專利名稱：微微型燃料噴射閥的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及燃料噴射閥的領域，特別是一種小型高速電控的內(nèi)燃機燃料噴射閥。
當前內(nèi)燃機燃料控制裝置的趨向是用電子儀器來計算內(nèi)燃機的燃料需要和經(jīng)過用電操縱燃料噴射閥對內(nèi)燃機提供所計算的燃料量。到目前為止，燃料噴射閥在輸送的燃料數(shù)量精確度方面仍有限制因素。因此，汽車制造業(yè)要共同努力提高這些燃料噴射閥的工作性能以改善其準確性和降低其成本。現(xiàn)在，大多數(shù)使用在汽車制造業(yè)的燃料噴射閥是勞動密集型的，需要相對大量的高精度公差、裝配復雜和校準程序的機械加工零件。
這個問題最初在美國專利No.4，552，371中已經(jīng)提出，該專利揭示了一種特別用來減小機械加工零件數(shù)量的燃料噴射閥。其后，一種小型的燃料噴射閥裝置公開在美國專利4，643，359號中，該裝置進一步減少了需要精密加工的部件數(shù)量，已是比較易于裝配、校準并具有優(yōu)良的高速工作性能。
本發(fā)明是一種超小型或微微型燃料噴射閥，比在美國專利4，643，359號中公開的小型燃料噴射閥還要小，有較少需要精密機械加工的零件和具有卓越的高速工作特性。
本發(fā)明是一超小型或微微型噴射閥，該閥具有市場上可買到較大的汽車燃料噴射閥的滿負荷燃料輸送能力。這種微微型燃料噴射閥的類型是具有一可磁導的外殼、一閥座件、一定子、一銜鐵和一用電操縱的電磁線圈。微微型燃料噴射閥的特征在于可磁導的圓筒形外殼具有一中心軸線、一設置在其一端與中心軸線同心的導向孔和一些液體輸入口徑向地圍繞緊靠導向孔的內(nèi)端的圓筒形外殼配置。閥座件固定到有導向孔端部的圓筒形外殼上。閥座件有一出口藉以構(gòu)成與圓筒形外殼的中心軸線同心，一同心孔板凹座備置在面對圓筒形外殼的端面中和一在緊靠圓筒形外殼的閥座件端面上的閥座。一孔板安放在孔板凹座中且具有一與出口同心的標定孔。定子有一連接在圓筒形外殼的另一端的徑向凸緣和一軸向地從徑向凸緣向閥座件延伸的磁極件。磁極件有連接在凸緣上的一端和一自由端。銜鐵可往復地安裝在閥座件和磁極件間的導向孔中。銜鐵有一可與閥座接合的閥門部分和一回動彈簧孔。一回動彈簧使一端安放在回動彈簧孔中和另一端銜接磁極件的自由端?；貏訌椈僧a(chǎn)生一個力偏壓銜鐵朝向閥座件并使閥門部分與閥座進入貼接。密封機構(gòu)配置在圓筒形外殼之中，用來提供在若干液體輸入口和電磁線圈間的液態(tài)緊密封。
本發(fā)明的目的是為了提供一小的燃料噴射閥，供具有燃料供給通道整體在進氣管中的一些內(nèi)燃機上使用。
本發(fā)明的另一目的是為了提供一種小的燃料噴射閥，具有市場上可買到的較大的汽車燃料噴射閥同樣的燃料輸送能力而且還有優(yōu)良的高速性能。
本發(fā)明的又一目的是為了提供一種具有最少量的彈性密封墊的燃料噴射閥。
本發(fā)明的最后目的是為了提供一具有最少精密機械加工零件的燃料噴射閥。
本發(fā)明這些目的和其它目的將從看懂與附圖結(jié)合的詳細說明中一目了然。


圖1是一表示安裝在具有燃料供給通道的、內(nèi)燃機進氣管中的微微型燃料噴射閥的截面?zhèn)纫晥D;
圖2是一微微型燃料噴射閥的截面?zhèn)纫晥D;
圖3是一截面視圖取自圖23-3剖面箭頭方向表示液體流道的位置和形狀;
圖4是一截面視圖取自圖23-3剖面箭頭方向表示液體流道的另一種位置;
圖5是一表示螺旋型液體流道的圓筒形外殼的局部截面?zhèn)纫晥D;
圖6是一閥座件的單獨截面?zhèn)纫晥D;
圖7是一接線性的單獨截面?zhèn)纫晥D;
圖8是一銜鐵的單獨截面?zhèn)纫晥D;
