CN1906404B - 阀体、流体喷射器以及用于制造阀体的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种流体喷射器，具有外壳、促动器单元和阀体。所述阀体具有阀芯(21)，其具有于其一端形成喷嘴的凹腔，并具有设置在凹腔中的阀针(22)，如果阀针(22)以其承座区域(224)承靠在阀芯(21)的阀针承座(215)上，那么该阀针(22)将关闭喷嘴。阀芯(21)的靠近阀针承座(215)的区域(216)具有圆柱形的外轮廓，阀针(22)具有靠近承座区域(224)的圆柱形区域(223)。靠近阀针承座(215)的区域(216)与圆柱形区域(223)具有相同的直径。

Description

阀体、流体喷射器以及用于制造阀体的工艺方法
本发明涉及一种阀体、流体喷射器和用于生产阀体的方法。该阀体包括阀芯，其具有于一端形成喷嘴的凹腔。阀体还包括阀针，其设置在凹腔中，并且如果阀针使其承座区域承靠在阀芯的阀针承座上，那么阀针将关闭该喷嘴。
流体喷射器，尤其是用于柴油机或汽油内燃机的燃料喷射器，包括外壳、促动器单元和阀体。阀体包括阀针，其打开或关闭喷嘴，并以这种方式来控制燃料的喷射。在日益增多的应用中，使用了带压电促动器的促动器单元。它们这样的优点，即，具有对促动信号非常快速的响应时间，并且在汽缸的一个工作循环期间可实现燃料多次喷射到内燃机的汽缸中。为了改善流体喷射器的喷射特性，需提高流体压力。在目前的汽油内燃机中，为流体喷射器提供了具有高达200巴的燃料压力。
WO 03/016707A1公开了一种流体喷射器，其具有连接至燃料源的连接器、外壳、促动器单元和阀体。外壳是双管结构，并具有用于容纳促动器单元的凹腔。促动器单元包括作用在阀针上的压电促动器。在双管形外壳的管壁之间，燃料从连接器引导至阀体的燃料入口。阀体具有带凹腔的外壳部件，其承接阀针。喷嘴根据阀针的位置而打开或关闭，并相应地喷射燃料或不喷射燃料。
与设有阀体或带阀体的流体喷射器的内燃机的排放物有关的日益严格的法律，使得人们必须采取许多努力和措施来减少排放物。对于防止废气排放非常重要的是，用于内燃机的流体喷射器必须具有明确且稳定的喷射特性，它对于各流体喷射器都是非常相同的。
本发明的一个目的是创造性地提出一种阀体、流体喷射器和用于制造阀体的方法，其较为简单，并且可确保实现明确且稳定的喷射特性。
该目的通过权利要求1的特征来实现。在从属权利要求中给出了本发明的优选实施例。
本发明通过带阀芯的阀体来表征其特征，该阀芯具有于一端形成喷嘴的凹腔，并具有设置在凹腔内的阀针，如果阀针将其承座区域承靠在阀芯的阀针承座上，那么该阀针将关闭喷嘴。靠近阀针承座的阀芯区域具有圆柱形的外轮廓，并且阀针具有靠近承座区域的圆柱形区域。靠近阀针承座的区域和该圆柱形区域具有相同的直径。
实验已经令人惊奇地显示，在阀体操作的较长周期中，减小了由于磨损而在阀芯和阀针之间形成的台阶。通过这种方式，还减少了沉积物的形成，并且在操作期间获得了恒定的喷射形状。除此之外，即使阀体以可变的升程来操作，由阀针承座形成的边缘和阀芯的靠近阀针承座的区域以及靠近承座区域的圆柱形区域和阀针的承座区域总是对准的。
在本发明的一个优选实施例中，阀体包括圆锥形的阀针承座和圆锥形的阀针承座区域。由此可实现有利的喷射角度。
在阀体的另一优选实施例中，阀芯具有靠近阀针承座附近区域的一个区域，在这个区域，阀芯的外径在离开喷嘴的方向上增大。由此而提高了阀芯的稳定性，尤其是阀针承座的稳定性。
根据本发明的流体喷射器通过外壳、促动器和阀体来表征其特征。
与制造阀体的方法相关的本发明的那方面通过带阀芯的阀体来表征其特征，该阀芯具有于一端形成喷嘴的凹腔，并具有设置在凹腔中的阀针，如果阀针以其承座区域承靠在阀芯的阀针承座上，那么阀针将关闭喷嘴。靠近阀针承座的阀芯区域具有圆柱形的外轮廓，并且阀针具有靠近承座区域的圆柱形区域。该方法包括这样的步骤，即，将阀针插入到凹腔中，并使其以其承座区域承靠在阀针承座上，并且将阀芯的圆柱形外轮廓和阀针的圆柱形区域在一起进行研磨。阀芯的靠近阀针承座的圆柱形区域以及阀针的靠近承座区域的圆柱形区域使得易于控制磨轮的恒定速度，该磨轮平行于所述这些圆柱形区域和阀针的轴线而旋转。这样，研磨方向与所述圆柱形区域的表面垂直，这就使得易于实现通过研磨工艺来对密封直径进行直接控制，这对于通过喷嘴的流体流的精确控制而言是必需的。
在阀体制造方法的一个优选实施例中，研磨包括珩磨工艺。这具有可以非常精确地调节圆柱形区域直径的优点。它还具有可实现非常良好的表面光洁度的优点，这对于防止沉积物形成是很重要的。
在阀体制造方法的又一优选实施例中，研磨包括精研(lapping)工艺。这可实现优异的表面光洁度，这对于防止在表面上形成沉积物是很重要的。
以下将借助于示意图来解释本发明的示例性实施例。这些附图如下：
图1显示了流体喷射器，
图2显示了阀体，
图3是阀体部分的放大图。
不同图中具有相同设计和功能的元件由相同的标号来标识。
用作内燃机用燃料喷射器的流体喷射器包括外壳1、阀体2、促动器单元3和燃料连接器4。燃料连接器4设计成连接在内燃机的高压燃料室中，其中，燃料在例如大约200巴压力的高压下存储于该高压燃料室中。
外壳1优选由双管外壳形成。在该双管外壳壁之间的空间内，燃料从燃料连接器而引至阀体2的燃料入口214。
阀体2包括阀芯21，阀芯21在其一个自由端优选通过焊接、尤其是激光焊接而永久性地固定在外壳1上。阀芯21包括凹腔211(图2)，其于其一端形成喷嘴213，并且用于容纳阀针22。
弹簧支承件24连接在阀针22上。复位弹簧25靠在弹簧支承件24上，并在离开喷嘴213的方向上使阀针22预张紧。这样，如果没有其它的外力作用在阀针22上，那么阀针22将利用其尖端23来关闭喷嘴213。
燃料从燃料入口214在阀针22与阀芯21的凹腔213的壁之间的空间内而引导至喷嘴213。阀针22还包括引导区221，通过该引导区221可将阀针22引导至凹腔213中。
在阀针22关闭喷嘴213的位置处，阀针22使其承座区域224承靠在阀芯21的阀针承座215上。在一个优选实施例中，阀针承座215和承座区域224是圆锥形的。这就使得可设定所需的喷射角度。靠近阀针承座215的阀芯21的区域216具有圆柱形的外轮廓。阀针22具有靠近承座区域224的圆柱形区域223。靠近阀针承座215的区域216和圆柱形区域223具有相同的直径。所述相同的直径优选通过将阀针22插入阀芯凹腔213中并使其承座区域224承靠在阀针承座215上来实现。然后，将阀芯21的圆柱形外轮廓与阀针的圆柱形区域223一起进行研磨。在该研磨工艺期间，在研磨方向5上切掉了材料，该研磨方向与圆柱形区域216和223的表面垂直，并且与阀针22的轴线垂直，这就使得易于控制磨轮在圆柱形区域216和223的整个表面上的恒定速度。这样，就可精确地控制与圆柱面216和223直径相对应的密封直径。
研磨工艺优选包括珩磨工艺和/或精研工艺。在珩磨工艺中，磨轮可进行例如平行于阀针22轴线的轴向振荡运动，并且阀针和阀芯绕其轴线旋转。对于精研工艺，可使用包含切削材料的油膏或流体。
靠近阀针承座224附近区域216的阀芯区域优选具有在离开喷嘴213的方向上增大的阀芯21的外径。由此而提高了阀芯21的稳定性，尤其是阀针承座224的稳定性。

