专利名称：用于内燃机的燃料喷射阀的制作方法
现有技术本发明涉及一种与权利要求1所述类型相应的用于内燃机的燃料喷射阀。这样一种燃料喷射阀例如已由公开文献DE 198 44 638 A1公开。这种公知的燃料喷射阀在此具有一个阀体，在该阀体中，一个活塞状的阀针在一个孔中可纵向移动地被导向。该孔在它的燃烧室侧的端部上由一个锥形的阀座构成边界，从该阀座引出多个在燃料喷射阀的安装位置中通到内燃机的燃烧室中的喷射通道。这些喷射通道的进入口相对所述孔的纵向轴线位于相同的高度上。阀针在它的燃烧室侧的朝着阀座的端部上具有一个基本上锥形的阀密封面，该阀密封面包括一个第一锥面及一个相对该第一锥面设置在下游的第二锥面。在这两个锥面之间构造有一个密封棱，通过该密封棱，阀针在其闭合位置中同阀座共同作用，由此当阀针靠置在阀座上时，从压力室到喷射通道的燃料被中断，其中压力室构造在阀针与所述孔的壁之间。
这种公知的燃料喷射阀在阀密封面上具有一个环形槽，该环形槽至少在阀针的闭合位置中与喷射通道的进入口重合。这有助于燃料流入到所述喷射通道中，一方面是由于即使阀针相对阀座稍微不同轴心时，燃料也均匀地分配给各个喷射通道。另一方面，由于在阀座过渡到喷射通道处的倒圆程度不同而出现的一些波动，由于该环形槽而影响较小，因为燃料的入流被去节流。
然而这种公知的燃料喷射阀在此存在着缺点，即该环形槽具有相对大的容积，且因此即便是在阀针闭合时，燃料也可从喷射通道到达内燃机的燃烧室中，这导致内燃机的碳氢化合物排放增加。
本发明的优点相比之下，根据本发明的、具有权利要求1所述特征的燃料喷射阀具有下述优点燃料到喷射通道中的入流被去节流，而不对内燃机的碳氢化合物排放产生负面影响。为此在阀针的第二锥面上构造有一个环绕的第一环形槽，该第一环形槽延伸在相对纵向轴线的径向平面中。这个环绕的第一环形槽在此具有一个上游的棱及一个下游的棱，其中该下游的棱在阀针的闭合位置中在喷射通道的进入口的高度上延伸。通过这个第一环形槽，从阀密封面与阀座之间的压力室流向喷射通道的燃料在流入到喷射通道中时的入流被去节流(entdrosselt)。这个位置特别关键，因为燃料流的方向在此发生强的变化，这通常伴随着能量损失及由此伴随着小的有效喷射压力。此外，通过这个环形槽可平衡一些波动，这些波动是由于下述原因产生的从阀座到喷射通道的过渡通常被倒圆，但这并不是在所有的喷射通道处都可严格相同地再现。因此，不同的喷射通道在进入口处通常具有略微不同的倒圆半径，这些不同的倒圆半径通过第一环形槽补偿，这导致在所有的喷射通道中获得相同的入流状态。
通过从属权利要求可进一步构造本发明的有利构型。
在第一有利构型中，第一环形槽的宽度比喷射通道的进入口的直径小。这样在第一环形槽的很小的容积时，燃料进入喷射通道的入流被去节流，从而可靠地避免了碳氢化合物排放的提高。
在另一个有利构型中，第一环形槽的上游的棱和。或下游的棱被倒圆地构造。通过这种环形槽的构型，燃料到喷射通道的入流进一步被简化及被去节流。
在另一个有利构型中，第一环形槽的上游的棱被构造成密封棱，阀针在靠置在阀座上时通过该密封棱密封。这种密封功能附加地通过第一环形槽得到加强，因为在这种情况下在该区域中产生更高的表面压力。
在另一个有利构型中，在阀针的第二锥面上构造有一个第二环形槽，其中该第二环形槽设置在第一环形槽的下游且与它平行，而且进入口的下游的棱位于第二环形槽之内。通过第二环形槽，燃料的入流也在喷射通道的进入口的下游的棱处被去节流，由此，通过第二环形槽进一步对入流产生有利的影响。在此特别有利的是，在第一环形槽与第二环形槽之间保留一个锥形的区域，该区域的高度小于喷射通道的进入口的直径。
另外一种燃料喷射阀，它是同一个解决思路的变型，该燃料喷射阀具有与根据权利要求1的喷射阀相同的一些优点。在阀座中构造一个环绕的阀体环形槽来取代所述第二锥面中的第一环形槽，该阀体环形槽在相对于孔的轴线的径向平面内延伸，并且具有一个上游的棱及一个下游的棱，其中该下游的棱通过喷射通道的进入口延伸。这种阀体环形槽的去节流的效果与在所述阀针的第二锥面中的第一环形槽的去节流的效果相同，然而阀针在此却可保留其原始的形状。
