专利名称：燃料喷射阀和用于制造阀上的排出口的方法
现有技术本发明涉及一种如权利要求1所述类型的燃料喷射阀和如权利要求11以及权利要求17所述类型的用于制造阀上的排出口的方法。
从DE 19636396 A1中已知一种燃料喷射阀，一个阀闭合体与该阀的阀座面配合作用以开启和关闭该阀，该阀在阀座面下游具有一个孔板。用金属板制成的、钵形的该孔板具有多个喷射口，燃料通过这些喷射口例如被向进气阀方向输送到内燃机的进气管中。这些喷射口通过冲制、腐蚀或激光射线钻孔加工在孔板上。在此，这些喷射口在其轴向长度上连续地具有一个恒定的圆形或椭圆形横截面。
本发明优点具有权利要求1所述特征的本发明燃料喷射阀的优点是，可以以简单和低成本的方式达到关于通流量、喷射角度和喷射特性方面的很大的变化范围。有利地减小喷射角度波动。此外，在燃烧室背压大的情况下也可以比公知的燃料喷射阀更简单地实现喷射或喷雾结构和全锥形射流和空心锥形射流的产生。
有利的是，借助本发明燃料喷射阀可以得到所喷射的燃料的很高的雾化质量以及与各种要求(例如安装条件、发动机配置、汽缸形状、火花塞位置)相适应的喷射形状或喷雾形状。此外，借助这样的喷射阀可以降低内燃机的废气排放量，同时减小燃料消耗量。
特别是在将排出口偏离中间安置的情况下一此时入口平面的中心点位于阀纵轴线上，有利的是，排出口的入口段具有相对较小的开口宽度，而出口区域明显变宽。按这种方式，甚至可以在这样的阀中以有利的方式使阀座面上保持小的密封直径。相对于公知技术中具有偏离中间安置的排出口的相同结构类型的阀，可以减小静态液压闭合负载并改善阀座上的密封性。
通过在从属权利要求中给出的措施可以实现对在权利要求1中给出的燃料喷射阀的有利扩展和改进。
特别有利的是，在排出口前面对燃料施加一个涡流作用，因为这样就在制出轮廓的排出口排出区域中有效地产生局部燃料集聚，特别是在将燃料直接喷射到燃烧室中时希望产生这种成绺的燃料集聚。
具有权利要求11及权利要求17所述特征的本发明方法的优点是，借助该方法可以按简单的方式和方法制成可实现前述优点的燃料喷射阀。
通过在从属权利要求中给出的措施可以实现对在权利要求11及权利要求17中给出的方法的有利扩展和改进。
由于特别是激光轮廓切割的高精度，可以很精确地成形出排出区域，通过这样的排出区域可以降低所喷射的燃料射流的喷射角度波动。特别是与利用压制模具机械压制相比较，借助激光射线去除或电子射线去除来制出排出口排出区域形状非常具有柔性。这样没，可以毫无问题地制成各种排出口排出区域，这些排出区域呈多角形，沿流动方向棱锥形逐渐扩大或逐渐缩小，具有一个圆形或椭圆形横截面，沿流动方向截锥形逐渐扩大或逐渐缩小，凸状或凹状拱曲，或者具有多个段阶梯式构成。
附图在附图中示出本发明的实施例并在下面的说明中详细解释。图示为
图1以纵向剖视图示出一个燃料喷射阀；图2导向和阀座区域的第一可选方案；图3导向和阀座区域的第二可选方案；图4以仰视图示出的一个第一排出口；图5沿图4中线V-V的一个剖面；图6以仰视图示出的一个第二排出口；图7沿图6中线VII-VII的一个剖面；图8以仰视图示出的一个第三排出口；图9沿图8中线IX-IX的一个剖面；图10以仰视图示出的一个第四排出口；图11沿图10中线XI-XI的一个剖面；图12以仰视图示出的一个第五排出口；图13沿图12中线XIII-XIII的一个剖面；图14以仰视图示出的一个第六排出口；图15沿图14中线XV-XV的一个剖面；图16一个第七排出口的一个剖面；图17一个第八排出口的一个剖面；图18一个第九排出口的一个剖面。
在芯2内设置了一个贯通的纵向孔7，它沿一个阀纵轴线8延伸。该磁路的芯2也起燃料输入短管的作用，其中，纵向孔7代表燃料输入通道。在电磁线圈1上方与芯2固定连接着一个外侧的金属制(例如铁氧体的)壳体件14，它作为外极或外部传导元件封闭该磁路，并且至少在圆周方向上完全包围电磁线圈1。在芯2的纵向孔7中，在输入侧安置了一个燃料过滤器15，它用于将由于其尺寸而会在喷射阀中引起堵塞或损坏的燃料成分过滤掉。燃料过滤器15例如通过压入固定在芯2中。
