CN100523478C - 用于制造及固定孔板的方法 - Google Patents
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Abstract
根据本发明的用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀的孔板(20)的制造及固定的方法，其特征在于，使用了以下方法步骤：a)准备一个具有恒定厚度的扁平金属板(20’)，b)借助压制或鼓出成形来减小该板(20’)的一个区域(33)中的厚度，c)在减小了厚度的区域(33)中开设至少一个喷射孔(34)，d)对板(20’)进行加工直到获得一个具有预定外部尺寸的孔板(20)，e)将孔板(20)这样地固定在燃料喷射阀的一个阀座体(16)上，以使得该阀座体用一个下端面(17)这样突出在孔板的一个通过厚度减小而得到的进入区域(40)上，以致该至少一个喷射孔(34)被遮盖。
Description
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的类型的用于制造及固定孔板的方法。
背景技术
由DE 41 21 310 A1已公开了一种燃料喷射阀，它具有一个阀座体，在该阀座体上构造有一个固定的阀座。一个在该喷射阀中可轴向移动的阀关闭体与该构造在阀座体中的阀座相互作用。在阀座体上在下游方向上连接着一个扁平的喷嘴定向板，在其中向着阀座地设有一个作为进入区域的H形凹入部。在下游方向上，在H形进入区域上连接着四个喷射孔，由此使待喷射的燃料通过进入区域可一直分配到这些喷射孔。在此情况下，在喷嘴定向板(Düsenrichtplatte)中流体几何形状应不受阀座体的影响，而在阀座体中阀座的下游的通流口应作得如此宽，以致阀座体对喷嘴定向板的开口几何形状没有影响。
发明内容
根据本发明提出了一种用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀的孔板的制造及固定的方法，其中孔板具有这样的开口轮廓，以致可保证流体的完全通过，该方法具有以下方法步骤：
a)准备一个具有恒定厚度的扁平金属板，
b)借助压制或鼓出成形来减小该板的一个区域中的厚度，
c)在减小了厚度的区域中开设至少一个喷射孔，
d)对板进行加工直到获得一个具有预定外部尺寸的孔板，
e)将孔板这样地固定在燃料喷射阀的一个阀座体上，以使得该阀座体用一个下端面这样突出在孔板的一个通过厚度减小而得到的进入区域上，以致该至少一个喷射孔被遮盖。
该用于制造及固定孔板的方法具有其优点，即以简单的方式及方法可实现特别小的孔板厚度或板厚。因为根据本发明在孔板的厚度减小的中间区域中开出喷射孔，因此可以在保持每个单个的喷射孔的已知的及通常的长度与直径之比的情况下在孔板中成型出多个具有很小喷射孔直径的喷射孔。结果根据本发明制造的及安装在燃料喷射阀上的孔板保证了燃料均匀的细小雾化，其中可实现特别高的雾化质量及适配相应要求的射束形状。
为了孔板的厚度减小而使用的压制或鼓出成形(Durchstellen)能以有利的方式用很小的成本花费用于大批量地成型孔板。
在一个特别有利的方式中，根据本发明制造的孔板被这样地安装在一个燃料喷射阀上，以使得设置在阀座下游的孔板具有使燃料完全轴向通过的开口几何结构，它通过一个包括所述固定的阀座的阀座体来限定。因此阀座体就承担了影响孔板中流体的功能。在一个特别有利的方式中，为了改善燃料的雾化使流体达到一种S形冲击，因为阀座体用其下端面遮盖孔板的喷射孔。
通过阀座体与孔板的几何布置所实现的流体的S形冲击允许形成具有高雾化质量的特殊的射束形状。孔板与相应地构成的阀座体相结合对于单、双及多射束喷雾可实现射束横截面的大量的变型。借助这种燃料喷射阀可减少内燃机的废气排放及达到燃料消耗的减小。
通过在下面列出的措施可得到开头所述的本发明方案的方法的有利的进一步构型及改进。
有利的是，准备用于压制的板由一种具有抗拉强度为500至700N/mm2及硬度为145HV与175HV之间的材料构成，板上的通过压制在一个压制工具的作用侧堆积起的材料借助轧制来分布开；准备用于鼓出成形的板由一种硬度大于160HV的材料构成，通过鼓出成形在板的背离一个鼓出成形工具的作用侧的下侧面上凸出的材料借助磨削来去除。借助冲压、腐蚀或激光钻孔来实现该至少一个喷射孔的开设。
附图说明
本发明的实施例被简化地表示在附图中及将在以下的说明中详细地描述。
图1表示具有一个在阀座体下游的孔板的、局部示出的喷射阀，
图2以放大的视图表示由阀座体及孔板组成的阀座部件，及
图3概要地表示压制或鼓出成形的方法步骤。
具体实施方式
