专利名称：阀装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃料高压喷射装置尤其用于具有超过20MPa压强的汽油直喷装置的阀装置。
背景技术：
在用于汽油直喷的阀中，在高切换动态和高喷射压力的情况下确保本身喷入的燃料量的精确地配量。在现有技术的电磁阀装置中，被装入用于驱动阀针的促动器必须施加高的力，这导致切换动态的恶化。为了在超过20Mpa的压力时本身实现喷射，通常尽可能小地选择阀座直径。然而这导致了减小的液压作用面和用于喷射嘴的喷射孔的布置的保持很低的结构空间。此外，在开启的阀的阀座中由此产生的小的流动横截面导致喷射压力的非期望的降低或节流。因此，现有技术的技术方案仅不够适合应用在例如为了降低排气中的微粒排放需要的喷射压力继续增大的情况下。
发明内容
相反，具有权利要求1特征的根据本发明的阀装置具有优点，在此即使在高压应用中仅需要小的力用于开启阀，该力可以借助成本有利的电磁促动器提供。此外，为了以超过20Mpa的喷射压强和高切换动态地运行通过根据本发明的阀装置本身可以提供足够大的流动横截面，使得在喷射阶段没有出现内部节流喷入的燃料。这根据本发明如此实现，即在阀开启时被电磁促动器要克服的液压力迅速降低，其方式在于在开启主阀之前开启前置阀。该前置阀仅具有小的座直径并且因此承受仅小的液压闭合力。通过开启前置阀，在压力补偿室中的压力升高并且主阀可几乎不需力地开启。在此，该主阀具有大的座直径，使得由于在阀座区域中的节流作用没有出现非期望的喷射压力的降低。从属权利要求示出本发明优选的扩展构型。根据本发明的另一优选构型，阀的移动的构件，也就是说前置阀、主阀和电促动器的衔铁可以组装成单独的组件，该组件可独立于其余的阀部件以简单的方式组装成并且调整并且最后装入到阀壳体中。这实现了多个这种组件的平行制造。优选在该前置阀的闭合元件上设有携动件区域，该携动件区域在前置阀开启后可与前置阀针接触，以便开启主阀。因此，根据本发明的阀装置基于减少的数量和构件的简单几何结构可更成本有利并且更快地制造。此外，主阀的止推活塞优选具有朝向喷嘴的喷嘴孔的球形的面。由此实现自主的公差补偿，因为止推活塞在闭合元件的内部相对于其角位置可自由地定位。尤其优选主阀的闭合元件的闭合直径被构造仅少许地大于止推活塞的外直径。基于燃料以高压力在闭合元件上的所生成很小的液压作用面由此对于主阀需要仅小的开启力。该闭合直径更大，所大出的值优选为0. 3至0. 7mm，尤其最大0. 5mm。根据本发明的另一优选构型，该电磁促动器包括内部电极，该内部电极借助压配合设置在阀装置的壳体中。此外，在内部电极中借助压配合设置调节套筒，该调节套筒与第一闭合弹簧接触并且通过其位置预先给定闭合弹簧的闭合力。以这种方式在装配时可以调节闭合弹簧的力或者公差补偿待装配的构件，因为压配合的位置在一定的圆周上是变化的。此外优选在根据本发明的阀装置中在止推活塞和闭合元件之间设有缝隙密封件。 由此在同时低摩擦和构件简单装配的情况下实现相对于喷射孔低泄漏地构造压力补偿室。此外，止推活塞在指向喷嘴孔的一侧上具有宽的倒角。由此实现至喷嘴孔的低阻力的燃料流。携动件区域尤其优选构造为与闭合元件连接的套筒。由此降低阀装置的分离的构件的数量并且实现快速和简单地预装配组件。此外，通过套筒支撑在前置阀针上的第二闭合弹簧优选施加力到闭合元件上。由此降低在前置阀座中的接触力，使得可更快速地开启前置阀和主阀。通过第一闭合弹簧引起快速地闭合该阀。
下面参考附图详细地描述本发明的实施例。附图示出图1根据本发明的阀装置的闭合状态的示意性简化剖视图，图2根据本发明的图1的阀装置的前置阀和主阀的示意性简化放大剖视图，图3阀针组件的预装配的组件的示意性视图，以及图4容纳预装配的组件的壳体的示意性视图。
