CN105937466B - 用于制造用于喷射流体的喷射器的方法以及用于喷射流体的喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造用于喷射流体的喷射器的方法以及用于喷射流体的喷射器。该方法包括提供阀门组件（3），该阀门组件（3）包括阀体（7）、阀针（9）和电枢（11）。该方法进一步包括提供致动器组件（5），该致动器组件（5）环绕该阀门组件（3），包括壳体（23）和线圈（21），该线圈（21）可被激励以引起用于轴向地位移该电枢（11）的力。此外，该方法包括通过相对彼此轴向地移动该阀门组件（3）和该致动器组件（5）调整由喷射器喷射的流体的流动特性。喷射器（1）也被公开。

Description

用于制造用于喷射流体的喷射器的方法以及用于喷射流体的 喷射器

技术领域

本发明涉及用于制造用于喷射流体的喷射器的方法以及用于喷射流体的喷射器，特别是用于喷射燃料进入内燃机的喷射器。

背景技术

喷射阀门被广泛地使用，特别是用于内燃机，其中它们可以布置成为了注入流体到内燃机的进气歧管中或直接到内燃机的汽缸的燃烧室中。

喷射阀门以各种形式制造以便满足用于各种燃烧发动机的各种需求。因此，例如他们的负责流体注入方式的长度、直径以及喷射阀门的各种元件可以在宽范围内变化。除此之外，喷射阀门可以容纳用于致动喷射阀门的阀针的致动器，其可以例如是电磁致动器。

为了增强有关不想要的排放物的减少的燃烧过程，相应的喷射阀门可以适于在非常高的压力下注入流体。该压力可以是，例如在汽油发动机的情况下在高达400 巴的范围中，以及在柴油发动机的情况下在高达3500巴的范围中。

发明内容

本发明的一个目标是创建用于制造用于喷射流体的喷射器的方法，其有助于成本有效的生产以及喷射器的精确度和可靠性。

该目标通过独立权利要求的特征实现。本发明的其他实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明的第一方面，提供用于制造用于喷射流体的喷射器的方法。

根据该方法的一个步骤，提供阀门组件，包括阀体、阀针和电枢。该阀体具有纵向轴线并包括空腔。该空腔可操作以接收阀针和电枢，即阀针和电枢特别地布置在空腔中。该阀针和该电枢相对阀体轴向地可移动，并且可操作以控制从空腔到喷射器外部的流体喷射。优选地，阀门组件包括被预加载以朝向关闭位置偏置阀针的阀门弹簧，在关闭位置中阀针与阀体密封接触用于防止流体从空腔流动。

而且，根据该方法的一个步骤，提供环绕阀门组件的致动器组件。特别地，提供致动器组件并且致动器组件和阀门组件以如此方式相对彼此定位以使得致动器组件环绕阀门组件。致动器组件包括壳体和线圈。该线圈可激励以引起用于轴向地位移电枢的力。在有利的改进中，该壳体是金属壳体并且扮演磁轭。

根据该方法的一个步骤，通过阀门组件和致动器组件相对彼此轴向地移动，调整由喷射器喷射的流体的流动特性。

有利地，通过位于阀门组件外侧的致动器组件的轴向移动调整流体的流动特性有助于喷射器的成本有效的制造，以及它的精确操作。特别地，当喷射器操作用于校准目的时，能够可避免的是不得不访问和移动空腔内部的校准元件（例如为了改变位于空腔内部的阀门弹簧的偏置）。

特别地，流体的流动特性可以由在预定条件下喷射流体的数量代表。特别地，预定条件可以包括温度和/或待喷射流体的压力。额外地或替代地，流体的流动特性可以由单位时间喷射的流体的数量代表，即喷射的流体的流率。

流体的流动特性特别地取决于由线圈的磁场引起的电枢上的力的量值。而且，电枢上的力的量值取决于阀门组件和致动器组件相对彼此的轴向位移。因此，取决于流体的流动特性的相对彼此轴向地移动阀门组件和致动器组件能够实现喷射器的精确调整。