在图1中部分地表示出一个用于混合压缩的、外源点火的内燃机的燃料喷射装置的、一个喷射阀形式的阀。该喷射阀具有一个管状的阀座承载件1，在该阀座承载件中与阀纵向轴线2同心地构造有一个纵向孔3。在纵向孔3中设置了一个例如管状的阀针5，该阀针在其下游的端部6上与一个例如球形的阀关闭体7固定地连接，在该阀关闭体的圆周上例如设有5个整平部8，用于使燃料从其旁边流过。
该喷射阀的操作以公知的方式、例如以电磁方式来实现。为了阀针5的轴向运动及由此抵抗一个未示出的复位弹簧的弹簧力地打开喷射阀或使其关闭，使用了一个概要表示的电磁回路，该电磁回路具有一个电磁线圈10、一个衔铁11及一个铁芯12。衔铁11与阀针5的背离阀关闭体7的端部通过例如一个借助激光器形成的焊缝相连接及并对准铁芯12。
阀座体16的一个导向孔15用于阀关闭体7在轴向运动期间的导向，该阀座体通过焊接被密封地安装到阀座承载件1的位于下游的、背离铁芯12的端部中的、相对阀纵向轴线2同心地延伸的纵向孔3中。在阀座体16的背离阀关闭体7的下端面17上，该阀座体与一个例如构造成罐状的孔板20同心地及固定地连接。孔板20被作成具有一个底部分24及一个固定边缘26。固定边缘26在轴向上背离阀座体16地延伸及一直到其端部锥形地向外弯。阀座体16与孔板20的连接例如通过一个在底部分24的外环形区域中的环绕的及密封的、借助一个激光器形成的第一焊缝25来实现。考虑到喷射阀的耐久性，孔板20在该固定区域中应具有至少0.2mm的厚度。此外，孔板20在固定边缘26的区域中与阀座承载件1中的纵向孔3的壁例如通过一个环绕的及密封的第二焊缝30相连接。
根据本发明，孔板20的底部分24的中间区域33与底部分24的外部的环形区域相比或者说与固定边缘26相比厚度被减小。在该中间区域33中开有至少一个、但理想地开有多个喷射孔34。在此情况下，这些喷射孔34以有利的方式位于厚度减小的、例如构造成圆形的中间区域33的外边缘区域中，以使得阀座体16的下端面17遮盖这些喷射孔34，由此使燃料流在阀座29的下游、在阀座体16中的出口31与孔板20中的喷射孔34之间总是取得一个S形的轨迹。
由阀座体16及罐状孔板20组成的阀座部件在纵向孔3中的插入深度确定了阀针5的行程量值，因为当电磁线圈10未被激励时，阀针5的一个端部位置通过阀关闭体7靠触在阀座体16下游的锥形收缩的阀座29上来确定。当电磁线圈10被激励时，阀针5的另一端部位置例如通过衔铁11靠触在铁芯12上来确定。因此在阀针5的这两个端部位置之间的距离代表行程。阀关闭体7与阀座29相互作用。
阀座体16与它的下部出口31这样地被成型，即阀座体16的下端面17部分地构成了一个由在孔板20的中间区域33中的凹入部形成的、孔板20的进入区域40的一个上部的遮挡及由此确定了燃料到孔板20中的入流面。在图1所示的实施例中，出口31具有比孔板20的这些喷射孔34所在的一个假想圆的直径小的直径。由于喷射孔34相对出口31在径向上错开，就得到了介质-这里指燃料-到每个单独的喷射孔34的一个S形的流动轨迹，该流动轨迹在图2中用箭头36标出。
通过在孔板20内部的带有多个急剧的流体偏转的所谓的S形冲击在流体上形成一个强的、雾化地输送的湍流。由此使横切于流体的速度梯度特别强地显示出来。对于横切于流体的速度变化可表达为，其中在流体中心处的速度明显地大于在这些壁附近处的速度。由该速度差产生的流体内增高的剪应力有助于流体在喷射孔34附近分解成细小的液滴。因为在出口中的流体由于施加上的径向分量单侧地被分离，它由于缺少轮廓引导未经受流体稳定。流体在被分离的一侧上具有特别高的速度。雾化地输送的湍流及剪应力因此在流出时未被根除。通过S形冲击在流体中产生一个高频的湍流，该湍流使射束在流出孔板20后立即地分解成相应的细液滴。
图2中以放大的视图表示由阀座体16及孔板20构成的阀部件，以便清楚地表示流到每个喷射孔34的S形流动轨迹，该流动轨迹用箭头36指示。图3概要地表示压制(
)的方法步骤。
在一个未示出的第一方法步骤中准备一个具有恒定厚度的扁平金属板20’。该板20’具有例如约0.2mm的厚度，在使用根据本发明的方法步骤后在区域33之外仍保持该厚度。板20’例如是具有抗拉强度为500至700N/mm2及原始硬度为145HV与175HV之间的优质钢材料，如1.4404、1.4301或SUS304。出于燃料喷射阀耐久性的原因，孔板20至少应在其底部分24的环形区域中具有0.2mm的最小厚度，在该环形区域上借助焊缝25进行孔板20在阀座体16上的固定。为了使每个单独的喷射孔34的长度与直径的比例最佳地遵循流体技术，在预给定的最小厚度的情况下喷射孔直径也尽可能以一个最小值来预给定。如果出于改善雾化及制备喷雾的原因在孔板20中要成型出多个具有例如小于0.2mm的非常小的孔直径的喷射孔34，则有利的是，在板20’-由该板将成型出以后的孔板20-上在喷射孔34的区域33中进行厚度的减小。
