专利名称：电磁致动的燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁致动的燃料喷射器。
背景技术：
电磁燃料喷射器通常包括一具有中心槽道的管状支撑体，其用作燃料管道且终止于喷嘴处，所述的喷嘴由一个喷射阀控制，而所述的喷射阀由一电磁致动器控制。喷射阀具有一个刚性地连接到电磁致动器的可移动街铁的销，且在电磁致动器作用下抵抗弹簧的弹力而在关闭位置和打开位置之间移动，以相应地关闭和打开喷嘴，所述的弹簧把销保持在关闭位置上。
在专利US-6027050-A1中描述了一个上述类型电磁燃料喷射器的例子，所述的专利涉及一种燃料喷射器，其具有一个销，所述的销在一端与一个阀座相配合，而在相对的另一端与一个电磁致动器的可移动衔铁形成为一体；所述的销在顶部由衔铁导引，而在底部由在阀座导引部分中滑动的销的末端导引。
上述已知类型的电磁燃料喷射器的应用相当普及，因为其兼具良好的性能以及低廉的价格。然而，因为具有电磁致动销的喷射器不能在很高的燃料压力下运作，所以提出了具有液压操作销的喷射器，即，在其中，销抵抗弹簧力从关闭位置到打开位置的运动由液压力产生。在专利申请EP-1036932-A2、EP-0921302-A2、以及WO-0129395-A1中描述了这样的喷射器的例子。
虽然具有良好的动态性能且可以在非常高的燃料压力下运作，具有液压操作销的喷射器制造复杂且昂贵，因为其需要一具有压电或电磁致动控制阀的液压回路。此外，总是存在一定数量的燃料的回流，该回流以环境压力排出，其不利的影响在于形成能量的损耗，以及易于使燃料变热。
当被组装入喷射系统，喷射器与一加压燃料输送管道相连接。更具体地说，喷射器的管状支撑体液体密封地与输送管道相连接，以将支撑体的中心槽道液压式地连接到输送管道。液体密封连接通常由一连接器形成，所述的连接器提供一没有弹性密封件的锥形连接，即，支撑体的一倾斜表面压紧抵靠在连接器的一个相应的倾斜表面上，两者之间没有弹性密封件。然而，为了保证这种连接哪怕在持续振动下(对于一个内燃机来说，这是很典型的)的长期密封，组成的构件——尤其是彼此压紧的倾斜表面——需要极其精密的加工，从而，其制造费时且昂贵。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种电磁致动的燃料喷射器，其设计为消除上述的缺点，而且，其制造廉价和容易。
依据本发明，提供了一种电磁致动的燃料喷射器，其包括一个喷嘴；一个喷射阀，其具有一可移动的销，用于控制流经所述喷嘴的燃料流；一个电磁致动器，用于在关闭位置和打开位置之间移动所述的销，从而相应地关闭和打开所述的喷射阀；以及一个管形的支撑体，其具有一个沿所述支撑体整个长度延伸的中心槽道，以把加压燃料输送到喷嘴，且所述的管形支撑体容置所述的电磁致动器、喷射阀、以及销；所述的支撑体具有一个容置所述电磁致动器的管状顶件以及一个容置所述喷射阀的管状底件；所述喷射器的特征在于所述支撑体的管状顶件由具有低磁性的高强度钢制造。
将参照附图以示例的方式对半发明一系列的非限制性的实施方式加以描述，其中图1示出了依据本发明的燃料喷射器的一个示意性的、局部剖视的侧视图；图2示出了图1喷射器的喷射阀的放大视图；图3示出了装配到图1喷射器上的连接器的放大视图；图4示出了图3连接器的一个可选实施方式。
具体实施例方式
图1中的标号1指代整体的燃料喷射器，所述的燃料喷射器以纵向轴线2为中心呈圆柱形对称，且受控地从喷嘴3燃料喷射。喷射器1包括一截面沿纵向轴线2方向变化的、圆柱形管状支撑体4，且具有一沿支撑体4整个长度延伸的中心槽道5，以把加压燃料输送到喷嘴3。支撑体4在顶部容置有一电磁致动器6，且在底部容置有一喷射阀7。在实际应用中，通过电磁致动器6而致动喷射阀7，以控制流经喷嘴3的燃料，喷嘴3形成于喷射阀7处。
通过把一体的管状顶件8连接到一体的管状底件9而形成支撑体4，所述的管状顶件8容置有电磁致动器6，而所述的管状底件9容置有喷射阀7。管状顶件8优选地包括一圆筒形的、内部制有螺纹的座，以容置管状底件9的一个螺纹部分。一体的圆柱形套筒10可配合在部分管状顶件8和部分管状底件9的周围，以释放管状底件9中的、喷射器1所承受的轴向和横向载荷(例如紧固应力)，所述的套筒10优选地由例如PEEK 30CF的塑料材料制造。
