專利名稱：燃料噴射閥和用于制造燃料噴射閥閥座的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如獨(dú)立權(quán)利要求1內(nèi)容類型的燃料噴射閥以及一種如獨(dú)
立權(quán)利要求6內(nèi)容類型的用于制造燃料噴射閥用的閥座的方法。
背景技術(shù)：
由DE40 26 721 A1已知一種燃料噴射閥，它具有球形的閥關(guān)閉體，該閥 關(guān)閉體與閥座體的平的閥座面共同作用。在閥座體上，在其下游端面上借助焊 縫固定連接一噴射孔板。這種由噴射孔板和閥座體組成的閥座件緊密地固定在 閥座承載體上。閥座件與閥座承載體之間的固定連接在噴射孔板的保持邊緣上 實(shí)現(xiàn)，該保持邊緣處于徑向應(yīng)力下，具有環(huán)繞的焊縫。這些焊縫尤其借助激光 焊接產(chǎn)生。
由US5， 570， 841 A已知一種燃料噴射闊，它在其閥座元件的下游具有 一雙層孔板組。在此孔板組松動(dòng)地置入閥座承載體的縱向孔中并且借助密封環(huán) 相對(duì)于閥座元件密封。在該孔板組件的下游設(shè)置有一保險(xiǎn)元件，它負(fù)責(zé)使孔板 壓在閥座元件上并固定在那里。這整套布置還附加通過(guò)向內(nèi)凸出的閥座承載體 凸緣防松，該凸緣類似巻邊地卡住保險(xiǎn)元件。在這種布局中存在這樣的危險(xiǎn) 在燃料噴射閥的使用壽命上不能保證噴嘴側(cè)構(gòu)件在閥座承載體中的可靠且穩(wěn) 定的安裝位置。

發(fā)明內(nèi)容
具有權(quán)利要求1特征部分所述特征的本發(fā)明燃料噴射閥的優(yōu)點(diǎn)是，以簡(jiǎn)單 和成本有利的解決方案實(shí)現(xiàn)閥座體與噴霧附件之間的牢固可靠的連接，該噴霧 附件執(zhí)行已知的噴射孔板的功能。該噴霧附件以有利的方式這樣集成于閥座體 上使得通過(guò)避免焯縫而排除了構(gòu)件的任何滑動(dòng)以及閥座體和/或噴霧附件(噴 射孔板)的翹曲，由此在整個(gè)使用壽命上可靠保證閥的密封功能。按照本發(fā)明，
這由此實(shí)現(xiàn)直接在閥座體上附著牢固地電鍍成形上噴霧附件。
通過(guò)在從屬權(quán)利要求中列舉的措施能夠有利地?cái)U(kuò)展和改進(jìn)在權(quán)利要求1
中給出的燃料噴射閥。
特別有利的是，閥座體與成形在它上面的噴霧附件一起形成閥座件，該閥座件能夠以簡(jiǎn)單的方式置入并固定在燃料噴射閥的閥座承載體中。
有利的是，在噴霧附件中設(shè)置有至少一個(gè)噴射孔，所述噴射孔最好向下游 方向喇叭形地?cái)U(kuò)寬。
具有獨(dú)立權(quán)利要求6特征部分所述特征的用于制造燃料噴射閥用的閥座 的本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是，可避免閥座體的任何熱負(fù)荷并可完全省去通常的用于 將噴射孔板接合到閥座體上的工藝步驟。而噴霧附件通過(guò)微電鍍成形工藝直接 構(gòu)建在閥座體上。該工藝產(chǎn)生噴霧附件與閥座體的無(wú)縫隙的面連接，具有對(duì)于 電化學(xué)沉積的金屬常見(jiàn)的、最大450N/mn^的附著強(qiáng)度值。
通過(guò)在從屬權(quán)利要求中列舉的措施能夠有利地?cái)U(kuò)展和改進(jìn)在權(quán)利要求6 中給出的方法。
特別有利的是，直接在閥座體的下端面上涂覆一個(gè)適配的、具有可導(dǎo)電的 粘接劑的金屬膜或一個(gè)可導(dǎo)電的保護(hù)膜。通過(guò)金屬膜或保護(hù)膜的大小、形狀和 尺寸能夠確定以后的噴霧附件內(nèi)部的入流空腔的大小、形狀和尺寸。該入流空 腔在其構(gòu)形方面可自由選擇并且例如大面積地或多重通道式地構(gòu)成。


