专利名称：燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1前序部分的、用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，尤其是共轨喷射器。
背景技术：
为了将燃料注入到直接喷射式柴油发动机中目前使用行程控制的共轨系统。在此情况下有利的是喷射压力与负载及转速无关。已公知了用构成电磁阀或压电式阀的控制阀来控制一个由轴向可移动的喷射阀件限定的控制室中的压力的行程控制的燃料喷射器。 在此情况下最新的控制阀被构成压力平衡的阀，即这样的阀在关闭状态中在轴向上作用尽可能小的力或最好在轴向上不作用力。压力平衡的控制阀的使用可实现小的弹簧力，小的致动器力，小的控制阀行程及由此实现快速的开关时间。通过快速的开关时间则可改善多重喷射能力。还公知了，在燃料喷射器的控制阀中设有内锥形或外锥形的阀座。为了使控制阀的轴向可移动的阀件在关闭状态中总是可靠地借助其密封区域来密封配置给它的阀座，公知燃料喷射器中阀件的导向部分必需以极高的精确度及窄的配对间隙来制造。这主要在于这样的情况内锥形或外锥形阀座的阀座角度在约120°与约180°之间被选择得相对地平。随着阀座角的变大作用于控制阀件上的自对中力减小-阀座愈平使阀件向中央滑动的倾斜偏移力愈小。但与小的对中力相对地平的阀座角具有其优点，即控制阀件在撞击到阀座上时具有很小的滑动及由此出现小的磨损。但必需保证控制阀件被紧地及精确地导向。然而由于对控制阀座紧的及高精确度的导向仅可高成本地获得，力图在最大密封性与最小磨损之间达到一种妥协。
发明内容
由上述现有技术出发本发明的任务在于给出一种具有控制阀的燃料喷射器，其中可得到控制阀的阀件在阀座上尽可能好的密封并同时可实现对阀件在成本上相对有利的导向。该任务将通过权利要求1的特征来解决。本发明的有利的进一步构型给出在从属权利要求中。在说明书、权利要求书和/或附图中公开的至少两个特征的所有组合也归于本发明的范围中。本发明出于这样的考虑，即在实践中的出发点是在燃料喷射器工作中在控制阀的阀件上作用有横向力，该横向力将导致阀件在任何时刻在至少某个位置上接触导向部分。在此情况下可考虑两个极端位置，即其一是一个完全倾斜的位置，在该位置上阀件在一边靠在导向部分的上环形边缘上及在另一边在对立侧上靠在导向部分的下环形边缘上，其二是第二倾斜位置，在该位置上阀件在导向部分中完全平行地移动及在一个轴向延伸的直线上靠在导向部分上。本发明还基于一个假设，即作用在阀件上的横向力、尤其一个作用在阀件上的阀弹簧的横向力这样地作用，以致第一种情况(第一极端状态或位置)更有可能， 由此阀件更可能完全倾斜地位于导向部分中及在此情况下其一边支撑在导向部分的上端部而另一边支撑在对立侧上支撑在导向部分的下端部上。由此可以得出结论应对于第一极端位置、即完全倾斜的阀件来优化控制阀，最好是这样的阀件在阀座上必需首先根本无滑动，以便与阀座密封地相互配合，而是在完全倾斜的位置(第一极端位置)上就已形成密封。本发明可作到这点，其方式是这样地实现用于阀件的导向部分及阀件的几何构型及布置，即阀座的一个假想的转动点被定位在导向部分的轴向延伸长度内。由此将可作到 阀座的该假想的、下面还将说明的转动点及阀件的转动点-该阀件转动点被设置在导向部分的轴向中心点上-尽可能地靠近。这在实践中可这样来达到，即阀导向部分的状态及位置与阀座角度及阀座直径相协调。上述的阀座的假想转动点根据其定义将由一个设想的圆的中心来形成，该设想圆在一个绘出阀件的纵向中轴线的纵向截面中与阀座、最好与阀座的在两个角度上相互延伸的面区段各形成点接触，尤其是这样的设想的圆不与阀座面相交。这又基于一个假设最好为锥形的阀座在小于Io的倾角时近似地表现如一个球面。