專利名稱：噴霧盤及具有噴霧盤的燃料噴射閥的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1所述類型的噴霧盤及根據(jù)權(quán)利要求11所述類型的具有該噴霧盤的燃料噴射閥。
由DE-OS 196 39 506已經(jīng)公知了一種可通過電磁操作的燃料噴射閥，其中在一個(gè)閥座的下游設(shè)有一個(gè)噴霧盤(Zerstaeuberscheibe)。該噴霧盤用于燃料的處理及成形的燃料霧束的配量噴射。
根據(jù)關(guān)于內(nèi)燃機(jī)及甚至噴墨打印機(jī)上的噴嘴及噴射閥、用于噴射所有類型的流體的噴嘴或吸入裝置的各個(gè)公開文獻(xiàn)，已公知了噴霧盤的各種構(gòu)型方案。它們的特征通常在于，至少一個(gè)入口及至少一個(gè)出口以及入口及出口之間的一個(gè)確定的連接區(qū)段，該區(qū)段可以很短，用于一個(gè)流體的完全通過。在此情況下，孔口的幾何形狀尺寸對(duì)流量起決定作用及具有配量功能。具體地，在噴霧盤用于燃料噴射閥的情況下，通過用于燃料噴射閥的合乎目標(biāo)的輪廓構(gòu)型(例如，渦旋盤，具有相對(duì)于入口偏置的出口的偏置盤，多射束盤)可獲得噴射質(zhì)量高、噴霧均勻細(xì)致及射束形狀的可變性大的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明具有權(quán)利要求1特征的噴霧盤具有其優(yōu)點(diǎn)，即它具有高度集成的功能。一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)在于，在噴霧盤中集成了一個(gè)流量傳感器，通過它可調(diào)節(jié)出流動(dòng)工作時(shí)流過噴霧盤的流量的很大可變性。以此方式，可檢測及在任何時(shí)刻可有效地調(diào)節(jié)流動(dòng)工作時(shí)通過噴霧盤的流量。
通過從屬權(quán)利要求中所述的措施可得到在權(quán)利要求1中所給出的噴霧盤的有利的進(jìn)一步構(gòu)型及改進(jìn)。
特別有利的是，使用通過填充的硅有機(jī)(siliziumorganisch)聚合物的熱解制造的復(fù)合陶瓷作為用于噴霧盤的材料。該材料具有很高的抗腐蝕穩(wěn)定性及耐磨性，因此可保證高的壽命。
有利地，在至少一個(gè)出口的直接上游設(shè)有導(dǎo)電區(qū)域。在此情況下第一導(dǎo)電區(qū)域可被電能加熱；及通過流體流過可影響第二導(dǎo)電區(qū)域的溫度，及由此可改變?cè)摰诙?dǎo)電區(qū)域的電阻。以此方式可確定噴霧盤中流體通道的配量橫截面的上游的流量。
根據(jù)本發(fā)明具有權(quán)利要求11的特征部分特征的燃料閥具有其優(yōu)點(diǎn)，即在機(jī)動(dòng)車工作期間可連續(xù)地測量噴射閥中的流量。而且可在任何時(shí)間有效地調(diào)節(jié)該流量。
由此不需要象迄今通常那樣，通過專門在燃料閥出口中的配量區(qū)域的精確幾何尺寸來保證大批量生產(chǎn)中噴射閥的流量精確性。而通過根據(jù)本發(fā)明的噴霧盤的構(gòu)造則可在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中檢測及調(diào)節(jié)流量。以此方式可降低噴射閥的制造成本。
在

圖1中以用于混合氣壓縮、強(qiáng)迫點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射裝置的噴射閥的形式示范表示的可電磁操作的閥特別適用于作為在內(nèi)燃機(jī)燃燒室中直接噴入燃料的高壓噴射閥。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的噴霧盤的應(yīng)用，噴射閥(用于汽油或柴油，用于直接噴射或進(jìn)氣管噴射)僅是一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。這些噴霧盤也可應(yīng)用于噴墨打印機(jī)，噴射任何類型的流體的噴嘴或吸入器中。
