专利名称：具有可变形阀针的流体喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阀体和一种流体喷射器。所述阀体包括阀针和具有凹部的套筒，所述凹部接收所述阀针且在所述凹部的一端上包括座板，所述座板包括用于向内开口的阀针的针座。流体喷射器，具体而言为用于柴油或汽油内燃机的燃料喷射器，包括壳体、致动器单元和阀体。所述阀体包括阀针，所述阀针在作为向外开口的阀针的情况下打开或关闭喷嘴且以该方式控制燃料的喷射。在作为向内开口的阀针的情况下，所述阀针控制流体流入通向喷嘴的袋状体积内。
为了满足严格的排放法规要求且为了节省燃料消耗量，流体喷射器，具体而言为用于内燃机的燃料喷射器，被布置在内燃机的汽缸盖中以使得它们将燃料直接注入引擎的燃烧室内。为了在这些应用中获得流体的极细雾化，有必要提供在高压下的流体。在汽油内燃机中，流体压力可达200巴，在柴油引擎中流体压力可达2000巴。
WO 03/016707 A1披露了一种流体喷射器，所述流体喷射器具有与燃料供应装置相连的连接器、壳体、致动器单元和阀体。壳体是双管的且具有接收致动器单元的凹部。致动器单元包括作用在阀针上的压电致动器。在双管形壳体的壁部之间，燃料从连接器被引导至阀体的燃料入口。阀体包括具有接收阀针的凹部的壳体部分。根据向外开口型阀针的位置，喷嘴打开或关闭且燃料相应地进行喷射或不进行喷射。
与内燃机排放相关的越来越严格的法规使得有必要在减少排放的措施上付出大量努力，在所述内燃机中布置了阀体或具有阀体的流体喷射器。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可被控制在阀针的关闭位置处，在所述关闭位置处燃料泄漏非常少。
本发明的目的在于制造一种阀体和一种流体喷射器，所述阀体和流体喷射器结构简单且确保通过所述阀体或相应地通过所述流体喷射器的流体泄漏非常少。
通过权利要求1所述的特征实现与所述阀体有关的所述目的。通过权利要求10所述的特征实现与所述流体喷射器有关的所述目的。在从属权利要求中给出了本发明的有利实施方式。
本发明的区别特征在于具有阀针和带有凹部的套筒的阀体，所述凹部接收所述阀针且在其一端上包括座板，所述座板包括用于所述向内开口的阀针的针座。所述阀针包括具有密封区域的座部，如果所述座部被推靠在所述针座上，那么所述密封区域注定被搁放在所述针座上。所述座部包括相对于所述密封区域径向向内且邻近所述密封区域的空腔。
与所述流体喷射器相关的本发明的区别特征在于具有壳体的流体喷射器、致动器单元和所述阀体。
本发明基于以下发现，即所述空腔使得所述座部具有柔性且使得所述针座中的所述座部能够产生微量变形，这大大改进了所述针座与所述座部的所述密封区域之间的密封质量。
在所述阀体的一个有利实施例中，所述空腔被成形为盲孔。所述盲孔易于进行制造且很大程度上改进了所述阀针与所述套筒之间的所述密封质量。
在所述阀体的另一个有利实施例中，所述阀体包括被接收在所述空腔中的充填部分。这具有减少所述空腔的自由空间以改进所述喷射器的高温性能的优点。
所述充填部分有利地伸入到所述座板中形成的袋状体积内。通过这种方式，减少了所述袋状体积，这改进了所述阀体的高温性能，特别是如果所述阀体被布置在流体喷射器中时情况更是如此。
如果所述充填部分包括塑料，则更为有利。这种充填部分易于进行制造且可适当选择所述塑料的刚度以便获得所述密封区域中的所述座部的所需柔性。
在本发明的另一个有利实施例中，所述空腔被成形为环形形状。这样就减少了所述空腔的体积，这改进了所述阀体且相应地改进了所述流体喷射器的高温性能。除此之外，当推动所述座部使其密封区域靠在所述座板的所述针座上时，通过所述环形空腔实现了泵浦效应。当所述阀针使所述密封区域与所述针座相撞时，通过使所述座部向内弯曲而减少所述环形空腔的所述自由空间。这使得所述环形空腔中包含的所述流体的流体阻力增加。流体流出所述环形空腔，消耗了所述座部的部分动能从而阻抑了所述座部可能出现的回弹。