圖9是另一實施例的銜鐵的單獨的截面?zhèn)纫晥D;
圖1表示一種安裝在具有整體燃料供給通道14的內(nèi)燃機進氣管12中的微微型燃料噴射閥10。微微型燃料噴射閥10被放置在噴射器插座16里并通過一固定板18貼接從微微型燃料噴射閥10中突出的徑向前緣20，而把噴射閥10銷定就位。一緊固件，如一螺釘22，將固定板牢固到進氣管上。燃料經(jīng)環(huán)繞其靠近整體燃料供給通道14的周緣設置的一系列入口24而由微微型燃料噴射閥10接受。正如在常規(guī)的燃料噴射裝置中;一燃料泵(圖中未表示)在壓力下把燃料抽送到整體燃料噴射通道14和一壓力調(diào)節(jié)器(圖中未表示)來控制燃料供給通道14中的燃料壓力?！癘”形圈72、74在整體燃料供給通道14兩相對側(cè)上構(gòu)成微微型燃料噴射閥10和噴射器插座16的內(nèi)壁之間的液態(tài)緊密封以避免燃料泄漏到進氣管12或從外部漏到空氣進口管。
微微型燃料噴射閥10的詳細結(jié)構(gòu)示于圖2。微微型燃料噴射閥10具有一般圓筒形外殼26，該外殼26有一直線形部分28和一縮頸部分30?？s頸部分30設有一作為銜鐵34導向用的軸向?qū)蚩?2。導向孔34沿銜鐵34的長度延伸一個距離足以防止銜鐵34在導向孔中翹起。這將減小這些部件之間的摩擦和維持銜鐵34的端面與圓筒形外殼的軸線相垂直。一沉孔42設置在與導向孔32同心的圓筒形外殼的端部上。沉孔42的底部形成一供閥座件40用的座。最好，沉孔42的底部與同導向孔32的內(nèi)表面同時磨削加工以確保彼此垂直。圓筒形外殼26還有若干如前述的入口24，徑向地穿過緊靠縮頸部分的壁。
如圖3的截面視圖所示更為明了，若干液流通道38沿著導向孔32的內(nèi)壁設置?；蛘?，如圖4所示，液流通道38可以設置在銜鐵34的外表面里。技術(shù)上眾所周知，液流通孔38可以是如圖2所示的平行于導向孔32的軸心線或者可以是如圖5所示的螺旋形液流通孔。螺旋形液流通孔對流過的液體產(chǎn)生一種旋渦運動，將增加微微型燃料噴射閥出口的噴射錐體的夾角。最好，圓筒形外殼由400系列磁性不銹鋼制成，例如AISI430FR，并且是由棒材切斷加工而成。
閥座件40安放在圓筒形外殼26的縮頸部分30的自由端上設置的沉孔42中。閥座件40由磁性不銹鋼制成，例如AISI440，并且在緊靠縮頸部分30具有一第一徑向凸緣44和在其相對端上的一第二徑向凸緣46。圍住沉孔42的圓筒形壁的端部36翻倒在所示的第一徑向凸緣44上，使得閥座件40固定在圓筒形外殼26的端部。鄰靠銜鐵34的閥座件40的內(nèi)端面經(jīng)研磨加工形成一平直的閥座48。經(jīng)研磨的表面遍及閥座的整個表面并且貼接著沉孔42的底所形成的座。這將確保研磨的閥座48與導向孔32垂直。研磨的閥座48也貼接在沉孔42的底上形成的座就是這種燃料噴射閥的特殊的特點。
一與圓筒形外殼26的軸心線同心呈階梯井式的孔板凹座50形成在面對閥座的端邊的閥座件40中。
如圖6更清晰所示;一出口52穿過與圓筒形外殼軸線54同心的孔板凹座50的底部。一具有與出口52同心的標定孔58的孔板56安放在孔板凹座50的底部且通過壓入孔板凹座的保持架60加以固定。標定孔58的直徑是選定的，使得微微型燃料噴射閥在其充分打開的狀態(tài)時調(diào)節(jié)該閥的最大燃料流率。保持架60有一徑向段62分別連接二同心的圓筒形段64、66。徑向段62座落在孔板凹座50的頂和底直接形成的臺肩68上。最好，保持架60的徑向段62是柔性的并起一彈簧作用，從而使標定孔板56保持靠牢在孔板凹座50的底部。這將避免保持架60在壓入孔板凹座50時使閥座48變形。