該噴射閥具有一個(gè)管狀閥座架1，其中構(gòu)造了一個(gè)與閥縱軸線2同心的縱向孔3。在該縱向孔3中設(shè)置了一個(gè)例如管狀的閥針5，該閥針在其下游端部6與一個(gè)例如球形的閥關(guān)閉體7固定地連接，在閥關(guān)閉體周面上設(shè)有例如5個(gè)削平部分8，用于使燃料從其旁流過。
噴射閥的操作以公知的方式，例如電磁方式來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)概要表示的具有電磁線圈10，銜鐵11及鐵芯12的電磁回路用于抵抗一個(gè)未示出的復(fù)位彈簧的彈簧力打開噴射閥或者關(guān)閉噴射閥。銜鐵11與閥針5的背離閥關(guān)閉體7的端部例如通過激光器產(chǎn)生的焊縫相連接并對(duì)準(zhǔn)鐵芯12。
一個(gè)閥座體16的導(dǎo)向孔15用于在軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)向閥關(guān)閉體7，該閥座體在位于下游的、背離鐵芯12的閥座架1的端部中密封地通過焊接被安裝在與閥縱軸線2同心地延伸的縱向孔3中。在其背離閥關(guān)閉體7的下端面17上，閥座體16與一個(gè)例如罐狀構(gòu)成的盤支架21同心地固定連接，該盤支架至少用其外環(huán)形區(qū)域22直接地靠置在閥座體16上。在此，該盤支架21具有與已公種的罐狀噴射孔板相似的形狀，盤支架21的中心區(qū)域設(shè)有一個(gè)無配量功能的透孔20。
根據(jù)本發(fā)明的噴霧盤23被這樣地設(shè)在透孔20的上游，即它完全地覆蓋了透孔20。盤支架21被作成具有一個(gè)底部分24及一個(gè)固定邊緣26。固定邊緣26在軸向上背離閥座體16地延伸及錐形地向外彎曲一直到其端部為止。閥座體16及盤支架21的連接例如通過由激光形成的一個(gè)環(huán)形的、密封的第一焊縫25來實(shí)現(xiàn)。此外，盤支架21在固定邊緣26的區(qū)域中與閥座架1中的縱向孔3的壁通過一個(gè)環(huán)形的、密封的第二焊縫30相連接。
被夾持在盤支架21與閥座體16之間的噴霧盤23被作成階梯狀，其中首先一個(gè)下部基區(qū)32具有大于噴霧盤23其余部分的直徑。在此情況下，具有較小直徑的盤區(qū)域33尺寸精確配合地伸入到閥座體16的閥座面29下游的圓柱形排出孔31中。徑向伸出的及由此可被夾持的噴霧盤23的基區(qū)32靠在閥座體16的下端面17上。
噴霧盤23的盤區(qū)域33包括例如兩個(gè)功能層面，即一個(gè)中間功能層面及一個(gè)上功能層面，而基區(qū)32僅由一個(gè)下功能層面構(gòu)成。在此，各個(gè)功能層面在其軸向延伸上分別具有盡可能不變的孔口輪廓。
由閥座體16、罐狀盤支架21及噴霧盤23組成的閥座件在縱向孔3中的插入深度確定了閥針5行程的大小，因?yàn)樵陔姶啪€圈10未被激勵(lì)的情況下閥針5的終端位置由閥關(guān)閉體7靠置到閥座體16的閥座面29來確定。閥針5的另一終端位置在電磁線圈10被激勵(lì)的情況下通過例如銜鐵11靠置到鐵芯12上來確定。因此閥針5的這兩個(gè)終端位置之間的距離就是行程。球狀的閥關(guān)閉體7與閥座體16的截錐狀收縮的閥座面29配合作用。
噴霧盤23借助盤支架21的安置及作為固定的夾持僅是安裝噴霧盤23的一種可能方案。作為在閥座體16上間接固定噴霧盤23的這種夾持方式具有其優(yōu)點(diǎn)，即可避免由溫度引起的變形，而在噴霧盤23的直接固定方式如熔焊或烙鐵焊時(shí)則可能出現(xiàn)這樣的變形。但盤支架21不是固定噴霧盤23的唯一途徑。
圖2表示由DE-OS 196 39 506公知的噴霧盤的俯視圖，它用于說明及解釋根據(jù)本發(fā)明的噴霧盤23的一種可能的構(gòu)型?？装?3被作成扁平的圓形部件，它具有三個(gè)軸向依次疊置的功能層面。尤其是圖3表示出具有其三個(gè)功能層面的孔板23的結(jié)構(gòu)，該圖3是沿圖2的線III-III的一個(gè)剖視圖。
上功能層面37具有盡可能大范圍的入口40，該入口具有類似風(fēng)格化蝙蝠(或雙H)的輪廓形狀。該入口40具有的橫截面可描述為局部倒圓角的矩形，它帶有兩個(gè)對(duì)置的矩形收縮部分45及三個(gè)超過收縮部分45延伸出的入口區(qū)域46。在下功能層面35中，相對(duì)于噴霧盤23的中心軸線相等距離并對(duì)該中心軸線對(duì)稱地設(shè)有四個(gè)矩形的出口42。