附圖中簡(jiǎn)化示出本發(fā)明的實(shí)施例并在下面說(shuō)明中詳細(xì)解釋。附圖示出 圖1 部分示出的按照現(xiàn)有技術(shù)的已知燃料噴射閥， 圖2至4用于制造按照本發(fā)明的、具有作為閥噴霧附件集成的噴射孔 板的、用于燃料噴射的閥座體的方法步驟，
圖5閥座體的示意俯視圖，具有兩個(gè)在成形的噴霧附件中的入流方案。
具體實(shí)施例方式
在圖1中局部示出一個(gè)呈用于混合壓縮、強(qiáng)制點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)燃的料噴射設(shè) 備的噴射閥形式的已經(jīng)公知的閥。該噴射閥具有一管狀的閥座承載體l，在該 閥座承載體中與閥縱軸線2同心地構(gòu)成一縱向孔3。在縱向孔3中安置一例如 管狀的閥針5，它在其下游端部6上與一球形的閥關(guān)閉體7連接，在該閥關(guān)閉 體的周邊上設(shè)置有例如5個(gè)削平部8。
該噴射閥的操作以公知的方式例如電磁式進(jìn)行。但也可以想到壓電式的或 磁致伸縮式的致動(dòng)器作為激勵(lì)元件。 一個(gè)示意性表示的、具有電磁線圈10、 銜鐵11和鐵芯12的電磁回路用于使閥針5軸向運(yùn)動(dòng)并從而克服未示出的復(fù)位 簧的彈簧力打開(kāi)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的端部例如借助激光通過(guò)焊縫連接并且對(duì)準(zhǔn)鐵芯12。電磁線圈IO包圍鐵芯12， 該鐵芯是一未詳細(xì)示出的入口接管的被電磁線圈IO包圍的端部，該入口接管 用于供給要借助該閥定量的燃料。
閥座體16的導(dǎo)向孔15用于對(duì)閥關(guān)閉體7在軸向運(yùn)動(dòng)期間導(dǎo)向。在與閥縱 軸線2同心地延伸的縱向孔3中，圓柱形的閥座體16通過(guò)焊接密封地裝配到 閥座承載體1的處于下游的、背離鐵芯11的端部中。閥座體16的圓周具有比 閥座承載體1的縱向孔3略小的直徑。閥座體16在其背離閥關(guān)閉體7的下端 面17上與例如罐形構(gòu)成的噴射孔板21的底部20同心并固定地連接。
閥座體16與噴射孔板21的連接通過(guò)一環(huán)繞且密封的、例如借助激光構(gòu)成 的第一焊縫22實(shí)現(xiàn)。噴射孔板21的底部20在其中心區(qū)域中具有至少一個(gè)、 例如四個(gè)通過(guò)腐蝕或沖裁成形出的噴射孔25。
在罐形的噴射孔板21的底部20上連接一環(huán)繞的保持邊緣26，它在軸向 上背離閥座體16地延伸并且圓錐形地向外彎曲直到其端部27。該保持邊緣26 對(duì)縱向孔3的壁施加徑向彈簧作用。由此，在將由閥座體16和噴射孔板21 組成的閥座件插入到閥座承載體1的縱向孔3中時(shí)，可避免在閥座件上和縱向 孔3上形成切屑。噴射孔板21的保持邊緣26在其端部27上與縱向孔3的壁 通過(guò)一環(huán)繞且密封的、例如借助激光構(gòu)成的第二焊縫30連接。
由閥座體16和罐形噴射孔板21組成的闊座件在縱向孔3中的插入深度確 定了閥針5的行程大小，因?yàn)殚y針5—個(gè)終端位置在電磁線圈IO不被激勵(lì)情 況下的通過(guò)閥關(guān)閉體7貼靠在閥座體16的閥座面29上來(lái)確定。該閥針5的另 一終端位置在電磁線圈10被激勵(lì)的情況下例如通過(guò)銜鐵11貼靠在鐵芯12上 來(lái)確定。因此閥針5在這兩個(gè)終端位置之間的路程是行程。
球形的閥關(guān)閉體7與閥座體16的在流動(dòng)方向上截錐形收縮的閥座面29 共同作用，該閥座面在軸向上在閥座體16的導(dǎo)向孔15與下端面17之間構(gòu)成。