电磁致动器6包括一个容置于支撑体4内一固定位置处的电磁铁11，且当电磁铁被激励时，将一个铁磁材料的街铁12沿轴线2从一个关闭位置移到打开位置，以抵抗弹簧13而开启喷射阀7，所述的弹簧13把街铁12保持在关闭喷射阀7的关闭位置上。电磁铁11包括一个由一个电子控制单元(未示)供电且位于支撑体4外侧的干绕组14；还包括一个位于支撑体4内的一个磁芯15，该磁心具有一个允许燃料流至喷嘴3的中心孔16。一个圆柱形的管状保持体17装配于磁芯15内中心孔16中的一固定位置处，以允许燃料流至喷嘴3且保持弹簧13受压抵靠街铁12。磁芯15优选地通过一位于支撑体4内的环状焊缝而连接至支撑体4。
电磁铁11的绕组14容置于管状座体18内，所述的管状座体18在底部是闭合的，并环绕着支撑体4，且通过环状焊缝而焊接至支撑体4。在顶部，座体18通过一焊接至座体18的环形塞19而封闭，从而把绕组14隔离于座体18中。特别应该注意的是，由于其所处的位置，绕组14耗散相当多的热量且与燃料隔离，从而，绕组14不受加压燃料的机械作用以及化学侵蚀的影响。
街铁12形成可移动组件的一部分，所述的可移动组件还包括一个闸或销20，闸或销20的顶部与街铁12成一体，而闸或销20的底部与喷射阀7的阀座21(图2)配合，从而以已知的方式控制燃料流经喷嘴3。
如图2所示，阀座21由一盘形密封构件22限定，密封构件22液密地关闭支撑体4的中心槽道5的底部，且喷嘴3贯穿密封构件22。一管状的导引件23从盘形密封构件22向上延伸，以容置销20从而限定销20的一个底部导引装置，且管状导引件23的外径大致与支撑体4的中心槽道5的内径相等。
销20的末端为一大致圆球形的闸头24，所述的闸头24液密地搁在阀座21上。闸头24也以滑动的方式抵靠在导引件23的圆筒状内表面25上，由此，闸头24的运动沿着纵向轴线2的方向被导引。凹孔26(在图2中仅示出一个凹孔)形成于闸头24内，以在每个凹孔26和导引装置23的圆筒状内表面25之间限定一个连通至喷嘴3的燃料流道。在图2所示的一个优选实施方式中，喷嘴3由多个从半球形的腔28延伸的通孔27所限定，所述的腔28形成于阀座21的下游。
如图1所示，街铁12为一个成一体的本体，且包括有一环形构件29；还包括一盘形构件30，所述的盘形构件30关闭环形构件29的下侧，且进一步包括一个容置销20顶部的中心通孔，以及多个周围通孔(在图1中仅显示了两个周围通孔)，所述的周围通孔允许燃料流至喷嘴3。盘形构件30的中部形成为可容置弹簧13的底部并将其保持在位的形状。优选地，销20通过环状焊缝与街铁12的盘形构件30制成一体。
街铁12的环形构件29的外径大致与支撑体4的中心槽道5的相应部分的内径相等，从而使得街铁12可以沿纵向轴线2相对于支撑体4滑动，但不能相对于支撑体4横向于纵向轴线2移动。销20与街铁12刚性地连接，从而，街铁12也起到销20顶部导引件的作用，从而，销20在顶部通过街铁12导引而在底部通过导引件23导引。
在一个未示出的可选实施方式中，一个跳振阻尼设备连接到街铁12盘形构件30的下侧面，从而在销20从打开位置移动到关闭喷射阀7的关闭位置时，减少销20的闸头24在阀座21上的跳振。
在实际应用中，当电磁铁11未被激励时，街铁12没有被磁芯15吸引，而弹簧13的弹力把街铁12与销20一起往下推压，从而，销20的闸头24压紧抵靠在喷射阀7的阀座21上，以使得喷嘴3与加压燃料隔离。反过来，当电磁铁11受激励时，街铁12抵抗弹簧13的弹力而磁性地被磁芯15吸引，且街铁12与销20一起往上移动至与磁芯15相接触，从而，销20的闸头24从喷射阀7的阀座21提起，使得加压燃料流经喷嘴3。
如图1所清晰地示出的那样，管状底件9比管状顶件8要长得多，且管状底件9容置了几乎整个销20，销20是打开和关闭喷射阀7的机械构件。为了避免由热膨胀而产生的不利影响，管状底件9和销20都由热膨胀率很低的合金制造，特别为INVAR 36合金。在另一方面，圆柱形套筒10纯粹是执行机械功能以释放管状底件9上的、喷射器1在使用中所承受的轴向和横向载荷，所以用普通的不锈钢制造。
