角。這種毛刺導致對燃料流產(chǎn)生不利影響。
在一個有利的實施形式中，張開角α1比閥座26的張開角α2大0-10度。截錐31的更大的張開角α1將導致，在閥座26的區(qū)域中的壓制部位上在截錐31側(cè)形成一個隆起，該隆起用作用于燃料流的、附加的節(jié)流裝置。
在非球形的關(guān)閉元件22情況下，閥座26上的磨損也可通過閥座26的模壓成型來避免。為了在錐形的閥座26情況下避免在閥座26的區(qū)域中形成隆起，即使在非球形的關(guān)閉元件22情況下，以關(guān)閉元件22形狀構(gòu)造的壓模30優(yōu)選也設置一個截錐31，它的張開角α1大于閥座26的張開角α2。這樣，在錐形的閥座26情況下，關(guān)閉元件22除了球形例如也可以以拋物面的或者圓柱形的形狀構(gòu)成。
除了截錐31，壓模30也可以錐的形式終止，它的頂角大于或者等于閥座26的張開角α2。
每種其硬度大于閥座26的材料都適于作為壓模的材料。尤其適于作為壓模30的材料例如是一些硬質(zhì)金屬材料，它們是從硬質(zhì)金屬材料K 01-K 40的族中選擇出的。這些硬質(zhì)金屬材料的硬度根據(jù)成分為1300-1800HV 30。這些硬質(zhì)金屬材料是碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭、碳化鉬和鈷的燒結(jié)材料。除了硬質(zhì)金屬材料，例如一些耐壓的陶瓷也是合適的，這些陶瓷硬于閥座26的材料。
圖3示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的錐形構(gòu)造的閥座的輪廓圖。
在圖3中示出的示意圖的橫坐標33上以毫米示出了閥件24的錐形構(gòu)造的端面32的長度，在該端面中構(gòu)造了閥座26。縱坐標34以微米示出了表面粗糙度。用附圖標記35表示的線示出了閥件24的在關(guān)閉元件22第一次被置于閥座26上之前錐形構(gòu)造的端面的表面。在此已可清楚地看到，閥件24的端面32的表面具有受制造條件制約的粗糙度。關(guān)閉元件22上百萬次的開關(guān)導致在閥座26中的磨損。通過關(guān)閉元件22在閥座26的區(qū)域中產(chǎn)生一個凹部36。該凹部36具有一個磨損深度37，它明顯地大于閥件24的端面32的平均表面粗糙度。由于關(guān)閉元件22的打開-或者關(guān)閉位移僅僅很小，磨損深度37導致了用于關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的關(guān)閉位移的明顯延長。這也導致噴射口7的更緩慢的關(guān)閉，并且由此導致更多的燃料量被噴入燃燒室。這造成發(fā)動機排放的增多和燃燒噪音的增大。
圖4示出了錐形構(gòu)成的閥座的輪廓圖，在其中，閥座用一個球形壓模被模壓成型出。
從圖4可得出，當閥座26被壓制(prgen)時，在調(diào)節(jié)閥第一次關(guān)閉之前表面35明顯地更光滑。閥座被壓制在其中的壓制深度用附圖標記39表示。由于球形的壓模，被模壓成型出的閥座26具有一個扇形的橫截面。這導致了，朝向輸出節(jié)流裝置20形成一個隆起40。在輸出節(jié)流裝置20被打開時，隆起40導致通流橫截面被減小。由于這個原因，在輸出節(jié)流裝置20被打開時，閥座26被用作附加的節(jié)流裝置。
通過閥座26的壓制，在閥座26區(qū)域中的材料被硬化。在閥座26中材料的硬化以及關(guān)閉元件22變大的支承面導致在關(guān)閉元件22多次打開-和關(guān)閉運動之后，形成一個具有與不是壓制出的閥座26相比只很小的關(guān)閉深度37的凹部36。
圖5示出了在使用球形壓模時，具有在其中模壓成型出的閥座26的閥件24的端面32，在球形壓模情況下切向地從球形成出一個截錐。還示出了在使用這樣一種壓模時，表面35的粗糙度在調(diào)節(jié)閥第一次關(guān)閉前小于在不是壓制出的閥座26的情況下的表面粗糙度。通過在壓模30上的錐形方式僅在閥座26的朝向輸出節(jié)流裝置20的一側(cè)產(chǎn)生一個輕微的隆起40。在使用具有切向地由該球形成出的截錐31的球形的壓模30時，在關(guān)閉元件22多次打開-和關(guān)閉運動之后也產(chǎn)生一個具有與不是模壓成型出的閥座26相比僅很小的關(guān)閉深度37的凹部36。模壓成型出的閥座26的壓制深度在圖5中也用附圖標記39表示。