因此该设想的圆是在该转动圆的假设下产生的，阀件在倾斜时将在该转动圆上运动。此外本发明的出发点是，阀座通过阀弹簧力及材料弹性能够闭合一定的间隙，由此在根据本发明的阀座的假想转动点的布置的情况下可保证控制阀在所有极端位置上的密封。定向部分被制造得愈精确，即导向间隙愈小，控制阀即使在阀件的平行移动的第二极端位置中也愈密封。在以上讨论的第一解决方案-其中阀座的转动轴线及阀件的转动点在第一极端位置中相互尽可能地接近-中，阀座与导向部分彼此位置相对固定地设置在燃料喷射器中。该任务也可用第二方案来解决，该方案与第一方案的的区别仅在于这里设想的圆在两个相互隔开的点上与构成在阀件上的密封区域形成点接触(最好与密封区域不相交)；及该圆的中心是阀件密封区域的一个假想的、设想的转动点。在该第二方案中密封区域及导向部分彼此位置相对固定地构成，这可这样来实现，即密封区域及导向部分由阀件来构成。并且在该第二方案中该假设也适用即设想的圆涉及转动圆-阀件在闭合状态中、 即当密封区域接触在阀座上时在倾斜的情况下将在该转动圆上运动。特别优选的是，在第二方案中密封区域被构成内锥面或外锥面及在燃料喷射器的纵截面图中两个隔开的直线形式的密封区域面的区段各构成设想的圆上的一个切线。根据本发明还提出一个设想的、在两个相互隔开的点上各与阀座接触的并最好不与阀座面相交的圆的中心，即阀座的转动点尽可能接近轴向中心点地、即接近阀件在第一极端位置(接触在上导向边缘上及接触在对立侧的下导向边缘上)中的转动点地布置。 特别优选的是该圆的中心与导向部分的轴向中心点之间的距离小于轴向导向长度的40%， 尤其小于它的30%，优选地小于它的20%，特别优选地小于它的10%，最特别优选地小于它的5%。这同样地适用于在两个位置上与密封位置点接触及最好与密封面不相交的设想圆的第二方案。特别优选的是设想的圆的中心(第一或第二方案)被设置在导向部分半长度上、即在导向部分的轴向中心点上并由此与以上多次提及的阀件的转动点在第一极端位置中重合。对于设想的圆的中心(在第一或第二方案中)轴向上与导向部分的轴向中心点隔开的情况优选的是该中心位于导向部分的轴向中心点与导向部分向着阀座的端部之间的轴向高度上。特别适合的是，设想的圆的中心(在第一或第二方案中)被布置在轴向导向部分的纵向中轴线上。特别适合的还在于阀座或阀件的密封区域被构成锥面。在此情况下可在内锥形阀座或外锥形阀座二者中择一来实现，其中阀座在内锥形阀座或密封区域的情况下与内锥形面相互配合及在外锥形阀座的情况下与外锥形阀座面或密封区域相互配合。特别适合的还在于阀座或密封区域的锥角为一个角度，该角度在燃料喷射器的一个绘出阀件的纵向中轴线的纵向截平面中为两个相互隔开的、倾斜延伸的在该截面图中直线形式的阀座面区段或密封区域面区段所夹持。在阀座或密封区域构成外锥面或内锥面的情况下优选的是设想的圆与二个相互以一个角度延伸的阀座面区段或密封区域面的区段这样地点接触，以致后者各构成设想的圆的一个切线，即各与半径正交地延伸。每个锥面具有一个内锥侧及一个外锥侧，其中内锥形式的阀座或密封区域用其内锥侧与阀件密封地相互配合而外锥面阀座或外锥面密封区域用其外锥侧与阀件密封地配合。特别适合的是阀件的轴向导向部分-与阀座或密封区域涉及内锥面或外锥面无关地-被设置在阀座或密封区域的内锥侧上。特别合适的是一个实施方案，其中控制阀在关闭状态中至少近似地被构成轴向压力平衡的阀。对此的一个可能性在于阀件被构成套筒，它在径向内部限定了一个与控制室液压连接的阀室，该阀室在控制阀打开时与低压区域连接。但也可能轴向压力平衡地构成栓形的控制阀件，其方式是上述阀室以环形槽的形式设置在栓的外圆周上。本发明的其它优点、特征及细节可由以下的说明及借助附图来得到。
