專利名稱：燃料噴射器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及權利要求1的前序部分的燃料噴射器。
背景技術：
這里所述類型的燃料噴射器尤其應用在內燃機上，該內燃機使用這種 噴射器來實現(xiàn)燃料定劑量的噴射。
由DE 103 25 620 Al公知了一種由伺服閥控制的、具有一個壓力變換 器的燃料噴射器。其中，所公開的燃料噴射器包括一個壓力變換器，它的 變換活塞將一個通過壓力存儲器加載以燃料的工作室與一個減壓的差壓室 分隔開。差壓室中的壓力變化通過操作伺服閥來實現(xiàn)，該伺服閥可釋放或 關閉差壓室到低壓側的第一回流通道的液壓連接。該伺服閥還具有一個在 一個控制室與第一液壓室之間導行的伺服閥活塞。在該伺服閥活塞上構造 有一個在系統(tǒng)壓力加載時在打開方向上持續(xù)移動該伺服閥活塞的液壓面及 一個關閉或釋放低壓側回流通道的第一密封面。但為了激勵壓力變換器需 要一個開關閥，該開關閥激勵伺服閥活塞，這就需要顯著的結構上的成本。 此外可使用上述的壓電執(zhí)行機構，以避免需要一個開關閥。
DE 10 2004 015 744 Al公開了一種所述類型的用于將燃料噴射到內燃 機的燃燒室中的燃料噴射器，它具有一個噴射器殼體，該噴射器殼體具有 一個燃料輸入管路，該燃料輸入管路與噴射器殼體外部的中心燃料高壓源 及與噴射器殼體內部的壓力室形成連接，根據(jù)一個控制閥、尤其一個2位3 通換向閥的位置由該壓力室噴射由高壓加載的燃料。在此情況下在2位3 通換向閥中設有一個閥活塞，該閥活塞與壓電執(zhí)行機構液壓地耦合，后者 由來自燃料高壓源的壓力加載。在此情況下閥活塞伸入在一個閥控制室中 及密封在密封邊棱上，這些密封邊棱被設置在閥控制室本身中。
在公知的及這里所述的燃料噴射器的實施形式中存在著問題，即2位3 通換向閥及尤其是可在其中軸向移動的閥活塞必需很費事地構成，這導致顯著的制造成本。為了相應精確地構成閥活塞需要密封配合部分的高成本 的配對研磨工藝，其中這些密封配合部分必需彼此同心地設置在閥體本身 中。
發(fā)明內容
因此本發(fā)明的任務在于提出一種具有2位3通換向閥的燃料噴射器， 它具有簡單的實施形式，使得可取消昂貴的制造過程。
該任務從根據(jù)權利要求1的前序部分的燃料噴射器出發(fā)結合其特征部 分的特征來解決。本發(fā)明的有利的進一步構型由從屬權利要求中給出。
本發(fā)明包含的技術原理是，該2位3通換向閥包括一個作為閥元件的 球形元件，該球形元件與閥活塞的第二端面形成連接及可在一靜止位置中 運動到第一密封邊棱上及可在一噴射位置中運動到第二密封邊棱上，其中， 為了壓力平衡的轉換，閥活塞的第一端面及球形元件上的與該第一端面相 反地設置的、由第二密封邊棱限定的部分面具有大約相同大小的有效面積， 來自燃料高壓源的壓力作用在這些有效面積上。
該方案具有的優(yōu)點是，閥活塞可僅構造成簡單的圓柱形的部件，其中， 2位3通換向閥的密封配合通過球形元件來構成。因此可取消對閥活塞的費 事的磨削技術上的加工，此外閥活塞不必在閥體中適配或用配磨工藝來研 磨。在此情況下球形元件設置在閥控制室中及可在該閥控制室中自由運動。 由此實現(xiàn)了球在密封座上的自動對中，因為這些密封座構造成環(huán)形，球形 元件僅通過流體的流體壓力或通過閥活塞本身來運動。在此，球形元件優(yōu) 選鄰接于閥活塞地設置，在這種情況下，簡單的固體接觸就足夠了；但此 外還存在這樣的可能性，即，球形元件借助任意的接合方法與閥活塞連接。 閥活塞的直徑與第一密封邊棱上的直徑優(yōu)選具有這樣的比例，該比例使得 處在靜止位置中的球形元件可以以小的接觸力壓在第一密封邊棱上。由于 這種直徑比例，盡管燃料高壓存儲器那邊存在很高的系統(tǒng)壓力，也可使用 小的壓電執(zhí)行機構，通過所述直徑比例使得球形元件在現(xiàn)存的壓力狀況下 僅是輕微地壓在密封座上。
