CN102725510A - 用于高压密封地连接燃料喷射器的至少一个板形体与另一体的方法以及燃料喷射器 - Google Patents

用于高压密封地连接燃料喷射器的至少一个板形体与另一体的方法以及燃料喷射器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于高压密封地连接燃料喷射器的至少一个板形体(1，2)与另一体的方法，其中，使用夹持套管(3)，利用该夹持套管要连接的体(1，2)相对于彼此相互轴向夹紧。根据本发明，与所述夹持套管(3)相互作用的保持体(4)用作另一体，该保持体具有至少一个布置在外圆周并且环绕地构造在一个径向平面中的槽(5)。所述方法还包括下列步骤：固定所述体(4)，安放至少一个板形体(1，2)并且共轴地对齐所述要连接的体(1，2，4)，通过要连接的体(1，2，4)联结所述夹持套管(3)，通过施加轴向力Fax延伸所述夹持套管(3)，使得在所述夹持套管(3)中产生应力，在延伸的过程中通过使用高速变形方法建立所述夹持套管(3)和保持体(4)之间的形锁合连接，其中，所述形锁合连接通过使所述夹持套管(3)在所述槽(5)区域中变形来引起，卸载所述夹持套管(3)。本发明还涉及一种燃料喷射器。

Description

用于高压密封地连接燃料喷射器的至少一个板形体与另一体的方法以及燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种用于使燃料喷射器的至少一个板形体与另一体高压密封连接的方法，其中，设置夹持套管，所述要连接的体利用所述夹持套管轴向相互夹紧。所述至少一个板形体例如是节流板，它与阀板和/或另一体高压密封连接。本发明还涉及一种燃料喷射器以及使燃料喷射器的至少一个板形体和另一体高压密封连接的高速变形方法的用途。
背景技术
从公开文献DE 199 02 282 A1已知一种具有多个轴向叠加布置的喷射器部件的模块结构的喷射器。为了制造一种具有紧凑结构形式的喷射器，为了连接所述喷射器部件而提出一种套管形连接元件，它与一个喷射器体用螺纹连接。替代地提出，所述套管形连接元件与所述喷射器体通过接合方法，例如通过焊接或硬钎焊，连接所述喷射器体。为此，所述喷射器部件轴向相互夹紧。
为了从这个现有技术出发得到改善的高压密封连接喷射器部件，在公开文献DE 102 34 723 A1中提出一种用于使燃料喷射器的部件与夹持元件高压密封连接的布置，在夹持所述接合表面或夹持元件以后，通过圆楔连接使内外圆楔部与喷射器的连接部相连接。所述圆楔连接除得到所述功能外，还得到利用它通过力传感器检测的张紧元件或压力元件施加的竖向力。所述轴向力因而应能够非常精确地调整。因为所述轴向力通过螺栓连接的紧固力施加，排出了在调整轴向过程中可能的不精确性，例如螺纹容差或螺纹中或夹持表面上的可变摩擦比。另外的优点是不用螺纹也就不用考虑因冲孔效应引起的部件削弱，因而所述部件能够承受高负荷或合适地确定尺寸。
然而，这种力配合的卡口连接的圆楔连接假设进一步所述夹持元件相对于连接件旋转，因而除因所述夹紧引起的轴向力外，施加转矩。因而保证要连接的部件不旋转。扭转止挡能够例如通过使用定位器或固定销实现。它的缺点还有所述内外圆楔的制造成本过高。为了实现力配合或摩擦配合连接，这应能够将力均匀地引导到圆周上，这对所述圆楔的几何形状精确性(形状容差、尺寸容差或位置容差)提出了高的要求，也对所述圆楔的表面质量提出了高的要求。均匀地引导到圆周上的力导致所述轴向力不期望地扩散，因而不再保证高压密封连接。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于高压密封连接燃料喷射器的至少一个板形体与另一体的方法，它能够简单地执行。本发明的任务还在于提供一种简单地建造的燃料喷射器。
为了解决所述任务，提出一种具有权利要求1的特征的方法和一种具有权利要求7的特征的燃料喷射器。根据本发明的方法或根据本发明的燃料喷射器的有利改进方案在从属权利要求中给出。
所提出的用于高压密封连接至少一个板形体与燃料喷射器的另一板形体的方法提出设置一个夹持套管，所述要连接的体利用所述夹持套管轴向相互夹紧。根据本发明，作为另外的体使用与所述夹持套管共同作用的保持体，其具有至少一个在外圆周上布置的、在径向平面中环绕地构造的槽。此外，所述方法包括以下步骤：
-固定所述保持体，