管状顶件8优选地由具有低磁性的高强度不锈钢(即非磁性的，从而与空气相比具有低导磁率)制造。例如，可以采用一种铁-钴合金，例如调质回火的ISI 440C。座体18、环形塞19、磁芯15以及街铁12(或至少是街铁12的管状件9)由磁性的不锈钢(即，具有比空气高得多的导磁率)制造，例如由VACUFLUX 50制造。
在一个未示出的可选实施方式中，支撑体4一体地形成，且完全由低磁性的高强度不锈钢制造。
上述的喷射器1廉价且易于制造，这是因为其通过连接很少的部件而形成，每个这些部件都是圆柱形对称的，从而易于通过标准的、不涉及专门加工的容易的车削操作而制造。此外，仿真和实验都证明了上述的喷射器1可在非常高的燃料压力下(接近1000巴)运作，而同时还保持极佳的动态性能(即，精确的喷射次数)。
如图3和4所示，喷射器1的支撑体4通过一连接器32而连接至一加压燃料输送管道31。更具体地说，支撑体4液密地与输送管道31相连接，从而将支撑体4的中心槽道5液压式地连接至输送管道31。
连接器32以纵向轴线2为中心呈圆柱形对称，且包括有一圆柱形的顶件33，所述顶件33的外径与输送管道31的内径大致相等，且具有一拧入输送管道31内的外螺纹端部。连接器32还包括一中间构件34，所述中间构件34的外径大于顶件33的外径，且末端为截锥形的表面35；还包括有一圆柱形的底件36，所述底件36的外径小于支撑体4的中心槽道5的内径，且位于中心槽道5内部。为此，支撑体4的顶端具有一个截锥形的表面37，其设置为与连接器32的中间构件34的截锥形表面35相接触。
为了将连接器32保持压紧在支撑体4上，一环形紧固构件38被拧紧在支撑体4的螺纹外表面39上，从而以一个给定的压力接触连接器32的中间构件34的环形顶面40。
一个弹性环形密封件43配合于底件36的外表面41和中心槽道5的内表面42之间。为了简化环形密封件43的组装，底件36的末端具有一环形扩大部44，用于在组装过程中把环形密封件43保持在底件36上。
在图3所示的实施方式中，环形密封件43为一个由弹性聚合材料制造的O-形密封圈，且其具有一实心的椭圆形截面。
在图4所示的实施方式中，环形密封件43为一个由弹性聚合物制造的唇形密封件，且其具有一部分中空、倒U形的截面。优选地，一环状的倒U形弹簧45插入到环状的唇形密封件43内，此弹簧45可由金属或弹性材料制造。
上述的连接器32即使在有持续振动的情况下，也可以保证长期的密封，且制造廉价容易，因为其组成构件不需要特别精确的加工。
权利要求
1.一种燃料喷射器(1)，其包括一个喷嘴(3)；一个喷射阀(7)，其具有一可移动的销(20)，用于控制流经所述的喷嘴(3)的燃料流；一个电磁致动器(6)，用于在关闭位置和打开位置之间移动所述的销(20)，从而相应地关闭和打开所述的喷射阀(7)；以及一个管形的支撑体(4)，其具有一个沿所述支撑体(4)整个长度延伸的中心槽道(5)，以把加压燃料输送到喷嘴(3)，且所述的管形支撑体容置所述的电磁致动器(6)、喷射阀(7)以及销(20)；所述的支撑体(4)具有一个容置所述电磁致动器(6)的管状顶件(8)以及一个容置所述喷射阀(7)的管状底件(9)；所述喷射器(1)的特征在于所述支撑体(4)的管状顶件(8)由具有低磁性的高强度钢制造。
2.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中通过把所述的形成为一个单件的管状顶件(8)与也形成为一个单件的管状底件(9)结合在一起而形成所述的支撑体(4)。
3.如权利要求2所述的喷射器(1)，其中所述的管状顶件(8)具有一个圆筒形的座，所述的座具有内螺纹以容置所述管状底件(9)的螺纹部分。
4.如权利要求2所述的喷射器(1)，其中所述的管状底件(9)和销(20)由低热膨胀的合金制造。
5.如权利要求4所述的喷射器(1)，其中所述的管状底件(9)和销(20)由INVAR制造。
6.如权利要求5所述的喷射器(1)，其中所述的管状底件(9)和销(20)由INVAR 36制造。
7.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中所述的管状顶件(8)由铁-钴合金制造。
