专利名称：阀的行程测量与调整的方法
技术领域：
本发明涉及一种阀的、特别是一种电磁促动的燃油喷射阀的行程测量及调整其在打开状态下标定的静态介质流量(statischeMediumstromungsmenge)的方法，这种阀具有阀纵轴线、阀针，阀针上设有阀闭合体，阀闭合体跟阀座支承面协同作用并相对于阀座支承面实现一个行程。在公知的所谓的底部进油或侧面进油喷射阀中，例如用一种例如测针这样的机械式行程传感器，在装有喷射阀抗着它的弹力来打开的复位弹簧的情况下对阀针的行程进行测量，要么费用很昂贵，要么根本不可能。
已公开的德国专利申请40 23 828公开了一种底部进油喷射阀，在这种阀中无需接触复位弹簧来进行动态介质流量(dynamischeMediumstrmungsmenge)的调整，而是，该复位弹簧具有一个恒定的、预调定的弹力。动态介质流量通过改变一个设置在磁路内的磁性节流点(Drosselstelle)进行调整。通过一种加入到喷射阀的内极内的、改变内极的磁性的导磁材料来改变磁力，来使从阀给出的并经测定的动态实际量值跟预定的动态标称量值达到一致。为了调整静态的、在阀针处于开启状态期间流动的介质流量，就需要测量在一个预定时间喷射的介质流量和通过移动阀座本体来改变阀针的行程。一种这样的所谓的‘湿’调整方法不但昂贵，而且还需要事后清理喷射阀。用公知的探针来直接测量阀针的行程是不可能的，这是因为喷射孔的直径很小。
与此相对，带有主权利要求的区别特征的本发明的方法的优点在于，即使在喷射阀内只有很小的截面可供测量之用，也能够使用一种简单的、很准确的、非接触的并且是干的测量方法来测量阀针的行程，因而就能够简单地、准确地、经济地并无污染地相对于标定的静态介质流量对阀进行调整。
通过从属权利要求中提出的措施，使在主权利要求中给出的阀的测量行程以及调整的方法的有利的发展与改进成为可能。
采用激光装置将特别有利于测量阀的阀针的行程，这种激光装置使激光光束通过一个喷射孔盘的喷射开孔对准固定连接在阀针上的阀闭合体，从而使阀针的行程的测量以差示测量方式实现，其中将至少照顾到在阀针的两个终端位置上测得的直线长度测量数值。
有利的是阀针的行程的测量可以在阀处于干的状态下实行。可以不对静态介质流量进行测量，由于通过阀针的行程的测量值与静态介质流量之间的相互关系使后者得以确定，从而能够达致准确的调整。
此外，有利的是大大地降低了污染的危险。本发明的方法在无接触情况下工作。行程调整在所有密封件装在阀上以后才进行，并且在复位弹簧加上预应力的情况下才能实现。
特别有利的是，如果用两个激光光束同时射入喷射孔盘的两个喷射开孔内或者用一个激光光束在时间上先后射入两个喷射开孔内。这就大大地降低了由于阀闭合体的导引间隙引起的测量误差。阀针的行程由两个通过两个喷射开孔取得的差示测量数值的和除以2得出。
本发明的测量方法和可调整的阀的实施例在附图中简要地示出，并且将在下面进行详细描述。在附图中
图1示出本发明的可调整的阀；图2示出实施本发明的方法的阀的第一与第二实施例，只示出测量部位；图3示出实施本发明的方法的阀的第三实施例，只示出测量部位。
在图1中示出了一个混合气压缩的、由外源点火的内燃机的燃油喷射装置的电磁促动的燃油喷射阀，它具有一个由铁磁材料制成的带台阶的内极1，内极1由一个励磁线圈2部份地包围住。一个在径向上带台阶的、环形的、U形的线圈架3容纳着励磁线圈2的绕组，并且其内径以小的径向间隙环绕着内极1。在内极1的下极端4设计成一个凸缘状的加粗段，这加粗段跟整个内极1一样跟阀纵轴线5同心地伸展。
带着其带台阶的线圈架3的励磁线圈2被一个阀套8包围住，这个阀套8，例如在燃油喷射阀装配前跟内极1一起以单件磁件形式出现。阀套8在轴向上跟内极1一样长，并在其下套端9具有一个朝内伸的‘加粗段’。
处在极端4与套端9之间的是一个插入的并与磁体80的原来是单件的内极1与阀套8焊接起来的非磁性中间环10，防止了内极1与阀套8之间的磁短路。
