CN101617117B - 燃料喷射阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀。该燃料喷射阀包括作为外部磁回路构件的电磁操作元件和可动的阀关闭体(19)，电磁操作元件具有电磁线圈(1)、芯体(2)和阀壳(5)，阀关闭体与配属于阀座体(15)的阀座面(16)共同作用。芯体(2)和连接管(44)通过压入/压装到薄壁式的阀套(6)的内部孔(11)中以及阀壳(5)通过压入/压装到阀套(6)的外圆周上而与阀套(6)牢固地连接。该燃料喷射阀的两个这种金属构件(2，5，6，44)的固定挤压连接的特征是，配对构件中的至少一个构件在其挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)中具有带有沟纹(61)的结构和/或相应的挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)在至少一个向邻接的构件区段过渡的过渡部中具有接入圆角(59)。为了可靠地梳理在压入过程中产生的磨损污染物，从配对构件的挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)出发在该配对构件的外轮廓上首先衔接一个凹下区域(64)并且随后衔接一个径向更远地向外突出的挤压唇(65)。
Description
技术领域
本发明涉及一种如独立权利要求前序部分所述的燃料喷射阀。
背景技术
由DE 19900405A1已知一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀包括电磁操作元件和可动的阀关闭体，该电磁操作元件具有电磁线圈、内极和外部磁回路构件，该阀关闭体与配属于阀座体的阀座共同作用。阀座体和内极设置在薄壁式的阀套的内孔中并且电磁线圈和外部磁回路构件设置在阀套的外圆周上。为了将各个构件固定在阀套中和阀套上，首先将构造为磁钵形式的磁回路构件推到阀套上，接着将阀座体挤压装到阀套的内孔中，使得仅仅通过阀座体的压入来实现阀套和磁回路构件的牢固连接。在将轴向可动的阀针安装到阀套中之后，接下来通过压入到阀套中来固定内极。在仅仅通过阀座体的压入将磁回路构件压装到阀套上的情况下，存在挤压连接可能松脱的巨大风险。将内极压入到阀套中引起挤压区域中的不期望的冷焊。
发明内容
按照本发明的具有权利要求1特征的燃料喷射阀的优点在于：该燃料喷射阀可以以特别简单的方式成本有利地制造。按照本发明，燃料喷射阀的至少两个金属构件的牢固挤压连接的特征在于：在压入过程期间在接合配对件滑动时可能产生的磨损物被安全且可靠地抑制并且被梳理到由凹下区域和挤压唇在接合配对件的外轮廓上产生的中空室中。以这种方式可以省去冲洗或其它费事的清洁。梳理到凹下区域的空室中的磨损物被安全地保存并且因此不能进入到燃料喷射阀的其它区域中以及在那里导致功能损坏。
优点是，借助作为深拉件或车削件提供的、成本有利的构件可以在金属配对构件之间建立挤压连接，所述挤压连接经过长的时间周期在避免冷焊的情况下仍安全且可靠地保持牢固和密封。在此，挤压连接非常简单和成本有利地建立，因为可以以有利的方式省去公知和常见的必需的单独加工过程(例如用于改善配对构件的接合的覆层或油润滑)或者省去为了热压套装而对配对构件进行加热。至少一个配对构件在其挤压区域中具有带有沟纹的结构和/或相应的挤压区域在至少一个过渡到一邻接的构件区段的过渡部中具有接入圆角。
通过在从属权利要求中描述的特征能够实现在权利要求1中给出的燃料喷射阀的有利扩展方案和改进方案。
如果配对构件由于其刚性而不能膨胀或压缩，或者配对构件的材料太软、例如常用于电磁驱动的燃料喷射阀的不同构件的软磁铬钢，则在已知的挤压连接中极有可能在压入的接合过程期间导致冷焊(“咬住”)，但是通过按照本发明的措施尤其消除了由软磁铬钢制成的构件上的这种冷焊。可以省去费事的、精确但成本昂贵的加工方法，如精磨或研磨，通过这些方法可以减小构件公差并且可以以显著的耗费来改善挤压连接。
以特别有利的方式至少在待挤压的金属配对构件的相应挤压区域中用清洁剂对待挤压的金属配对构件进行清洗。与沟纹结合在相应的挤压区域中得到有利的润滑剂储存器。有利地，作为清洁剂使用Ethy Corp.公司的防腐蚀的万能清洁剂