由于在用于實(shí)現(xiàn)焊縫22， 30的焊接過(guò)程中在位置和時(shí)間上不均勻的能量 輸入，可能發(fā)生闊座體16翹曲從而閥座面29也翹曲，由此閥的密封功能可能 變差。作為該翹曲的測(cè)量參量可以使用閥座面29上的密封區(qū)域的圓度，它在 焊接過(guò)程之后可能變差。此外通過(guò)焊接也會(huì)發(fā)生噴射孔板21的翹曲，在不利 情況下也在底部20的中心區(qū)域24中，其結(jié)果是，發(fā)生噴射孔25的變形，該 變形可能是噴射角改變和/或通流值改變的原因。由此導(dǎo)致所述閥參量的制造 分散度較大。因此，本發(fā)明的目的是，將噴射孔板21這樣集成于閥座體16上，使得通 過(guò)避免焊縫而排除構(gòu)件的任何滑動(dòng)以及閥座體16和/或噴射孔板21的翹曲， 由此在閥的整個(gè)使用壽命上可靠地保證密封功能。
圖2至4簡(jiǎn)示出用于制造按照本發(fā)明的、具有集成的噴射孔板21的、用 于燃料噴射閥的閥座體16的方法步驟。該噴射孔板21在下面稱為噴霧附件 121，因?yàn)槌尚卧陂y座體16上的該結(jié)構(gòu)也可以明顯地不同于板形。噴霧附件 121的特征是，在其中設(shè)置有至少一個(gè)噴射孔125，所述噴射孔通過(guò)其大小、 輪廓、開(kāi)口寬度和傾斜度確定射束形狀、噴射角度以及流量。
按照本發(fā)明的用于制造燃料噴射閥閥座的方法具有大的優(yōu)點(diǎn)，即，避免了 閱座體16的任何熱負(fù)荷并且完全省去通常的用于使噴射孔板21接合在閥座體 16上的方法步驟。而噴霧附件121通過(guò)微電鍍成形工藝直接構(gòu)建在閥座體16 上。這種工藝產(chǎn)生噴霧附件121與閥座體16的無(wú)縫隙的面連接，具有對(duì)于電 化學(xué)沉積的金屬來(lái)說(shuō)常見(jiàn)的、最大450N/mn^的附著強(qiáng)度值。
借助于圖2至4詳細(xì)描述用于制造由閥座體16和噴霧附件121組成的閥 座件的基本工藝步驟。首先制備閥座體16，它理想地已經(jīng)具有最終加工的閥 座面29。此外該閥座體16已經(jīng)具有在閥座面29下游成形出的排出孔31，該 排出孔通到閥座體16的下端面17上。接著在該下端面17上成形上噴霧附件 121。為此將與閥座體16適配的帶有導(dǎo)電粘接劑的金屬膜35施加到端面17 上。也可以選擇，將導(dǎo)電的保護(hù)膜直接施加在端面17上。在此金屬膜17的大 小、形狀和尺寸確定以后的噴霧附件121內(nèi)部的入流空腔135的大小、形狀和 尺寸。接著借助于光刻制造以后的噴霧附件121的陰結(jié)構(gòu)。在此光刻包括以結(jié) 構(gòu)化的光刻膠堆的形式施加光阻劑36、光阻劑36曝光以及光阻劑36顯影。
要實(shí)現(xiàn)的金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)借助于光刻掩膜反轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)移到光阻劑36中。 一方面 存在這種可能性光阻劑36直接通過(guò)掩膜借助UV照射來(lái)曝光(用UV燈或 UV-LED進(jìn)行UV深度光刻)。此外存在激光燒蝕，其中，在放置掩膜后借助 激光去除光阻劑36的爆炸性材料。在UV曝光的光阻劑36顯影后或者在使用 其它方法(干蝕刻，燒蝕)后，在光阻劑36中得到由掩膜預(yù)給定的結(jié)構(gòu)，該 結(jié)構(gòu)是以后的噴霧附件121的陰結(jié)構(gòu)(圖2)。
接下來(lái)根據(jù)所期望的噴霧附件121結(jié)構(gòu)施加、曝光和顯影光阻劑36的另 一個(gè)層。