參考標號表1燃料噴射器 14燃料過濾器2噴射器體 15通道3閥活塞 16噴嘴腔4端面 17環(huán)形縫隙5壓栓 18控制室6噴嘴針 19輸入節(jié)流裝置7噴射口 20輸出節(jié)流裝置8座 21排出管9彈簧元件 22關(guān)閉元件10閥腔23磁閥11階梯狀的擴展部 24閥件12閥腔10的端面25孔13連接管 26閥座
27環(huán)形腔 35在第一次關(guān)閉之前的表面28輸入通道 36凹部29活塞 37關(guān)閉深度30壓模 38座寬度31截錐 39壓制深度32端面 40隆起33橫坐標 α1截錐31的張開角34縱坐標 α2閥座26的張開角
權(quán)利要求
1.用于制造用于內(nèi)燃機的燃料噴射器(1)的方法，該燃料噴射器具有一個調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥釋放或關(guān)閉一個來自控制室(18)的輸出節(jié)流裝置(20)，其中，為了關(guān)閉輸出節(jié)流裝置(20)，一個關(guān)閉元件(22)被置于一個閥座(26)上，其特征在于，該閥座(26)通過借助壓模(30)的模壓成型被構(gòu)造出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該壓模(30)被以關(guān)閉元件(22)的形狀構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該壓模(30)被以球的形狀構(gòu)造，該球具有切向地由該球形成出的截錐(31)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該截錐(31)具有一個張開角(α1)，它大于或等于錐形構(gòu)成的閥座(26)的張開角(α2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，該壓模(30)的表面由硬質(zhì)金屬材料制成。
6.用于內(nèi)燃機的燃料噴射器，具有一個調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥釋放或關(guān)閉一個來自控制室(18)的輸出節(jié)流裝置(20)，其中，為了關(guān)閉輸出節(jié)流裝置(20)，一個關(guān)閉元件(22)被置于一個閥座(26)上，其特征在于，該閥座(26)通過模壓成型被構(gòu)造出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射器，其特征在于，該閥座(26)被錐形地構(gòu)造。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的燃料噴射器，其特征在于，該關(guān)閉元件(22)被球形地構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8之一所述的燃料噴射器，其特征在于，該閥座(26)被構(gòu)造在一個閥件(24)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造用于內(nèi)燃機的具有調(diào)節(jié)閥的燃料噴射器1的方法，該調(diào)節(jié)閥釋放或關(guān)閉一個來自控制室18的輸出節(jié)流裝置20，其中，為了關(guān)閉輸出節(jié)流裝置20，一個關(guān)閉元件22被置于一個閥座26上。該閥座26通過借助壓模30的模壓成型被構(gòu)造出。本發(fā)明還涉及一種燃料噴射器，它被通過所述方法制造。
文檔編號F02M61/16GK101040115SQ200580034472
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月9日
發(fā)明者馬庫斯·呂克勒, 阿克塞爾·施瑙費爾, 約阿希姆·萊希特 申請人:羅伯特·博世有限公司