104或
089或
E536。
附图说明
本发明的实施例在附图中简化示出并且在下面的描述中详细解释。附图中：
图1示出按照现有技术的燃料喷射阀，
图2示出阀套的细节图，
图3示出连接管的细节图，
图4示出用作内极的芯体的细节图，
图5示出带有第一结构形式的挤压唇的、用作内极的芯体的细节图，
图6示出图5中局部VI的放大图，
图7示出带有第二结构形式的挤压唇的、用作内极的芯体的细节图，
图8示出磁钵形式的阀壳的细节图。
具体实施方式
为了更好地理解按照本发明的措施，下面借助于图1解释按照现有技术的燃料喷射阀及其基本组件。
在图1中示例性地示出一种可电磁操作的阀，该阀是用于混合压缩的外源点火式内燃机的喷射阀的形式，该阀具有一个被电磁线圈1包围的、用作内极且部分地用作燃料通道的、在很大程度上为管状的芯体2。电磁线圈1在圆周方向上被外置的、套状的且阶梯式构造的、例如铁磁性的阀壳5完全包围，该阀壳5是磁钵形式的、用作外极的外磁回路构件。电磁线圈1、芯体2和阀壳5一起形成可电激励的操作元件。
嵌入到线圈体3内的电磁线圈1从外面包围阀套6，而芯体2安置在阀套6内部的、与阀纵轴线10同轴延伸的孔11中。例如铁素体的阀套6长形地延伸并且构造为薄壁式的。孔11也用作沿着阀纵轴线10轴向运动的阀针14的导向孔。该阀套6在轴向上延伸例如经过燃料喷射阀的轴向总延伸长度的一半多。
除了芯体2和阀针14以外，在孔11中还设置有阀座体15，该阀座体15例如借助焊缝8固定在阀套6上。该阀座体15具有作为阀座的固定的阀座面16。阀针14例如由管状的衔铁区段17、同样管状的针区段18和球形的阀关闭体19构成，其中，阀关闭体19例如借助焊缝牢固地与针区段18连接。在阀座体15的下游端面上设置有例如钵状的喷射孔板21，该喷射孔板的弯曲的且圆周环绕的固定边缘20与流动方向相反地向上对准。例如通过环形密封的焊缝实现阀座体15与喷射孔板21的牢固连接。在阀针14的针区段18中设置有一个或多个横向孔22，从而在内部长孔23中流过衔铁区段17的燃料可以向外流出并且可以沿着阀关闭体19例如平整部24流动直到阀座面16。
喷射阀的操作以公知方式电磁地进行。具有电磁线圈1、内部芯体2、外部阀壳5和衔铁区段17的电磁回路用于使阀针14轴向运动并由此用于反作用于贴靠在阀针14上的复位弹簧25的弹簧力打开喷射阀或者用于关闭喷射阀。衔铁区段17以背离阀关闭体19的端部对准芯体2。
球形的阀关闭体19与阀座体15的在流动方向上截锥形收缩的阀座面16共同作用，该阀座面16在轴向上构造在阀座体15中的导向孔下游。喷射孔板21具有至少一个、例如四个通过腐蚀、激光打孔或冲切成形的喷射孔27。
芯体2在喷射阀中的插入深度尤其决定了阀针14的行程。在此，在电磁线圈1未受激励的情况下，阀针14的终端位置通过阀关闭体19贴靠在阀座体15的阀座面16上来确定，而在电磁线圈1受激励的情况下，阀针14的另一个终端位置通过衔铁区段17贴靠在芯体的下游端部上得到。通过例如由金属切削方法如车削制成的芯体2的轴向移动进行行程调节，芯体随后相应于所期望的位置与阀套6牢固地连接。
除了复位弹簧25外，一个调节套29形式的调节元件被推到芯体2的与阀纵轴线10同轴延伸的通流孔28中，该通流孔28用于朝着阀座面16的方向输送燃料。该调节套29用于调节贴靠在调节套29上的复位弹簧25的弹簧预紧，复位弹簧又以其对置的侧面支承在阀针14上，其中，也通过调节套29对动态喷射量进行调节。燃料过滤器32在阀套6中设置在调节套29上方。
至此所述的喷射阀以其特别紧凑的结构形式见长，由此形成非常小的、便利的喷射阀。这些构件构成预装配的独立组件，该组件在下面称为功能件30。该功能件30因此主要包括电磁回路1、2、5和密封阀(阀关闭体19、阀座体15)以及用作基体的阀套6，喷射准备元件(喷射孔板21)在该密封阀下面。
第二组件与功能件30无关地产生，该第二组件在下面称为连接件40。该连接件40的主要特征在于，该连接件40包括电的和液压的燃料喷射阀接头。因此主要构造为塑料件的连接件40具有用作燃料入口管的管状基体42。在基体42中，内连接管44的与阀纵轴线10同轴延伸的通流孔43用作燃料入口并且燃料从燃料喷射阀的上游端部开始在轴向上通流。
