專利名稱：用于內燃機的燃料噴射閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于內燃機的燃料噴射閥，如優(yōu)選用于將燃料直接噴射到快速運行、 自點火的內燃機的燃燒室中。
背景技術：
用于在高壓下將燃料直接噴射到內燃機的燃燒室中的燃料噴射閥以一直的高壓運行。如今已部分地實現(xiàn)超過2000bar的噴射壓力。在此，燃料壓力由高壓泵產生，該高壓泵將壓縮的燃料輸送到所謂共軌的高壓儲存器中。多數情況下，由該共軌供給、借助噴射孔被電子控制閥控制地開啟并且控制具有運動的閥針的多個噴射器，使得燃料在期望的時刻并且以期望的配量噴射到燃燒室中。通過包圍閥針的高的燃料壓力，更重存在的大的液壓力作用在閥針上。為了精確的噴射和良好的噴霧燃料，尤其重要的是能快速地閥針。由此在目前公知的噴射閥中實現(xiàn)，設有低壓力級，使得在控制室中的液壓力大于在開啟方向作用在閥針上的力，該液壓力加載閥針并且借助該液壓力將閉合力施加在閥針上。通過液壓閉合力的過量，閥針被快速地閉合并且由此干凈地噴射。然而隨著壓力增大出現(xiàn)問題，即出現(xiàn)到低壓室的增多的泄漏，這必須通過附加的泵功率補償并且最終導致車輛的燃料過多消耗。如果能簡單地省去低壓力級，那么閥針被進一步壓力補償，如果它在噴射結束時閉合控制閥，其方式在于，在控制室中重新建立高的燃料壓力。閉合力在情況下能僅以該方式例如通過彈簧施加。但因為噴射閥即使在低壓力的情況下必須開啟，所以彈簧不應太僵硬，使得僅施加低的力到閥針上，這獨自通過彈簧力不能快速地閉合。為了解決該問題，由DE 10 2007 032 741 Al公知了一種燃料噴射閥，該燃料噴射閥具有節(jié)流凸緣。該節(jié)流凸緣設置在閥座附近，噴射孔從該閥座出發(fā)，使得在凸緣和壓力室的壁之間構成節(jié)流縫，在該壓力室中設有閥針。在噴射閥開啟時，也就是說當閥針從閥座抬起時，由此產生壓力損失，使得節(jié)流縫在下游的壓力比上游更低。由此降低在閥針的閥密封面上的液壓力，使得如果控制閥被閉合和在控制室中重新建立燃料壓力時，那么從現(xiàn)在起閉合力足夠在閥針上建立能導致快速閉合的閉合力。然而在DE 102007 032 741中提出的通過在閥針上的凸緣構成的節(jié)流閥具有缺點，即那里描述的鋒利棱的節(jié)流部僅高耗費地制造。與節(jié)流縫的中心的位置或大小、形狀或者入流棱或流出棱的變化不同，液壓的特性的并且由此壓力的明顯的變化在上游和下游引起縫節(jié)流。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的任務在于提供一種燃料噴射閥，其中，節(jié)流縫由在閥針上的凸緣形成，該凸緣可簡單地制造并且相對于公差偏差不敏感。根據本發(fā)明的燃料噴射閥解決了提出的任務，其方式在于，閥針具有凸緣，該凸緣具有入流側的面，其中，該入流側的面圓形地或者圓錐形地構造。這具有不同的優(yōu)點一方面這種圓形的或者圓錐形的入流側的面比銳利的也就是說相對于閥針垂直地突出的面更成本有利地制造。另一方面這樣構造的面相對于流動分解穩(wěn)固，使得不存在空穴現(xiàn)象，該空穴現(xiàn)象不受控地影響在縫隙節(jié)流部的通流阻力。尤其有利的是，從橫截面上看流入側的面以0. 2mm至0. 3mm的半徑倒圓。這尤其在噴射燃料時在使用凸緣和噴射閥的情況下在液流分解和制造成本方面在凸緣上產生理想的比例。在圓錐形構造的流入面上，為50°至80°的、相對于閥針的縱軸線的角度被證明為尤其有利。在另一有利的構型中，圓柱形的區(qū)段連接在流入側的面上，在該區(qū)段和壓力室的壁之間構造有最小的通流橫截面，該通流橫截面僅在凸緣圓周上一部分上構成或者在凸緣的整個圓周上構成。圓柱形的區(qū)段能夠簡單地通過在外側上的材料減少被磨成精確的直徑或者通過磨削部構成相應的路徑，使得可容易地調節(jié)成期望的縫隙節(jié)流部的大小。