芯2与壳体件14一起形成燃料喷射阀的入口侧端部。其中，上部的壳体件14例如在轴向上向下游看刚好延伸到超出电磁线圈1之外。在上部的壳体件14上密封并固定地连接着一个下部的管状壳体件18，该壳体件18例如包围或容纳一个由衔铁19和杆状阀针20及一个纵向阀座支座21组成的可纵向移动的阀件。该两个壳体件14和18例如借助一个环绕的焊缝相互固定连接。
在图1所示的实施例中，下部的壳体件18和很大程度上呈管状的阀座支座21通过螺纹相互固定连接；焊接、钎焊或折边同样也可以作为连接方法。壳体件18与阀座支座21之间的密封例如借助一个密封环22实现。阀座支座21在其整个轴向延伸部上具有一个内贯通孔24，它与阀纵轴线8同心地延伸。
阀座支座21的下端部25同时也是整个燃料喷射阀的下游结束部，阀座支座21以该端部包围一个配合装入贯通孔24中的圆盘状阀座元件26，阀座元件26具有一个向下游截锥形逐渐缩小的阀座面27。在贯通孔24中安置了例如杆状的、具有很大程度上呈圆形的横截面的阀针20，阀针20在其下游端部上具有一个阀闭合段28。例如球形或部分球形及修圆地构成、或者圆锥形逐渐缩小的该阀闭合段28以公知的方式与设置在阀座元件26中的阀座面27配合作用。该可轴向移动的阀件除了所述的包括衔铁19、阀针20和阀闭合段28的实施方式之外，还可以完全不同地作为可轴向移动的阀闭合体、例如作为扁平衔铁构成。在阀座面27的下游，在阀座元件26中设置了至少一个按照本发明构造的用于燃料的排出口32。在图1所示实施例中，该排出口32与阀纵轴线8同心地延伸，并且在阀座元件26的一个垂直于阀纵轴线8延伸的、平的下端面上终止。
该喷射阀以公知的方式通过电磁操作。但同样可以想到一个压电执行元件或一个致磁伸缩的执行元件作为可被激励的操作元件。同样可以想到通过一个受控制地被加载压力的活塞操作。具有电磁线圈1、芯2、壳体件14和18及衔铁19的电磁回路用于轴向移动阀针20并从而克服安置在芯2的纵向孔7中的复位弹簧33的弹簧力打开喷射阀以及关闭喷射阀。衔铁19与阀针20的背离阀闭合段28的端部例如通过一个焊缝连接并且与芯2对准。为了在阀针20与衔铁19一起沿阀纵轴线8轴向运动期间对阀针20导向，一方面一个设置在阀座支座21的朝向衔铁19的端部上的导向孔34起作用，另一方面一个安置在阀座元件26上游、具有一个尺寸精确的导向孔55的圆盘状导向元件35起作用。衔铁19在其轴向运动期间被中间件14包围。
在导向元件35与阀座元件26之间安置了另外一个圆盘状的元件，确切地说一个涡流元件47，这样，全部三个元件35、47和26直接相互叠置并被容纳在阀座支座21中。这三个圆盘状的元件35、47和26例如材料结合地相互固定连接。
一个插入、压入或拧入芯2的纵向孔7中的调整套38用于调整通过一个定心件39以其上游侧贴靠在调整套38上的复位弹簧33的弹簧预紧力，该复位弹簧33以其位置相对的另一侧支承在衔铁19上。在衔铁19中设置了一个或多个类似钻孔的流动通道40，燃料可以通过这些流动通道40从芯2中的纵向孔7中出来经过在流动通道40下游构成的在阀座支座21中导向孔34附近的连接通道41一直到达贯通孔24中。
阀针20的行程通过阀座元件26的安装位置预先给定。阀针20的一个终点位置在电磁线圈未激励时通过阀闭合段28贴靠在阀座元件26的阀座面27上确定，而阀针20的另一个终点位置在电磁线圈被激励时通过衔铁19贴靠在芯2的下游端面上得到。在后面提到的贴靠区域内构件的表面例如是镀铬的。
电磁线圈1的电触点接通及其激励通过接触元件43实现，接触元件43在线圈架3外部还设置有一个塑料包封件44。塑料包封件44也可以越过燃料喷射阀的其它构件(例如壳体件14和18)延伸。一个电气连接电缆45从该塑料包封件44中延伸出来，通过它给电磁线圈1通电流。塑料包封件44穿过在该区域内中断的上部壳体件14突起。