如果部分所述座部与成形为环形形状的所述空腔结合伸入到所述座板中形成的所述袋状体积内，则更为有利。这样，以简单的方式减少了所述袋状体积的自由空间，所述流体可在所述自由空间中流动，这就改进了所述阀体的所述高温性能。
在本发明的另一个有利的实施例中，所述座部是球形的。这确保了高密封质量，而无论所述阀针的轴线取向如何。
如果由具有穿过其中的孔的球形成所述座部，则更为有利，所述阀针被接收在所述孔中且所述孔与所述阀针一起形成了所述空腔。可广泛且廉价地获得这种球。
下面借助示意图对本发明的典型实施例进行解释说明，其中
图1示出了具有阀体的流体喷射器的第一实施例；图2是根据图1的阀体的放大图；图3是根据图2的阀体部件的进一步放大图；图4示出了阀体的第二实施例；图5示出了位于给定位置处的阀体的第二实施例；图6示出了阀体的第三实施例；和图7示出了阀体的第四实施例。
使用相同的附图标记表示不同附图中出现的具有相同设计和功能的元件。
用作内燃机燃料喷射器的流体喷射器包括壳体1、阀体2、致动器单元和燃料连接器。燃料连接器被设计连接至内燃机的高压燃料室，在高压下如在约200巴的压力下的燃料被储存在所述高压燃料室中。
优选形成壳体1，以使得存在将燃料从流体连接器引导至阀体的燃料入口的空间。
致动器单元优选被布置在壳体中。致动器单元可具有适用于该目的的本领域的技术人员已公知的类型。致动器单元例如可包括压电致动器。然而，另一种可选方式是，致动器单元可包括电磁致动器，所述电磁致动器包括电枢31、螺线管32和磁极元件33。复位弹簧25被布置且预加载以使得其推动电枢31远离磁极元件33，除非由螺线管32产生的电磁力大于复位弹簧25的预加载力。
阀体2包括套筒21，所述套筒优选通过焊接，具体而言通过激光焊接，在壳体1的一个自由端处被固定到壳体1上。套筒21包括凹部，所述凹部接收阀针且还用作流体导管。凹部在其一端上接收座板213，所述座板在锥形区域2131中包括用于向内开口的阀针22的针座2132。阀针22包括具有密封区域222的座部221，如果座部221被推靠在针座2132上，那么所述密封区域注定被搁放在针座2132上。阀针22与电枢31机械相连。
如果阀针22被设置使得其座部221的密封区域222被置于针座2132中，那么防止了流体流入袋状体积2133内，所述袋状体积由座板213的相应壁部和圆盘214进行限定，所述圆盘具有喷射喷嘴215，通过所述喷射喷嘴，流体可从袋状体积2133中流出阀体2。
座部221包括空腔，所述空腔位于相对于密封区域222径向向内且邻近密封区域的位置处。空腔可被成形为盲孔223。可通过例如钻孔而易于制造盲孔。借助盲孔223，密封区域222的柔性得到增强。同样地，如果密封区域接触针座2132，那么使得密封区域222中的座部221能够产生微量变形。这明显改进了针座2132与密封区域222之间的密封质量。
另一种可选方式是，空腔可以是中凹形区域或可以是环形的。
图2示出了阀针22，所述阀针处于使得密封区域222与针座2132分开且流体流入袋状体积2133内并通过喷射喷嘴215从所述袋状体积中离开阀体的位置处。
在图4所示阀体2的实施例中，充填部分226被接收在空腔223中且除了在充填部分的壁部与盲孔223之间形成的环形空腔224以外填满空腔223。这样使得流体可流动离开空腔的自由空间明显减少，在本实例中，所述空腔由环形空腔224形成。与环形空腔224的适当深度相结合，实现了座部221的适当柔性，从而确保针座2132与密封区域222之间的高质量密封。
在另一个可选实施例中，充填部分还可在更大程度上填充盲孔223。在本实例中，充填部分226的材料需要具有适当的刚度以便实现阀针22座部221的所需柔性。如果充填部分具有足够低的刚度，那么其还可填充整个盲孔223。
充填部分226优选伸入到袋状体积2133内。通过该措施，减少了流体可流入袋状体积内的自由体积，这就改进了流体喷射器的高温性能。充填部分226例如可包括金属或塑料。塑料具有易于制造且可以简单方式进行喷射成型的优点。