本發(fā)明的另一有利的實施形式在于，球形元件設置在閥控制室中及密 封邊棱構造在閥控制室的輪廓中。首先借助構造在閥控制室內側上的密封邊棱，球形元件可在第一密封邊棱及第二密封邊棱之間往復地運動。在此 情況下，對于噴射閥的燃料的靜止位置或噴射位置，球即球形元件既可在 第一環(huán)形密封邊棱中也可在第二環(huán)形密封邊棱中自動對中，從而可保證可 靠的密封功能。
閥控制室有利地具有一個徑向對稱的內部輪廓，使得球形元件在這些 密封邊棱上總是形成一個環(huán)形的密封接觸。闊體如上述的背景技術那樣包 括第一及第二密封邊棱，它們作為階梯的圓形孔被成型在閥體的內側。但 各個密封邊棱的同心度不要求相同地好，因為球形元件可自由運動及可在 旋轉對稱的、也就是環(huán)形的密封邊棱中自動對中。
本發(fā)明的另一實施形式在于，當球形元件在靜止位置中密封地壓在第 一密封邊棱上時，閥控制室被加載以來自燃料高壓源的壓力，反之，當球 形元件在噴射位置中密封地壓在第二密封邊棱上時，閥控制室可通過一個 回流通道被卸載壓力。在閥活塞的靜止位置中噴射器不被致起作用，即不 進行噴射。在閥活塞的噴射位置中，由高壓加載的燃料從燃料噴射器噴射 到內燃機的燃燒室中。有利地，閥活塞的直徑小于第一密封邊棱的直徑。 由此在閥活塞的靜止位置中，在與第一密封邊棱的配合中產(chǎn)生對球形元件 的小的液壓壓緊力。該壓緊力保證第一密封邊棱與球形元件的密封接觸。
另一有利的實施形式在于，第二密封邊棱的直徑小于閥活塞的直徑。 由此在閥活塞的噴射位置中產(chǎn)生小的液壓壓緊力，該壓緊力保證第二密封 邊棱與球形元件的密封接觸。
為了得到閥活塞結構上簡單的構造，本發(fā)明提出閥活塞的幾何構型 構造成圓柱形基體式的，或者，閥活塞的幾何構型具有圓柱形基體區(qū)段， 該基體區(qū)段帶有一個成階梯形的小直徑的圓柱形端部區(qū)段。有利地提出， 球形元件包含一種金屬的或陶瓷的材料和/或構造成標準滾動軸承滾動體
(Standardwalzlagerk6rper)。
有利地，閥控制室與一個增壓控制室形成連接。該增壓控制室用于控 制增壓活塞，該增壓活塞可以可往復運動地設置在噴射器殼體中。此外， 閥控制室可與一噴嘴針控制室形成連接。當閥控制室的壓力通過2位3通 換向閥下降時，則噴嘴針由其座上抬起及燃料可通過噴射孔噴射到內燃機的燃燒室中。
另一有利的實施形式在于，該燃料噴射器包括一個被加載以燃料高壓 源的壓力的液壓耦合室，通過該液壓耦合室使壓電執(zhí)行機構與閥活塞的第 一端面液壓地耦合。在該壓電執(zhí)行機構上例如可設置一個由金屬制作的基 本上圓柱形的頭，該頭的端面構成液壓耦合室的邊界。在相對的一側上該 液壓耦合室優(yōu)選由閥活塞的第一端面來構成邊界。該液壓耦合器用于補償 由于工作中溫度的波動所引起的壓電執(zhí)行機構的體積膨脹。附加地，還能 由此實現(xiàn)壓電執(zhí)行機構與閥活塞之間的力變換/行程變換。