回到圖2，分別為第一和第二的徑向凸緣44、46之間的閥座件40的部分形成一外圓周“O”形環(huán)槽70，固定第一“O”形環(huán)72。有關(guān)前述的圖1中，第一“O”形環(huán)72在整體燃料供給通道14的前方形成微微型燃料噴射閥10和噴射器插座16之間的液態(tài)緊密封。前述的第二“O”形環(huán)74在整體燃料供給通道的對側(cè)上形成圓筒形外殼26和噴射器插座16的內(nèi)表面之間的液態(tài)緊密封。
定子76安裝在圓筒形外殼26中。定子76有一和圓筒形外殼26的軸心線同心的磁極件78和一整體的徑向凸緣80，該凸緣80圍住對著閥座件40的圓筒形外殼26的端部。徑向凸緣80設有一些等間距的徑向孔82和一對靠著圓筒形外殼26的端部安置的徑向前緣102。為了把定子76固定在圓筒形外殼26內(nèi)，覆蓋徑向82的圓筒形外殼26的部分向內(nèi)凹進。定子76是由400系列磁性不銹鋼制成，例如430FR或繞結(jié)鐵。
電磁線圈86最好直接纏繞在接線架88和環(huán)形內(nèi)密封墊90之間的定子76的磁極件78上。接線架88具有一管盤92和一對電接線柱94，如圖7所示，該接線柱將電源引到電磁線圈86。電接線柱94穿過一對在定子徑向凸緣80所形成的配合孔96。電接線柱94通過一對圍住電接線柱的凸起部98和定子徑向凸緣隔離。這些凸起部98和管盤92形成整體且伸過徑向凸緣的配合孔96。或者，電磁線圈86可以繞在技術(shù)上常用的分離管盤上。
一電連接外套100被模壓到圓筒形外殼26的端部，環(huán)繞電接線柱94使形成市場上可買到的插入式電連接器，例如由俄亥俄州沃倫地方的帕克特電氣公司(PackardElectric)制造的梅特里一帕克(Metri-Pack)1500系列連接器。
電連接外套100由象玻璃纖維增強尼龍那樣的結(jié)構(gòu)塑料制成，并且把定子徑向凸緣80的徑向前緣102栓住使電連接外套固定在微微型燃料噴射閥的后端。如圖2所示，結(jié)構(gòu)塑料還可以堵塞徑向孔82。
環(huán)形內(nèi)密封墊90由如丁腈橡膠(Bun2N)或維特綸(Vitron)玻璃纖維那樣的耐油彈料制成且將磁極件78和圓筒形外殼26內(nèi)表面之間的縫隙封住。環(huán)形密封墊90是唯一用在微微型燃料噴射閥10的內(nèi)密封墊并使電磁線圈86和接線架88與接受經(jīng)過入口24的燃料隔開。這意味著在彈性密封墊數(shù)量上與現(xiàn)在市場上可買得到的燃料噴射閥用的內(nèi)密封墊的數(shù)量相比明顯地減少。
銜鐵34由具有高導磁性的材料制成，例如軟鐵或硅鐵。如圖8所示，銜鐵34有一軸向回動彈簧孔104和一設置在緊靠閥座件40的表面上呈凸臺狀的閥門部分106。閥門部分106的端面與銜鐵34的圓柱形表面垂直，而且最好象圓柱表面一樣同時磨削加工以保證兩個表面彼此垂直。然后，閥門部分106的端面被研磨平直以便與閥座件40的閥座48一起形成液態(tài)緊密封。要注意閥的密封表面由閥門部分106的直徑和通過閥座件40所提供的出口52的直徑所決定。這就不需要提高與常規(guī)平閥一起使用的突起內(nèi)環(huán)型座。
垂直于導向孔32內(nèi)表面的沉孔42底部的磨削，垂直于銜鐵34外表面的閥門部分106端面的磨削和閥座48和閥門部分106端面的連續(xù)研磨結(jié)果形成一抗漏平閥，其所花費的制造成本比其它已知的燃料噴射閥要低。
或者，如圖9所示，一種諸如由嵌入球118構(gòu)成的球形閥座件，把該球嵌置于銜鐵34的端部，就能接合閥座件40中形成的圓錐形閥座(圖中未表示)。