图1 一个仅区段地表示的设有控制阀的燃料喷射器的第一实施例，其中阀件被构成套筒及与一个内锥形阀座在闭合位置中相互密封地配合，图2 —个变换的设有一个栓形阀件及一个设置在外圆周上的阀室的控制阀的构型，图3 另一变换的设有一个栓形阀件的控制阀的实施例，该阀件在外圆周上具有一个环形槽形式的凹槽，该凹槽构成与控制室连接的阀室，其中阀座被构成外锥，及图4 另一变换的控制阀的实施例，其中阀件被构成套筒形并与该阀件的一个内锥形密封区域的设想圆点接触及其中阀座被设置在一个节流板的伸入在阀件中的轴向凸肩上并与一个构成在阀件上的导系向部分相互配合。在这些附图中相同的部件及具有相同功能的部件用相同的标号指示。
具体实施方式
图1极其概要地并仅区段地表示一个用于将燃料喷射到一个未示出的机动车的内燃机的燃烧室中的被构成共轨喷射器的燃料喷射器1。一个燃料高压泵2将燃料由一个储存容器3输送到燃料高压存储器4 (轨)。处于高压-在该实施例中约为20巴-下的燃料被存储在该燃料高压存储器中。在燃料高压存储器4上通过一个供给导管5连接着燃料喷射器1，还有其它未示出的燃料喷射器。供给导管通到一个压力室6。燃料喷射器1的低压区域8借助一个回流导管7连接在储存容器3上。一个下面还将说明的燃料控制量由燃料喷射器1通过回流导管9流出到存储容器3。在一个喷射器体内可轴向移动地设置了一件式的或多件式的喷射阀件9。喷射阀件9在一个未示出的顶端上具有一个闭合面，该喷射阀件9用该闭合面可对一个构成在喷嘴体(未示出)内的喷射阀件座形成密封接触。当喷射阀件9接触在其喷射阀件座上时，即它位于关闭位置上时，则阻断了燃料由一个未示出的喷孔装置的喷出。如果相反地它由其喷射阀件座上抬起，燃料可由压力室 6通过喷孔装置流入到内燃机的燃烧室中。由喷射阀件9的上端面10及一个被加载弹簧力的、轴向上支撑在一个节流板11 上的套筒12限定了一个控制室13 (伺服室)，该控制室通过一个设置在套筒12中的输入节流部分14由压力室6提供处于高压下的燃料。控制室10通过一个排出通道15与排出节流部分16 (排出通道15及排出节流部分16位于节流板11中)与阀室17相连接，该阀室在径向外部由控制阀19的一个套筒形式的阀件18(控制阀件)限定。在根据图1的视图的左半图中控制阀19被表示为一个截面图及在其右半图中仅表示一个下面还将说明的阀件18的导向部分的尺寸比例。当由一个电磁铁致动器操作的阀件18从其构成内锥面的并设置在节流板11上的阀座20(控制阀座)上抬起时，即控制阀打开时，燃料可由阀室17流到燃料喷射器的低压区域8中。在此情况下输入节流部分14及排出节流部分15的通流横截面彼此这样地协调， 以致当控制阀19打开时燃料的一个净排出流(控制量)由控制室13通过阀室17达到燃料喷射器1的低压区域8并由那里通过回流导管7达到储存容3中。在所示的实施例中控制阀19被构成在关闭状态中在轴向上压力平衡的阀，其中阀件18在其上区段中与一个未示出的衔铁板连接，该衔铁板与一个未示出的电磁铁致动器相互作用。如果致动器被通电，则套筒形式的阀件18从其内锥面的阀座20上抬起，由此使控制室13中的压力快速地下降及喷射阀件9在图面中在轴向上向上运动到套筒12中， 由此喷射阀件9由其喷射阀件座上抬起及燃料可流入到燃烧室中。为了结束喷射过程将中断电磁铁致动器的通电及一个未示出的在轴向上作用于阀件18的关闭弹簧(阀弹簧，控制关闭弹簧)使套筒形式的阀件18返回运动到其阀座20上。通过经由输入节流部分17后续流入的燃料控制室13中的压力将快速地上升，由此喷射阀件9在一个关闭弹簧21-该关闭弹簧支撑在喷射阀件9的一个圆周环圈(未示出)上-的弹簧力的支持下向着喷射阀件座的方向运动，由此中断了由喷孔装置到燃烧室的燃料流。一个栓22由上向下地伸入在套筒形式的阀件18中，该栓的任务是在轴向上对上面密封阀室17。