在图2和图3中示出导向和阀座区域的两个另外的实施例，其中，与图1中相同或功能相同的件用相同的参考标号表示。在此应讲清楚，关于制造和构成排出口32的所有说法应被看作与排出口32的倾斜方向以及与具有排出口32的构件26，67的构造无关。
在图2所示的实施例中，阀座元件26具有一个环绕的突缘64，它钩住阀座支座21的下游端部。排出口32例如相对于阀纵轴线8斜向倾斜地安置，其中，排出口32向下游在一个凸状隆起的喷射区域66内终止。
在图3中示出的实施例在很大程度上与图2的示例相同，其中的主要区别在于，在此以一个喷射孔板的形式设置了一个附加的第四圆盘状喷射元件67，它具有排出口32。与图2相比，阀座元件26在阀座面27的下游又有所不同。喷射元件67和阀座元件26例如通过一个借助激光焊接得到的焊缝68相互固定连接，其中，该焊接在一个环状环绕的凹陷部69中进行。除激光焊接外也可考虑粘接或电阻焊接等合适的连接方法用于这种连接。
在图4至18中示例示出排出口32的九个实施例变型。在此，图4，6，8，10，12和14分别以一个仰视图示出排出口32，其中对排出口32的观看方向在图1至3中用箭头70标明。相应地，图5，7，9，11，13和15的剖面始终是沿各个开口轴线71得到的，其中，开口轴线71并非一定与阀纵轴线8重合，如按照图2和3所示斜向倾斜的排出口32所显现的。
符合本发明的所有排出口32的特点是，它们在至少两个制造步骤中制出轮廓。图4至13和16至18所示的排除口32被这样制造在对应的构件26，67中，即在一个第一方法步骤中制成一个贯通孔。这按照传统方式进行，如同在制造喷射阀的喷射孔时常用的一样，通过冲制、腐蚀或激光钻孔。接着在一个第二方法步骤中，对到那时为止例如呈圆形(但也可以例如具有椭圆形横截面)的贯通孔从贯通孔的喷射侧端部起进行轮廓制作。在此，产生一个在形状和/或大小和/或轮廓上相对于该贯通孔改变了的、排出口32在喷射侧的排出区域75。此时对排出口32制作轮廓以有利的方式借助一种无切削加工方法进行，其中，材料去除量特别是无接触地通过强烈成束的高能射线达到。在此，作为热去除方法特别是可以采用借助电子射线或激光射线去除。
图4和5示出一个排出口32，它在不进一步制作轮廓的贯通孔区域内具有一个圆形的横截面，在该横截面上连接着一个向下游方向扩大的排出区域75。该排出区域75具有一个八角棱锥台的形状。相反，在图6和7中示出排出口32的一个实施例，其中排出口32六角形构成，排出区域75的壁轴向平行于开口轴线71延伸。在此，角形的排出区域75不局限于六个或八个角，相反，可以很简单并特别精确地通过借助电子射线或激光射线去除材料以任意一个角数成形出具有至少三个角的排出区域75。由于排出区域75具有角，在待喷射的喷雾中产生非均匀性。通过这种方式阻止了喷雾收缩，否则在高背压喷射时会出现这种现象。特别有利的是，如借助图1所描述的，燃料被施加以涡流作用，因为这样就在制出轮廓的排出区域75中有效地产生局部燃料集聚，特别是在将燃料直接喷射到燃烧室中时希望产生这种成绺的燃料集聚。
在图8至11中示出排出口32的两个实施例，代替角形的排出区域75，它们具有一个圆形的或一个椭圆形的排出区域75。在该两个实施例中，排出区域75两级式构成，其中位于下游最远处的段始终具有最大的开口宽度。在图8和9所示的实施例中，第一段75′圆形构成，第二段75″椭圆形构成，而在图10和11所示的实施例中，第一和第二段75′，75″分别具有一个圆形的横截面，其中，段75″的直径大于段75′的直径。借助这样制出轮廓的排出口32，可以简单地实现喷射扩大，这样，喷射出的喷雾具有圆的或椭圆的空心锥的形状。
图12和13示出排出口32的一个实施例，它具有一个截锥形的排出区域75。除了在图16中示出的向下游方向变宽的圆锥形实施例变型外，还可以按照本发明制成一个向下游方向圆锥形逐渐缩小的排出区域75。