Claims (7)

1.一种带阀芯(21)的阀体，所述阀芯(21)带有在一端形成了喷嘴(213)的凹腔(211)，并且带有设置在所述凹腔(211)中的阀针(22)，如果所述阀针(22)以其承座区域(224)承靠在所述阀芯(21)的阀针承座(215)上，那么所述阀针(22)将关闭所述喷嘴(213)，其中，所述阀芯(21)的靠近阀针承座(215)的区域(216)具有圆柱形的外轮廓，所述阀针(22)具有靠近承座区域(224)的圆柱形区域(223)，其中，所述阀芯(21)的靠近阀针承座(215)的区域(216)与所述圆柱形区域(223)具有相同的直径。
2.根据权利要求1所述的阀体，其特征在于，所述阀针承座(215)和阀针(22)的承座区域(224)是圆锥形的。
3.根据上述权利要求中任一项所述的阀体，其特征在于，所述阀芯(21)具有靠近阀针承座(224)附近区域(216)的区域，其中，所述阀芯(21)的外径在离开所述喷嘴(213)的方向上增大。
4.一种流体喷射器，其具有外壳(1)、促动器单元(3)和根据上述权利要求中任一项所述的阀体(2)。
5.一种用于制造带阀芯(21)的阀体的方法，所述阀芯(21)带有在一端形成了喷嘴(213)的凹腔(211)，并且带有设置在所述凹腔(211)中的阀针(22)，如果所述阀针(22)以其承座区域(224)承靠在所述阀芯(21)的阀针承座(215)上，那么所述阀针(22)将关闭所述喷嘴(213)，其中，所述阀芯(21)的靠近阀针承座(215)的区域(216)具有圆柱形的外轮廓，所述阀针(22)具有靠近承座区域(224)的圆柱形区域(223)，所述方法包括如下步骤：
-将所述阀针(22)插入所述凹腔(221)中，并使其以其承座区域(224)承靠在所述阀针承座(215)上，
-将所述阀芯(21)的圆柱形外轮廓与所述阀针(22)的圆柱形区域(223)一起进行研磨。
6.根据权利要求5所述的用于制造阀体的方法，其特征在于，所述研磨包括珩磨工艺方法。
7.根据权利要求5或6所述的用于制造阀体的方法，其特征在于，所述研磨包括精研工艺方法。
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