有利地，流体的流动特性的可变性因此保持低的。通过相对彼此轴向地移动阀门组件和致动器组件调整流体的流动特性可以在大规模生产中容易应用，而没有复杂设备。

在根据第一方面的一个实施方式中，除线圈以外，致动器组件还包括另外的磁性元件。该磁性元件可操作以引起用于轴向地位移电枢的力。

有利地，磁性元件有助于流体的流动特性对阀门组件和致动器组件相对彼此的轴向位移的依赖性，例如通过增加施加在电枢上的力的量值。也就是说，磁性元件增强流体的流动特性对阀门组件和致动器组件相对彼此的轴向位移的敏感性，特别地当调整喷射器的流体的流动特性时，因此有助于喷射器的可靠调整。

在根据第一方面的其他实施方式中，提供根据一种方法步骤的物理模型，该物理模型具有输入参数。优选地，操作喷射器用于确定输入参数的数值。取决于输入参数，确定移动数值。特别地，移动数值通过使用带有输入参数的确定数值的物理模型确定。取决于移动数值，阀门组件和致动器组件相对彼此轴向地移动。移动数值特别地是距离，阀门组件和致动器组件相对彼此轴向地位移该距离用于调整流动特性。

在一种改进中，该方法进一步包括操作喷射器用于在相对彼此轴向地移动阀门组件和致动器组件之后确定输入参数的另外数值。该输入参数（或由此获得的另一数值）的确定的另外数值随后与目标数值比较。如果该另外数值与目标数值的偏差超过预定的误差值，重复改变数值的确定以及取决于移动数值的阀门组件和致动器组件相对彼此的轴向移动。

有利地，取决于输入参数相对彼此轴向地移动阀门组件和致动器组件有助于时间有效的调整。特别地在重复移动的情况下，这能够实现很少的重复步骤。

特别地，输入参数可以代表待喷射流体的流动特性。特别地，输入参数可以代表电枢上的力。

特别地，移动数值可以代表阀门组件和致动器组件相对于预定位置相对彼此的轴向位移。阀门组件和致动器组件特别地相对彼此移动对应移动数值的距离，使得流体的流动特性对应于在预定条件下的预定数值。

在根据第一方面的另外实施方式中，该方法包括在调整由喷射器喷射的流体的流动特性之后，将阀门组件和致动器组件固定地联接到彼此的步骤。

有利地，固定地联接阀门组件和致动器组件有助于喷射器在它的生命时间周期内的精确操作。

在根据第一方面的另外实施方式中，该方法包括将阀门组件和致动器组件焊接到彼此的步骤。

有利地，通过焊接固定地联接阀门组件和致动器组件有效地有助于喷射器在它的生命时间周期内的精确操作。

在根据第一方面的另外实施方式中，流体是气体，特别是空气或氮气。

有利地，当调整喷射器时使用气体有助于喷射器的便宜地且环境友好地制造。而且，用于过滤流体的流体过滤器在这种情况下仅是可选的。

在根据第一方面的另外实施方式中，流体是液体，特别是正庚烷。

根据本发明的第二方面，用于喷射流体的喷射器被载入说明书。该喷射器被特别地成形和配置用于利用根据第一方面的方法来制造。

特别地，该喷射器具有阀门组件，其包括阀体、阀针和电枢。该阀体具有纵向轴线并且包括空腔。该空腔可操作以接收阀针和电枢。该阀针和该电枢相对阀体轴向地可移动，并且可操作以控制从空腔到喷射器外部的喷射流体的流动速率。

该喷射器进一步包括环绕阀门组件的致动器组件。该致动器组件包括壳体、线圈。优选地，它还包括另外的磁性元件。该线圈可被激励以引起（特别是与磁性元件一起）用于轴向位移电枢的力。

在喷射器的组装期间，该阀门组件和该致动器组件可以方便地以如此方式成形和布置，使得通过相对彼此轴向地移动阀门组件和致动器组件可调整由喷射器喷射的流体的流动特性。通过这种方式，喷射器的特别容易且成本有效的制造是可实现的。