在完全装配好的燃料喷射阀中，连接件40与功能件30的液压连接通过如下方式实现：这两个组件的通流孔43和28这样相互安置，使得保证燃料无阻碍地通流。在连接件40装配在功能件30上的情况下，连接管44的下端部47伸进阀套6的孔11中以提高连接稳定性。由塑料制成的基体42可以注塑到功能件30上，使得塑料直接包围部分阀套6以及部分阀壳5。功能件30与连接件40基体42之间的可靠密封例如通过阀壳5圆周上的迷宫式密封46实现。
一起注塑的电连接插头56也属于基体42。在基体的与连接插头56相对的端部上，接触元件与电磁线圈1电连接。
在图2至8中示出燃料喷射阀的金属构件，这些金属构件分别与至少另一个金属构件借助挤压牢固地连接。图2示出阀套6的细节图，图3示出连接管44的细节图，图4示出用作内极的芯体2的细节图，图5至7示出用作内极的、具有挤压唇65的芯体2的按照本发明的结构形式，并且图8示出磁钵形式的阀壳5的细节图。
为了使燃料喷射阀中的金属构件牢固地相互连接，在两个待固定的构件之间提供压配合。但是压配合通常在构件中导致塑性的或弹性的压缩或膨胀，这取决于公差范围、材料和构件几何形状。如果配对构件由于其刚性而不能膨胀或压缩或者它们的材料太软，例如作为特别适合的优质钢的软磁铬钢，则极有可能在挤压接合过程期间导致冷焊(“咬住”)。此外要注意配对构件的安装条件。如果例如在安装状态下挤压连接受内压加载，则这可能导致膨胀和扩宽。在此也存在挤压连接松动的风险并且在最坏的情况下存在该连接松脱的风险。为了避免这种情况，应产生尽可能大的挤压，但是这又会增加构件的冷焊倾向。当然，通过费事的、精确但成本昂贵的加工方法如精磨或研磨可以减小公差并改善挤压连接。
但是目的是，以尽可能成本有利的、作为车削件提供的构件在金属配对构件之间建立挤压连接，所述挤压连接经过长的时间周期在避免冷焊的情况下仍安全且可靠地保持牢固和密封。但是挤压连接在此非常简单且成本有利地建立，因此省去了覆层或油润滑的单独加工过程或者省去为了热压套装而对配对构件进行加热。
在图2中示例性地示出薄壁式的阀套6，该阀套6在燃料喷射阀的轴向长度的大部分上延伸并且连接管44(图3)可以在区域a中压入到该阀套中，而芯体2(图4至7)可以在区域b中压入到该阀套中，并且阀壳5(图8)可以在区域c中压装到该阀套上。
按照图3，连接管44相应地具有外挤压区域a’，在安装于阀套6中的状态下，该外挤压区域a’与区域a对应于挤压连接部。在此以a和a’表示原则上可用于在挤压连接中产生材料接触的区域；但是不必在a和a’的整个长度上实现挤压连接。连接管44应当以尽可能最小的压入力安装到阀套6中。通过形成确定的短的挤压区域a’可以使挤压长度从一开始就最小化。连接管44的挤压区域a’构造为相对于连接管44的邻接区段突出。在挤压区域a’到轴向地衔接在两侧的区段的过渡部中设置有接入圆角59，这些接入圆角59具有相对大的半径。该半径相应于例如过渡部中的约0.5°到1.2°的曲率角(Winkeligkeit)。
在连接管44的挤压区域a’中，例如作为附加措施在表面上设置有凹槽状或沟槽状的沟纹61，通过所述区分别使可能的冷焊区重新中断。因此在很大程度上避免挤压连接的有缺陷的“咬住区”。此外，例如环形的沟纹61减小了大的过尺寸，因为这些沟纹在挤压时塑性变形并且略微平整化。但是由沟纹61产生的轮廓必需具有这样的强度，使得在微小过尺寸的情况下仍引起阀套6的膨胀。
按照图4，芯体2相应地具有外挤压区域b’，在安装于阀套6中的状态下，该外挤压区域b’与区域b对应于挤压连接部。在此以b和b’表示原则上可用于挤压连接中材料接触的区域；但是不必在b和b’的整个长度上实现挤压连接。芯体2应当在压入时引起阀套6的最小膨胀；但是要限制最大的挤入力。通过形成确定的短的挤压区域b’可以使挤压长度从一开始就最小化。芯体2的挤压区域b’构造为相对于芯体2的邻接区段突出。在此，在挤压区域b’到轴向地衔接在两侧的区段的过渡部中设置有接入圆角59，这些接入圆角59具有相对大的半径。该半径相应于过渡部中的例如约0.5°到1.2°的曲率角。在芯体2的外围面到其端面的过渡部中，芯体2可以附加地总是具有环形的倒角60，该倒角用于更好地导入和定心芯体2。