在根据权利要求7的燃料喷射阀的一个有利构型中，环形槽的宽度比喷射通道的进入口的直径小。由此只形成一个小的容积，但燃料到喷射通道的入流被可靠地去节流。特别有利的是，环形槽的上游的棱和。或下游的棱被倒圆地构造。在此也可考虑，在阀针的第二锥面中构造一个第二环形槽，该第二环形槽设置在阀座中的环形槽的下游且与该阀座中的环形槽平行，其中进入口的下游的棱位于第二环形槽之内。
在附图中示出了根据本发明的燃料喷射阀的多个实施例。附图表不图1燃料喷射阀的纵剖面图，
图2图1在阀座区域中的放大视图，图3另一个实施例的与图2相同的视图，图4另一个实施例，在此示出了阀座区域的局部放大视图，及图5另一个实施例的与图4相同的视图，其中在此设置有两个同轴心地相互导向的阀针。
实施例说明图1示出了根据本发明的燃料喷射阀的纵剖面图。该燃料喷射阀包括一个阀体1，该阀体在燃料喷射阀安装到内燃机中的安装位置中以它的燃烧室侧的端部伸入到燃烧室8中。阀体1借助夹紧螺母2在中间置有一个节流体4的情况下被压紧在保持体6上，其中夹紧螺母2通过一个图中未示出的内螺纹配合到保持体6的对应的外螺纹中。在阀体1中构造有一个孔3，该孔在背离燃烧室侧扩大成一个弹簧室22。一个在保持体6、节流体4及阀体1中延伸的输入通道10通入弹簧室22中，通过该输入通道，弹簧室22及因此孔3可以在高压下由燃料填充。孔3在燃烧室侧由一个锥形的阀座13构成边界，其中在阀体1的燃烧室侧的端部上构造有多个喷射通道11，这些喷射通道通入内燃机的燃烧室8中。在孔3中可纵向移动地设置有一个活塞状的阀针5，该阀针具有一个纵向轴线7，并且在孔3的一个中部的区段中被导向。阀针5在它的燃烧室侧的端部上具有一个基本上锥形的阀密封面9，阀针5通过该阀密封面同阀座13共同作用。在孔3的壁与阀针5之间构造有一个压力室20，该压力室在背离燃烧室侧通入弹簧室22中，并且燃料从弹簧室22经过该压力室流向喷射通道11。阀密封面9与阀座13的共同作用是以下述方式进行的当阀针5靠置在阀座13上时，从压力室20流向喷射通道11的燃料被阻断，而当阀针5从阀座13上抬起时，在阀密封面9与阀座13之间的燃料穿过喷射通道11而流入。从弹簧室22流向喷射通道11的燃料在一个区域中通过多个形成了足够的通流截面的磨平面17引导，在所述区域中，阀针5在孔3中被导向。
在弹簧室22中设置有一个套筒24，该套筒环绕着阀针5的背对燃烧室的端部并且靠置在节流体4上。通过阀针5的背对燃烧室的端面32、套筒24以及节流体4构成了一个控制室26的边界，该控制室通过一个构造在套筒24上的输入节流结构34与弹簧室22相连接。控制室26可通过一个构造在节流体4中的排出节流结构36与一个在图中未示出的泄油室相连接，其中该连接可通过一个控制阀14关闭。在环绕阀针5的背对燃烧室的端部的弹簧室22中设置有一个闭合弹簧28，该闭合弹簧在一端支撑在套筒24上，而在另一端支撑在环绕阀针5的弹簧座30上，其中闭合弹簧28具有预压应力。通过闭合弹簧28的预加载得到一个作用在弹簧座30上的力，而且由于弹簧座30支撑在阀针5上，因而该作用在弹簧座30上的力也作用在阀针5上，由此，阀针5以阀密封面9被压在阀座13上。
燃料喷射的控制以下述方式进行在一个喷射循环的开始，控制阀14关闭排出节流结构36，以使得在控制室26中通过输入节流结构34具有与弹簧室22中相同的压力，这引起一个作用在阀针5的端面32上的液压力，该液压力将该阀针5压在阀座13上，由此，喷射通道11被关闭。如果需要进行喷射，则控制阀14打开排出节流结构36，这造成控制室26中压力降低。由此，作用在压力肩15上的及作用在阀密封面9的一部分上的这些液压力现在占优势，以致阀针5从阀座13上抬起，且燃料从压力室20流向喷射通道11。通过重新操作控制阀14，在控制室26中再次建立高的燃料压力，且阀针5滑动返回到其闭合位置中。