有利地，閥活塞具有一個環(huán)形槽，該環(huán)形槽可被加載以燃料高壓源的 壓力，從而可防止流體由耦合室中流出。此外，通過該環(huán)形槽來實現(xiàn)閥活 塞在閥體中的潤滑，該潤滑至少優(yōu)化了閥活塞在軸向運動期間的摩擦特性。
本發(fā)明的另一實施形式在于，壓電執(zhí)行機構包括電端子，其中，這些 電端子構造成外部電接觸裝置，以便防止受到壓電室中的燃料的影響。此 外還提出，壓電執(zhí)行機構在電端子區(qū)域以外至少具有覆蓋層，它作為壓電 執(zhí)行機構對周圍環(huán)境的接觸層，尤其對壓電執(zhí)行機構中的燃料作出防護。 因此保證壓電執(zhí)行機構的電接觸裝置與燃料隔離，以便防止可能的著火危 險。
以下將共同地借助附圖通過對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述來詳細地說明 本發(fā)明的其它的改進措施。
圖h具有一個2位3通換向閥的燃料噴射器的第一實施例，該換向閥 包括一個作為密封體的球形元件，其中，該裝置包括一個壓力變換器，及
圖2:根據(jù)圖1的燃料噴射器的另一實施例，其中，該裝置不構造有壓 力變換器。
具體實施例方式
圖1表示一個燃料噴射器1的縱截面，其中，通過一個示意性表示的
高壓源2 (共軌)對該燃料噴射器供給處于下的高壓的燃料。燃料管路3， 4由高壓源2的內腔延伸到一個組合在燃料噴射器1中的壓力變換器5。該壓力變換器5被一個噴射器殼體6包圍。噴射器殼體6包括一個噴射器體7及一個噴嘴體8，該噴嘴體具有一個中心導向孔9。在該導向孔9中可往復運動地設置了一噴嘴針10。噴嘴針10具有尖端11，在該尖端上構造有一個與一密封座配合作用的密封面。當噴嘴針10的尖端11用其密封面貼靠在該密封座上時，設置在噴嘴體8中的多個噴射孔12， 13被封閉。當噴嘴針尖11由其座上抬起時，由高壓加載的燃料將通過噴射孔12， 13噴射到內燃機的燃燒室中。
噴嘴體8包括一個壓力室15,其中，在噴嘴針I(yè)O上構造有一個壓力肩14，該壓力肩被設置在壓力室15中。通過噴嘴彈簧16使噴嘴針10的尖端11預加載在所對應的噴嘴針座上。噴嘴彈簧16本身設置在壓力室15中，其中，該壓力室與一個連接通道18相連接以及與一個增壓控制室23形成連接，在該連接通道中安裝有一個節(jié)流閥21。此外該壓力室15通過一個連接通道20與一個增壓室22相連接，在該連接通道20中設有一個節(jié)流閥21 。
在增壓室22中可往復運動地接收了一個活塞延續(xù)部24，該活塞延續(xù)部在一端部上構造在一個增壓活塞25上。增壓室22本身構造在噴射器體7中，從而增壓活塞25被接收在噴射器體7中。該增壓室具有一個圓柱體的構型，它具有比增壓活塞25的連接部分小的直徑。增壓活塞的另一端部伸入到一個增壓工作室26中，該增壓工作室通過燃料輸入管路3， 4與燃料高壓源2形成連接。
在增壓工作室26中設有一個增壓彈簧27，借助該增壓彈簧使增壓活塞在背離噴嘴針10的方向上被預加載。
增壓室22借助一個連接通道28與壓力室15相連接。增壓室22還通過一個連接通道29與閥控制室30形成連接，該閥控制室構造在閥體31中。在閥體31與噴射器體7之間出于制造技術的原因設有一個中間件32，在該中間件中開有一個中心連接通道33。連接通道33形成增壓工作室26與閥控制室30之間的連接。