在芯体2的挤压区域b’中，代替接入圆角59或者作为附加措施在表面上设置有凹槽状或沟槽状的沟纹61，通过所述区分别使可能的冷焊区重新中断。因此在很大程度上避免挤压连接的有缺陷的“咬住区”。此外，例如环形的沟纹61减小了大的过尺寸，因为这些沟纹在挤压时塑性变形并且略微平整化。但是由沟纹61产生的轮廓必需具有这样的强度，使得在微小过尺寸的情况下仍引起阀套6的膨胀。
图5示出用作内极的芯体2的细节图，该芯体2具有按照本发明构造为的环形的挤压唇65的第一结构形式。从具有沟纹61的挤压区域b’出发，在轴向上通过接入圆角59或棱角较尖锐的过渡部衔接一个在外轮廓上凹下的、凹口状的区域64，该区域64接着又过渡到直径较大的区域，该直径较大的区域具有挤压唇65的功能。图6示出在图5中在上述的芯体2区段中的局部VI的放大图。从挤压区域b’到凹下区域64的过渡部和从凹下区域64到挤压唇65的过渡部可以设置接入圆角59(如图4所示那样)；但是所述过渡部也可以类似倒角地倾斜延伸(图6)或阶梯式延伸。
在压入过程中，接合配对件相对滑动。在所述滑动过程中，可能由于配对构件的材料结构相对软而产生磨损物，这可能以不利的方式导致污染燃料喷射阀。在实际压入期间产生的污染物以有利的方式通过附加的突出的挤压唇65抑制并且被梳理到由凹下区域64产生的中空室中。以这种方式可以省去冲刷或其它费事的清洁。梳理到凹下区域64的中空室中的磨损物被可靠地保存并因此不能进入到燃料喷射阀的其它区域中以及在那里导致功能损坏。
在图7中示出用作内极的芯体2的细节图，该芯体2具有第二结构形式的挤压唇65。该实施方式表明，可以根据接合配对件的、在这里是薄壁式的阀套6的轮廓对挤压唇65的外径进行适配。在图5和6所示的实施例中，挤压唇65具有与挤压区域b’的外径相应的外径，而按照图7的实施例的挤压唇65径向突出于挤压区域b’。此外，芯体2外轮廓上的凹下区域64例如设有两个深度不同的区段。挤压唇65在径向上这样宽地构成，从而保证可靠地梳理在压入过程中可能产生的磨损物。在按照图7的实施例中，挤压唇65相应于设置在阀套6上的直径加大部通过相对于挤压区域b实现的鼓起部伸出。图7中的点画线示意地表示，芯体2在压入状态下贴靠于阀套6中的哪些位置上，由此在芯体2和阀套6之间在凹下区域64处得到中空室。在图5至7中只示例地选出构件芯体2和阀套6；挤压唇65可以设置在燃料喷射阀的至少两个金属构件2、5、6、44的牢固挤压连接处。
按照图8的阀壳5相应地具有内挤压区域c’，在安置于阀套6上的状态下，该内挤压区域c’与区域c对应于挤压连接部。在此以c和c’表示原理上可用于在挤压连接中产生材料接触的区域；但是不必在c和c’的整个长度上实现挤压连接。在阀壳5的挤压区域c’中，在表面上设置有凹槽状或沟槽状的沟纹61，通过所述区分别使可能的冷焊区重新中断。因此在很大程度上避免挤压连接的有缺陷的“咬住区”。此外，例如环形的沟纹61减小大的过尺寸，因为这些沟纹在挤压时塑性变形并且略微平整化。但是由沟纹61产生的轮廓必需具有这样的强度，使得在微小过尺寸的情况下仍引起阀套6的足够的扩宽，以便夹住芯体2。通过形成确定的短的挤压区域c’可以使挤压长度从一开始就最小化。与图8所示的不同，阀壳5的挤压区域c’也可以构造为相对于阀壳5的邻接区段突出，由此更精确地限定最大挤压区域c’。
在阀套6上，挤压区域c的过渡部例如在轴向一侧设有接入圆角59，该接入圆角59具有相对大的半径。该半径相应于例如过渡部中的约0.5°到1.2°的曲率角。
除了用于通过在挤压区域a、b、c、a’、b’、c’中设置由沟纹61组成的结构和/或在至少一个从相应的挤压区域a、b、c、a’、b’、c’到邻接的构件区段的过渡部中安置接入圆角59来建立燃料喷射阀的至少两个金属构件2、5、6、44的牢固挤压连接的措施以外，一个另外的措施也能够特别有效地有助于在避免不利冷焊的情况下改善金属挤压连接。为此在所期望的挤压区域a、b、c、a’、b’、c’中分别进行“干式覆层”，在该覆层过程中，挤压区域a、b、c、a’、b’、c’在清洗过程中以工业清洁剂和清洗添加剂如
104进行处理。例如借助浸渍、冲洗或喷洒对为此选出的构件2、5、6、44进行清洗。在处理挤压区域a、b、c、a’、b’、c’的过程中以理想方式使用5-10％的
104溶液。替代地，也可以使用溶解在喷射设备的检验液体中的、5-30％的Hitec溶液(例如Ethyl Corp.公司的
E536)。在此，沟纹61在各挤压区域a、b、c、a’、b’、c’中用作润滑剂储存器。