图2示出了图1中用II所标出的局部的放大视图。阀针5的阀密封面9包括一个第一锥面40及一个相对该第一锥面位于下游的第二锥面42。在第一锥面40到第二锥面42的过渡处构造有一个密封棱45，该密封棱在阀针5靠置在阀座13上时引起密封。在第二锥面42中构造有一个第一环形槽50，该第一环形槽延伸在一个相对阀针5的纵向轴线7的径向平面中，并具有一个上游的棱51及一个下游的棱52。该下游的棱52在喷射通道11的进入口16的高度上延伸，因而燃料到喷射通道11中的入流被去节流。喷射通道11的进入口16具有直径a，该直径a大于喷射通道11的直径D，这通过下述方法实现进入口16的上游的端部18及下游的端部19在喷射通道11到阀座13的过渡处以半径R被倒圆。
当燃料从压力室20绕过密封棱45在第二锥面42与阀座13之间流向喷射通道11时，燃料在流入到喷射通道11中时必然经历强的方向受化。这通常导致强的能量损失，且由此导致喷射通道11中的喷射压力相应地降低。通过在进入口16处的倒圆半径R可以使这种影响得到略微缓解，但是这种影响还继续存在，并导致喷射压力降低。然而通过第一环形槽50，燃料到喷射通道11中的入流被去节流，由此，燃料进入喷射通道11中的速度较高，且由此具有相应较高的有效的喷射压力。为了进一步对燃料到喷射通道11中的入流产生有利的影响，在第二锥面42上与第一环形槽50平行地构造有一个第二环形槽53，该第二环形槽也具有一个上游的棱54及一个下游的棱55。进入口16的下游的端部19在阀针5的闭合位置中相对纵向轴线7位于第二环形槽53的上游的棱54与下游的棱55之间。由此，第二环形槽53也有利于燃料在进入口16的下游的端部19的临界位置处的、到喷射通道11中的入流。
减少在燃料流入喷射通道11中时的节流，主要是在部分行程区域中具有意义，即当阀针5虽然从阀座13上抬起但还未达到其最大行程时。因此，对于有效的去节流重要的是，在图2中以e标示的、第一环形槽50的上游的棱51相对第二环形槽53的下游的棱55的距离，大于进入口16的上游的端部18与它的下游的端部19之间的距离。与第二环形槽53的高度y大致相等的、第一环形槽50的高度x在此优选小于喷射通道11的直径D。这对于有效的去节流已足够，并且这仅仅引起在阀针5的闭合位置中在密封棱45的下游第二锥面42与阀座13之间保留的容积稍微增大。这个容积越小，内燃机的碳氢化合物排放越有利，因为仅有很少的燃料可不受控制地通过喷射通道11在这些真正喷射之间到达燃烧室8中。
图3示出了根据本发明的燃料喷射阀的另一个实施例，其中该局部仅是左半部分。在第二锥面42上的环形槽50、53的构型与图2所示的结构有些不同第一环形槽50直接与密封棱45相连，以致第一锥面40不与第二锥面42紧邻。在此情况下，进入口16这样地设置，以使得进入口16或者喷射通道11相对于第一环形槽50及相对第二环形槽53的设置相同。
在图4中示出了另一个实施例的、与图3所示相同的局部。阀针5在此在第二锥面42上仅有第二环形槽53，而取消了第一环形槽50。取而代之的是在阀座13中构造有一个阀体环形槽57，该阀体环形槽在阀针5的闭合位置中大致在相对纵向轴线7与图2所示的实施例中的第一环形槽50在阀针5靠置在阀座13上时相同的高度上延伸。通过阀体环形槽57，燃料到喷射通道11的入流与在图2所示的实施例中通过第一环形槽50一样被去节流，但入流状态却保持更少地依赖阀针5的行程，因为阀体环形槽57相对进入口16的位置不随阀针5的行程而变化。正如前面的实施例，通过第二环形槽53实现了在进入口16的下游的端部19处的去节流。在第二锥面42上，此外还可设置一个纵向槽56，该纵向槽将第二环形槽53与在阀针5的燃烧室侧的端面47与阀体1之间所形成的容积相连接。通过第二环形槽53的这种压力卸载，对到喷射通道11中的入流的去节流产生了附加的有利影响。
