專利名稱：閥體、流體噴射器以及用于制造閥體的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥體、流體噴射器和用于生產(chǎn)閥體的方法。該閥體包括閥芯，其具有于一端形成噴嘴的凹腔。閥體還包括閥針，其設(shè)置在凹腔中，并且如果閥針使其承座區(qū)域承靠在閥芯的閥針承座上，那么閥針將關(guān)閉該噴嘴。
流體噴射器，尤其是用于柴油機或汽油內(nèi)燃機的燃料噴射器，包括外殼、促動器單元和閥體。閥體包括閥針，其打開或關(guān)閉噴嘴，并以這種方式來控制燃料的噴射。在日益增多的應(yīng)用中，使用了帶壓電促動器的促動器單元。它們這樣的優(yōu)點，即，具有對促動信號非常快速的響應(yīng)時間，并且在汽缸的一個工作循環(huán)期間可實現(xiàn)燃料多次噴射到內(nèi)燃機的汽缸中。為了改善流體噴射器的噴射特性，需提高流體壓力。在目前的汽油內(nèi)燃機中，為流體噴射器提供了具有高達200巴的燃料壓力。
WO 03/016707A1公開了一種流體噴射器，其具有連接至燃料源的連接器、外殼、促動器單元和閥體。外殼是雙管結(jié)構(gòu)，并具有用于容納促動器單元的凹腔。促動器單元包括作用在閥針上的壓電促動器。在雙管形外殼的管壁之間，燃料從連接器引導(dǎo)至閥體的燃料入口。閥體具有帶凹腔的外殼部件，其承接閥針。噴嘴根據(jù)閥針的位置而打開或關(guān)閉，并相應(yīng)地噴射燃料或不噴射燃料。
與設(shè)有閥體或帶閥體的流體噴射器的內(nèi)燃機的排放物有關(guān)的日益嚴(yán)格的法律，使得人們必須采取許多努力和措施來減少排放物。對于防止廢氣排放非常重要的是，用于內(nèi)燃機的流體噴射器必須具有明確且穩(wěn)定的噴射特性，它對于各流體噴射器都是非常相同的。
本發(fā)明的一個目的是創(chuàng)造性地提出一種閥體、流體噴射器和用于制造閥體的方法，其較為簡單，并且可確保實現(xiàn)明確且穩(wěn)定的噴射特性。
該目的通過權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
本發(fā)明通過帶閥芯的閥體來表征其特征，該閥芯具有于一端形成噴嘴的凹腔，并具有設(shè)置在凹腔內(nèi)的閥針，如果閥針將其承座區(qū)域承靠在閥芯的閥針承座上，那么該閥針將關(guān)閉噴嘴?？拷y針承座的閥芯區(qū)域具有圓柱形的外輪廓，并且閥針具有靠近承座區(qū)域的圓柱形區(qū)域。靠近閥針承座的區(qū)域和該圓柱形區(qū)域具有相同的直徑。
實驗已經(jīng)令人驚奇地顯示，在閥體操作的較長周期中，減小了由于磨損而在閥芯和閥針之間形成的臺階。通過這種方式，還減少了沉積物的形成，并且在操作期間獲得了恒定的噴射形狀。除此之外，即使閥體以可變的升程來操作，由閥針承座形成的邊緣和閥芯的靠近閥針承座的區(qū)域以及靠近承座區(qū)域的圓柱形區(qū)域和閥針的承座區(qū)域總是對準(zhǔn)的。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，閥體包括圓錐形的閥針承座和圓錐形的閥針承座區(qū)域。由此可實現(xiàn)有利的噴射角度。
在閥體的另一優(yōu)選實施例中，閥芯具有靠近閥針承座附近區(qū)域的一個區(qū)域，在這個區(qū)域，閥芯的外徑在離開噴嘴的方向上增大。由此而提高了閥芯的穩(wěn)定性，尤其是閥針承座的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的流體噴射器通過外殼、促動器和閥體來表征其特征。