在图14和15中示出一个排出口32，它以另一种制造方式制成。代替一个贯通孔，在构件26，67中，首先在一个第一方法步骤中制成一个盲孔，例如通过腐蚀或激光钻孔。接着，在一个第二方法步骤中，从构件26，67的喷射侧端部起制出所希望的排出口32的轮廓。此时对排出口32制作轮廓以有利的方式又借助一种无切削方法进行，其中作为材料去除方法特别是可以使用借助电子射线或激光射线去除。在所示实施例中，排出区域75的开口宽度小于先前加工出的盲孔的开口宽度。
在图16至18中示出排出口32的另外三个实施例。这些排出口32或者具有一个圆锥形的、沿流动方向截锥形逐渐扩大的排出区域75(图16)，或者具有一个逐渐扩大的球段形凹状拱曲的排出区域75(图17)，或者具有一个逐渐扩大的抛物线形凸状拱曲的排出区域75(图18)。
从图1至3中可以看出排出口32，它们的入口平面分别安置在中间，这意味着，开口轴线71正好在排出口32的入口平面78中与阀纵轴线8相交。该交点在图2和3中用S表示。在如图1所示的排出口32与阀纵轴线8同轴心地构成的情况下，开口轴线71与阀纵轴线8重合。应该指出的是，排出口32就入口平面78而言这样在中间构成决不是本发明燃料喷射阀的条件。相反，所述制出轮廓的排出口32也可以偏离中间安置，这样，每一个入口平面78有一个中心点，它不在阀纵轴线8上。特别是对于偏离中间安置的排出口32有利的是，具有入口平面78的排出口32的入口段具有一个相对小的开口宽度，那么，排出区域75就明显扩大。以这种方式，甚至在排出口32偏离中间安置的情况下也可以在阀座元件26中在阀座面27上保持小的直径。
除已经提到的借助电子射线或借助激光射线的去除材料方法外，也可以想到其它的方法，借助这些方法可以对排出口32从其喷射侧端部起制出轮廓。为此可用的方法例如有水切割或成型线切割(Formdrahterodieren)。
权利要求
1.燃料喷射阀，具有一个燃料入口(2)；具有一个可激励的操作装置(1，2，19)，一个阀闭合元件(28)可通过该操作装置运动；具有一个在一个阀座元件(26)上构成的固定的阀座(27)，阀闭合元件(28)与该阀座配合作用以开启或关闭该阀；具有至少一个设置在阀座(27)下游的排出口(32)作为燃料出口，其特征在于，所述至少一个排出口(32)在其喷射侧端部上具有一个排出区域(75)，该排出区域(75)在形状和/或大小和/或轮廓上与排出口(32)的其余结构不同，该排出区域(75)可从排出口(32)背离阀座(27)的侧面上成形出，并且该排出区域(75)在制造技术上不依赖于排出口(32)的其余结构而被制出轮廓。
2.按权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，在所述至少一个排出口(32)的上游设置一个产生涡流的装置(47)。
3.按权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述至少一个排出口(32)在阀座元件(26)中构成。
4.按权利要求1或2所述的燃料喷射阀，其特征在于，在阀座元件(26)的下游安置一个喷射元件(67)，所述至少一个排出口(32)在该喷射元件(67)中构成。
5.按前述权利要求之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出口(32)的排出区域(75)多角形地构成。
6.按权利要求1至5之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出口(32)的排出区域(75)沿流动方向棱锥形逐渐扩大或逐渐缩小地构成。
7.按权利要求1至4之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出口(32)的排出区域(75)具有一个圆形或椭圆形的横截面。
8.按权利要求1至4之一或7所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出口(32)的排出区域(75)沿流动方向截锥形逐渐扩大或逐渐缩小地构成。
9.按权利要求1至4之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出口(32)的排出区域(75)凸状或凹状拱曲地构成。