在另一有利的構型中，凸緣的流出側的面由圓錐面或者倒圓部構成，該倒圓部直接連接在圓錐形的區(qū)段上。通過構造在圓柱形區(qū)段和流出側的面之間的棱確保構成取決于液流的鋒利棱，使得液流一直在該點上限定地分解。由此縫隙節(jié)流部的節(jié)流作用相對于影響例如表面特性或燃料特性穩(wěn)定。在此，尤其有利的是，在流出側的面的兩個圓錐面之間角度差為20°至30°。為了最優(yōu)的與雷諾數無關的節(jié)流，縫隙節(jié)流部的長度相對于液壓直徑的、大于2 并且小于20的比例是最優(yōu)的，因為獲得很大程度的溫度無關性并且縫隙節(jié)流部還在一數量級中，該數量級在制造技術上代表可支持的消耗。


本發(fā)明的主題的其他的優(yōu)點和有利的構型由說明書和附圖得出。在附圖中示出根據本發(fā)明的燃料噴射閥。附圖示出圖1穿過根據本發(fā)明的燃料噴射閥的縱剖圖，其中，僅示出噴射閥的燃燒室側的部分，此外，該噴射閥由現(xiàn)有技術充分地公知，圖2圖1的在第一實施例的凸緣區(qū)域中的局部放大圖，圖3如圖2的第二實施例的同樣的局部圖，圖4在替代構造的縫隙節(jié)流部的凸緣的區(qū)域中穿過閥針的橫截面。
具體實施例方式在圖1中以縱剖圖示出了根據本發(fā)明的燃料噴射閥，其中，僅示出噴射閥的部分， 該部分在內燃機的安裝位置中朝向燃燒室。該燃料噴射閥1具有閥體2，在該閥體中以孔的形式構造壓力室5。該壓力室5在燃燒室側被基本上圓錐形的閥座9限界，多個噴射孔7 從閥座出發(fā)。在壓力室5中設置可縱向移動的閥針3，該閥針相對于壓力室5的縱軸線旋轉對稱地構造。閥針3在壓力室5中的導向區(qū)段103中導向，其中，確保燃料流穿過多個構造在導向區(qū)段103的外側上的磨削部14并從導向區(qū)段103旁邊經過。閥針3在其朝向閥座的端部上具有閥密封面11，借助該閥密封面，閥針3與閥座9共同作用以開啟和閉合噴射孔 7。相對于導向區(qū)段103背離閥座地在閥針3上構造凸緣17，該凸緣構造在棱18的外側上。在棱18和壓力室5的壁之間構造有縫隙節(jié)流部15，該縫隙節(jié)流部相對于穿過壓力室5至噴射孔7的燃料流表示最小的流動橫截面。這里該縫隙節(jié)流部15構造為環(huán)縫隙節(jié)流部，該環(huán)縫隙節(jié)流部具有內徑Di和外徑Da。確定用于噴射的燃料通過在圖中沒有示出的高壓泵壓縮并且輸入到同樣在圖中沒有示出的高壓儲存器，噴射閥與高壓儲存器連接。壓縮的燃料從高壓儲存器引導到壓力室5中，在那燃料穿過壓力室5和相應地也穿過縫隙節(jié)流部1 5和磨削部14朝向閥座9流動。在噴射閥的閉合狀態(tài)下，也就是說如果閥針3安放在閥座9上，那么閥針3閉合噴射孔 7。如果閥針3從閥座9移開，這借助在圖中同樣沒有示出的(然而由現(xiàn)有技術充分公知的)控制閥實施，那么噴射孔7與壓力室5連接，并且燃料通過噴射孔7噴射到內燃機的燃燒室中。為了生成在閥針3上的更大的閉合力，在閥密封面11上作用的燃料壓力必須比作用在閥針3的對置的端側上的燃料壓力更小，該閥針被控制室中的壓力加載。對此，凸緣17 用于通過縫隙節(jié)流部15實現(xiàn)節(jié)流燃料流，如果閥針3從閥座9抬起，使得在壓力室5中在凸緣17之前和之后的區(qū)域之間出現(xiàn)壓力差。該壓力差在噴射壓力為1600至2000bar的情況下大約為50至lOObar。該具有棱18的凸緣17的形狀引起，縫隙節(jié)流部15的節(jié)流很大程度與雷諾數無關。對此，必須滿足下面條件?？p隙節(jié)流部的作用通過兩個量確定一方面通過液壓有效的直徑Dllyd和另一方面通過縫隙節(jié)流部L的長度。