與制造閥體的方法相關(guān)的本發(fā)明的那方面通過帶閥芯的閥體來表征其特征，該閥芯具有于一端形成噴嘴的凹腔，并具有設(shè)置在凹腔中的閥針，如果閥針以其承座區(qū)域承靠在閥芯的閥針承座上，那么閥針將關(guān)閉噴嘴?？拷y針承座的閥芯區(qū)域具有圓柱形的外輪廓，并且閥針具有靠近承座區(qū)域的圓柱形區(qū)域。該方法包括這樣的步驟，即，將閥針插入到凹腔中，并使其以其承座區(qū)域承靠在閥針承座上，并且將閥芯的圓柱形外輪廓和閥針的圓柱形區(qū)域在一起進行研磨。閥芯的靠近閥針承座的圓柱形區(qū)域以及閥針的靠近承座區(qū)域的圓柱形區(qū)域使得易于控制磨輪的恒定速度，該磨輪平行于所述這些圓柱形區(qū)域和閥針的軸線而旋轉(zhuǎn)。這樣，研磨方向與所述圓柱形區(qū)域的表面垂直，這就使得易于實現(xiàn)通過研磨工藝來對密封直徑進行直接控制，這對于通過噴嘴的流體流的精確控制而言是必需的。
在閥體制造方法的一個優(yōu)選實施例中，研磨包括珩磨工藝。這具有可以非常精確地調(diào)節(jié)圓柱形區(qū)域直徑的優(yōu)點。它還具有可實現(xiàn)非常良好的表面光潔度的優(yōu)點，這對于防止沉積物形成是很重要的。
在閥體制造方法的又一優(yōu)選實施例中，研磨包括精研(lapping)工藝。這可實現(xiàn)優(yōu)異的表面光潔度，這對于防止在表面上形成沉積物是很重要的。
以下將借助于示意圖來解釋本發(fā)明的示例性實施例。這些附圖如下

圖1顯示了流體噴射器，圖2顯示了閥體，圖3是閥體部分的放大圖。
不同圖中具有相同設(shè)計和功能的元件由相同的標(biāo)號來標(biāo)識。
用作內(nèi)燃機用燃料噴射器的流體噴射器包括外殼1、閥體2、促動器單元3和燃料連接器4。燃料連接器4設(shè)計成連接在內(nèi)燃機的高壓燃料室中，其中，燃料在例如大約200巴壓力的高壓下存儲于該高壓燃料室中。
外殼1優(yōu)選由雙管外殼形成。在該雙管外殼壁之間的空間內(nèi)，燃料從燃料連接器而引至閥體2的燃料入口214。
閥體2包括閥芯21，閥芯21在其一個自由端優(yōu)選通過焊接、尤其是激光焊接而永久性地固定在外殼1上。閥芯21包括凹腔211(圖2)，其于其一端形成噴嘴213，并且用于容納閥針22。
彈簧支承件24連接在閥針22上。復(fù)位彈簧25靠在彈簧支承件24上，并在離開噴嘴213的方向上使閥針22預(yù)張緊。這樣，如果沒有其它的外力作用在閥針22上，那么閥針22將利用其尖端23來關(guān)閉噴嘴213。
燃料從燃料入口214在閥針22與閥芯21的凹腔213的壁之間的空間內(nèi)而引導(dǎo)至噴嘴213。閥針22還包括引導(dǎo)區(qū)221，通過該引導(dǎo)區(qū)221可將閥針22引導(dǎo)至凹腔213中。
在閥針22關(guān)閉噴嘴213的位置處，閥針22使其承座區(qū)域224承靠在閥芯21的閥針承座215上。在一個優(yōu)選實施例中，閥針承座215和承座區(qū)域224是圓錐形的。這就使得可設(shè)定所需的噴射角度?？拷y針承座215的閥芯21的區(qū)域216具有圓柱形的外輪廓。閥針22具有靠近承座區(qū)域224的圓柱形區(qū)域223?？拷y針承座215的區(qū)域216和圓柱形區(qū)域223具有相同的直徑。所述相同的直徑優(yōu)選通過將閥針22插入閥芯凹腔213中并使其承座區(qū)域224承靠在閥針承座215上來實現(xiàn)。然后，將閥芯21的圓柱形外輪廓與閥針的圓柱形區(qū)域223一起進行研磨。在該研磨工藝期間，在研磨方向5上切掉了材料，該研磨方向與圓柱形區(qū)域216和223的表面垂直，并且與閥針22的軸線垂直，這就使得易于控制磨輪在圓柱形區(qū)域216和223的整個表面上的恒定速度。這樣，就可精確地控制與圓柱面216和223直徑相對應(yīng)的密封直徑。
研磨工藝優(yōu)選包括珩磨工藝和/或精研工藝。在珩磨工藝中，磨輪可進行例如平行于閥針22軸線的軸向振蕩運動，并且閥針和閥芯繞其軸線旋轉(zhuǎn)。對于精研工藝，可使用包含切削材料的油膏或流體。