具体实施例方式下面参考图1至4详细地描述了根据本发明优选实施例的、燃料喷射系统的阀装置1。由图1的示意性剖视图可看到，阀装置1包括前置阀3、主阀4、电磁促动器21以及壳体20。前置阀3包括前置阀针5、前置阀座9和压力室18。在前置阀针5的喷射侧端部上借助焊缝固定一设置在压力室18中的前置阀球9a。前置阀球9a设置在闭合元件7中， 该闭合元件借助焊缝A与设置在闭合元件7内部中的前置阀行程调节套筒12牢固地连接。此外，阀装置1包括主阀4，该主阀具有闭合元件7、主阀座10、圆柱形的止推活塞 20a、压力补偿室13 (见图2)以及设置在喷嘴11中的喷嘴孔11a。该闭合元件7具有容纳室7a，在该容纳室中如此地设置轴向可移动的止推活塞20a，使得在闭合元件7和止推活塞 20a之间形成具有小的缝隙高度的缝隙密封件16。在设置在闭合元件7上的前置阀座9和止推活塞20a的容纳室7a之间，在闭合元件7中设有压力补偿孔19，以便降低用于主阀4的开启力。在容纳室7a中在止推活塞20a 和压力补偿孔19之间构造压力补偿室13。在阀装置1的壳体20的内部设有内部电极25和电磁促动器21的衔铁24。电磁盖21a和具有电磁促动器21的设置在其中的线圈21c的电磁头21b设置在壳体20的外周上。在内部电极25的内部设置第一闭合弹簧8，该第一闭合弹簧与衔铁24的衔铁导向部24a接触，该衔铁固定在前置阀针5的端部区域上。第一闭合弹簧8借助第一闭合弹簧调节套筒26预夹紧，该调节套筒压入到内部电极25中。在衔铁24的外周和壳体20的内周之间构造缝隙S,使得衔铁24在壳体20中可移动。此外，在衔铁24中并且在衔铁导向部24a 中设有大量轴向孔24b或24c，以便实现无阻碍的至喷射侧的燃料流。在衔铁24和固定在前置阀针5上的衔铁弹簧调节套筒22之间预先夹紧地设有衔铁弹簧23，以便在电磁促动器 21不起作用时将衔铁24又返回到原始位置中。在前置阀行程调节套筒12和例如借助焊缝固定在前置阀针5上的第二闭合弹簧调节套筒12a之间设有第二闭合弹簧6。在图2的示意性简化的和放大的剖视图中，详细地示出根据本发明的阀装置1的前置阀3和主阀4。如图2所示，在喷射侧端部上的止推活塞20a具有中心的球形的带有直径Dl的面20b，而在球形面20b的直径Dl和止推活塞20a的外直径D2之间的环形的区域构造为宽的倒角20c。该闭合元件7在闭合直径上构成相对于喷嘴11的密封件，该闭合直径仅少许地大于外直径D2，其中，在主阀座10上的闭合元件7贴靠在喷嘴11的内表面上。 在闭合元件7的喷射侧端部上的一个或者多个区域呈削平部7b形式构造，以便确保无阻碍的燃料流。此外，闭合元件7的一个或者多个区域呈削平部7c形式构造，以便在喷嘴11的内表面上准备导向闭合元件7(参看图2)。替代地，也通过在喷嘴11上的相应的铸造部可实现导向闭合元件7。从图2进一步看出，前置阀球9a通过构造在闭合元件7上的前置阀座9密封，其中，燃料通过径向的连接孔14输入至压力室18.此外，在前置阀行程调节套筒12的喷射侧的端部上构造有携动件区域15，该借助前置阀针5固定的前置阀球9a在从前置阀座9抬起时在一预确定的行程后接触该携动件区域，以便将前置阀行程调节套筒12和固定在其上的闭合元件7朝向前置阀弹簧6运动， 以便开启主阀。在图1和图2的综述中如下描述根据本发明的阀装置1的功能。如果电磁促动器21的线圈21c被通电，那么形成使衔铁24朝向内部电极25运动的电磁力。通过将内部电极25相应调整地压入到壳体20中可调节由衔铁24实施的行程。前置阀针5与固定在其上的前置阀球9a —起在轴向X-X上运动，只要电磁力超过由第一闭合弹簧8的弹簧力Fl和第二闭合弹簧6的弹簧力F2构成的差值加上前置阀3的液压闭合力Fhyd。因此例如在40N的弹簧力Fl和30N的弹簧力F2，以及20N的液压力Fhyd的情况下(这相应于在0. 8mm的前置阀座直径和40MPa的喷射压强时的液压力)前置阀3在 40N-30N+20N = 30N的电磁力的情况下开启。只要前置阀球9a从前置阀座9抬起，那么处于高压下的燃料流到在止推活塞20a和连接孔19之间构造的压力补偿室13中，在该压力补偿室中可直接建立高压。