液壓有效的直徑Dllyd由通流橫截面和通流邊緣長度的商計算出， 使得通常為Dayd = 4*通流橫截面/通流邊緣長度如果縫隙節(jié)流部15由環(huán)縫構成，如圖1所示一樣，那么通流橫截面和邊緣長度由直徑隊和Di給出，也就是說由凸緣17的外徑和壓力室5的直徑給出，如圖1所示。如果人們將相應的公式插入到上面的等式中，那么得到Dayd = Da-Di棱18的長度L由縫隙節(jié)流部15的長度限定，其中，通流橫截面比最小通流橫截面的1. 2倍更小。由此在大小上與雷諾數的無關性如對于噴射閥的功能是必要的，L相對于 Dllyd的比例為< 20。與雷諾數的并且因此與燃料的溫度的無關性雖然沒有完全滿足，但對于噴射閥的目的是足夠的。為了能夠遵循制造公差足夠的是，L相對于Dllyd的比例保持> 2。從物理的觀點出發(fā)，雖然L相對于Dllyd的比例為< 2并且由此有利地鋒利并且導致絕對的溫度無關性，然而這樣的棱實際上不能制成，并且與數值的最小偏差已導致縫隙節(jié)流部的強烈變化的節(jié)流特性。因此足夠的是，L相對于Dllyd的比例保持> 2。那么得到2 < L/DHyd < 20這樣的縫隙節(jié)流部也簡稱為液壓的。圖2示出第一實施例的凸緣17和閥針3的放大圖，其中，在圖1中的該區(qū)域標記以II。凸緣17可劃分為三個區(qū)段入流側的面20、圓柱形的區(qū)段22和流出側的面M。入流側的面20倒圓地構造并且在它過渡到圓柱形區(qū)段22中的區(qū)域中以半徑R倒圓。該半徑 R有利地為大約0. 2至0. 3mm。通過入流側的面20的倒圓可更簡單并且由此更成本有利地制造凸緣17并且此外產生優(yōu)點，即在流入時到縫隙節(jié)流部15中的液流相對于液流分解穩(wěn)定，使得與流動速度無關地在縫隙節(jié)流部15的區(qū)域中沒有導致不穩(wěn)定。圓柱形的區(qū)段22基本上表示節(jié)流縫的長度L，然而如上面已提及的一樣，縫隙節(jié)流部的長度L被限定為這樣的長度，在該長度中通流橫截面比最小通流橫截面的1. 2倍更小。這在圖2中由此示出，即長度L比圓柱形區(qū)段22的厚度略大。流出側的面M通過直接連接在圓柱形區(qū)段22上的第一圓錐面IM并且通過構成凸緣17的局部的第二圓錐面2M構成。通過第一圓錐面124的成形在從圓柱形面22的過渡部上構造有棱沈，通過該棱實現(xiàn)，燃料的流動通過縫隙節(jié)流部15 —直在相同的部位上即在棱26上分解。由此縫隙節(jié)流部15的節(jié)流作用相對于影響如表面特性和燃料特性穩(wěn)定。 在此，有利的是，在第一圓錐面1 和圓柱形面22之間的20°至30°的角度差。在圖3中示出凸緣17的另一實施例。這里入流側的面20'構造為圓錐面，該圓錐面與閥針3的縱軸線圍成角度α。該角度α優(yōu)選在60°至80°的范圍內。這里流出側的面同樣實施為簡單的圓錐面。入流側的面20'的圓錐引起與圖2中的倒圓的入流側的面20'相似的優(yōu)點，這樣的面尤其比精確垂直于閥針定向地入流側的面更簡單地制造。圖4以橫截面示出根據本發(fā)明的縫隙節(jié)流部15和凸緣17的另一構型。與前面的實施例相反，這里縫隙節(jié)流部1僅在圓周的部分區(qū)域上構造，這些部分區(qū)域通過側向的磨削部觀構成，使得凸緣17在橫截面上具有基本上三角形的構型。在不存在磨削部觀的地方，在凸緣觀和壓力室5的壁之間的縫隙如此地小，使得實際上實現(xiàn)密封。這里，這些磨削部洲為了清楚表示地夸張地大，其中，磨削部25的長度K自然朝向凸緣17的長度L，以便獲得期望的液壓的直徑。替代如圖4所示的三個磨削部觀，也可設有更大或更小數目的磨削部28，例如1、2、4、5或6。在根據圖4的實施例中，液壓的直徑Dllyd與根據圖2和3的實施例不同大小。如果S是磨削部觀的彎曲長度，K是磨削部觀的棱長度并且A是面，該面由在磨削部25和壓力室5的壁之間的磨削部觀構成，因此得到DllydDayd = 4*A/ (S+K)替代磨削部28也可在凸緣17上設有其他構成縫隙節(jié)流部15的留空部，例如槽。這里提出的由凸緣17和壓力室5的壁構成的縫隙節(jié)流部15也產生節(jié)流，該節(jié)流很大程度與雷諾數無關并且由此也很大程度與溫度無關。通過選擇的數值可實現(xiàn)在可獲得的制造公差和縫隙節(jié)流部的作用之間的足夠地折衷，該縫隙節(jié)流部由鋒利的棱構成。與雷諾數的絕對無關性僅在凸緣17的棱18是理想的鋒利棱時實現(xiàn)，然而這在制造技術上不能接受。