在一种实施方式中，该阀门组件和该致动器组件是摩擦锁定的。优选地，该阀门组件和该致动器组件不是处于形状吻合接合，该形状吻合接合阻止阀门组件和致动器组件的相对轴向移动。特别地，该致动器组件在横向上不重叠阀门组件的任何部分，其在轴向上重叠。换言之，缺少摩擦锁定以及其他连接（诸如焊接、粘合或螺纹连接），这些连接依情形在调整流动特性之后形成，该致动器组件相对于阀门组件在两个轴向方向具有轴向间隙。

有利地，这有助于喷射器的成本及时间有效的制造。而且，它有助于喷射器在它的寿命时间周期内的精确操作。

在根据第二方面的一种实施方式中，磁性元件是永磁体。

有利地，该永磁体有助于喷射器的成本有效的制造以及它的可靠操作。

在根据第二方面的另外实施方式中，该磁性元件被布置使得它的磁极相对于纵向轴线径向地定向。

有利地，该磁性元件的磁极的径向定向有助于流体的流动特性对阀门组件和致动器组件相对彼此的轴向位移的依赖性，例如通过增加施加在电枢上的力的量值。也就是说，增强了流体的流动特性对阀门组件和致动器组件相对彼此的轴向位移的敏感性，特别是当调整喷射器的流体的流动特性时。

在根据第二方面的另外实施方式中，该阀门组件包括用于轴向地偏置阀针的阀门弹簧，其容纳在空腔中。

在根据第二方面的另外实施方式中，阀门弹簧的刚性等于25N/mm或更高。

有利地，该阀门弹簧的刚性（特别是25N/mm或更高）有助于在喷射器的操作期间阀针的跳动的阻止。特别地，这有助于控制流体的流动特性。

在根据第二部分的另外实施方式中，阀门组件和致动器组件固定地联接到彼此。在根据第二方面的另外实施方式中，阀门组件和致动器组件焊接到彼此。换言之，在阀门组件和致动器组件之间建立了刚性连接，该刚性连接优选地是焊接连接。喷射器特别地成形并且配置成使得刚性连接在轴向位移阀门组件和致动器组件之后是可建立的用于校准流动特性。方便地，阀门组件和致动器组件在缺少刚性连接的两个轴向方向上可以是相对彼此轴向地可位移的。

借助示意图和参考数字，在下文解释了本发明的示例性实施方式。相同的参考数字指代具有相同功能的元件或组件。

附图说明

在图中：

图1在纵向截面图中显示了喷射器的实施方式；

图2显示了根据图1的喷射器的放大的纵向截面图；

图3显示了根据图1的喷射器的阀门组件和致动器组件的第一放大的纵向截面图；

图4显示了根据图1的喷射器的阀门组件和致动器组件的第二放大的纵向截面图；

图5显示了施加在根据图1的喷射器的电枢上的力相对于它的阀门组件和它的致动器组件相对彼此的轴向位移的曲线图，以及

图6显示了用于制造根据图1的喷射器的方法的流程图。

具体实施方式

图1显示了喷射器1的一种实施方式，该喷射器带有阀门组件3和电磁致动器组件5。该当前实施方式的喷射器是燃料喷射器，其被配置成用于直接地将燃料（诸如汽油）喷射进入内燃机的燃烧腔室。

阀门组件3包括阀体7，阀针9和电枢11。该阀体7具有纵向轴线13并且包括带有阀座17的空腔15。

阀针9容纳在空腔15中且相对于阀体7轴向地可移动。在关闭位置中，阀针9在该位置中坐在阀座17上，阀针9可操作以防止流体从空腔15喷射到喷射器1的外部（即在当前实施方式中，进入燃烧腔室中）。阀针9进一步可操作，以当它轴向地位移远离关闭位置时能够实现流体的喷射。

