本实用新型涉及燃料喷射阀。
背景技术：
燃料喷射阀被用于在内燃机的燃烧室中将燃料雾化。特别地，在被设计为火花点火发动机的内燃机的情况中，将燃料“直接喷射”至燃烧室中是个问题，除其他的以外，燃料必须借助于喷嘴头被非常精细地雾化。火花点火发动机中的燃烧基于均匀燃烧的原理，这要求存在于燃烧室中的空气和被喷射的燃料的精细的混合物以便产生尽可能完全的燃烧。
由于内燃机中的燃烧的进程取决于燃料喷射阀的喷射喷嘴的打开和闭合，所以除了其他喷射参数（例如，喷射量或喷射温度）之外，喷射的精确开始（即，阀开口的打开）和喷射的精确结束（即，阀开口的闭合）必不可少地要符合例如功率和燃料的消耗以及燃烧发动机的排放要求。
作为操作的一部分，由电枢在极元件上的重复撞击引起的磨损在使用寿命期间能够导致打开和闭合时间的变化以及不期望的公差。
US 5 732 888 A公开了一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀的极元件和电枢在极元件和电枢的相互面对的表面上具有涂层以便使磨损最小化。在该情况中，极元件和电枢的相互面对的表面不是平行平面构造而是楔形构造。
技术实现要素：
本实用新型的目标在于提供一种燃料喷射阀，借由该燃料喷射阀能够实现在使用寿命期间的特别精确和/或特别恒定的燃料计量。
根据本实用新型，这个目标由具有独立权利要求的特征的燃料喷射阀以及用于制造该燃料喷射阀的方法而实现。在从属权利要求中具体说明了有利实施例和改进方案。
根据本公开的一个方面，具体说明了一种燃料喷射阀。该燃料喷射阀具有阀体，燃料能够流过该阀体并且该阀体具有纵向轴线。另外该燃料喷射阀具有阀针，阀针以能够轴向移动的方式容纳在阀体中。在闭合位置中，阀针阻止燃料流通过燃料喷射阀的喷孔，并且在打开位置中，阀针允许燃料流从阀体通过喷孔以用于燃料的雾化。
而且，燃料喷射阀具有电磁致动器。该致动器具有电枢、螺线管和极元件。
电枢以可轴向移动的方式容纳在阀体中。如果电枢被支撑以便相对于阀体可轴向移动的话则是有利的。电枢机械地联接至阀针以便使阀针从闭合位置轴向地移动至打开位置。电枢与阀针整体地形成或者以固定的方式连接至阀针。作为替代方案，电枢相对于阀针可轴向地移动。在该情况中，阀针优选地具有止动元件，该止动元件限制了电枢相对于阀针的轴向隙，并且电枢与该止动元件形成刚性连接以便使阀针远离闭合位置而移动。
螺线管被设计成使电枢移动，也即是说，特别地使电枢相对于阀体而移动。特别地，螺线管能够被提供有操作电流以便产生磁场，借由该磁场，电枢在朝向极元件的方向上被牵拉。
极元件相对于阀体而固定。例如，极元件固定在阀体中或者与阀体具有整体的设计。极元件与电枢相对设置以使得当阀针到达打开位置时，电枢的电枢表面撞击极元件的极表面。
在一个实施例中，电枢表面由电枢的氮化铬层形成。在该实施例中，极表面能够替代地或额外地由极元件的氮化铬层形成。换言之，电枢具有氮化铬层并且该氮化铬层的表面的至少一部分形成电枢表面，和/或极元件具有氮化铬层并且该氮化铬层的表面的至少一部分形成极表面。
在本实用新型的上下文中，氮化铬层是包含铬和氮或者由铬和氮构成的层（特别是CrN、Cr2N或CrNx），其中，0.05≤x≤1。一个有利的可能性是氮化铬层被施加至相应部件的主体，也就是说，特别地被施加至电枢或极元件的主体。例如，该主体是不锈钢体。
在有利实施例中，阀针具有针套管，针套管设置在轴向的贯穿开口中，其结果是针套管的侧表面与围绕纵向轴线的贯穿开口的一段表面滑动接触以便轴向地导向阀针。优选地极元件具有贯穿开口。
与针套管的侧表面滑动接触的贯穿开口的表面的区段优选地由氮化铬层形成，特别地由极元件的氮化铬层的表面形成。在改进方案中，氮化铬层被制作成从极元件的极表面连续地延伸至该区段。在另一改进方案中，该氮化铬层具有两个单独的部分，一个部分在贯穿开口的区段的区域中，另一个部分在极表面的区域中。