-安放所述至少一个板形体和共轴地对齐所述要连接的体，
-通过所述要连接的体接合所述夹持套管，
-通过施加轴向力Fax来延伸所述夹持套筒，因而在所述夹持套管中产生张力，
-在延伸过程中，通过使用高速变形方法使所述夹持套管(3)与保持体(4)形成形状锁合连接，其中，所述形状锁合连接通过所述夹持套管(3)在所述槽(5)的区域中变形来形成，并且
-卸载所述夹持套管。
在所述卸载后在所述夹持套管中留下残余应力，它压紧由所述夹持套管围绕的体，因而保证高压密封连接。
所述部件的接合，尤其是所述夹持套管安放或展开到所述要连接的部件上能够完全无转矩地实现。同时，所述变形压力适于形成所述夹持套管与所述保持体的形状锁合连接。在不存在的制造步骤中，转矩传递到所述要连接的体中的一个上，因而不是必须使用附加的销作为扭转止挡。还可能使用O形环，因为预料不会通过剪断所述O形环而造成破坏。此外，因为不用构成螺纹，所述夹持套管和保持体能够具有简单的几何形状。与螺纹连接相比，对所述部件的上表面状态要求更低，因为所述粗糙度可以忽略不计。为了保证力均匀引导在圆周上，就此而言不是必须需要降低摩擦层或涂层。因为所述高的变形速度，所述燃料流直接进入到全部圆周上，从而避免抓住和/或折叠所述夹持套管。这还保证所述实现的未来形状锁合连接附接地密封。
优选地，所述电磁脉冲变形用作高速变形方法。在所述电磁脉冲变形时，所述变形不接触，因而上表面和/或可能的涂层保持不受损害。此外，这种变形类型能够使所述要连接的部件高压密封地形状锁合连接，即使当它是由不同的材料构成的。不需要对所述要连接的部件进行前处理或后处理。
为了执行所述方法，围绕所述夹持套管的线圈置于所述保持体的槽的高度上。通过安放随时间变化的磁场而在所述夹持套管中产生感应电流，导致所需要的变形力。所述变形力尤其依赖于所述线圈和夹持套管的各自的材料或各自的导电率以及所述安放的磁场的强度。在所述套管材料的导电率很差时，能够设置所谓激励器(例如用铝制成)，一次使用它并且在变形后弃用。所述变形力还影响所述设置在保持体中的槽的几何形状，尤其是它的深度和/或它的半径。
除磁变形外，也能够使用其他的高速变形方法，例如爆破变形或水下火花放电。
在使用电磁脉冲方法时，所述变形所需要的磁力或所需要的能量优选事先通过模拟确定。为了计算它，静水压力优选在300到1000N/mm2的范围内，例如500N/mm2作为备用值。
所述磁力导致在所述夹持套管变形后，所述保持体中的槽优选完全由所述夹持套管的材料填充。在燃料喷射器运行中，更高的填充程度可能尤其导致更迟的松弛。
进一步优选地，为了施加轴向力Fax，使用中空圆柱体的凸模，它由外放置在所述夹持套管的基本上径向延伸的凸肩上。所述凸模的中空圆柱体形式能够穿过所述喷射器的部件。尤其能够穿过构造为喷嘴体的喷射器部件。代替中空圆柱体的凸模，但是，另外的压力或牵引工具用于延伸所述夹持套管。通过构成在所述夹持套管上基本上径向延伸的凸肩限定所述力引导的位置。
优选地，由外施加的轴向力Fax大于事先计算的、高压密封连接所述体所需要的轴向力。进一步优选地，所述轴向力Fax>40KN，因此在卸载所述夹持套管后，高压密封连接留下了足够的残余应力。例如轴向力Fax=50KN。在确定所述轴向力Fax时，还应注意不应超过所述夹持套管的材料屈服点，以便防止所述夹持套管的持久变形。进一步地，在确定所述轴向力Fax时，相关影响量是所述夹持套管的壁厚和总长度以及所述力引导的位置，即所述基本上径向延伸的凸肩的位置用于安放径向延伸的牵引或压力工具。
为了解决所述引言中所述的任务，提出足以使具有至少一个夹持套管和一个保持体的燃料喷射器，根据本发明的特征在于，所述保持体具有至少一个外圆周上布置的、在径向沿着径向平面中延伸的槽，利用高速变形方法变形的夹持套管的圆周区域形状锁合地咬合在该槽中。所述形状锁合优选通过使所述夹持套管的环形变形，因而通过所述形状锁合同时实现附接密封。所述保持体的槽不同于用作螺纹的槽，因而它构成在环形的径向平面中，即在垂直于所述保持体的纵轴的平面中。用作螺纹的槽相反地具有斜坡，并因而不布置在径向平面中。而且，用作螺纹的槽具有基本上更小的横截面和另外的几何形状。
通过螺纹连接所述夹持套管和保持体，小的转矩作用在要连接的体上，利用要连接的体，所述夹持套管轴向相互夹紧。因而取消用作扭转止档的销。此外，省去螺纹连接的优点是对所述要连接的部件的上表面质量和尺寸稳定性的要求降低高度，以便将力均匀地引导到圆周上。就此而言，所提出的燃料喷射器具有与已经描述的与根据本发明的方法有关的优点。