作为万能清洁剂
104的替代，也可以例如使用由表面活性组分
089组成的调制的万能清洁剂。这种具有表面活性剂和防腐蚀组分的清洁剂特别适合于浸渍清洁。通过以这种万能清洁剂进行处理使金属构件2、5、6、44在装配前已经被清洁并且通过钝化来防止腐蚀。在清洗过程之后例如借助真空干燥对构件2、5、6、44进行干燥。
Claims (8)
1.一种用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，该燃料喷射阀具有阀纵轴线(10)、用于操作阀关闭体(19)的可激励的致动器(1，2，17)和至少一个喷射孔(27)并且具有金属构件，阀关闭体(19)与设置在阀座体(15)上的阀座面(16)共同作用，所述金属构件通过挤压牢固地相互连接，其特征在于，燃料喷射阀的至少两个金属构件(2，5，6，44)的牢固挤压连接的特征的是，配对构件中的至少一个构件在其挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)中具有带有沟纹(61)的结构并且相应的挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)在至少一个向邻接的构件区段过渡的过渡部中具有接入圆角(59)，其中，所述挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)构造为相对于所述邻接的构件区段突出，所述接入圆角(59)具有一个半径，该半径相应于所述过渡部中的0.5°到1.2°的曲率角，并且从一个配对构件的挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)出发在该配对构件的外轮廓上首先衔接一个凹下区域(64)并且随后衔接一个径向更远地向外突出的挤压唇(65)，其中，所述挤压唇(65)如此与对置的配对构件相对应，使得在挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)与挤压唇(65)之间通过凹下区域(64)形成一中空室，在压入期间产生的污染物被抑制在该中空室中。
2.如权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，凹下区域(64)被构造为凹口状的。
3.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，从挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)到凹下区域(64)的过渡部和从凹下区域(64)到挤压唇(65)的过渡部被圆化、类似倒角地倾斜延伸或者阶梯式延伸。
4.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，挤压唇(65)的外径与挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)的外径相当，或者，挤压唇(65)的外径和挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)的外径是不同的。
5.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，挤压区域(a，b，c，a’，b’，c’)中的沟纹(61)是环形的。
6.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，设置有薄壁式的阀套(6)，连接管(44)和/或芯体(2)作为所述金属构件压入该阀套中和/或阀壳(5)作为所述金属构件压装到该阀套上。
7.如权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，通过牢固的挤压连接相互连接的金属配对构件由优质钢制成。
8.如权利要求7所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述优质钢是软磁铬钢。
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