电枢11机械地联接到阀针9（特别地电枢11可操作以与阀针9建立形状吻合的连接）用于轴向地位移阀针9远离关闭位置。它相对于阀针9具有轴向间隙。喷射器1可以包括用于偏置与阀针9机械接触的电枢11的第一弹簧19。

电磁致动器组件5包括定位在金属壳体23中的磁性线圈21（特别是螺线管）。壳体23沿圆周环绕阀体7的一部分。磁性线圈21、壳体23、阀体7、固定在阀体7内部的极片以及电枢11形成磁路。当磁性线圈21被激励时，它产生朝向极片吸引电枢11的磁场。

由于电枢11与阀针9的机械联接，因此电磁致动器组件5可操作以施加用于影响阀针9的位置的力。特别地，阀针9可以通过电磁致动器组件5相对于阀体7轴向地位移，克服阀门弹簧27的力远离关闭位置。

阀门弹簧27被布置并预加载用于朝向关闭位置偏置阀针9，特别地为了有助于喷射器1的密封性。校准元件29（特别是校准管）可以容纳在空腔15中并且压配合到阀体7中，或到相对于阀体7位置固定的喷射器1的其他部件中。校准元件29轴向地邻接阀门弹簧27。特别地，阀门弹簧27在一个轴向端处坐在校准元件29上并且在它的相对轴向端处坐在阀针9上。

致动器组件5可以进一步包括磁性元件25（参见例如图2）。在这个实施方式中，磁性元件25是永磁体。在其他实施方式中，磁性元件25可以是电磁体。

特别地，磁性元件25容纳在壳体23的凹槽中。磁性元件25施加用于影响阀针9的位置的力。特别地，当线圈21被激励时，阀针9可以经受磁性元件25和线圈21的力。

图3显示了喷射器1的第一放大纵向截面图，其中，阀门组件3和致动器组件5组装在一起，包括相对于预定参考位置相对彼此的第一轴向位移d1。

当线圈21被激励时，线圈21和磁性元件25的磁场通过第一场力线B1可视。

图4显示了喷射器1的第二放大纵向截面图，其中，阀门组件3和致动器组件5组装在一起，包括相对于预定参考位置相对彼此的第二轴向位移d2。

当线圈21被激励时，线圈21和磁性元件25的磁场通过第二场力线B2可视。

当线圈21被激励时，由线圈21和磁性元件25的磁场引起的力F取决于阀门组件3和致动器组件5相对于预定参考位置相对彼此的轴向位移d（图5）。力F基本上随着减少轴向位移d而增加。磁性元件25可以增强力F对轴向位移d的这个依赖性，以及力F的量值。特别地借助磁性元件25，实现力F的梯度，例如，该梯度具有在10N/mm（包括）与14N/mm（包括）之间的数值，允许用于流体的流动特性的精确调整。

在这个背景下，磁性元件25特别地相对于纵向轴线13径向地定向，也就是说，磁性元件25的两个磁极所位于的平面被布置成垂直于纵向轴线13。换言之，磁性元件25的磁极以径向连续的方式布置。

阀门弹簧27可以具有18N/mm或更高的刚性。特别地，该阀门弹簧27具有预定的刚性，特别是25N/mm或更高。这有助于防止在喷射器的操作期间阀针的跳动。

在一种实施方式中，校准元件29可以是可操作的以调整阀门弹簧27的偏置以便调整由喷射器1喷射的流体的流动特性。然而在这个实施方式中，阀门弹簧27只坐在校准元件29上，阀门弹簧27的偏置基本上是恒定的。

在下文中，借助于图6的流程图描述了用于制造喷射器1的方法的一种实施方式。

在S1步骤中，提供阀门组件3和致动器组件5。特别地，以致动器组件5环绕阀门组件3的方式提供阀门组件3和致动器组件5，使得致动器组件5可操作以影响阀针9的轴向位移。例如，致动器组件5和阀门组件3相对彼此轴向地移动直到它们处于预定的参考位置。