进一步优选地，构造在所述保持体中的槽具有圆弧性横截面。替代地，选择梯形或矩形横截面。如果构成倒角，优选对其进行圆角。所述槽几何形状，尤其是槽深度和/或槽半径，对所述压出力，即使夹持套管脱出的力产生影响。因而，通过优化所述槽几何形状，引起所述压出力增大。在小槽深度时需要小的压出力，然而同时可进行良好的形变热处理，槽深度越大，需要越大的压出力，然而同时清楚地难以进行形变热处理。类似地，在圆弧形槽横截面时关于所述槽半径是适当的，其中，随着半径的增加，需要的压出力减小。
进一步优选地，所提出的燃料喷射器的夹持套管具有基本上径向延伸的凸肩以放置变形工具。在布置所述凸肩时考虑所述力作用的位置和对所述夹持套管的壁厚和总长度对所需要的轴向力Fax的总影响。另一径向延伸的凸肩优选在内圆周侧构造为用于板形体的安放表面，例如在所述夹持套管的弯曲表面的区域中。
本发明的组成部分还在于一种形状锁合连接燃料喷射器的夹持套管和保持体的电磁脉冲变形方法的用途，用于高压密封由两个共轴板形体构成的连接体，所述板形体在燃料喷射器运行中被施加高压。。
附图说明
下面将根据附图的例示更详细地阐明本发明优选实施例。在附图中：
图1显示穿过根据现有技术的夹持套管中的燃料喷射器的纵剖面，
图2a以分解图的形式显示穿过根据本发明的燃料喷射器的要连接体的纵剖面，
图2b以接合布置的形式显示穿过对应图2a的要连接体的纵剖面，
图2c显示穿过图2a和图2b的保持体的纵剖面，
图2d显示图2b的细节剖面图，以及
图3a-d显示在所述保持体中构成的槽的不同几何形状。
具体实施方式
图1的视图得知第一和第二板形体1、2，其中，第一板形体1是节流板，第二板形体2是阀板，在二者之间构成第一密封位置11。另外的密封位置11各自构成在阀板2与保持体4的连接区域中和相应地在节流板1与喷嘴体8的连接区域中。因为所有体1、2、4和8由孔贯穿(未显示)，在所述燃料喷射器运行中对所述孔施加高压，在体1、2、4、8的接触表面之间得到的密封位置11执行高压密封。它涉及与因工作压力产生的力P(见双箭头)相关的相反的轴向力，其保证体1、2、4、8的密封安放在各自接触表面的区域中。这在本发明中，由现有技术得知的实例通过夹持套管3引起通过螺纹连接9与保持体4形成形状锁合连接。夹持套管3在这里围绕体1、2、4、8，因而通过所述螺纹能够引起紧固力(见基本箭头)，体1、2、4、8利用紧固力轴向相互夹紧。然而通过螺纹连接夹持套管3和保持体4，也施加转矩(见弧形延伸的箭头)，它使体1、2、4、8相互旋转。为了阻止体1、2、4、8相互旋转，在密封位置11的区域中，固定销10安装在体1、2、4、8的有限的接触表面中。
在使用根据本发明的方法高压密封连接燃料喷射器的至少两个体1、2、4时，这种固定销不是必需的。然后，仅仅轴向力Fax施加到夹持套管3上，在夹持套管3与保持体4形状锁合连接后和在卸载夹持套管3后引起体1、2、48中的一个相互预加应力的残余应力，而且保证高压密封连接。夹持套管3与保持体4的形状锁合连接通过高速变形方法实现。
图2a至2d是根据本发明的燃料喷射器的主要部件，即夹持套管3、保持体4以及两个板形体1，2和喷嘴体8，它适合利用上述根据本发明的方法高压密封连接。图2a以分解图的形式显示所述部件，即在它们接合前，图2b显示由夹持套管3包围的、叠置且共轴对齐的体1，2，4，8在夹持套管3变形前短时间内构成在保持体4的环形槽5的区域中夹持套管3和保持体4的形状锁合连接。为了构成所述形状锁合连接，夹持套管3首先延伸。为此，在基本上径向延伸的夹持套管3的凸肩6的区域中，通过安放压力工具(未显示)施加轴向力Fax。通过使用高速变形方法，当前利用电磁脉冲变形，所述延伸后随所述变形。因而，在保持体4的槽5的高度上，夹持套管3由线圈12围绕，其中在线圈12和夹持套管3之间存在环形空气间隙。在线圈12通电时，形成随时间变化的磁场，根据套管材料的电导率，在夹持套管3中产生感应电流。在这些电流上产生磁力(见图2d中的箭头)，它引起夹持套管3在保持体4的槽5中成型。夹持套管3因而在环形圆周区域7中变形，由此夹持套管3与保持体4形状锁合连接。所述形状锁合连接还保证附加密封。
夹持套管3首先延伸，然后变形，保持体4保持固定在它的位置中。所述固定能够在当前夹头表面的区域中实现。这能够例如如图2c所示，通过在保持体4的圆周面区域中的切片13构成。