在跟内极1的下极端4相反的一端上、在励磁线圈2的上方设有一个跨过内极1沿径向伸展到阀套8的圆形壳盖13，这壳盖13在其外周缘上具有例如三至六个固定接片14。该壳盖13例如由铁素体板材制成并具有至少一个绝缘套管16，接触销17在绝缘套管16内伸展，接触销17从接线插头18引出跟励磁线圈2电接触。
一个径向带台阶的阀座支座20带着一个在上面的、径向朝外伸的支承段21沿轴向伸展直到阀套8的套端9并以一个平坦的上端面22贴靠着套端9。阀套8的套端9跟阀座支座20的支承段21例如通过径向焊道固定地连接。阀座支座20在它的跟阀纵轴线5同心的的贯通开孔24中、在背向励磁线圈的一头具有阀座本体25和一个喷射孔盘26。在阀座支座20的贯通开孔24中，伸入一个例如是管状的、跟内极1的极端4协同起作用的衔铁27。此外，在贯通开孔24中还设有一个例如是管状的、与衔铁27一体构成的并从衔铁27朝下游伸出的阀针28。阀针28在其下游朝向喷射孔盘26的一端29上例如通过焊接连接有一个例如是球状的阀闭合体30，在其圆周上设有例如5个削平部位31。这些在阀闭合体30的圆周上的削平部位31的作用是使燃油能畅顺地通过阀座本体25流向喷射孔盘26中的喷射开孔32。该紧凑而又很轻的、由管状衔铁27、阀针28与成球状的阀闭合体30构成的活动阀件不但能够提供良好的动态性能和良好的持续运行性能，而且能够提供一个短而又紧凑的燃油喷射阀结构。
喷射阀按公知方式是以电磁方式来促动。包含有励磁线圈2、内极1和衔铁27的磁路用以轴向移动阀针28、从而抗着复位弹簧33的弹力打开喷射阀或关闭喷射阀。阀座本体25的导引开孔34用于在阀针28连同衔接铁27沿着阀纵轴线5进行轴向运动时导引阀闭合体30。球状阀闭合体30跟阀座本体25的沿流动方向成截头锥状缩小的阀座面35协同起作用，这个面形成在导引开孔34的轴向下游。阀座本体25的圆周的直径略小于阀座支座20的贯通开孔24的直径。阀座本体25在其背向阀闭合体30的一侧上跟例如盆形的喷射孔盘26通过第一焊道36固定地连接在一起。
除了阀座本体25固定在其上的并设有至少一个、例如四个通过腐蚀或冲出方法成形的喷射开孔32的底部38以外，喷射孔盘26还具有一个环形的朝下游伸展的卡持缘40。这个喷射孔盘26的卡持缘40在径向张力作用下贴靠着阀座支座20的贯通开孔24，并例如通过一条例如通过激光产生的环形的与密封的第二焊道42跟贯通开孔24连接。通过喷射孔盘26这样固定到阀座支座20上已经粗预定了阀针28的行程，通过本发明的阀的行程测量与调整的方法将行程最终调整到预定的标称值上。
为了对由衔铁27、阀针28与阀闭合体30构成的活动阀件在阀座支座20的贯通开孔24中进行导引，在阀座支座20的上游内端43上、在上支承段21的轴向部位成形有六个在贯通开孔24的圆周上等间隔布置的向内朝阀纵轴线5的方向伸展的、起衔铁导引作用的凸起部45。衔铁27以很小的游隙伸入其直径由于凸起部45的存在而缩小了的贯通开孔24中。管状衔铁27在其背向内极1的一端的带台阶内贯通孔47中具有一个弹簧凹座48，复位弹簧33以其一端支承在此凹座内，而复位弹簧33的另一端贴靠着内极1的极端4。
在阀座支座20的内端43与非磁性中间环10之间形成有一个带有一个小的轴向伸展量的环形空腔49。通过这个空腔49的存在，就保证了从阀套8出来的磁力线经过阀座支座20和衔铁27到达内极1并且不会出现从阀套8通过阀座支座20到内极1而不对衔铁27起作用的磁短路。
在阀座支座20的外周上设有一个与其外轮廓相应的带台阶的支承环52，这个支承环52例如朝励磁线圈2的方向轴向伸展越过阀座支座20以提供多个卡爪53来简单地并经济地固定在阀座支座20上。在支承环52中设有一个燃油过滤装置55，燃油从供油源通过这过滤装置流到横向开孔56。这种燃油喷射阀属于所谓的底部供油喷射阀的类型。因此燃油直接流入喷射阀内流到紧邻阀座面35的附近，并只与在阀座支座20内部的活动阀件接触。该喷射阀相对于励磁线圈2被由内极1与阀套8构成的磁体密封地封闭住。因此，跟所谓的顶部供油喷射阀不同，没有油到达励磁线圈2的轴向伸展部位。由内极1与阀套8构成的磁体由于其紧凑的并与衔铁封闭地分开的结构方式而不能够在喷射阀内部进行燃油流量的调整以及阀针28的行程的测量。