阀门弹簧27可以预加载到预定的预载荷，特别是在阀门组件3之上移动致动器组件5之前。

阀门组件3和致动器组件5可以可释放地联接在一起以便允许喷射器1的操作以及它的调整。在这一背景下，阀门组件3和致动器组件5特别地是摩擦锁定的。阀门组件3和致动器组件5特别地可以预组装，例如通过将阀门组件3和致动器组件5联接在接合区域31内部（见图2）。

仅为了使摩擦锁定可视，在图2中描绘了壳体23在接合区域31中在径向向内的方向上重叠阀体7。然而，阀门组件3和致动器组件5事实上不是形状吻合接合。相反，致动器组件5在沿阀体7的两个轴向方向是可位移的。例如，致动器组件5具有由圆柱形内表面限定的中心轴向开口，以及阀门组件3具有圆柱形外表面在致动器组件5的圆柱形内表面的完整轴线长度之上延伸，在两侧上轴向地突出超过圆柱形内表面。阀门组件3的圆柱形外表面特别地至少在用于建立摩擦锁定的位置接触致动器组件5的圆柱形内表面。

在步骤S3中，代表由喷射器1喷射的流体的流动特性的参数的数值在预定的条件下确定。在这个实施方式中，操作喷射器1并且测量从空腔15到喷射器1外部的喷射流体的数量。额外地或代替地，测量在给定时间窗口内的喷射流体的数量，也就是说，确定喷射流体的流动速率。特别地在流体是氮气的情况下，可以确定瞬间流动速率。

在其他实施方式中，可以确定额外的和/或替代的参数的数值，代表待喷射流体的流动特性，例如施加在阀针9上的力F、阀门组件3和致动器组件5相对彼此并且特别地相对于预定位置的轴向位移d、磁场或所谓的反馈关闭信号。该反馈关闭信号特别地是在用于关闭阀门的阀针9的轴向移动期间由于阀针9的速度变化引起的电压变化，特别地当阀针9撞击阀座17时。

在制造喷射器1时，在喷射器1的操作期间用于校准流动特性的待喷射的流体可以是诸如氮气或空气的气体。代替地，该流体可以是诸如正庚烷的液体，特别地它的喷射相关特性与那些燃料对应。

当确定待喷射流体的流动特性时，喷射器1可以布置在带有已知边界条件（诸如温度和/或待喷射流体的流体压力）的环境中，特别地为了确保再现性。

额外地和/或代替地，可以在预定边界条件下用流体供应喷射器1，也就是说，例如，在预定流体压力和/或预定温度下用流体供应喷射器。

在步骤S5中，在步骤S3中确定的参数数值与预定数值比较，流体的流动特性的所谓“应用目标”。如果确定的参数数值离预定数值的偏差超过预定的误差数值，该方法在步骤S7中继续。否则，该方法在步骤9中继续。

在步骤S7中，提供物理模型，该物理模型具有至少一个输入参数。该输入参数可以（例如）是在步骤S3中确定的参数。而且，可以提供边界条件作为物理模型的相应的以及特别地额外的输入参数。

物理模型特别地将流体的流动特性与阀门组件3和致动器组件5相对于预定位置相对彼此的轴向位移d联系起来。

在一种实施方式下，可以提供对应于图5的曲线图的第一数据组，绘制施加在电枢11上的力F对轴向位移d。在这一情况下，例如，提供另外数据组，绘制代表流体流动特性的测量参数对第一数据组的力F。因此，取决于流体的流动特性，能够确定阀门组件3和致动器组件5相对于预定位置相对彼此的轴向位移d。

取决于输入参数的确定数值，使用物理模型确定移动数值。阀门组件3和致动器组件5随后相对彼此轴向地移动该移动数值。在这个实施方式中，特别地在流体的流动特性的重复调整的情况下，该方法在步骤3中继续。在其他实施方式中，该方法可以在步骤9中继续。