閥控制室30具有比孔的背離中間件32的區(qū)段大的直徑。在閥體31的中心孔中可縱向運動地接收了一個閥活塞34。 一個球形元件35與閥活塞34相鄰地安裝在閥控制室30中，可以使該球形元件與第一密封邊棱36以及第二密封邊棱37密封地形成接觸。如果該閥控制室由來自燃料高壓源的壓力加載，則這在球形元件35處于一個靜止位置時實現(xiàn)，在該靜止位置中
該球形元件密封地壓在第一密封邊棱36上，反之，當球形元件35在噴射位置中密封地壓在第二密封邊棱37上時，閥控制室30可通過一個回流通道38卸載壓力。在所述閥活塞與第一密封邊棱36之間設置有回流通道38，該回流通道與一個(未示出的)燃料箱形成連接。
在閥體31上的端側設有一個壓電執(zhí)行機構體39，它被一個蓋40封閉。蓋40，壓電執(zhí)行機構體39，閥體31，中間件32，噴射器體7及噴嘴體8一起構成該噴射器的殼體6。在壓電執(zhí)行機構體39中設有一個中心壓電執(zhí)行機構室41，該壓電執(zhí)行機構室通過一個連接通道42與燃料輸入管路3及由此與高壓源2形成連接。在被加載以高壓的壓電執(zhí)行機構室41中設有一個壓電執(zhí)行機構43，該壓電執(zhí)行機構具有由金屬制作的具帶有一個自由端面45的壓電執(zhí)行機構頭44。在壓電執(zhí)行機構頭44上構造有一個突緣46。在突緣46與一個壓電執(zhí)行機構套管48之間夾持著一個壓電執(zhí)行機構彈簧47。壓電執(zhí)行機構頭44可相對于壓電執(zhí)行機構套管48在軸向上移動。在壓電執(zhí)行機構套管48上構造有一個密封邊棱，該密封邊棱貼靠在閥體31上。在壓電執(zhí)行機構套管48內部在壓電執(zhí)行機構頭44的端面45與閥活塞34的自由端面之間構造有一個液壓耦合室49，該液壓耦合室由來自高壓源2的高壓加載。
圖1中表示燃料噴射器1處于未被致起作用的狀態(tài)。閥活塞34位于其靜止位置中。因此球形元件35貼靠在構造在閥體31中的第一密封邊棱36上。在這種狀態(tài)中在液壓耦合室49中作用著來自高壓源2的高壓。通過燃料輸入管路3， 4，閥控制室30、增壓工作室26及連接通道33也被加載以來自高壓源2的軌壓。增壓控制室23通過連接通道29也被加載以軌壓。在此情況下在增壓室22及壓力室15中也作用著軌壓。
如果燃料噴射裝置1被致起作用，則壓電執(zhí)行機構43通過電端子53，54被通以電流及伸長。壓電執(zhí)行機構43的伸長通過壓電執(zhí)行機構頭44導致液壓耦合室49中的壓力上升。該壓力上升導致閥活塞34軸向向下地運動，這就是說，球形元件35也向下運動。在此情況下閥活塞34及球形元件35 —直向下運動，直到球形元件35貼靠到中間件32上的密封邊棱37上及連接通道33與閥控制室30之間的連接中斷為止。同時，球形元件35從密封配合的第一密封邊棱36上抬起以及打開至閥控制室30與回流通道38的連接。因此閥活塞34及球形元件35處于噴射位置中。閥控制室30由于與回流通道38的連接而被卸載壓力。
通過閥控制室30與增壓室23之間的連接通道29也使增壓室被卸載壓力。因為在這種狀態(tài)下，增壓工作室26通過燃料管路3， 4仍由高壓源2加載，因此増壓活塞25向下運動，由此使增壓室22中的燃料被壓縮。這種壓力升高通過連接通道28也作用在壓力室15中。這又導致噴嘴針10由其座上抬起及燃料被噴射到燃燒室14中。