由此闭合元件7近似不需力地从主阀座10抬起。前置阀球9a 向上运动，直至它接触携动件区域15，该携动件构造在前置阀调节套筒12的朝向前置阀球 9a的端部上。由此，闭合元件7抬起并且释放主阀座10，使得燃料可通过喷嘴11的喷嘴孔 Ila流动。闭合元件7在轴向X-X上运动，直至衔铁24到达内部电极25上的上部止挡。如果电磁促动器21的线圈21c不起作用并且产生的电磁力消失，那么前置阀针5通过第一闭合弹簧8的力Fl朝向喷射侧也就是说向下运动。由于第二闭合弹簧6的还起作用的弹簧力F2，前置阀3保持开启，使得来自在闭合元件7中的压力补偿孔19和侧向连接孔14的燃料可又流回到壳体20的内室中。只有当闭合元件7之后又安放在主阀座10上，前置阀 3开始又闭合。实现可靠地闭合前置阀，其方式在于，弹簧力Fl被选择大于弹簧力F2。如果前置阀球9a又安放在前置阀座9上，那么喷射阀又被完全密封。图3示出根据本发明的阀装置1的阀针组件2的预装配的组件的立体图。阀针组件2被装配，其方式在于，前置阀针5与焊接在其上的前置阀球9a导入到闭合元件7中并且前置阀行程通过前置阀行程调节套筒12例如与闭合元件7通过焊接或者替代地通过压紧或者旋紧来调节和固定。之后第二闭合弹簧6推到前置阀针5上并且通过相应地固定第二闭合弹簧调节套筒12a以期望的预紧力F2预夹紧。之后衔铁24推到前置阀针5上。在此，衔铁24可或者与前置阀针5牢固地连接或者可选地(如图3所示)轴向可移动地支承在前置阀针5上。在该情况下，衔铁弹簧23逆着与前置阀针5牢固连接的衔铁导向部24a预夹紧衔铁24。由此实现衔铁24可在喷射阀闭合后朝向喷射侧振荡，由此实现振动减少。在止推活塞20a推入到闭合元件7中之后，阀针组件2被完整地装配并且如图4所示可作为整体插入到壳体20中。接着，内部电极25、第一闭合弹簧8和第一闭合弹簧调节套筒26压入到壳体20中。示出的阀针组件2借助少量附加的构件也就是说闭合元件7、前置阀行程调节套筒12、止推活塞20a以及第二闭合弹簧6和第二闭合弹簧调节套筒12a提供具有可控制的压力补偿装置的根据本发明的阀装置1。在此，前置阀针5包括固定在其上的前置阀球9a 在内采用存在的现有技术的阀。喷嘴11在主阀座10的区域中或者锥形地或者平地构造。 在锥形的阀座10中符合目的的是，闭合元件7在阀座区域中设有半径，该半径如此大，使得主阀座10构成至生成的锥形部的切线。在此，即使在闭合元件7轻微地倾斜时可实现在主阀座10上的可靠的密封。根据本发明的阀装置1尤其具有少量的几何机构简单制造的构件。根据本发明的阀装置1的运动的构件能够组装成单独的组件，该组件与其余阀部件无关地装配并且随后装入到壳体20中。在此，有利的是简单地调节阀行程以及弹簧的预紧力。由于非常小的液压力和仅小的运动质量，即使在高喷射压力时根据本发明的阀装置1提供高切换动态。阀装置1的模块化结构允许简单适应尤其用于具有进一步升高的喷射压力的未来应用目的。由此以成本有利的方式单个的构件例如喷嘴能够通过座直径的和/或喷嘴孔数量的和/或喷射孔几何结构的变化相应于特殊的要求适配和更换。此外，根据本发明的阀装置1实现与现有技术的制造批量的喷射阀时很大程度相似的装配工艺并且相应地适合于喷射阀的批量生产。此外，根据本发明的阀装置出色之处在于如今可使用的高压喷射阀的安装兼容性。
权利要求
1.用于燃料高压喷射装置的阀装置，包括_具有前置阀针(5)的前置阀(3)，前置阀座(9)和压力室(18)，-用于操纵所述前置阀针(5)的电磁促动器(21)，和_具有至少一个喷嘴孔(11a)、闭合元件(7)、止推活塞(20a)和压力补偿室(13)的主阀(4)，其中，所述闭合元件(7)具有容纳室(7a)，以便容纳所述止推活塞(20a)并且在所述闭合元件(7)的容纳室(7a)中构成所述压力补偿室(13)，_其中，所述前置阀座(9)构造在所述闭合元件(7)上并且所述前置阀(3)提供在所述压力室(18)和所述压力补偿室(13)之间的连接，以便降低用于所述主阀⑷的开启力。