例如，针套管形成用于电枢的止动元件。针套管能够被固定在阀针的柄部上或者能够与该柄部整体成形。优选地，针套管定位在远离喷孔的阀针的轴向端上。在设置有氮化铬层的有利实施例中（特别地作为贯穿开口的替代方案或除贯穿开口以外），特别地，该氮化铬层具有优选地与极元件的贯穿开口中的氮化铬层滑动接触的侧表面。
在一个实施例中，电枢相对于阀针可轴向地移动，并且电枢表面能够刚性地联接至针套管的止动表面以便使阀针轴向地移动。在该情况中，电枢表面和/或止动表面由电枢和/或针套管的氮化铬层形成。特别地，针套管具有整体且连续的氮化铬层，该氮化铬层具有针套管的侧表面和止动表面。
这种类型的涂层具有特别好的抗磨损性。特别地，相对于电沉积铬层，耐磨性得到改善。以此方式，能够实现涂层的特别好的耐久性或使用寿命。以此方式，假设对阀门进行相同的控制，能够在阀的使用寿命期间确保喷射量的特别小的漂移。
借由（多个）氮化铬层，还能够实现特别低的摩擦系数。特别地，与电沉积铬涂层相比摩擦系数被减小。因此，能够以特别精确的方式控制燃料喷射阀。
而且，能够借由（多个）氮化铬层在相应部件之间实现“磁性间隙”。特别地，电枢和极元件的可磁化主体没有直接机械接触。这使得电枢能够从极元件特别快速地释放以便使阀闭合。在切断通过螺线管的操作电流之后由于剩磁而引起的电枢将保持粘附在极靴上的风险特别低。这使得燃料喷射阀的闭合过程特别快速且精确。
根据本公开的另一方面，具体说明了用于制造燃料喷射阀的方法。该方法包括用于制造一个或多个氮化铬层的物理气相沉积工艺（PVD，物理气相沉积）。
借由该方法，能够实现特别低的涂层厚度散布。特别地，不同喷射阀的层厚度与相互相差的特别小和/或在多个氮化铬层中的每一个的不同点处具有特别小的层厚度变化。在电沉积的情况中，例如，相反地，层厚度高且在例如被涂覆的部件的角部处难以预测的方式增加。
在燃料喷射阀的一个实施例中，极表面具有第一环形表面，该第一环形表面被形成为正交于纵向轴线。第一环形表面被对准成平行于电枢表面并且与电枢表面相对。当阀针到达打开位置时，电枢表面撞击第一环形表面。极表面和电枢表面优选地被成形为使得间隙从第一环形表面径向向内地形成在电枢表面和极表面之间。所述间隙的轴向范围朝向阀针径向地（特别是连续地）增加。换言之，电枢表面和极表面在从纵向轴线至第一环形表面的径向方向上朝向彼此轴向地延伸，直至它们在第一环形表面的内边缘处接触。在改进方案中，间隙借由极表面的第二环形表面形成，该环形表面在径向向内的方向上与第一环形表面邻接，并且在朝向纵向轴线的径向方向上远离第一环形表面、远离电枢表面而倾斜和/或弯曲。在该情况中，电枢表面优选地是平坦的设计，特别地在垂直于纵向轴线的平面中延伸。在改进方案中，具有在1º和4º之间（包括该极限值）的角度值的角度在间隙的区域中形成在电枢表面和极表面之间。例如，该角度具有2º的角度值。
在止动表面以此方式成形的情况下，能够实现电枢在极元件上的特别低的磁性和/或液压粘附，因此能够实现阀的特别短且可复现的闭合时间。在氮化铬涂层的情况中，即使由第一环形表面的范围预定的相对较小的止动表面，但在使用寿命期间止动表面将由于磨损而以不期望的方式变大的风险有利地是特别低的。以该方式，例如在使用寿命期间的阀的闭合时间能够保持几乎恒定。
在氮化铬涂层的情况中，特别地已经是电枢和极元件的主体具有涂有（多个）氮化铬层的适当的形状的情况。特别有利的是借由磨削的埋头钻（ground countersink）而机械地制造该形状。因此，能够实现非常精确的尺寸。借助于非常精确的磨削工具，能够维持特别紧密的制造公差，其结果是在具有相同构造的不同喷射阀之间，在将电枢拉入至极元件以及特别地电枢从极元件释放的时间中存在非常小的散布（scatter）。