栓22的直径至少近似地相应于一个环形密封线的直径，阀件18借助该环形密封线与内锥面形式的阀座20相互作用。如由图1所给出的，阀件18用其外圆周在一个圆形轮廓的导向孔23中被导向，该导向孔构成阀件18的导向部分M。导向部分M具有轴向长度L。在所示的实施例中导向部分M的轴向中心点25位于阀件18的纵向中轴线L上及在导向部分M的轴向半延伸长度(L/2 = la = lb)的高度上。—个设想的圆沈在所示的绘出了纵向中轴线L的纵向截平面中被这样地布置，以致该圆在两个径向上隔开的点P1及P2上与阀座20点接触，其中圆沈不与阀座20相交。两个相互隔开的、夹持一个内锥角β的阀座面区段27，观各构成圆沈上的一个切线，以致在点P1及P2上圆26的半径rs垂直于阀座20，确切地垂直于阀座面区段27，28。具有关系 β+2 α =180°，式中α为倾角，阀座面区段以该倾角相对一个垂直于纵向中轴线L垂直地延伸的平面倾斜。可以看出，上述圆沈的中心点M位于导向部分M的轴向延伸长度以内，在所示的该实施例中乃至位于纵向中轴线L上。在所示的该实施例中中心点Μ、即阀座 20的假设转动点与导向部分的轴向中心点重合，其中轴向中心点25体现为阀件18在第一极限位置中的转动点，在该位置中阀件18在一边靠在导向部分M的上环形边缘四上及在另一边在对立侧上靠在该导向部分的下环形边缘30。在该图中还表示出阀件18与导向部分23之间的导向间隙S/2。由参数rs(圆沈的半径)及倾角α可以计算出密封线即实际的阀座与阀座的转动点M之间的轴向距离。图2表示控制阀19的一个变换的实施例，其中为了避免重复实质上仅讨论与根据图1的实施例的区别。对于其共同点可参考上述的实施例。应可看出，该阀件18不是套筒形式的，而是被构成栓，它在一个具有轴向延伸长度1的导向部分23中被导向。圆沈的中心M被设置在轴向中心点(1/2)上，该圆类似于根据图1的实施例地布置及如图1那样位于阀座20的内锥面上。在圆柱形的栓形式的阀件18的外圆周上具有构成环形室的阀室17，燃料13从外部倾斜地由控制室17流入该阀室中及在控制阀打开的情况下在轴向上向下流出到一个低压区域8中。图3表示另一实施例。这里阀座20被构成外锥面及用于栓形式的阀件18的导向部分23及圆26位于这里外锥形式的阀座20向下的内锥侧上，该阀座用其外锥侧与阀件相互密封地配合。阀座面区段27，观构成了圆26上的切线。应可看出圆的中心被设置在导向部分 23的纵向中轴线L内的L/2处，确切地在阀件18的纵向中轴线L上。与根据图2的实施例相反地阀室17以环形槽的形式开设在阀件18的外圆周上及在控制阀19打开的情况下不是象图 2中那样燃料在图面中向下流动，而是在图面中由阀室7向上地流动，也是流到低压区域9中。根据图4的实施例与以上的实施例的区别基本上在这样的范围上不是固定的阀座而是构成阀件的、与阀座在密封位置上相互配合的密封区域31被构成锥形，在这里被构成内锥形(替代外锥形)。圆沈类似于以上实施例地位于阀件18的内锥形密封区域31的内锥侧上及在两个相互隔开的点Pl及Ρ2上与密封区域31相接触，以致在该纵截面图中两个夹持一个内锥角β的、直线形的密封区域的区段32，33与圆沈相切。圆沈的中心位于导向部分对的轴向中心点25，在所示的该实施例中该导向部分由阀件18构成或确定。阀件18用该导向部分M在轴向上沿节流板11的一个轴向凸缘34滑动。在所示的该实施例中阀室17作为套筒形式的阀件18内的内环形槽位于凸缘34 的外圆周上。
权利要求