在步骤9中，阀门组件3和致动器组件5固定地（特别地持久地）联接在一起。在这个实施方式中，阀门组件3和致动器组件5在接合区域31焊接在一起（见图2）。特别地在阀门组件3和致动器组件5摩擦锁定的情况下，步骤9是可选的，但可以改善流动特性的长期稳定性以及减少流动特性变化（例如由于机械振动和/或冲击引起的）的危险。

Claims (16)

1.一种用于制造用于喷射流体的喷射器（1）的方法，所述方法包括下述步骤：

－ 提供阀门组件（3），所述阀门组件（3）包括阀体（7）、阀针（9）和电枢（11），所述阀体（7）具有纵向轴线（13）并且包括空腔（15），所述空腔（15）能够操作以接收所述阀针（9）和所述电枢（11），所述阀针（9）和所述电枢（11）相对所述阀体（7）能够轴向地移动，并且能够操作以控制从所述空腔（15）到所述喷射器（1）的外部的流体喷射；

－ 提供环绕所述阀门组件（3）的致动器组件（5），所述致动器组件（5）包括壳体（23）和线圈（21），所述线圈（21）能够被激励以引起用于轴向地位移所述电枢（11）的力；

－ 通过相对彼此轴向地移动所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5），调整由所述喷射器喷射的流体的流动特性，

其中，除所述线圈（21）以外，所述致动器组件（5）还包括另外的磁性元件（25），所述磁性元件（25）能够操作以引起用于轴向地位移所述电枢（11）的力。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

－ 提供具有输入参数的物理模型；

－ 操作所述喷射器（1）用于确定所述输入参数的数值；

－ 通过使用具有所述输入参数的所述确定数值的所述物理模型确定移动数值；

－ 取决于确定的移动数值，相对彼此轴向地移动所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括在调整之后将所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5）固定地联接到彼此的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，包括将所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5）焊接到彼此的步骤。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，流体是气体。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，流体是空气或氮气。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，流体是液体。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，流体是正庚烷。

9.一种用于喷射流体的喷射器（1），具有：

－ 阀门组件（3），其包括阀体（7）、阀针（9）和电枢（11），所述阀体（7）具有纵向轴线（13）以及包括空腔（15），所述空腔（15）能够操作以接收所述阀针（9）和电枢（11），所述阀针（9）和所述电枢（11）相对于所述阀体（7）能够轴向地移动，并且能够操作以控制从所述空腔（15）到所述喷射器（1）的外部的喷射流体的流动速率；

－ 致动器组件（5），其环绕所述阀门组件（3）并且包括壳体（23）和线圈（21），所述线圈（21）能够被激励以引起用于轴向地位移所述电枢（11）的力，

其中，所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5）以如此方式成形和布置使得在组装所述喷射器（1）期间通过相对彼此轴向地移动所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5），由所述喷射器喷射的流体的流动特性能够被调整，并且

其中，所述致动器组件包括另外的磁性元件（25）。

10.根据权利要求9所述的喷射器（1），其中，所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5）是摩擦锁定的，但不是处于形状吻合接合，其阻止所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5）的相对轴向移动。

11.根据权利要求10所述的喷射器（1），其中，所述致动器组件（5）在横向上不重叠所述阀门组件（3）的任何部分，所述致动器组件（5）在轴向上重叠所述阀门组件（3）。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的喷射器（1），其中，所述阀门组件（3）包括用于轴向地偏置所述阀针（9）的阀门弹簧（27），所述阀门弹簧（27）容纳在所述空腔（15）中并且所述阀门弹簧（27）的刚性等于25N/mm或更高。

13.根据权利要求9至11中任一项所述的喷射器（1），其中，在所述阀门组件（3）和所述致动器组件（5）之间建立刚性连接。

14.根据权利要求13所述的喷射器（1），其中，所述刚性连接是焊接连接。

15.根据权利要求9至11中任一项所述的喷射器（1），其中，所述磁性元件（25）是永磁体。

16.根据权利要求9至11中任一项所述的喷射器（1），其中，所述磁性元件（25）被布置成使得它的磁极相对于所述纵向轴线（13）径向地定向。