10.按前述权利要求之一所述的燃料喷射阀，其特征在于，排出口(32)的排出区域(75)沿流动方向相互连接地具有多个段(75′，75″)，它们在形状和/或大小和/或轮廓上相互不同。
11.用于制造一个阀、特别是按权利要求1至10之一所述燃料喷射阀上的排出口的方法，该阀具有一个燃料入口(2)；具有一个可激励的操作装置(1，2，19)，一个阀闭合元件(28)可通过该操作装置运动；具有一个在一个阀座元件(26)上构成的固定的阀座(27)，阀闭合元件(28)与该阀座配合作用以开启或关闭该阀；具有至少一个设置在阀座(27)下游的排出口(32)作为燃料出口，其特征在于，所述至少一个排出口(32)这样制成，即在一个第一方法步骤中制成一个贯通孔，在一个第二方法步骤中从该贯通孔的喷射侧端部起制成一个在形状和/或大小和/或轮廓上相对于该贯通孔改变了的排出区域(75)。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，该贯通孔借助冲制、腐蚀或激光射线钻孔成形出。
13.按权利要求11或12所述的方法，其特征在于，排出区域(75)的成形借助一种无切削的加工方法实现。
14.按权利要求13所述的方法，其特征在于，排出区域(75)的成形借助一种强烈成束的高能射线实现，特别是借助电子射线或借助激光射线。
15.按权利要求13所述的方法，其特征在于，排出区域(75)的成形借助成型线切割实现。
16.按权利要求11至15之一所述的方法，其特征在于，在第一方法步骤中制成的贯通孔具有一个圆形或一个椭圆形的横截面。
17.用于制造一个阀、特别是按权利要求1至10之一所述燃料喷射阀上的排出口的方法，该阀具有一个燃料入口(2)；具有一个可激励的操作装置(1，2，19)，一个阀闭合元件(28)可通过该操作装置运动；具有一个在一个阀座元件(26)上构成的固定的阀座(27)，阀闭合元件(28)与该阀座配合作用以开启或关闭该阀；具有至少一个设置在阀座(27)下游的排出口(32)作为燃料出口，其特征在于，所述至少一个排出口(32)这样制成，即在一个第一方法步骤中从与喷射侧端部相对的输入侧端部上制成一个盲孔，在一个第二方法步骤中从待制成的排出口(32)的喷射侧端部起制成一个排出区域(75)，其通向该盲孔这样远，使得形成一个连通的排出口(32)。
18.按权利要求17所述的方法，其特征在于，该盲孔借助腐蚀或激光射线钻孔成形出。
19.按权利要求17或18所述的方法，其特征在于，排出区域(75)的成形借助一种无切削的加工方法实现。
20.按权利要求19所述的方法，其特征在于，排出区域(75)的成形借助一种强烈成束的高能射线实现，特别是借助电子射线或借助激光射线。
21.按权利要求19所述的方法，其特征在于，排出区域(75)的成形借助成型线切割实现。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造一个阀、特别是一个燃料喷射阀上的排出口(32)的方法。该喷射阀具有一个燃料入口(2);一个可激励的操作装置(1,2,19),一个阀闭合元件(28)可通过该操作装置运动;一个在一个阀座元件(26)上构成的固定的阀座(27),阀闭合元件(28)与该阀座配合作用以开启或关闭该阀;以及至少一个设置在阀座(27)下游的排出口(32)作为燃料出口。所述至少一个排出口(32)这样制成,即:在一个第一方法步骤中在阀座元件(26)中制成一个贯通孔,在一个第二方法步骤中从该贯通孔的喷射侧端部起制成一个在形状和/或大小和/或轮廓上相对于该贯通孔改变了的排出区域。
文档编号F02M61/16GK1373833SQ00812726
公开日2002年10月9日 申请日期2000年8月10日 优先权日1999年8月11日
发明者马丁·迈尔, 京特·霍尔, 京特·丹特斯, 德特勒夫·诺瓦克, 约尔格·海泽, 诺贝特·凯姆 申请人:罗伯特·博施有限公司