此外，环形空腔224具有以下优点，即当阀针22使其座部221的密封区域222与针座2132相撞时，座部221如图5所示向内弯曲，这样就减少了环形空腔224的体积且增加了环形空腔224内部流体的流体阻力，所述流体由于撞击所致的增压而倾向于流出环形室224。流体从环形空腔224中流出消耗了阀针22和座部221的相当大部分的动能，从而阻抑了座部可能出现的回弹。
座部221还可以是球形的，这就改进了针座2132与密封区域222之间的密封质量。
通过由球228形成座部221而易于获得球形形状，所述球具有穿过球的孔，阀针22被接收在所述孔中且所述孔与阀针22一起形成了环形空腔224。球228优选通过焊接被固定到阀针22上。在本实施例中，针尖229可伸入到袋状体积2133内。
在阀体3的另一个实施例中(图7)，阀针22为向外开口的类型。筒21包括圆盘214，且在圆盘214中形成喷射喷嘴215。与其它实施例不同的是，针尖229A包括密封区域229B，在阀针22处于关闭位置时，所述密封区域被置于在圆盘214的喷射喷嘴215中形成的针座2141上。在阀针22的针尖229A中形成环形空腔229C，所述环形空腔处于邻近密封区域229B且相对于密封区域径向向内并与凹部211连通的位置处。通过该措施，增加了针尖229A的柔性且使得针座2141中的阀针能够产生微量尖部形变，这样就改进了针座2141与阀针22的密封区域229B之间的密封质量。
权利要求
1.具有阀针(22)和带有凹部(211)的套筒(21)的阀体，所述凹部接收所述阀针(22)且在其一端上包括座板(213)，所述座板包括用于所述向内开口的阀针(22)的针座(2132)，且所述阀针(22)进一步包括具有密封区域(222)的座部(221)，如果所述座部被推靠在所述针座(2132)上，那么所述密封区域注定被搁放在所述针座(2132)上，且所述座部(221)包括相对于所述密封区域(222)径向向内且邻近所述密封区域的空腔。
2.根据权利要求1所述的阀体，其中所述空腔被成形为盲孔(223)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的阀体，其中所述阀体具有被接收在所述空腔中的充填部分(226)。
4.根据权利要求3所述的阀体，其中所述充填部分(226)伸入到所述座板(213)中形成的袋状体积(2133)内。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的阀体，其中所述充填部分(226)包括塑料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的阀体，其中所述空腔被成形为环形形状。
7.根据权利要求6所述的阀体，其中部分所述座部(221)伸入到所述座板(213)中形成的袋状体积(2133)内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阀体，其中所述座部(221)是球形的。
9.根据权利要求8所述的阀体，其中所述座部(221)由球(228)形成，所述球具有穿过所述球(228)的孔，所述阀针(22)被接收在所述孔中且所述孔与所述阀针(22)一起形成空腔。
10.具有壳体(1)、致动器单元和根据前述权利要求中任一项所述的阀体(2)的流体喷射器。
全文摘要
一种流体喷射器包括壳体、致动器单元和阀体。所述阀体具有阀针(22)和带有凹部的套筒(21)，所述凹部接收所述阀针(22)且在其一端上包括座板(213)，所述座板包括用于所述向内开口的阀针(22)的针座(2132)，且所述阀针(22)进一步包括具有密封区域(222)的座部(221)，如果所述座部被推靠在所述针座(2132)上，那么所述密封区域注定被搁放在所述针座(2132)上，且所述座部(221)包括相对于所述密封区域(222)径向向内且邻近所述密封区域的空腔。
文档编号F02M61/04GK1906400SQ200480041114
公开日2007年1月31日 申请日期2004年12月2日 优先权日2004年1月28日
发明者A·法钦 申请人:西门子Vdo汽车公司