专利名称：流体注射器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及流体注射器和用于制造流体注射器的方法。已知的流体注射器包括壳体、阀体和插入壳体的促动器单元。阀体包括具有接受针状物的凹部的管头(cartridge)。张紧弹簧靠在固定到针状物上的阀体上。另一方面，张紧复位弹簧靠在阀体内部形成的弹簧支撑物上。除此之外，促动器单元作用于针状物上。依靠促动器单元和复位弹簧的受力平衡，针状物打开或关闭喷嘴并以此控制燃料注入。具有压电促动器的促动器单元应用于越来越多的申请中。其具有对促动信号极快速响应时间的优势并且类似地允许在一个气缸工作周期内多次注入到内燃机气缸里。
WO 03/016707 A1公开了一种具有燃料供给连接器、壳体、促动器单元、和阀体的流体注射器。壳体是双重制管的并且具有能容纳促动器单元的凹部。促动器单元包括作用于针状物上的压电促动器。在双重管形的壳体壁之间，燃料从连接器被导入阀体的燃料入口。阀体包括具有容纳针状物的凹部的壳体部分。依靠针状物的位置，喷嘴被打开或关闭并且燃料分别地被注入或不注入。
日益严格的立法关系到可以在其中布置流体注射器的内燃机的喷射物，使之有必要为减少喷射物的措施付出大量努力。对于阻止排气喷射物来说非常重要的是能够精确地加入流体剂量。
本发明的目标是创建流体注射器和用于制造流体注射器的方法，其以简单的方式允许校准流体注射器。
该目标是通过独立权项的特征实现的。在从属权项中给出了本涉及到流体注射器的本发明以具有壳体、阀体、和插入壳体的促动器单元的流体注射器为特征。阀体包括具有接受针状物的凹部的管头。阀体另外包括布置在相对针状物固定位置处的空心体并形成第一弹簧支撑物。阀体另外包括接受管头的阀盖并形成第二弹簧支撑物。复位弹簧一方面靠在第一弹簧支撑物上，另一方面靠在第二弹簧支撑物上。当壳体和管头保持在相对彼此固定的位置时，阀盖、壳体和管头组成为以使得在阀盖同壳体以及阀盖同管头永久地互相固定在一起之前阀盖相对于壳体和管头是可移动的。通过相对于壳体和管头移动阀盖，可以容易地设定复位弹簧的张紧并且以此可以容易地校准流体注射器的流体流动特性。
涉及到用于制造流体注射器方法的本发明另外以通过在校准后移动阀盖和永久地将阀盖固定到壳体和管头上来校准流体注射器的流体流动特性的步骤为特征。以此复位弹簧的张紧可以在校准工序过程中改变而不需要拆装(dissembling)流体注射器。如果阀盖在校准工序过程中相对于壳体和管头在转移(transitory)方向上无旋转运动地运动，可以容易地确保针状物和管头的转动位置保持不变。这保证了通过磨光工序形成对齐的针状物和管头的区域保持对齐，其防止在流体注射器的操作过程中焦化(coking)的形成。
在流体注射器的有利实施例中阀盖包括第一密封元件，其密封了阀盖和管头间的连接。以此可以保证，在阀盖永久地固定到壳体并固定到管头之前在阀盖和管头间的连接区域中实质上没有泄露。那样可以非常精确地进行流体注射器的校准工序。
在另外的流体注射器的有利实施例中壳体包括第二密封元件，其密封了壳体和阀盖间的连接。以此可以容易地保证，在阀盖永久地固定到壳体之前在壳体和阀盖间的连接区域中实质上没有泄露。那样可以非常精确地进行流体注射器的校准工序。除此之外可能没必要通过永久固定工序为密封壳体和阀盖间的连接提供可能是例如焊接的操作。
在另外的流体注射器的有利实施例中，阀盖包括螺纹而壳体包括相对应的螺纹并且阀盖被拧到壳体的螺纹中。以此阀盖相对于壳体的轴向位置可以精确地在校准工序中改变。如果在校准工序过程中管头优选和壳体通过工具固定在其转动位置上，在这方面将是有利的。以此可以容易地确保针状物和管头的转动位置保持不变。这保证了通过磨光工序形成对齐的针状物和管头的区域保持对齐，其防止在流体注射器的操作过程中焦化的形成。
本发明的示范实施例在下面借助于示意图进行了解释说明。这些如下
图1流体注射器，图2根据图1的部分未组装的流体注射器和图3另一个根据图1的流体注射器的实施例。
出现在不同图例中具有相同设计和功能的元件由相同的参考特性加以识别。
流体注射器(图1)，其作为用于内燃机的流体注射器，包括壳体1、阀体2、促动器单元3、燃料连接器4和热量补偿器5。燃料连接器4设计成连接到内燃机的高压燃料室，其中燃料储存在例如大约200Bar压力的高压下。