对于氮化铬层有利的在层厚度在电枢表面和/或极表面上恒定的情况下被施加至电枢和/或极元件的主体。特别地，在借由物理气相沉积工艺施加的情况中，将主体的形状维持得特别精确，即使在主体被涂覆时。
在燃料喷射阀的一个实施例中，极表面具有第三环形表面，该第三环形表面在朝向远离纵向轴线的极元件的圆周表面的方向上径向地向外延伸，同时与第一环形表面邻接。第三环形表面在径向方向上远离纵向轴线、远离特别地是平坦的电枢表面而倾斜和/或弯曲。以此方式，能够进一步减小电枢至极元件的磁性和/或液压粘附。
在另一实施例中，电枢的表面具有斜面，该斜面形成在电枢表面和远离纵向轴线的电枢的圆周表面之间。因此，在电枢的轴向移动期间电枢将堵塞在阀体中的风险特别低。
附图说明
通过结合附图解释的下列说明性实施例，燃料喷射阀的另外的优点以及有利实施例及改进方案将变得明显。
在上面的描述中提及的特征和特征的组合以及在下面的附图说明中提及的和/或仅在附图中示出的特征和特征的组合不仅能够用在相应地指示的组合中，而且能够用在其他组合中以及单独地使用，而不超出本实用新型的范围。相同的附图标记指示相同或功能等同的元件。为了清楚的原因，可能的是元件将在所有附图中不设置有它们的附图标记，但是这些元件不会因此失去它们的关联性。
图1在纵向截面图中示出了根据本实用新型的燃料喷射阀；
图2示出了在图1中所示的燃料喷射阀的细节图；以及
图3在纵向截面细节图中示出了根据本实用新型的燃料喷射阀的电枢和极元件的基础示意图。
具体实施方式
图1示出了用于内燃机（未具体示出）的根据本实用新型的燃料喷射阀10的说明性实施例。燃料喷射阀10具有阀体12，阀体12具有纵向轴线14，其中，燃料喷射阀10在燃料轨（未具体示出）上安装在阀体12的第一端部16处以用于为内燃机供应流体，特别地供应燃料。
为了密封燃料喷射阀10和燃料轨之间的连接，密封元件18设置在第一端部16的区域中，在密封元件18的圆周上完全地环绕阀体12。特别地，密封元件18是O形环密封件。
用于流体的雾化的喷嘴头22设置在或形成在与第一端部16相对的阀体12的第二端部20处。
喷嘴头22定位在燃料喷射阀10的第二端部20处，该第二端部20设置在内燃机（未具体示出）的燃烧室（未具体示出）中。这意味着借助于燃料喷射阀而进料至内燃机的燃料被直接地喷射至燃烧室中。
喷嘴头22具有喷孔24，流体经由喷孔24从阀体12喷射至燃烧室中。借由燃料喷射阀10的阀针26能够实现通过喷孔24的燃料流或者阻止通过喷孔24的燃料流。为此目的，阀针26能够沿着纵向轴线14轴向地移动。换言之，阀针26能够在阀体12中执行往复运动。
这个往复运动借由致动器28开始。该致动器28具有螺线管30，螺线管30容纳在中空阀体12外的螺线管壳体32中。而且，致动器28具有电枢34，电枢34可移动地容纳在阀体12中并且机械地联接至阀针26以便使阀针26远离闭合位置移动。在当前情况中，该机械联接借由在电枢34和针套管68之间的刚性连接而实现，针套管68用作限制电枢34相对于阀针26在朝向极靴36的方向上的轴向隙的止动元件。
电枢34借由电枢返回弹簧38而在朝向针套管68的方向上被轴向地弹簧加载。针套管68以固定的方式连接至阀针26的柄部并且设置在远离喷嘴头22的阀针26的端部上。不可移动的极元件36在阀体12中被定位成邻近于电枢34。如果螺线管30被提供电流，则在电枢34和极元件36之间建立磁场，借由该磁场，电枢34在朝向极元件36的轴向方向上被牵拉。