槽5区域中的压出力引起夹持套管3与保持体4形状锁合连接，这尤其依赖于所选择的槽几何形状。在图3a至3d中显示不同的可能的槽几何形状。图3a和3b分别显示一个具有圆弧形横截面的槽5，其中，它们的不同之处在于各自选择的半径R。为了使夹持套管3从保持体4的槽5断开，所述必需的压出力在图3b的实施例中更大。如果替换圆弧形横截面，选择具有陡峭的槽凸缘的梯形横截面，即具有小的角度α，所述压出力进一步增加。在对应图3d的基本成直角的槽几何形状中，所需要的压出力最大。为了使所述槽的成形变轻，所述槽凸缘的过渡区域中的倒角进行圆角成为槽底。所述圆角半径用R表示。
虽然希望大的压出力，为了阻止夹持套管3从保持体4的槽5中断开，所述槽几何形状同时应该也具有良好的成形性能。这又在笑的槽深度和大的半径时给出。在这里，它涉及针对应用场合进行所述槽几何形状的优化。

Claims (10)

1.一种用于高压密封地连接燃料喷射器的至少一个板形体(1，2)和另外一个体的方法，其中，装入一个夹持套管(3)，利用所述夹持套管使所述要连接的体(1，2)轴向相互夹紧，其特征在于，
作为另外的体，作为另外的体使用与所述夹持套管(3)共同作用的保持体(4)，该保持体具有至少一个在外圆周侧布置的、在径向平面中环绕地构造的槽(5)，所述方法包括以下步骤：
-固定所述保持体(4)，
-安放所述至少一个板形体(1，2)且使所述要连接的体(1，2，4)共轴对齐，
-所述夹持套管(3)接合在所述要连接的体(1，2，4)上，
-通过施加轴向力Fax延伸所述夹持套管(3)，因而在所述夹持套管(3)中产生应力，
-在延伸期间通过使用高速变形方法，形成所述夹持套管(3)与保持体(4)的形状锁合连接，其中，通过所述夹持套管(3)在所述槽(5)的区域中变形造成所述形状锁合连接，以及
-卸载所述夹持套管(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
电磁脉冲变形用作高速变形方法。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
事先通过模拟确定在使用所述电磁脉冲方法使所述夹持套管(3)变形所需要的磁力或所需要的能量。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其特征在于，
在所述夹持套管(3)变形后，所述保持体(4)中的槽(5)完全由所述夹持套管(3)的材料填充。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其特征在于，
为了施加所述轴向力Fax，使用中空圆柱体的凸模，它从外面安放在所述夹持套管(3)的基本上径向延伸的凸肩(6)上。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的方法，其特征在于，
所述从外面施加的轴向力Fax选择成大于事先计算的高压密封连接所述体(1，2，4)所需要的轴向力。
7.一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，它包括至少一个板形的高压施加体(1，2)、夹持套管(3)和保持体(4)，其中，所述夹持套管(3)和保持体(4)共同作用，使得所述至少一个板形体(1，2)与另外的体和/或该保持体(4)高压密封连接，其特征在于，
所述保持体(4)具有至少一个在外圆周侧布置的、在径向平面中环绕地构造的槽(5)，夹持套管(3)的利用高速变形方法变形的圆周区域(7)形状锁合地咬合在该槽中。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述槽(5)具有圆弧形或梯形的或矩形的横截面和/或圆角的倒角。
9.根据权利要求7或8所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述夹持套管(3)具有基本上径向延伸的凸肩(6)以安放变形工具。
10.一种形状锁合连接燃料喷射器的夹持套管(3)和保持体(4)的电磁脉冲变形方法的用途，用于高压密封由两个共轴板形体(1，2)构成的连接体，所述板形体在燃料喷射器运行中被施加高压。
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