壳体1具有管状的形状。燃料连接器4在一个壳体1的自由端上固定到壳体1。热量补偿器插入到壳体5内并接触到促动器单元3。促动器单元3在优选的实施例中包括压电促动器，其依赖施加到它的控制信号改变其轴向长度。然而促动器单元3还可以包括另外的促动器类型，那种情况被本领域内技术人员所周知。这种促动器可能是螺线管。
流体注射器另外包括阀体2。阀体2包括具有轴向通过管头21的凹部211的管头21。管头21的凹部211容纳了针状物22。在凹部211的一个自由端上形成了注射喷嘴213，其依赖针状物22的轴向位置决定打开或闭合。
阀体另外包括空心体23，其例如通过卷移(crimp)方式优选永久地固定到针状物上的。空心体23形成了用于复位弹簧25的第一弹簧支撑231。阀盖26形成了第二弹簧支撑261。复位弹簧25在第一和第二弹簧支撑231、261之间预紧。复位弹簧25预紧的方式在以下进行了非常详细的描述。
阀盖26至少容纳了管头21的一部分。一旦流体注射器完全装配后，管头21和阀盖26就永久地相互固定。它们通过焊接并优选通过激光焊接永久地相互固定。另一方面，阀盖26固定到壳体1上。这种固定优选通过焊接实现，尤其是激光焊接。
燃料从促动器单元3绕燃料连接器4朝向注射喷嘴213引导。确定注射喷嘴213是打开或是关闭的针状物22的轴向位置依赖于复位弹簧25和促动器单元3之间的受力平衡而决定。流体注射器设计成通常是关闭的，那意味着如果没有控制信号施加到促动器单元3上，就将针状物推入其位置并通过此来关闭注射喷嘴3。如果各自的控制信号施加到促动器单元，其改变其轴向长度并以此控制是否注射喷嘴213通过针状物22打开或关闭。
在流体注射器的制造工序过程中，燃料连接器4、热量补偿器5和促动器单元3被插入到壳体1中。针状物22插入到管头21的凹部211中。之后空心体23在给定的轴向位置上固定到针状物22。在此实施例中将空心体23卷移到针状物22。将复位弹簧25推到空心体23上并靠在空心体的第一弹簧支撑231上。针状物22接触到促动器单元3。优选空心体在其一个自由端焊接到促动器单元3并且在另一个自由端焊接到针状物22上。之后将阀盖26推过管头21直到其到达相对于管头21的给定的轴向位置，其位于壳体1的导杆11上。然后它能够在当壳体1和管头21保持在相对于彼此固定的位置上时轴向地相对于壳体1和管头21移动。如果阀盖26包括优选O形环的第一密封元件27，则能够实现阀盖26和管头21之间非常紧密的连接。第一密封元件27在阀盖26和管头21互相接触的区域中密封了在阀盖26和管头21之间的连接。除此之外第二密封元件28布置在导杆11区域的壳体中。壳体1和阀盖26之间的连接以此紧密地密封起来。
流体注射器在下一个步骤中连接到流体供给器上并在给定压力下接受流体尤其是燃料供给。然后促动器单元3可以接受各自的控制信号的供给并且可以测量由流体注射器施加剂量的燃料量。如果实际供给的流体量不符合预期的流体供给量，阀盖的轴向位置得以改变。之后促动器单元3再次接受控制信号的供给并且于是由流体注射器施加剂量的流体量再次得以测量并与所需的燃料量进行比较。重复这些步骤直到流体注射器通过随后改变阀盖26的轴向位置来施加正确液体量的剂量。通过改变阀盖26的轴向位置，调整复位弹簧25的张紧并以此校准流体注射器的流体流动特性。
而代之以测量实际施加剂量的流体并将其与所需施加剂量的流体进行比较，还可以测量流体注射器的其他物理属性并与在校准工序过程中各自所需的值进行比较。
在校准工序过程中阀盖26相对于壳体1和管头21沿转移方向移动，而不相对于管头21和优选对于壳体1进行旋转运动。以此其有效地防止针状物22和管头21改变它们相对于彼此的旋转位置。保持此相对的旋转位置是需要的，因为管头21和针状物在先前的制造工序步骤中被磨合到一起为了保证针状物和管头的外圆锥轮廓精确地对齐。这防止了焦化的积聚，针状物22和管头21之间相对的旋转移动可能引发圆锥型的外部区域不再对齐，其随后将有助于焦化的积聚。
在流体注射器的流体流动特性得以校准之后，阀盖26永久地固定到壳体和管头上。这优选通过焊接，尤其是激光焊接得以实现。焊接可以是这种紧密地密封阀盖26和壳体1之间的连接，并可以分别地将管头21或者只有圆周的部分焊接到一起，如果通过密封元件27和/或28，已经能够确保长久的紧密密封的话。
在另外的流体注射器实施例(图3)中，阀盖包括螺纹262，壳体1包括相应的螺纹12并且阀盖26拧入壳体1的螺纹12中。