只要电枢34撞到极元件36，即到达阀针26的打开位置。该打开位置特别地对应于最大的针行程（在适当的情况下，除了阀针的任意短暂过冲之外）。在打开位置中，在操作期间燃料通过喷孔24从燃料喷射阀10中被排出。
如果螺线管30的供电结束，磁场在短时间之后衰减，并且闭合弹簧66在轴向方向上将阀针26推回至闭合位置中，与形成在喷嘴头22中的阀座40接触，其结果是流体不再能够经由喷孔24流至燃烧室中。针套管68形成用于闭合弹簧66的弹簧座。
电枢34具有电枢表面42，电枢表面42被设置成与极元件36的极表面44以及针套管68的止动表面71相对。间隙46被形成在电枢表面42和极表面44之间，其结果是电枢34和极元件36的相互撞击的表面被保持得小。以该方式，能够实现特别低的由于液压和/或磁效应而产生的电枢34至极元件36的不期望的粘附。
电枢返回弹簧在朝向止动表面71的方向上推电枢表面42，其结果是当电枢表面42在朝向极表面44的方向上移动以便打开阀时，电枢34通过在电枢表面42和止动表面71之间的刚性联接而带动阀针26一起移动。在阀针26的闭合移动结束时，当阀针26与阀座40接触时电枢表面42远离止动表面71，并且在最终回到与止动表面71接触之前，电枢34抵抗电枢返回弹簧38的弹簧力而继续移动。
为了形成间隙46，极表面44被划分成在径向方向上接着彼此的三个环形表面48、50、52。借由这三个环形表面48、50、52，极表面44被设计为极元件36的双楔形表面。电枢34以及具有环形表面48、50、52的极元件36的细节在图3中更具体地示出。
在径向方向上设置在第二环形表面50和第三环形表面52之间并且邻接这两个表面的第一环形表面48正交于纵向轴线14而延伸。平坦的电枢表面42被对准成平行于第一环形表面48。在打开位置中，电枢表面42靠在在第一环形表面48上。
在径向方向上设置在第一环形表面48和阀针26之间的第二环形表面50相对于第一环形表面48的假想的第一延伸部54在朝向第一端部16的方向上倾斜。假想的第一延伸部54使第一环形表面48径向地向内（即，朝向纵向轴线14）延伸。换言之，在假想的第一延伸部54和第二环形表面50之间的距离朝向纵向轴线14而径向向内地增加，其中，第二环形表面50设置在背离电枢表面42的假想的第一延伸部54的一侧上。在该情况中，具有2º的角度值的角度α被形成在假想的第一延伸部54和第二环形表面50之间。
第三环形表面52在与第二环形表面50相对的一侧上邻接第一环形表面48。第三环形表面52在朝向极元件36的外圆周表面58的方向上从第一环形表面48径向地向外延伸。第三环形表面52相对于第一环形表面48的假想的第二延伸部56在第一端部16的方向上倾斜。该假想的第二延伸部56使第一环形表面48径向地向外（即，远离纵向轴线14）延伸。换言之，在假想的第二延伸部56和第三环形表面52之间的距离远离纵向轴线14而径向向外地增加，其中，第三环形表面52设置在背离电枢表面42的假想的第二延伸部56的一侧上。
斜面62有利地形成在电枢表面42和电枢34的第二圆周表面60之间。
为了减少磨损，电枢表面42和极表面44的每一个分别涂有氮化铬层64和65，其中，氮化铬层64、65借助于物理气相沉积方法而分别施加至电枢34和极元件36的主体。
如果极元件36的氮化铬层65也形成在极元件36的贯穿开口中的话则是特别有利的，针套管68定位在该贯穿开口中。针套管68与该贯穿开口的表面的区段72滑动接触以便轴向地导向阀针26。
面向区段72的针套管68的侧表面70以及针套管68的止动表面71也由氮化铬层69形成（在当前情况中整体地形成），该氮化铬层69被周向地施加至针套管68的主体并且被施加至邻近于电枢34的主体的端部。
以该方式，当侧表面70沿着贯穿开口的表面移动时以及当电枢表面42撞击止动表面71时，磨损是特别低的。