權利要求
1.用于內燃機的燃料噴射閥，具有閥體(1)，在該閥體中構造有壓力室(5)，在該壓力室中可縱向移動地設有閥針(3)，所述閥針借助構造在所述閥針(3)上的閥密封面(11)與限界所述壓力室(5)的閥座(9)共同作用，其中，通過所述閥針(3)與所述閥座(9)的共同作用能實現(xiàn)或中斷通向至少一個噴射孔(7)的燃料流，其中，燃料流在所述閥針(3)和所述壓力室(5)的壁之間穿過流向所述噴射孔(7)并且在所述閥針(3)上構造凸緣(17)，使得在所述壓力室( 的壁和所述凸緣(17)之間形成縫隙節(jié)流部(15)，其中，所述凸緣(17)具有入流側的面00)和流出側的面(M)，其特征在于，入流側的所述面OO)倒圓或者圓錐形地構造。
2.根據權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，入流側的所述面OO)在橫截面上來看以0. 2mm至0. 3mm的半徑(R)倒圓。
3.根據權利要求1或2的燃料噴射閥，其特征在于，所述凸緣(17)具有圓形的橫截面， 使得在所述凸緣(17)和所述壓力室(5)的壁之間形成環(huán)縫形的縫隙節(jié)流部(15)。
4.根據權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，所述凸緣(17)在其圓周上具有變化的延伸，使得所述縫隙節(jié)流部(巧)僅在所述凸緣(17)的圓周的一部分上構造。
5.根據權利要求1至4之一的燃料噴射閥，其特征在于，在所述凸緣(17)的流入側的所述面OO)上連接有圓柱形的區(qū)段(22)，在該區(qū)段和所述壓力室( 的壁之間構造有最小的通流橫截面。
6.根據權利要求5的燃料噴射閥，其特征在于，所述凸緣(17)的流出側的所述面04) 由圓錐面(1M;24')構成，其中，所述圓錐面(1 ;24')直接連接在圓柱形的所述區(qū)段 (22)上。
7.根據權利要求6的燃料噴射閥，其特征在于，所述圓錐面(1M；24')和圓柱形的所述區(qū)段02)的張角的差為20°至30°。
8.根據權利要求1的燃料噴射閥，其特征在于，所述縫隙節(jié)流部(15)的長度(L)與液壓直徑DHyd的比大于2并且小于20。
全文摘要
用于內燃機的燃料噴射閥，具有閥體(1)，在該閥體中構造有壓力室(5)，在該壓力室中可縱向移動地設有閥針(3)，所述閥針借助構造在所述閥針(3)上的閥密封面(11)與限界所述壓力室(5)的閥座(9)共同作用。通過所述閥針(3)與所述閥座(9)的共同作用能實現(xiàn)或中斷至通向少一個噴射孔(7)的燃料流，其中，燃料流在所述閥針(3)和所述壓力室(5)的壁之間穿過流向所述噴射孔(7)。在所述閥針(3)上構造凸緣(17)，使得在所述壓力室(5)的壁和所述凸緣(17)之間構造縫隙節(jié)流部(15)，其中，所述凸緣(17)具有入流側的面(20)和流出側的面(24)，其中，入流側的所述面(20)倒圓或者圓錐形地構造。
文檔編號F02M61/16GK102472222SQ201080033643
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權日2009年7月30日
發(fā)明者H-C·馬蓋爾, M·布格爾 申請人:羅伯特·博世有限公司