該電鍍成形的后面的方法步驟涉及電化學(xué)金屬沉積。在此，金屬37的沉積在閥座體16的下端面17的露出的環(huán)形面上開(kāi)始并同時(shí)在金屬膜35上或在 導(dǎo)電的保護(hù)膜上開(kāi)始。金屬37通過(guò)電鍍緊密地貼靠在光阻劑36的陰結(jié)構(gòu)的輪 廓上，使得在其中不走樣地再現(xiàn)出預(yù)給定的輪廓。為了制造包括多個(gè)功能平面 的噴霧附件121結(jié)構(gòu)，金屬37的電鍍層高度最大程度地相當(dāng)于光阻劑36的高 度。要沉積的材料的選擇取決于對(duì)噴霧附件121的相應(yīng)要求，其中尤其是機(jī)械 強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、可焊接性等因素很重要。通常使用Ni， NiCo， NiFe或Cu; 但也可以想到其它的金屬和合金(圖3)。
最后從由金屬37生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)中溶解去除金屬膜35和光阻劑36。這例如 可以通過(guò)KOH處理或者通過(guò)氧等離子體或?qū)τ诰埘啺方柚軇?例如丙酮) 實(shí)現(xiàn)。光阻劑36的該溶解去除工藝一般性地以上位概念"脫膜(Strippen)" 被公知。金屬膜35最好由鋁制成，它在脫模吋一同溶解。在去掉光阻劑36 以及金屬膜35之后出現(xiàn)在閥座體16上直接成形的噴霧附件121，它具有至少 一個(gè)、通常具有多個(gè)噴射孔125。金屬37的生長(zhǎng)在電鍍成形時(shí)例如這樣進(jìn)行 在金屬沉積停止時(shí)保留拱曲的邊緣區(qū)域，噴射孔125通過(guò)這些邊緣區(qū)域向下游 方向喇叭形地?cái)U(kuò)寬(圖4)。
閥座體16與噴霧附件121 —起構(gòu)成閥座件，它可以置入到閥座承載體1 的縱向孔3中并固定在那里。
圖5示出閥座體16的示意性俯視圖，在成形上的噴霧附件121中具有兩 個(gè)入流變型方案。在左側(cè)示出唯一一個(gè)扇形入流空腔135的結(jié)構(gòu)，所有噴射孔 125由該入流空腔供給要噴射的流體，而在圖5的右側(cè)示出一種變型，其中每 個(gè)噴射孔125與一個(gè)單個(gè)的通道式的入流空腔135連接。對(duì)于后一種結(jié)構(gòu)變型 有利的是，可導(dǎo)電的保護(hù)膜直接施加在閥座體16的下端面17上并且結(jié)構(gòu)為通 道式入流空腔135的陰模。然后用常規(guī)的光阻劑36進(jìn)行第二結(jié)構(gòu)化步驟，用 于以借助圖2至4所述的方式產(chǎn)生噴射孔125。 8
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)燃料噴射設(shè)備的燃料噴射閥，具有一閥縱軸線(2)，具有一具有固定閥座(29)的閥座體(16)并具有一閥關(guān)閉體(7)，該閥關(guān)閉體與閥座體(16)的閥座(29)共同作用，其特征在于，直接在閥座體(16)上牢固附著地電鍍成形上一噴霧附件(121)。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料噴射閥，其特征在于，所述噴霧附件(121) 與閥座體(16)的連接具有最大達(dá)450N/mn^的附著強(qiáng)度。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的燃料噴射閥，其特征在于，在噴霧附件(121) 中設(shè)置有至少一個(gè)入流空腔(135)，所述入流空腔大面積地或者通道式地構(gòu)成。
4. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其特征在于，在噴霧附 件(121)中設(shè)置有至少一個(gè)噴射孔(125)，所述噴射孔最好向下游方向喇叭 形地?cái)U(kuò)寬。
5. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射閥，其特征在于，所述閥座 體(16)與噴霧附件(121) —起形成一閥座件，該閥座件能夠置入到閥座承 載體(1)的縱向孔(3)中。
6. —種用于制造內(nèi)燃機(jī)燃料噴射設(shè)備的燃料噴射閥閥座的方法，其中， 該燃料噴射閥具有一閥縱軸線(2)、 一具有固定闊座(29)的閥座體(16)和 一閥關(guān)閉體(7)，該閥關(guān)閉體與閥座體(16)的閥座(29)共同作用，其特征 在于以下方法步驟a) 制備一閥座體(16)，b) 直接在閥座體(16)上牢固附著地電鍍成形上一噴霧附件(121)和c) 將由閥座體(16)和噴霧附件(121)組成的閥座件安裝到該燃料噴射 閥中。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在閥座體(16)的下端面(17)上施加一適配的、帶有可導(dǎo)電的粘接劑的金屬膜(35)。
8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在閥座體(16)的下端面(17) 上施加一可導(dǎo)電的保護(hù)膜。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，接著應(yīng)用光刻，該光刻 包括以結(jié)構(gòu)化的光刻膠堆的形式施加光阻劑(36)、該光阻劑(36)曝光以及 該光阻劑(36)顯影。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述曝光通過(guò)一掩膜借助 UV照射或激光進(jìn)行。
11. 如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，電化學(xué)金屬 沉積在閥座體(16)的下端面(17)上以及在金屬膜(35)或可導(dǎo)電的保護(hù)膜 上開(kāi)始，光阻劑(36)從那里開(kāi)始生長(zhǎng)。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，為金屬沉積使用Ni， NiCo， NiFe或Cu。
13. 如權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，噴霧附件(121) 的電鍍成形通過(guò)溶解去除金屬膜(35)或可導(dǎo)電的保護(hù)膜或光阻劑(36)結(jié)束。
14. 如權(quán)利要求6至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將由閥座體 (16)和噴霧附件(121) —起形成的閥座件置入到閥座承載體(1)的縱向孔 (3)中并固定在那里。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料噴射閥，它具有一固定閥座(29)的閥座體(16)，其中，閥關(guān)閉體(7)與閥座(29)共同作用以打開(kāi)和關(guān)閉該閥。該閥座體(16)被接收在閥座承載體(1)的縱向孔(3)中并且與閥座承載體固定連接。直接在閥座體(16)的下端面(17)上牢固附著地電鍍成形上一噴霧附件(121)。在噴霧附件(121)中設(shè)置有至少一個(gè)噴射孔(125)，所述噴射孔最好向下游方向喇叭形地?cái)U(kuò)寬。該燃料噴射閥特別適合用在混合壓縮、強(qiáng)迫點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射設(shè)備中。
文檔編號(hào)F02M61/18GK101563537SQ200780044987
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者A·格洛克, J·哈肯貝格 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司