至少一部份的阀套8以及整个壳盖13通过注入塑料包套58包封住，在包套58上同时成形有电接线插头18，通过这个接线插头实现励磁线圈2的电接触以进行激励。
在阀座支座20的径向横向开孔56的上下方，在燃油喷射阀的外周上设置有密封环60与61。密封环60与61用于对燃油喷射阀的外周与一个未示出的、例如内燃机的进气管的阀支座之间进行密封。
由阀座本体25和盆状喷射孔盘26构成的阀座件插入贯通开孔24的深度确定阀针28的行程的调整，因为在励磁线圈2未激励的情况下的阀针28的终端位置通过阀闭合体30贴靠到阀座本体25的阀座面35上来确定。阀针28的另一终端位置在励磁线圈2被激励的情况下例如通过衔铁27贴靠到内极1的极端4来确定。因此，在这两个阀针28的终端位置之间的路径就代表行程。
在底部供油喷射阀中，不可能例如使用一种例如测针这样的机械式行程传感器从背向喷射孔盘26的一侧进入喷射阀内来测量阀针28的行程。磁体的实心的内极1不允许导入一个测量传感器。复位弹簧33压靠着内极1的极端4，该复位弹簧还在阀闭合体30贴靠到阀座面35上时处于预应力状态，从而将阀针28固定就位。
在底部供油喷射阀中，阀针28的行程测量可以使用本发明的方法来实现，在该方法中，可以通过将高度聚焦的高能射线束、例如激光光束70通过设在喷射孔盘26上的、具有约为0.2至0.4mm的很小的直径的喷射开孔导向阀闭合体30来作直线长度测量。在图2与3中放大地示出喷射阀的围绕着阀座面35的部位，在此部位中进行阀针28的行程的无接触测量。行程测量的第一方案设定，一个激光光束70a被准确地平行于阀纵轴线5穿过一个喷射开孔32导向阀闭合体30。用激光光束70a进行的激光测量必须至少在已述的阀针28的两个终端位置进行，即在励磁线圈2未加激励的情况下在阀闭合体30贴靠着阀座面35的位置，和在励磁线圈2加了激励的情况下在衔铁27贴靠内极1的极端4的位置。
因此，阀针28的行程的测量涉及一种差示测量，因为在阀针28的两个终端位置的两个测量数值代表阀闭合体30的轴向运动范围。这第一方案的优点是，发出激光光束70的激光装置71可以简单地平行于阀纵轴线5对准。可是，激光光束70a因而不是垂直地撞击在球形阀闭合体30的带曲率的表面上，因此结果是激光光束70a的一个比较差的反射。
激光光束70由激光装置71发生，这些激光光束可以很好地在阀闭合体30的表面上聚焦在一个很小的点上。聚焦的激光点的直径最好在一微米或更小一些的范围内。在阀针28的行程测量的第二方案中，激光光束70b设置成使其穿过喷射孔盘26的喷射开孔32垂直地撞击在球形阀闭合体30的表面上。在此也需要将激光光束70b在阀针28的的两个终端位置上发射到阀闭合体30上，以便能够确定差值并从而确定固定地跟阀针28连接在一起的阀闭合体30的轴向运动范围。这第二方案达致了激光光束70b的一个明显改进了的反射，在此方案中，要保证激光光束70b在阀针28的两个终端位置上准确垂直地撞击在阀闭合体30的表面上，激光装置71的对准所需的费用很大。
应当从在阀针28的轴向运动中和在阀闭合体30在导引开孔34内的轴向运动中可能出现一个很小的偏心的假定出发来考虑问题。因此，这就会在图2所描述的两个方案中由相应的单个激光光束70a和70b所得出的行程测量结果出现测量误差。由于阀闭合体30的导引中存在径向游隙，在两个实施例中仍可能产生达±5％的测量误差。这种类型的误差可以通过图3所示的、底部供油喷射阀的阀针28的行程测量的第三方案基本上消除掉。在此方案中，测量通过喷射孔盘26上的至少两个喷射开孔32来进行。因此，在具有两个喷射开孔32的喷射孔盘26中，两个喷射开孔都用上；在具有4个例如成方形布置的喷射开孔32的喷射孔盘26中，使用例如对角设置的两个喷射开孔32。在此情况下，至少在阀针28的两个终端位置上将两个激光光束70c同时导入两个预定的喷射开孔32来进行测量，或者用一个激光光束70c在时间上先后导入两个喷射开孔32内来进行测量。这种测量方式基本上消除了由于阀闭合体30在导引开孔34中的导引游隙可能引起的误差。激光光束70c对准成使其跟第二实施例一样垂直地撞击在阀闭合体30的表面上。阀针28的行程从两个通过两个喷射开孔32得出的测量数值之和除以2求出。通过垂直地对准阀闭合体30的表面的激光光束70b，70c的测量数值的任何可能发生的修正必须补充到测量结果中。