8.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中所述的支撑体(4)形成为一个单件。
9.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，一个单件式的圆柱形套筒(10)环绕部分的所述管状顶件(8)以及部分的所述管状底件(9)。
10.如权利要求10所述的喷射器(1)，其中所述的圆柱形套筒(10)由塑料材料制造。
11.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中所述的电磁致动器(6)包括一个绕组(14)、一个固定的磁芯(15)以及一个衔铁(12)，所述的衔铁(12)抵抗一个弹簧(13)由所述的磁芯(15)磁性地吸引，而且与所述的销(20)机械地相连；所述的磁芯(15)、衔铁(12)以及弹簧(13)容置于所述支撑体(4)的中心槽道(5)内；而所述的绕组(14)容置于一个管状座体(18)内，所述的管状座体(18)位于所述支撑体(4)的外侧且包绕着所述的支撑体(4)。
12.如权利要求11所述的喷射器(1)，其中所述的座体(18)、磁芯(15)以及衔铁(12)由磁钢制造。
13.如权利要求11所述的喷射器(1)，其中所述的衔铁(12)包括一个环形的构件(29)；还包括一个盘形的构件(30)，所述的盘形构件闭合所述环形构件(29)的下侧，且进一步包括有一个容置所述销(20)顶部的中心通孔以及多个允许燃料流至所述喷嘴(3)的周围通孔。
14.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中所述的销(20)包括一个与所述电磁致动器(6)机械连接的长形的杆；还包括一个液密地接合于所述喷射阀(7)阀座(21)的闸头(24)。
15.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中所述的喷射阀(7)包括一个由盘形密封件(22)所限定的阀座(21)，所述的喷嘴(3)贯穿所述的密封构件(22)；且一个管状导引件(23)从所述的密封件(22)向上延伸，且容置有所述的销(20)以限定一个所述销(20)的底部导引件。
16.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中设置一个连接器(32)以把所述支撑体(4)的中心槽道(5)连接到一个加压燃料输送管道(31)；所述的连接器(32)包括一个中间构件(34)，所述中间构件(34)的外径大于所述支撑体(4)的外径，所述的连接器(32)还包括一个圆柱形的底件(36)，所述底件(36)的外径小于所述支撑体(4)中心槽道(5)的内径，且所述的底件(36)容置于所述的中心槽道(5)内。
17.如权利要求16所述的喷射器(1)，其中所述的连接器(32)包括一个圆柱形的顶件(33)，所述顶件(33)的外径大致与所述输送管道(31)的内径相等，且所述顶件(33)具有一拧入所述输送管道(31)内的外螺纹端部。
18.如权利要求16所述的喷射器(1)，其中所述的中间构件(34)的末端为一第一截锥形表面(35)；而所述支撑体(4)的顶端具有一第二截锥形表面(37)，设置所述的第二截锥形表面(37)使其与所述中间构件(34)的第一截锥形表面(35)相接触。
19.如权利要求16所述的喷射器(1)，其中设置有一个环形的紧固构件(38)以使所述的连接器(32)始终压紧所述的支撑体(4)，且所述的紧固构件(38)拧到所述支撑体(4)的一个外螺纹表面(39)上，从而以一个给定的压力接触所述连接器(32)的中间构件(34)的环形顶面(40)。
20.如权利要求16所述的喷射器(1)，其中在所述底件(36)的外表面(41)和所述中心槽道(5)的内表面(42)之间插入一个弹性的环形密封件(43)。
21.如权利要求20所述的喷射器(1)，其中所述的环形密封件(43)为一个由弹性聚合材料制造的O-形密封圈，且其具有一实心的椭圆形截面。