在所有功能層面35，36，37在一個(gè)平面上的投影中(圖2)，出口42盡可能地位于上功能層面37的收縮部分45中。出口42相對(duì)入口40出現(xiàn)錯(cuò)位，即在該投影中入口42無一處覆蓋住出口42。為了保證流體從入口40一直流到出口42，在中間功能層面36中構(gòu)造有一個(gè)通道41(空腔)。具有倒圓角的矩形輪廓的通道41的尺寸是這樣的，即在所述投影中該通道完全覆蓋住入口40。因?yàn)樵撏ǖ酪哺采w住四個(gè)出口42，所以它們?cè)谒袀?cè)上均可入流。
在圖2a，2b及2c中再次逐個(gè)地表示出這些功能層面37，36及35，以便精確地識(shí)別各個(gè)功能層面37，36及35的孔口輪廓。這些圖的每個(gè)僅是水平地沿每個(gè)功能層面37，36及35的簡化剖視圖。
由于上述的出口42相對(duì)至少一個(gè)入口40的錯(cuò)位，得到了流體介質(zhì)如燃料的S形的流動(dòng)曲線。通過徑向延伸的通道41流體介質(zhì)獲得了一個(gè)徑向速度分量。通過所述的在噴霧盤23內(nèi)的具有流體多次強(qiáng)烈偏轉(zhuǎn)的S形沖擊使流體形成強(qiáng)烈的促進(jìn)噴霧的湍流。因此使與流體橫切的速度梯度顯示得特別強(qiáng)。由該速度差產(chǎn)生的流體中剪切應(yīng)力的提高促進(jìn)了出口附近細(xì)液滴的分解。
隨著用于內(nèi)燃機(jī)的車上診斷系統(tǒng)(OBD)的引入，在未來對(duì)機(jī)動(dòng)車的與廢氣技術(shù)相關(guān)的部件效能的電子監(jiān)測將成為現(xiàn)實(shí)。對(duì)于燃料噴射閥，這種待監(jiān)測的量是閥針5每打開行程的燃料噴射量。因此根據(jù)本發(fā)明提出一種微結(jié)構(gòu)的噴霧盤23，它具有流量傳感器，借助它可通過噴射閥控制脈沖的持續(xù)時(shí)間來有效地調(diào)節(jié)燃料噴射量。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的具有集成的流量傳感器的噴霧盤23的實(shí)施例，但其它方面具有上述的示范輪廓造型。
該噴霧盤23例如由陶瓷材料制成。在該噴霧盤23的微結(jié)構(gòu)中通過局部在材料中造成導(dǎo)電性形成合乎目的的導(dǎo)電區(qū)域50，51。在圖4所示實(shí)施例中，導(dǎo)電區(qū)域50，51被設(shè)置在下功能層面35，即下陶瓷層中。導(dǎo)電區(qū)域50，51以接觸面50’，51’結(jié)束在噴霧盤23的外邊緣上。噴霧盤23被這樣地固定在燃料噴射閥上，即這些接觸面50’，51’與噴射閥中未示出的相應(yīng)連接觸點(diǎn)相接觸。輸入流量傳感器及由它取出的測量及控制信號(hào)可以例如由設(shè)在噴射閥外部的控制裝置處理。
在每個(gè)出口42的外周上分別延伸著兩個(gè)導(dǎo)電條150，151。這些導(dǎo)電條150，151作為導(dǎo)電區(qū)域50，51的一部分，彼此具有小的相對(duì)距離。如上所述，出口42是這樣布置的，即它們所有側(cè)上均可由通道41入流。因此在流體進(jìn)入出口42前，流體大致與導(dǎo)電條150，151垂直相交。通過接觸面50’觸點(diǎn)接通的導(dǎo)電條150被確定的電能加熱。在下游被導(dǎo)電條150這樣加熱的燃料流將接著與導(dǎo)電條151相接觸，后者與接觸面51’相連接。被加熱的燃料流影響了導(dǎo)電條151的溫度，由此使其電阻改變。根據(jù)流量或流速，導(dǎo)電條151將不同程度地被加熱。借助一個(gè)求值電路由導(dǎo)電條151的電阻可確定出瞬時(shí)的流量。因此在機(jī)動(dòng)車及其燃料噴射閥工作期間可連續(xù)地測量噴射閥的流量。以此方式可以監(jiān)測流量并在任何時(shí)間有效地調(diào)節(jié)流量。