为了优化去节流，阀体环形槽57的上游的棱58与下游的棱59可被倒圆地构造，因为尖锐的棱在快速的燃料流动中容易导致流体分离，且从而导致流动阻力增大。对于阀体环形槽57的最佳效果，阀体环形槽57的上游的棱58与密封棱45的距离在阀针5的闭合位置中大约为0.02到0.2mm。
图5示出了另一个实施例，在该实施例中不是设置了仅一个单个的阀针，而是设置有两个阀针，这两个阀针彼此同心地插入。阀针60在它的燃烧室侧的端部上具有一个第一锥面63及一个第二锥面64，其中在第二锥面64中构造有一个环形槽70。阀针60具有一个纵向孔61，在该纵向孔61中可纵向移动地设置有一个内阀针62。在内阀针62的燃烧室侧的端部上构造有一个锥形阀密封面66，在该锥形阀密封面66中构造有一个环形槽72。替代仅一排相对纵向轴线7位于相同高度上的进入口11，在此设置有两个喷射通道排11a及11b，其中外侧喷射通道排11a由阀针60控制，而内侧喷射通道排11b由阀针62控制。为了使燃料到上游的喷射通道排11a中的入游以前述实施例中的方式被去节流，环形槽70在此以相同的方式作用。同样，燃料到下游的喷射通道排11b的入流通过具有一个上游的棱73及一个下游的棱74的环形槽72被去节流，其中当内阀针62处于其闭合位置中，所述下游的棱74在内喷射通道排11b的进入口的高度上延伸。
这些喷射通道11的直径D在所有实施例中优选在80-150μm的范围内，这使得环形槽50、53、57的直径必须小于这些喷射通道11的直径。这样微小的环形槽可优选通过激光器设置到阀针5或阀座13中，因为机械加工方法在此通常不具备必需的精度。
权利要求
1.用于内燃机的燃料喷射阀，它具有一个阀体(1)，在该阀体中构造有一个孔(3)，该孔(3)在它的燃烧室侧的端部上由一个锥形的阀座(13)构成边界，从该阀座引出多个喷射通道(11)，这些喷射通道的进入口(16)在阀座(13)中相对于孔(3)的纵向轴线(7)位于相同的高度上；一个阀针(5；60；62)，该阀针可纵向移动地设置在孔(3)中，在该阀针与孔(3)的壁之间构造有一个压力室(20)，该压力室可由喷射压力下的燃料填充；一个在阀针(5；60；62)的燃烧室侧的端部上构造的阀密封面(9)，该阀密封面包括一个第一锥面(40)及一个相对于该第一锥面(40)设置在下游的第二锥面(42)，其中在这些锥面(40，42)之间构造有一个密封棱(45)，阀针(5；60；62)在其闭合位置中通过该密封棱同阀座(13)共同作用，以致当阀针(5；60；62)靠置在阀座(13)上时，由压力室(20)流向喷射通道(11)的燃料流被中断，其特征为在阀针的第二锥面(42)中构造有一个环绕的第一环形槽(50)，该第一环形槽延伸在一个相对于阀针(5；60；62)的纵向轴线(7)的径向平面中，并具有一个上游的棱(51)及一个下游的棱(52)，其中该下游的棱(52)在阀针(5；60；62)的闭合位置中在喷射通道(11)的进入口(16)的高度上延伸。
2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征为第一环形槽(50)的宽度小于这些喷射通道(11)的进入口(16)的直径(D)。
3.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征为第一环形槽(50)的上游的棱(51)和/或下游的棱(52)被倒圆地构造。
4.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征为第一环形槽(50)的上游的棱(51)构成密封棱(45)。
5.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征为在阀针(5；60；62)的第二锥面(42)中构造有一个第二环形槽(53)，其中该第二环形槽设置在第一环形槽的下游，且与该第一环形槽平行，其中进入口(16)的下游的端部(19)处于第二环形槽(53)之内。