22.如权利要求20所述的喷射器(1)，其中所述的环形密封件(43)为一个由弹性聚合材料制造的唇形密封件，且其具有一部分中空、倒U形的截面。
23.如权利要求22所述的喷射器(1)，其中一环状的、倒U形弹簧(45)插入到所述环状的唇形密封件(43)内。
24.如权利要求20所述的喷射器(1)，其中所述连接器(32)的底件(36)的末端为一环形的扩大部分(44)，用于将所述的环形密封件(43)保持在所述底件(36)上。
25.一种燃料喷射器(1)，包括一个喷嘴(3)；一个喷射阀(7)，其具有一可移动的销(20)，用于控制流经所述的喷嘴(3)的燃料流；一个致动器(6)，用于在关闭位置和打开位置之间移动所述的销(20)，从而相应地关闭和打开所述的喷射阀(7)；一个管形的支撑体(4)，其具有一个沿所述支撑体(4)整个长度延伸的中心槽道(5)，以把加压燃料输送到喷嘴(3)，且所述的管形支撑体容置所述的致动器(6)、喷射阀(7)以及销(20)；以及一个连接器(32)，其用于把所述支撑体(4)的中心槽道(5)连接到一个加压燃料输送管道(31)；所述喷射器(1)的特征在于所述的连接器(32)包括一个中间构件(34)，所述中间构件(34)的外径大于所述支撑体(4)的外径，所述的连接器(32)还包括一个底件(36)，所述底件(36)的外径小于所述支撑体(4)中心槽道(5)的内径，且所述的底件(36)容置于所述的中心槽道(5)内。
26.如权利要求25所述的喷射器(1)，其中所述的连接器(32)包括一个圆柱形的顶件(33)，所述顶件(33)的外径大致与所述输送管道(31)的内径相等，且所述顶件(33)具有一拧入所述输送管道(31)内的外螺纹端部。
27.如权利要求25所述的喷射器(1)，其中所述中间构件(34)的末端为一第一截锥形表面(35)；而所述支撑体(4)的顶端具有一第二截锥形表面(37)，设置所述的第二截锥形表面(37)使其与所述中间构件(34)的第一截锥形表面(35)相接触。
28.如权利要求25所述的喷射器(1)，其中设置有一个环形的紧固构件(38)以使所述的连接器(32)始终压紧所述的支撑体(4)，且所述的紧固构件(38)螺接到所述支撑体(4)的一个外螺纹表面(39)上，从而以一个给定的压力接触所述连接器(32)的中间构件(34)的环形顶面(40)。
29.如权利要求25所述的喷射器(1)，其中在所述底件(36)的外表面(41)和所述中心槽道(5)的内表面(42)之间插入一个弹性的环形密封件(43)。
30.如权利要求29所述的喷射器(1)，其中所述的环形密封件(43)为一个由弹性聚合材料制造的O-形密封圈，且其具有一实心的椭圆形截面。
31.如权利要求29所述的喷射器(1)，其中所述的环形密封件(43)为一个由弹性聚合材料制造的唇形密封件，且其具有一部分中空的、倒U形的截面。
32.如权利要求31所述的喷射器(1)，其中一环状的、倒U形弹簧(45)插入到所述环状的唇形密封件(43)内。
33.如权利要求29所述的喷射器(1)，其中所述连接器(32)的底件(36)的末端为一环形的扩大部分(44)，用于将所述的环形密封件(43)保持在所述底件(36)上。
全文摘要
本发明涉及一种燃料喷射器(1)，其具有一个喷嘴(3)；一个喷射阀(7)，其具有一可移动的销(20)，用于控制流经所述的喷嘴(3)的燃料流；一个电磁致动器(6)，用于在关闭位置和打开位置之间移动所述的销(20)，从而相应地关闭和打开所述的喷射阀(7)；以及一个管形的支撑体(4)，其具有一个中心槽道(5)以把加压燃料输送到喷嘴(3)，且还容置所述的电磁致动器(6)、喷射阀(7)以及销(20)；通过把一单件式的管状顶件(8)与也形成为一单件的管状底件(9)结合在一起而形成所述的支撑体(4)，所述的管状顶件(8)容置有所述电磁致动器(6)且由具有低磁性的高强度钢制造，而所述的单件式的管状底件(9)容置有所述的喷射阀(7)且由低热膨胀的合金制造。
文档编号F02M61/16GK1757903SQ20051008559
公开日2006年4月12日 申请日期2005年7月25日 优先权日2004年7月23日
发明者佛朗哥·钱波利尼 申请人:马格内蒂马莱利控股有限公司