2.根据权利要求1的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，所述前置阀(3)、 所述主阀(4)以及所述电磁促动器(21)的衔铁(24)构成能预装配的组件。
3.根据权利要求1或2的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，在所述闭合元件(7)上设有携动件区域(15)，该携动件区域在所述前置阀(3)开启后能与所述前置阀针 (5)接触，以便开启所述主阀(4)。
4.根据上述权利要求之一的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，所述止推活塞(20a)具有朝向所述喷嘴孔(Ila)的球形的面(20b)。
5.根据上述权利要求之一的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，所述闭合元件⑵的闭合直径仅少许地大于所述止推活塞(20a)的外直径，所大出的值优选为0. 3mm 至0. 7mm,尤其最大0. 5mm。
6.根据上述权利要求之一的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，所述电磁促动器(21)包括内部电极(25)，其中，所述内部电极(25)借助压配合设置在所述阀装置的壳体(20)中。
7.根据权利要求6的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于调节套筒(26)，该调节套筒通过借助压配合设置在所述内部电极(25)中，其中，所述调节套筒(26)与闭合弹簧(8)接触并且在所述内部电极(25)中的所述调节套筒(26)的位置预先给定所述闭合弹簧⑶的闭合力。
8.根据上述权利要求之一的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，在所述止推活塞(20a)和所述闭合元件(7)之间设有缝隙密封件(16)。
9.根据上述权利要求之一的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，所述止推活塞(20a)在指向所述喷嘴孔(Ila)的一侧上具有宽的倒角(20c)。
10.根据上述权利要求之一的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，所述携动件区域(15)是与所述闭合元件(7)连接的套筒。
11.根据上述权利要求之一的用于燃料高压喷射装置的阀装置，其特征在于，通过套筒 (12a)支撑在所述前置阀针(5)上的第二闭合弹簧(6)施加力到所述闭合元件(7)上，以便将所述闭合元件(7)压到所述主阀座(10)中。
全文摘要
本发明涉及一种用于燃料高压喷射装置的阀装置，包括具有前置阀针(5)的前置阀(3)、前置阀座(9)和压力室(18)、用于操纵所述前置阀针(5)的电磁促动器(21)，和具有至少一个喷嘴孔(11a)、闭合元件(7)、止推活塞(20a)和压力补偿室(13)的主阀(4)，其中，所述闭合元件(7)具有容纳室(7a)，以便容纳所述止推活塞(20a)并且在所述闭合元件(7)的容纳室(7a)中构成所述压力补偿室(13)，其中，所述前置阀座(9)构造在所述闭合元件(7)上并且所述前置阀(3)提供在所述压力室(18)和所述压力补偿室(13)之间的连接，以便降低用于所述主阀(4)的开启力。
文档编号F02M45/08GK102472210SQ201080031386
公开日2012年5月23日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年7月15日
发明者S·扬森 申请人:罗伯特·博世有限公司