使用激光光束70进行的阀针28的行程的无接触测量使一个准确与简单的行程测量成为可能。阀针28的行程在将喷射孔盘26固定在阀座支座20时已粗预设定，通过本发明的阀的行程测量与调整的方法最后得以准确地将行程调整到一个预定的标称植上。根据测量结果，可以对通过环形的并密封的第二焊道42固定地连接到阀座支座20上的喷射孔盘26沿轴向并沿阀纵轴线5施压。使用一个工具对喷射孔盘26轴向施压，直到通过激光装置71测得的行程的实际值跟预定的标称值一致时为止。在能够实施准确调整以前，必须首先事先确定阀针28的行程与静态的、在打开状态下标定的介质流量之间的相互关系。只有这样才能使在测量阀针行程时测得的直线长度测量值转化成介质流量的数值。阀针28的行程的标称值对应于准确地已知的、预定的要给定的介质流量。
因此，阀针28的行程的测量与调整在无接触与干燥情况下实现，即不需要引入介质流量通过喷射阀，因为静态介质流量通过喷射孔盘26的喷射开孔32的大小与阀针28的准确调整好的行程而对应于一个要求的标称值来准确地确定，通过这准确调整好的行程使行程限制分量在阀座面35的范围内得以准确地限定。
权利要求
1.一种阀的、特别是一种电磁促动的燃油喷射阀的行程测量及调整其在打开状态下标定的静态介质流量的方法，该阀具有一条阀纵轴线、一个阀针，该阀针上设有阀闭合体，该阀闭合体跟阀座面协同工作并相对于阀座面实现一个行程，其特征在于，带着阀闭合体(30)的阀针(28)的轴向沿阀纵轴线(5)伸展的运动范围的测量、亦即阀针(28)的行程的测量，通过高度聚焦的高能射线束来无接触地实现。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，采用激光光束(70)作为高能射线束。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，射线束(70)通过在阀闭合体(30)下游方的至少一个喷射开孔(32)对准阀闭合体(30)。
4.按权利要求1至3中之一项所述的方法，其特征在于，射线束(70a)平行于阀纵轴线(5)来对准阀闭合体(30)。
5.按权利要求1至3中之一项所述的方法，其特征在于，射线束(70b)垂直地撞击在阀闭合体(30)的表面上。
6.按权利要求3至5中之一项所述的方法，其特征在于，两个射线束(70c)通过在阀闭合体(30)的下游的两个喷射开孔(32)同时对准阀闭合体(30)。
7.按权利要求1至6中之一项所述的方法，其特征在于，行程测量以差示测量方式实现，在此行程测量中，在阀针(28)的两个终端位置上测得的数值之差代表阀闭合体(30)的轴向运动范围。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，静态介质流量通过测得的阀针(28)的行程的直线长度测量值与静态介质流量之间的相互关系来确定。
9.按权利要求3至7中之一项所述的方法，其特征在于，射线束(70)通过至少一个在一个设在阀座面(35)下游的喷射盘(26)上的喷射开孔(32)对准阀闭合体(30)。
全文摘要
一种阀的行程测量与调整的方法，在此方法中，使用高度聚焦的高能射线束(70)来实现无接触测量。射线束对准在装好的阀内固定地连接在阀针(28)上的阀闭合体(30)。通过差示测量方法，阀针的行程可以通过在阀针的两个终端位置上的测量来确定并校正。测量是在阀处于干状态下进行。本方法特别适用于混合气压缩的、由外源点火的内燃机的电磁促动的燃油喷射阀。
文档编号G01B11/02GK1130251SQ9510085
公开日1996年9月4日 申请日期1995年2月28日 优先权日1995年2月28日
发明者S·迈耶, J·施蒂林, F·申德勒 申请人:罗伯特-博希股份公司