靠近閥針承座224附近區(qū)域216的閥芯區(qū)域優(yōu)選具有在離開噴嘴213的方向上增大的閥芯21的外徑。由此而提高了閥芯21的穩(wěn)定性，尤其是閥針承座224的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種帶閥芯(21)的閥體，所述閥芯(21)帶有在一端形成了噴嘴(213)的凹腔(211)，并且?guī)в性O(shè)置在所述凹腔(211)中的閥針(22)，如果所述閥針(22)以其承座區(qū)域(224)承靠在所述閥芯(21)的閥針承座(215)上，那么所述閥針(22)將關(guān)閉所述噴嘴(213)，其中，所述閥芯(21)的靠近閥針承座(215)的區(qū)域(216)具有圓柱形的外輪廓，所述閥針(22)具有靠近承座區(qū)域(224)的圓柱形區(qū)域(223)，其中，所述閥芯(21)的靠近閥針承座(215)的區(qū)域(216)與所述圓柱形區(qū)域(223)具有相同的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥體，其特征在于，所述閥針承座(215)和閥針(22)的承座區(qū)域(224)是圓錐形的。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的閥體，其特征在于，所述閥芯(21)具有靠近閥針承座(224)附近區(qū)域(216)的區(qū)域，其中，所述閥芯(21)的外徑在離開所述噴嘴(213)的方向上增大。
4.一種流體噴射器，其具有外殼(1)、促動器單元(3)和根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的閥體(2)。
5.一種用于制造帶閥芯(21)的閥體的方法，所述閥芯(21)帶有在一端形成了噴嘴(213)的凹腔(211)，并且?guī)в性O(shè)置在所述凹腔(211)中的閥針(22)，如果所述閥針(22)以其承座區(qū)域(224)承靠在所述閥芯(21)的閥針承座(215)上，那么所述閥針(22)將關(guān)閉所述噴嘴(213)，其中，所述閥芯(21)的靠近閥針承座(215)的區(qū)域(216)具有圓柱形的外輪廓，所述閥針(22)具有靠近承座區(qū)域(224)的圓柱形區(qū)域(223)，所述方法包括如下步驟-將所述閥針(22)插入所述凹腔(221)中，并使其以其承座區(qū)域(224)承靠在所述閥針承座(215)上，-將所述閥芯(21)的圓柱形外輪廓與所述閥針(22)的圓柱形區(qū)域(223)一起進行研磨。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造閥體的方法，其特征在于，所述研磨包括珩磨工藝方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于制造閥體的方法，其特征在于，所述研磨包括精研工藝方法。
全文摘要
一種流體噴射器，具有外殼、促動器單元和閥體。所述閥體具有閥芯(21)，其具有于其一端形成噴嘴的凹腔，并具有設(shè)置在凹腔中的閥針(22)，如果閥針(22)以其承座區(qū)域(224)承靠在閥芯(21)的閥針承座(215)上，那么該閥針(22)將關(guān)閉噴嘴。閥芯(21)的靠近閥針承座(215)的區(qū)域(216)具有圓柱形的外輪廓，閥針(22)具有靠近承座區(qū)域(224)的圓柱形區(qū)域(223)?？拷y針承座(215)的區(qū)域(216)與圓柱形區(qū)域(223)具有相同的直徑。
文檔編號F02M61/08GK1906404SQ200480040930
公開日2007年1月31日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者F·比亞格蒂 申請人:西門子Vdo汽車公司