6.根据权利要求5的燃料喷射阀，其特征为在第二锥面(42)的、在第一环形槽(50)与第二环形槽(53)之间保留的区域具有比喷射通道(11)的进入口(16)的直径小的高度。
7.用于内燃机的燃料喷射阀，它具有一个阀体(1)，在该阀体中构造有一个孔(3)，该孔(3)在它的燃烧室侧的端部上由一个锥形的阀座(13)构成边界，从该阀座引出多个喷射通道(11)，这些喷射通道的进入口(16)在阀座(13)中相对于孔(3)的纵向轴线(7)位于相同的高度上；一个阀针(5；60；62)，该阀针可纵向移动地设置在孔(3)中，在该阀针与孔(3)的壁之间构造有一个压力室(20)，该压力室可由喷射压力下的燃料填充；一个在阀针(5；60；62)的燃烧室侧的端部上构造的阀密封面(9)，该阀密封面包括一个第一锥面(40)及一个相对于该第一锥面(40)设置在下游的第二锥面(42)，其中在这些锥面(40，42)之间构造有一个密封棱(45)，阀针(5；60；62)在其闭合位置中通过该密封棱同阀座(13)共同作用，以致当阀针(5；60；62)靠置在阀座(13)上时，由压力室(20)流向喷射通道(11)的燃料流被中断，其特征为在阀座(13)中构造有一个环绕的阀体环形槽(57)，该阀体环形槽在相对孔(3)的纵向轴线(7)的一个径向平面中延伸，并具有一个上游的棱(58)及一个下游的棱(59)，其中该下游的棱(59)在喷射通道(11)的进入口(16)之内延伸。
8.根据权利要求7的燃料喷射阀，其特征为阀体环形槽(57)的宽度小于喷射通道(11)的进入口(16)的直径。
9.根据权利要求7的燃料喷射阀，其特征为阀体环形槽(57)的上游的棱(58)和/或下游的棱(59)被倒圆地构造。
10.根据权利要求7的燃料喷射阀，其特征为在阀针(5；60；62)的第二锥面(42)中构造有一个第二环形槽(53)，其中该第二环形槽设置在阀体环形槽(57)的下游并与它平行，其中进入口(16)的下游的端部(19)位于第二环形槽(53)之内。
11.根据权利要求1或7的燃料喷射阀，其特征为从阀座(13)引出两个喷射通道排(11a；11b)，在这两个喷射通道排中，外侧喷射通道排(11a)设置在内侧喷射通道排(11b)的上游；在阀针(60)中构造有一个纵向孔(61)，在该纵向孔(61)中设置有一个内阀针(62)，该内阀针在它的燃烧室侧的端部上具有一个锥形的阀密封面(66)，在该阀密封面中构造有一个环形槽(72)，该环形槽具有一个上游的棱(73)及一个下游的棱(74)，其中该下游的棱(74)在内阀针(62)的闭合位置中位于内侧喷射通道排(11b)的进入口的高度上。
全文摘要
燃料喷射阀，它具有一个阀体(1)，在该阀体中构造有一个孔(3)，该孔在它的燃烧室侧的端部上由一个锥形的阀座(13)构成边界，从该阀座引出多个喷射通道(11)，这些喷射通道的进入口(16)在阀座(13)中相对于孔(3)的纵向轴线(7)位于相同的高度上。一个阀针(5；60；62)可纵向移动地设置在孔(3)中，在孔(3)的壁与阀针(5；60；62)之间构造有一个压力室(20)，该压力室可由燃料填充。在阀针(5；60；62)的燃烧室侧的端部上设置有一个第一锥面(40)及一个相对于该第一锥面(40)设置在下游的第二锥面(42)，其中在这些锥面(40，42)之间构造有一个密封棱(45)。在阀针(5；60；62)的第二锥面(42)中构造有一个环绕的第一环形槽(50)，该第一环形槽延伸在一个相对于阀针(5；60；62)的纵向轴线(7)的径向平面中，并具有一个上游的棱(51)及一个下游的棱(52)，其中该下游的棱(52)在阀针(5；60；62)的闭合位置中在喷射通道(11)的进入口(16)的高度上延伸。
文档编号F02M61/10GK1759240SQ03826217
公开日2006年4月12日 申请日期2003年8月22日 优先权日2003年3月25日
发明者弗里德里希·伯金 申请人:罗伯特·博世有限公司