在噴霧盤上測量流量的原理不局限于所詳細(xì)描述的帶有相錯(cuò)位的入口40及出口42的噴霧盤23上，也可用在完全不同類型的其它噴霧盤上，例如渦旋盤。但是重要的是，流量傳感器總是要設(shè)在配量的橫截面的上游該橫截面的附近。
作為用于導(dǎo)電區(qū)域50，51及非導(dǎo)電區(qū)域的材料最好使用通過由注入的硅有機(jī)聚合物的熱解制造的復(fù)合陶瓷，它們例如已由EP 0 412428 B1或DE 195 38 695 A1所公知。通過填充材料的類型及量值可以調(diào)節(jié)復(fù)合陶瓷的電阻。微結(jié)構(gòu)的噴霧盤23可借助熱壓及未完全硬化的模制件的接合或通過熱解狀態(tài)下的接合或借助模鑄或帶有損耗模的傳遞模塑(Transfer Molding)法來制造。包括導(dǎo)電條150，151在內(nèi)的導(dǎo)電區(qū)域50，51可通過涂布(Rakeln)或絲網(wǎng)印刷施加到噴霧盤23的下功能層面35、即陶瓷基板32，55上，或通過顯微模鑄或傳遞模塑設(shè)置，或由非導(dǎo)電基底和一個(gè)導(dǎo)電薄層通過冷壓及隨后的激光構(gòu)型處理來制造雙層的復(fù)合件。
在顯微模鑄(Mikrospritzguss)或具有填充部分的傳遞模塑時(shí)，首先壓鑄及硬化基底，即陶瓷基板32，55。然后在第二壓鑄過程中產(chǎn)生導(dǎo)電區(qū)域50，51。在下一步驟中，在設(shè)有導(dǎo)電區(qū)域50，51的陶瓷基板55上通過使用損耗模噴鑄噴霧盤23的上功能層面36，37。
在激光構(gòu)型處理時(shí)可考慮兩種方法的方案。一種是通過激光燒蝕(在應(yīng)產(chǎn)生不是導(dǎo)電區(qū)域50，51的位置上的材料蒸發(fā))來產(chǎn)生后來的導(dǎo)電條150，151的結(jié)構(gòu)。另一種是通過在后來的導(dǎo)電條150，151的位置上的局部熱解及接著對(duì)剩余的導(dǎo)電復(fù)合物的蝕刻來產(chǎn)生導(dǎo)電條150，151的結(jié)構(gòu)。這樣制造的部分將如EP 0 412 428 B1中所述地?zé)峤狻Ｔ诖饲闆r下必需注意非導(dǎo)電的(基板32，55)及導(dǎo)電的(導(dǎo)電條150，151，接觸面50’，51’)復(fù)合陶瓷在熱解收縮及熱膨脹系數(shù)方面應(yīng)相互協(xié)調(diào)，以便防止熱解過程期間形成裂紋。
權(quán)利要求
1.噴霧盤(23)，它具有至少一個(gè)入口(40)及至少一個(gè)出口(42)以及一個(gè)在入口(40)及出口(42)之間的完全通流的通道，其特征在于在該噴霧盤(23)中流體通道的配量橫截面的上游集成了一個(gè)流量傳感器(50，51，50’，51’，150，151)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的噴霧盤，其特征在于該噴霧盤(23)由一種陶瓷材料制成及具有局部的導(dǎo)電區(qū)域(50，51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的噴霧盤，其特征在于緊靠著該至少一個(gè)出口(42)的上游設(shè)有導(dǎo)電區(qū)域(50，51)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的噴霧盤，其特征在于在每個(gè)出口(42)的外周上分別延伸著兩個(gè)導(dǎo)電條(150，151)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的噴霧盤，其特征在于導(dǎo)電條(150，151)彼此具有小的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中一項(xiàng)的噴霧盤，其特征在于第一導(dǎo)電區(qū)域(50，150)可被電能加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的噴霧盤，其特征在于通過流體流過可影響第二導(dǎo)電區(qū)域(51，151)的溫度，及由此可改變?cè)摰诙?dǎo)電區(qū)域的電