1.用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，尤其共轨喷射器，包括一个用于使一个与一件式的或多件式的喷射阀件(9)功能连接的控制室(1 与一个低压区域(8) 液压连接的控制阀(19)，其中控制阀(19)包括一个借助一个致动器轴向可移动的、在其闭合位置中用一个密封区域(31)与一个阀座00)相互配合的阀件(18)，对该阀件配置了一个相对密封区域(31)或阀座OO)位置固定的布置的轴向导向部分以便在阀件(18)轴向移动运动时对该阀件导向，其特征在于一个设想的圆06)的中心点被布置在导向部分04)的轴向导向长度内；及该圆在燃料喷射器⑴的一个绘出控制阀(19)的阀件(18)的纵向中轴线(L)的纵向截平面中与阀座OO)或与阀座OO)相互配合的阀件(18)的密封区域(31)在两个隔开的点(P1，P2)上各形成点接触；及该设想的圆06)的中心(M)与导向部分04)的轴向中心点05)相隔的距离小于导向部分04)的轴向导向长度的40%，尤其小于该导向长度的30%，优选地小于该导向长度的20%，特别优选地小于该导向长度的20%。
2.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于设想的圆06)的中心(M)至少近似地被设置在导向部分04)的轴向中心点05)上。
3.根据权利要求1的燃料喷射器，其特征在于设想的圆06)的中心(M)在轴向上被布置在导向部分04)的轴向中心点05)与导向部分04)向着阀座OO)的端部之间。
4.根据以上权利要求中任一项的燃料喷射器，其特征在于设想的圆06)的中心(M) 被布置在轴向导向部分04)的纵向中轴线(L)上。
5.根据以上权利要求中任一项的燃料喷射器，其特征在于阀座OO)或阀件(18)的密封区域(31)被构成内锥面或外锥面。
6.根据权利要求5的燃料喷射器，其特征在于阀座OO)或阀件(18)的锥角由约 140°与170°之间的角度范围中来选择。
7.根据权利要求5或6的燃料喷射器，其特征在于在燃料喷射器(1)的纵向截面中两个相互以一个锥角布置的直线形式的阀座面区段(27，28)或两个直线形式的密封区域面的区段(32，33)各构成设想的圆06)的切线。
8.根据权利要求5至7中任一项的燃料喷射器，其特征在于轴向导向部分04)被设置在外锥形或内锥形阀座OO)或密封区域(31)的内锥侧上。
9.根据以上权利要求中任一项的燃料喷射器，其特征在于控制阀(19)在关闭状态中至少近似地被构成轴向压力平衡的阀。
全文摘要
本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，尤其共轨喷射器，该燃料喷射器包括一个用于使一个与一件式的或多件式的喷射阀件(9)功能连接的控制室(13)与低压区域(8)液压连接的控制阀(19)，其中，该控制阀(19)包括一个借助致动器轴向可移动的、在其闭合位置中与阀座(20)相互配合的阀件(18)，对该阀件配置了一个用于在该阀件的轴向移动运动时对该阀件(18)导向的轴向导向部分(24)。本发明提出，一个设想的圆(26)的中心点(M)布置在该导向部分(24)的轴向导向长度内，并且该圆在该燃料喷射器(1)的接收该控制阀(19)的阀件(18)的纵向中轴线(L)的纵向截平面中与该阀座(20)或与该阀件(18)的与该阀座(20)相互配合的密封区域(31)在两个隔开的点(P1，P2)上各形成点接触，该设想的圆(26)的中心点(M)与该导向部分(24)的轴向中心(25)相隔的距离小于该导向部分(24)的轴向导向长度的40％、最好小于30％、优选小于20％，特别优选地小于20％。
文档编号F02M63/00GK102597488SQ201080050863
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月1日 优先权日2009年11月10日
发明者N·埃森门格尔 申请人:罗伯特·博世有限公司