回動彈簧108安置在磁極件78的端面110和銜鐵回動彈簧孔104的底部之間并產(chǎn)生一個力，此力偏壓銜鐵34朝向閥座件44并使閥門部分106靠向閥座48的表面。由于回動彈簧108放置在回動彈簧孔104中，各力被集中在中心軸線周圍和緊靠閥座48銜鐵的端部附近。結(jié)果，由回動彈簧產(chǎn)生的徑向和橫向的力明顯減小，由此保證閥門部分的合適地座落在閥座48上。這個徑向和橫向力的減小也會減少銜鐵34和圓筒形外殼的導向孔32之間的摩擦力。
泄放槽112設置在面向磁極件78銜鐵34的端面中，使得銜鐵34和定子76之間形成一低阻液體過道。這允許液體在銜鐵由回動彈簧108移動到貼接閥座48時很快注入定子76和銜鐵34之間已增大的容積，而在電磁線圈通電時通過銜鐵34和定子76之間已減小的容積很快地排出。
銜鐵34用硬質(zhì)、耐腐蝕和無磁性的低摩擦材料鍍覆以便減少銜鐵34與導向孔32的內(nèi)表面之間的摩擦和磨損。以及由于銜鐵的閥門部分106對著經(jīng)過研磨的閥座48的撞擊引起的損傷。銜鐵34和定子76的相鄰端面也鍍上一層硬質(zhì)、耐腐蝕和無磁性的低摩擦材料。最好，硬質(zhì)鍍敷層是一種陶瓷，例如氮化鈦、碳化鈦或類似的材料。但是，鉻或無電鎳是滿意的替換材料。在銜鐵34和定子76的相鄰面上的無磁鍍層在這二個元件間起著一種無磁隔離層的作用，該無磁隔離層在電磁線圈電信號終止以后，抑止在銜鐵和定子中的殘余磁場去遲滯銜鐵由回動彈簧108返回到閥座48。這些無磁鍍層將減少微微型燃料噴射閥10的關(guān)閉時間并使關(guān)閉時間更為始終如一。
銜鐵34的直徑故意做得比定子的磁極桿78的大以增加銜鐵對從定子78的端部發(fā)散的磁場的響應。增大銜鐵34的直徑使銜鐵能俘獲某些從定子的磁極件中泄漏的磁力線，從而增加作用在銜鐵和定子的磁極件之間的吸引力。
一燃料過濾層114放置在圓筒形外殼26縮頸部分30的內(nèi)表面116和環(huán)形密封層90之間。燃料過濾層可以是圓筒形或錐形的，如圖2所示。燃料過濾層114不僅在燃料從整體燃料通道14進入微微型燃料噴射閥10時過濾燃料，而且還產(chǎn)生一彈性力偏壓環(huán)形密封墊90靠在電磁線圈86上。燃料過濾層114可以由泡沫塑料、金屬或玻璃纖維制成，或者是一種金屬絲網(wǎng)。
在微微型噴射閥的制造中銜鐵34的位移距離應根據(jù)電磁線圈86的激勵而精確地控制。已知銜鐵的長度、定子的徑向前緣102和磁極件78的端面110間的距離之后，介于直線部分自由端和沉孔42的底部上形成的座間具有適當距離的圓筒形外殼就可以選定或校準以給定銜鐵34和定子76之間所需的間距?；蛘撸桓綦x件可以安置在閥座件40和沉孔42的底上形成的座之間以便根據(jù)電磁線圈的激勵而達到適當?shù)你曡F位移。
微微型燃料噴射閥的優(yōu)點如下1.由于省去昂貴的機械加工零件，成本明顯比任何市場可買到的裝置要低。
2.平閥和平閥座的使用以排除一些精確同心度的要求。
3.閥門僅有一內(nèi)密封墊。
4.有足夠的空間安裝一內(nèi)燃料過濾層。
5.和常規(guī)的機動車輛的燃料噴射閥相比，微微型燃料噴射閥是極小的。除去模壓到圓筒形外殼端部上的電連接外殼，微微型燃料噴射閥僅24毫米(0.94英寸)長和僅有11.4毫米(0.45英寸)直徑。
6.微微型燃料噴射閥還具有優(yōu)良的工作特性，顯示出對于具有小于1毫秒脈沖寬度的電信號的直線性燃料輸送。