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的噴霧盤，其特征在于通過第二導(dǎo)電區(qū)域(51，151)的電阻可確定噴霧盤(23)中在流體通道的配量橫截面的上游的流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中一項(xiàng)的噴霧盤，其特征在于導(dǎo)電區(qū)域(50，51，150，151)以接觸面(50’，51’)終止在噴霧盤(23)的外邊緣上，這些接觸面可與連接到一個(gè)求值電路的連接觸點(diǎn)相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的噴霧盤，其特征在于使用通過填充的硅有機(jī)聚合物的熱解制造的復(fù)合陶瓷作為用于噴霧盤(23)的材料。
11.用于內(nèi)燃機(jī)燃料噴射裝置的燃料噴射閥，具有一個(gè)致動(dòng)器(10，11，12)，一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的閥部件(5)，該閥部件與一個(gè)固定的閥座(29)相配合用于打開及閉合閥，及具有一個(gè)設(shè)在閥座(29)下游的噴霧盤(23)，該噴霧盤具有至少一個(gè)入口(40)及至少一個(gè)出口(42)以及一個(gè)在入口(40)及出口(42)之間的完全通流的燃料通道，其特征在于在該噴霧盤(23)中在燃料通道的配量橫截面的上游集成了一個(gè)流量傳感器(50，51，50’，51’，150，151)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1 1的燃料噴射閥，其特征在于該噴霧盤(23)由一種陶瓷材料制成及具有局部的導(dǎo)電區(qū)域(50，51)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的燃料噴射閥，其特征在于在緊靠該至少一個(gè)出口(42)的上游設(shè)有導(dǎo)電區(qū)域(50，51)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的燃料噴射閥，其特征在于第一導(dǎo)電區(qū)域(50，150)可被電能加熱；及通過燃料流過可影響第二導(dǎo)電區(qū)域(51，151)的溫度，及由此可改變?cè)摰诙?dǎo)電區(qū)域的電阻，由此可確定噴霧盤(23)中在燃料通道的配量橫截面上游的流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中一項(xiàng)的燃料噴射閥，其特征在于導(dǎo)電區(qū)域(50，51，150，151)以接觸面(50’，51’)終止在噴霧盤(23)的外邊緣上，這些接觸面可與連接到一個(gè)求值電路的連接觸點(diǎn)相連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的燃料噴射閥，其特征在于噴霧盤(23)通過接觸面(50’，51’)可與一個(gè)控制裝置電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及噴霧盤(23)，它具有至少一個(gè)入口(40)及至少一個(gè)出口(42)以及一個(gè)在入口(40)與出口(42)之間的完整流體通道。在該噴霧盤(23)中在流體通道的配量橫截面的上游集成了一個(gè)流量傳感器(50，51，50’，51’，150，151)。以此方式在流動(dòng)工作時(shí)通過噴霧盤(23)可以監(jiān)測流量并在任何時(shí)間有效地調(diào)節(jié)流量。該噴霧盤(23)特別適合用在燃料噴射閥中，尤其適用于混合氣壓縮、強(qiáng)迫點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中直接噴射燃料的高壓噴射閥中。
文檔編號(hào)F02M61/18GK1419631SQ01807182
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月1日
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