在校准工序过程中通过将阀盖26拧入壳体1中，阀盖26相对于壳体1和管头21沿转移方向移动。优选管头和优选壳体在校准工序过程中通过在它们旋转位置上的工具固定。以此其有效地防止针状物22和管头21改变它们相对于彼此的旋转位置。保持此相对的旋转位置是需要的，因为管头21和针状物在先前的制造工序步骤中被磨合到一起为了保证针状物和管头的外圆锥轮廓精确地对齐。用于制造的工序分别地相应于用于流体注射器的第一个实施例。
在流体注射器的简单实施例中，如果壳体1、管头21和阀盖26制造得相当精确，以至于能够确保即使没有第一和第二密封元件27、28，实质上也不存在通过连接的泄露，则可以忽略第一和/或第二密封元件27、28。如果在校准工序中可以接受少量的流体泄露，它们也可以忽略。在另外的替代实施例中管头21包括第一密封元件27和/或阀盖26包括第二密封元件28。
权利要求
1.一种流体注射器，具有壳体(1)、阀体(2)以及插入壳体的促动器单元(3)，其中，所述阀体(2)包括具有容纳针状物(22)的凹部(211)的管头(21)；布置在相对针状物(22)固定的位置上并形成第一弹簧支撑(231)的空心体(23)；容纳管头(21)并形成第二弹簧支撑(261)的阀盖(26)；一方面靠在第一弹簧支撑(231)上并且另一方面靠在第二弹簧支撑(231)上的复位弹簧(25)，如此形成阀盖(26)、壳体(1)和管头(21)使得在阀盖(26)同壳体(1)以及阀盖(26)同管头(21)永久地相互固定在一起之前，当壳体(1)和管头(21)相对于彼此保持在固定的位置时，阀盖(26)相对于壳体(1)和管头(21)可移动。
2.根据权利要求1所述的流体注射器，其特征在于，所述阀盖(26)或管头(21)包括密封阀盖(26)和管头(21)之间的连接的第一密封元件(27)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的流体注射器，其特征在于，所述壳体(1)或阀盖(26)包括密封壳体(1)和阀盖(26)之间的连接的第二密封元件(28)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的流体注射器，其特征在于，所述阀盖(26)包括螺纹(262)，且所述壳体(1)包括相应的螺纹(12)，阀盖(26)可拧入壳体的螺纹。
5.一种用于制造流体注射器的方法，所述流体注射器具有壳体(1)、阀体(2)以及插入壳体(1)的促动器单元(3)，其中，阀体(2)包括具有容纳针状物(22)的凹部(211)的管头(21)；布置在相对针状物(22)固定的位置上并形成第一弹簧支撑(231)的空心体(23)；容纳管头(21)并形成第二弹簧支撑(261)的阀盖(26)；一方面靠在第一弹簧支撑(231)上并且另一方面靠在第二弹簧支撑(261)上的复位弹簧(25)，如此形成阀盖(26)、壳体(1)和管头(21)使得在阀盖(26)同壳体(1)以及阀盖(26)同管头(21)永久地相互固定在一起之前，当壳体(1)和管头(21)相对于彼此保持在固定的位置时，阀盖(26)相对于壳体(1)和管头(21)可移动，所述方法包括如下步骤-通过移动阀盖(26)来校准流体注射器的流体流动特性并且在此之后-永久地将阀盖(26)固定到壳体(1)和管头(21)上。
全文摘要
一种流体注射器包括壳体(1)、阀体(2)和插入到壳体(1)中的促动器单元(3)。阀体(2)包括具有容纳针状物(22)的凹部(211)的管头(21)。阀体另外包括布置在相对针状物(22)固定的位置上并形成第一弹簧支撑(231)的空心体(23)。阀体另外包括容纳管头(21)并形成第二弹簧支撑(261)的阀盖(26)。复位弹簧(25)一方面靠在第一弹簧支撑(231)上并且另一方面靠在第二弹簧支撑(261)上。阀盖(26)、壳体(1)和管头(21)如此形成使得在阀盖(26)同壳体(1)以及阀盖(26)同管头(21)永久地相互固定在一起之前，当壳体(1)和管头(21)相对于彼此保持在固定的位置时，阀盖(26)相对于壳体(1)和管头(21)可移动。
文档编号F02M61/20GK1926327SQ200480040926
公开日2007年3月7日 申请日期2004年11月22日 优先权日2004年1月29日
发明者L·马泰乌奇, R·斯夸尔茨尼 申请人:西门子Vdo汽车公司