在另一方法步骤中通过压制进行厚度的减小，由此在区域20’中形成一个凹入部40’(图3)。该凹入部40’具有例如一个截锥形倾斜的或圆柱形的边界壁。当板20’的原始厚度为0.12mm至0.25mm时，借助压制在区域33中进行的厚度减小的值可为约0.05mm至0.1mm。在图3中象征地表示出一个压制工具41。在压制时会产生塑性变形及板20’的材料移动及在压制工具41的作用侧围绕凹入部40’稍微地堆积起。该移动的材料可用简单的方式在一个轧制过程中被分布开。通过该轧制(Walzen)或者也称为“冲压”的方法使围绕被压制的区域33的料堆积均匀地径向向外分配，这就导致在被压制的区域33之外紧邻的区域中微小的厚度增大。
也可对替代压制地，通过所谓的鼓出成形(英文：Embossing)来实现在板20’的区域33-在该区域中设置喷射孔34-中的厚度减小。在此情况下它涉及作为另一种金属冷变形可能性的、类似深拉伸的冲压-弯曲工序。尤其是，当待变形的材料的硬度大于或显著大于160HV时，该鼓出成形方法适于孔板20的进入区域40的造型。在鼓出成形时，在板20’的背离鼓出成形工具41’的作用侧的下侧面上的材料被推出。接着使该凸出的材料例如借助磨削再被去除，以致产生板20’或者说孔板20的平的下侧面。
在通过压制或鼓出成形使厚度减小后，在另一方法步骤中在板20’的区域33中开出至少一个喷射孔34。然后对板20’这样地最后加工，以使得孔板20具有其预定的外部尺寸。但孔板20也可在开出喷射孔34前设置所需的外部尺寸，其方式是例如由板20’通过冲裁、切割或类似方式使孔板分离出。至少一个喷射孔34的开设可借助冲压、腐蚀或激光钻孔来实现。
如上所详细描述的，最后以喷射孔34被S形入流的方式来进行根据本发明的孔板20的固定，因为阀座体16的材料在孔板20组装后的状态中径向向内地突出在喷射孔34之上。
在图1中示范地表示出一个安装在燃料喷射阀上的罐状孔板20，它由于其固定边缘26可特别稳定及可靠地安装(Verbaubar)。但根据本发明的用于制造孔板20的方法步骤不被限制在孔板20的这种几何结构的实施例上。相反，也可使完全扁平的或其它弯曲形式的孔板20在一个区域33中根据本发明来减小其厚度。
Claims (7)
1.用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀的孔板(20)的制造及固定的方法，其中孔板(20)具有这样的开口轮廓，以致可保证流体的完全通过，该方法具有以下方法步骤：
a)准备一个具有恒定厚度的扁平金属板(20’)，
b)借助压制或鼓出成形来减小该板(20’)的一个区域(33)中的厚度，
c)在减小了厚度的区域(33)中开设至少一个喷射孔(34)，
d)对板(20’)进行加工直到获得一个具有预定外部尺寸的孔板(20)，
e)将孔板(20)这样地固定在燃料喷射阀的一个阀座体(16)上，以使得该阀座体用一个下端面(17)这样突出在孔板(20)的一个通过厚度减小而得到的进入区域(40)上，以致该至少一个喷射孔(34)被遮盖。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：准备用于压制的板(20’)由一种具有抗拉强度为500N/mm2至700N/mm2及硬度为145HV与175HV之间的材料构成。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：板(20’)上的通过压制在一个压制工具(41)的作用侧堆积起的材料借助轧制来分布开。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：准备用于鼓出成形的板(20’)由一种硬度大于160HV的材料构成。
5.根据权利要求1或4的方法，其特征在于：通过鼓出成形在板(20’)的背离一个鼓出成形工具(41’)的作用侧的下侧面上凸出的材料借助磨削来去除。
6.根据以上权利要求1或2的方法，其特征在于：借助压制或鼓出成形在该板的待减小厚度的区域(33)中进行0.05mm至0.1mm的厚度减小。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于：借助冲压、腐蚀或激光钻孔来实现该至少一个喷射孔(34)的开设。
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