在詳細描述了微微型燃料噴射閥之后，一般認為懂行的人將能夠在附圖所示和說明書所述的結(jié)構(gòu)中作某些改變，而這些改變?nèi)晕疵撾x發(fā)明的精神一如在所附權(quán)利要求中所規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種液體噴射閥包括一磁導圓筒形外殼含有一中心軸線、一貼近其一端并與所述中心軸線同心的導向孔和至少一與導向孔保持連通的入口；一固定在所述圓筒形外殼的一端的閥座件包含一面向?qū)蚩撞⑴c所述中心軸線同心的泄放口、一與泄放口同心的孔板凹座以及一閥座表面，該閥座表面圍繞著與所述孔板凹座對面的面上的泄放口；一安放在所述孔板凹座內(nèi)的孔板，所述的孔板含有一與泄放口同心的噴口。一圓柱形可磁性吸引的銜鐵可往復地放置在所述的導向孔中，該銜鐵包括一與所述閥座表面可接合的閥組成部分；一使所述的銜鐵受壓力載荷的回動彈簧，用來產(chǎn)生一個力偏壓所述的銜鐵朝向所述閥座件和偏壓所述閥的組成部分進入與所述的閥座相接合；安放在所述圓筒形外殼中的密封件用來證實所述的入口和電磁線圈之間有著液態(tài)緊密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于外殼包括一遠距入口、圍繞導向孔的出口端設置的環(huán)形表面，其中環(huán)形表面是平直的且與導向孔垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴射器，其特征在于環(huán)形表面和導向孔基本上同時加工制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴射器，其特征在于環(huán)形表面和導向孔通過磨削成形且其中環(huán)形表面是平直的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴射器，其特征在于閥座件對向的面鄰接外殼的環(huán)形表面且其中對向面大體上是平直的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噴射器，其特征在于閥門部分貼接接近泄放口的閥座表面的一部分且其中閥門部分包括一基本上平直的表面與銜鐵的圓柱形外壁相垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴射器，其特征在于閥門部分的平直表面和銜鐵的外壁基本上同時由磨削成形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴射器，其特征在于閥門部分的表面平直度通過通稱為研磨在加工工序所獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于在其貼接磁極件的一端的銜鐵包括液體泄放機構(gòu)，用以防止液體被截留在銜鐵和定子之間的可能性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴射器，其特征在于液體泄放機構(gòu)包括至少一個槽在銜鐵的接合端。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射器，其特征在于銜鐵的直徑大于磁極件的直徑。
全文摘要
一種微微型燃料噴射閥適合于安裝在具有一總體燃料通道的內(nèi)燃機進氣管的噴射器插座里。噴射閥具有一外殼一閥座件。一孔板安放在閥座件的端面所設的孔板凹座中。一定子具有一磁極件和一連接外殼的另一端上的徑向凸緣，一電磁線圈。一銜鐵放在導向孔中并具有一設置在緊靠閥座的端面上的閥門部分，一唯一單級環(huán)形內(nèi)密封墊配置在入口和電磁線圈中間，電磁線圈的電連接是通過一對向外延伸到微微燃料噴射閥的后端的電接線柱構(gòu)成。
文檔編號F02M51/08GK1034786SQ8810799
公開日1989年8月16日 申請日期1988年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月16日
發(fā)明者加里·李·卡西, 羅伯特·阿諾德·麥阿瑟 申請人:聯(lián)合信號公司