因此3/2閥活塞34直接地受壓電執(zhí)行機構43的控制，其中，閥活塞34作為力或運動傳遞件作用在構造成密封體的球形元件35上。設有閥活塞34及球形元件35的該2位3通換向閥幾乎是壓力平衡地構成。這如此地來達到，g卩，球形元件35持續(xù)地由來自涉及連接通道33的噴射器輸入部分的高壓加載。
圖2表示一個無壓力變換器5的燃料噴射器1。該圖2中所示的裝置包括與圖1中所示的燃料噴射器相同的結構。相同的部分設有相同的標號。為了避免重復，可參考以上對圖1的描述。以下僅詳細討論這兩個實施形式的區(qū)別。
在圖2中所示的燃料噴射器1中閥控制室30通過一個包括節(jié)流閥56的連接通道55與噴嘴針控制室57形成連接。噴嘴針控制室57設置在一個密封套管58內，該密封套管構造有一個咬合邊棱。此外，該噴嘴針控制室57由噴嘴針59的一個端面來構成邊界。在噴嘴針59上構造有一個突緣60，其中，在突緣60與密封套管58之間設有一個噴嘴彈簧16。由此密封套管58的咬合邊棱被壓在噴射器殼體上。噴嘴針59在其另一端上由于噴嘴彈簧16的預壓力用其尖端貼靠在所對應的噴嘴針座上。如果圖示的在未被致起作用的狀態(tài)中的該燃料噴射器被致起作用，則所示被關閉的第一密封邊棱36被打開及第二密封邊棱37被關閉。這引起液壓耦合室49中壓力的升高及由此閥活塞34及球形元件35向下運動。在此情況下，第一密封邊棱36打開及第二密封邊棱被球形元件35關閉，使得閥控制室30與回流通道38之間的連接被釋放。由此閥控制室30被卸載壓力。該壓力卸載通過連接通道55也在噴嘴針控制室57中起作用，使得燃料通過噴嘴針10中的削平部59被噴射到內燃機的燃燒室中，因為噴嘴針已由其座上抬起。
本發(fā)明在其實施時并不被限制在以上所給出的優(yōu)選實施例上。而是可考慮多個變型的方案，在原理上不同類型地實施的情況下，這些變型的方案也可利用上述的解決方案。
權利要求
1. 用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室(14)中的燃料噴射器(1)，包括一噴射器殼體(6，7，31，32，39，40)、一用于將燃料噴射到所述燃燒室(14)中的2位3通換向閥，該噴射器殼體具有一來自一燃料高壓源(2)的燃料輸入管路(3，4)以及可與一壓力室(15)流體地連接，該2位3通換向閥具有一個可在一靜止位置與一噴射位置之間軸向地往復運動的閥活塞(34)，該閥活塞通過與一耦合室(49)鄰接的第一端面(50)與一壓電執(zhí)行機構(43)液壓地相耦合以及可被致起作用，其特征在于該2位3通換向閥包括一作為閥元件的球形元件(35)，該球形元件與所述閥活塞(34)的第二端面(51)處于連接中以及可在所述靜止位置中運動到第一密封邊棱(36)上及可在所述噴射位置中運動到第二密封邊棱(37)上，其中，為了壓力平衡的轉換，所述閥活塞(34)的第一端面(50)和所述球形元件(35)上的與該第一端面相反地設置的、由所述第二密封邊棱(37)限定的部分面具有大約相同大小的有效面積，在這些有效面積上作用著來自所述燃料高壓源(2)的壓力。
2. 根據(jù)權利要求1的燃料噴射器(1)，其特征在于所述閥活塞(34) 的直徑與所述第一密封邊棱(36)上的直徑具有一比例，該比例可以使得 所述球形元件(35)在所述靜止位置中以小的接觸力壓緊在所述第一密封 邊棱(36)上。
3. 根據(jù)權利要求1的燃料噴射器(1)，其特征在于所述球形元件(35) 設置在所述閥控制室(30)中，其中，這些密封邊棱(36， 37)構造在該 閥控制室(30)的輪廓中。
4. 根據(jù)權利要求3的燃料噴射器(l)，其特征在于所述球形元件(35) 未被導向地設置在所述閥控制室(30)中以及通過在這些密封邊棱(36， 37)中的相應的配合可密封地對中。
5. 根據(jù)權利要求1至4之一的燃料噴射器(1)，其特征在于所述閥控 制室(30)具有一徑向對稱的內部輪廓，使得所述球形元件(35)分別在 這些密封邊棱(36， 37)上構成一個環(huán)形的密封接觸。
6. 根據(jù)以上權利要求中任一項的燃料噴射器(1)，其特征在于當所述球形元件(35)在所述靜止位置中密封地壓在所述第一密封邊棱(36)上 時，所述閥控制室(30)被加載來自所述燃料高壓源(2)的壓力，反之， 當所述球形元件(35)在所述噴射位置中密封地壓在所述第二密封邊棱(37) 上時，所述閥控制室(30)可通過一回流通道(38)被卸載壓力。
7. 根據(jù)以上權利要求中任一項的燃料噴射器(1)，其特征在于所述閥 活塞(34)的直徑小于所述第一密封邊棱(36)的直徑，和/或所述第二密 封邊棱(37)的直徑小于所述閥活塞(34)的直徑。
8. 根據(jù)以上權利要求中任一項的燃料噴射器(1)，其特征在于所述球 形元件(30)由一種金屬的或陶瓷的材料構成和/或被構造成標準滾動軸承 滾動體。
9. 根據(jù)以上權利要求中任一項的燃料噴射器(1)，其特征在于所述閥活塞(34)的幾何構型被構造成圓柱形基體式的。
10. 根據(jù)以上權利要求中任一項的燃料噴射器(1)，其特征在于該燃料噴射器包括一被加載以所述燃料高壓源(2)的壓力的液壓耦合室(49)， 通過該液壓耦合室所述壓電執(zhí)行機構(43)與所述閥活塞(34)的所述第 一端面(50)液壓地耦合。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室(14)中的燃料噴射器(1)，包括一噴射器殼體(6，7，31，32，39，40)、一用于將燃料噴射到所述燃燒室(14)中的2位3通換向閥，該噴射器殼體具有一來自燃料高壓源(2)的燃料輸入管路(3，4)以及可與一壓力室(15)流體地連接，該2位3通換向閥具有一個可在一靜止位置與一噴射位置之間軸向地往復運動的閥活塞(34)，該閥活塞通過與一耦合室(49)鄰接的第一端面(50)與一壓電執(zhí)行機構(43)液壓地相耦合以及可被致起作用，其中，該2位3通換向閥包括一作為閥元件的球形元件(35)，該球形元件與所述閥活塞(34)的第二端面(51)形成連接以及在所述靜止位置中可運動到第一密封邊棱(36)上及在所述噴射位置中可運動到第二密封邊棱(37)上，其中，所述耦合室(49)及閥控制室(30)處在燃料高壓下，其中，所述閥活塞(34)的直徑與所述第一密封邊棱(36)上的直徑具有一比例，該比例可以使得所述球形元件(35)在所述靜止位置中以小的接觸力壓緊在所述第一密封邊棱(36)上。因此提供了具有一個2位3通換向閥的燃料噴射器，該燃料噴射器具有簡單的構造以及取消了費事的制造過程。
文檔編號F02M63/00GK101466946SQ200780021919
公開日2009年6月24日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權日2006年6月13日
發(fā)明者H-C·馬格爾, M·門尼肯, N·艾森門格爾 申請人:羅伯特·博世有限公司