燃料噴射器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種燃料噴射器，其用于將燃料噴入到內燃機的燃燒室中，燃料噴射器具有：夾緊螺母，在該夾緊螺母中布置有保持體和磁性體；針體單元，該針體單元由銜鐵針和噴嘴針組成；接收在夾緊螺母中的磁性執行器，其用于直接操縱以能行程運動方式接收在夾緊螺母的內鉆孔中的針體單元，通過該針體單元的行程運動能夠釋放或封閉至少一個噴入開口，其中，磁性執行器具有布置在保持體與磁性體之間的環形磁性線圈并具有作為調節機構起作用的沉式銜鐵，并且所述沉式銜鐵具有銜鐵板和銜鐵針并與磁性線圈共同作用，并且其中，銜鐵板和銜鐵針由不同的材料制成并通過材料鎖合一體式地相互連接。
【專利說明】
燃料噴射器
技術領域
[0001] 本發明設及一種根據獨立權利要求1前序部分類屬的燃料噴射器，該燃料噴射器 用于將燃料噴入到內燃機燃燒室中。更準確地說，本發明設及一種燃料噴射器，其具有磁性 執行器，所述磁性執行器用于直接操縱W能行程運動方式接收在噴嘴體的內鉆孔中的針體 單元，所述針體單元用于打開或關閉至少一個噴入開口，其中，所述磁性執行器包括與構造 為沉式銜鐵(Tauchanker)的調節機構共同作用的環形磁性線圈。
【背景技術】
[0002] 在車輛技術的領域中已知的是，使用磁性執行器來控制燃料噴射器噴嘴針的行程 運動，該噴嘴針相對噴入開口通過彈黃被預夾緊，用于封閉運些噴入開口。在此，磁性執行 器基本上由磁性線圈和作為調節機構起作用的沉式銜鐵組成，該沉式銜鐵沿徑向被導向穿 過所謂的磁性體。在此，由非磁性材料制成的、圍住沉式銜鐵的環形分隔體用于使接收在燃 料噴射器中的保持體與所謂的磁性體進行磁性分隔。在此，沉式銜鐵可W基本上由銜鐵板 和壓入到其中的禪合器活塞組成，該禪合器活塞可W通過禪合器容積與噴嘴針在液壓方面 禪合，從而銜鐵板的進而禪合器活塞的、由磁性執行器所引起的運動改變了所述禪合器容 積，并W該方式在液壓方面操縱所述噴嘴針。更準確地說，禪合器容積的所描述的改變如此 影響到借助彈黃所預夾緊的噴嘴針，使得禪合器容積的被引起的增大造成了禪合器容積中 的壓力下降進而造成了噴入開口通過噴嘴針的釋放。與之相對，通過使禪合器容積變小，又 封閉了所述噴入開口。在燃料噴射器(尤其是磁性執行器)結構的該類型下的問題例如可能 是由銜鐵板和壓入的禪合器活塞所組成的沉式銜鐵的兩件式設計方案，運是因為銜鐵板與 禪合器活塞之間的、僅為力鎖合連接的運類連接可能會在沉式銜鐵的運類對運動而言關鍵 的部位上又由于該沉式銜鐵的多次運動而松開。
【發明內容】
[0003] 為了解決已知現有技術的前面所提到的問題，本發明提供了一種具有權利要求1 所述特征的燃料噴射器。本發明的有利的改進方案在從屬權利要求中記載。
[0004] 更準確地說，根據本發明的燃料噴射器用于將燃料噴入到內燃機燃燒室中，并且， 根據本發明的燃料噴射器為此主要具有:夾緊螺母，在該夾緊螺母中布置有保持體和磁性 體;所謂的針體單元（NadelkGrpereinheit )，該針體單元由銜鐵針和噴嘴針組成；從及，接 收在夾緊螺母中的磁性執行器，其用于直接操縱W能行程運動方式接收在所述夾緊螺母的 內鉆孔中的針體單元，通過該針體單元的行程運動能夠釋放或封閉至少一個噴入開口。在 此，磁性執行器包括環形磁性線圈，所述環形磁性線圈布置在保持體與磁性體之間，并包括 作為調節機構起作用的沉式銜鐵，該沉式銜鐵又包括銜鐵板和銜鐵針并與磁性線圈共同作 用。在根據本發明的燃料噴射器中，銜鐵板和銜鐵針由不同的金屬材料制成并通過材料鎖 合一件式相互連接。在此，銜鐵板和銜鐵針優選通過焊接相互連接，例如通過激光焊接相互 連接。作為經受磁場作用的部件起作用的磁性執行器銜鐵板可W由軟磁材料制成，例如由 I^Co或其合金、FeCr或一般性SMC(軟磁復合材料，英文：Soft Ma即etic Composites)制成。 用于導向所述磁性執行器調節機構的銜鐵針可W由高強度金屬材料制成，例如由化合金鋼 100吐6或高速鋼HS6-5-2-X制成，也就是說具有任意的Co份額。在運里，相應地尤其考慮運 樣的材料:利用運些材料可W實現抗磨損的導向部，運些導向部因此例如具有高的表面硬 度。因此，要么被高程度地調質(verg化en)，要么被硬地覆層，例如儀、DLC(類金剛石碳)等。 同樣可W考慮到陶瓷材料。因此，為了實現用于通過針體單元釋放噴入開口所需的力W及 用于燃料噴射器中的沉式銜鐵連同針體單元的改善的導向特性所需的力，因此在本發明中 使用了一種2組分-沉式銜鐵，該2組分-沉式銜鐵具有：由優選軟磁性金屬材料制成的、W磁 性方式操縱的區段；W及由高強度金屬材料制成的導向區段。通過導向區段的高強度進而 硬的金屬材料可W獲得燃料噴射器中的良好導向品質，由此可W實現噴入開口通過噴嘴針 的值得期待的精確釋放和封閉，該噴嘴針直接或間接與銜鐵針共同作用。除了泄漏和液壓 方面的可壓縮性，銜鐵針和噴嘴針的運動優選直接禪合或借助加速器/減速器禪合。
[0005] 在磁路中可W使用軟磁性金屬材料，該軟磁性金屬材料提供了用于磁性執行器的 待產生的磁回路的有利特性。上述兩種材料必須結合到一起成為一個構件（即所述沉式銜 鐵），W便構成磁性執行器的有利的一件式調節機構。在根據本發明的燃料噴射器中優選地 借助于激光焊接對運些基本的各種金屬材料進行運種很困難建立的連接。銜鐵板與銜鐵針 之間的由此建立的材料鎖合具有運樣的優點，即，在最小位置需求下可W實現良好的強度， 其中，運些材料相互連接，運些材料在原理上被歸入為不能焊接。上述兩種不同金屬材料之 間（即銜鐵板與銜鐵針之間）的接縫特性的優化可W利用若干個參數(例如焊接過程的激光 功率、持續時間、預熱時間、焊接速度等)實現。
[0006] 在本發明的一優選實施方式中，銜鐵針借助于彈黃元件預夾緊，W防通過噴嘴針 釋放所述至少一個噴入開口，該彈黃元件借助彈黃座相對所述磁性體被確保，其中，彈黃座 優選壓套到銜鐵針上。在此，彈黃座優選由具有高延伸率(Bruchdehnung)的、可延展的、能 流動的材料制成，例如由具有材料號1.4301的不誘鋼制成。通過彈黃座與銜鐵針之間的因 此而實現的力鎖合連接可W改善所述燃料噴射器的各種調整。例如可W借助于壓套裝置來 設置彈黃座壓套到銜鐵針上的壓套路徑進而調整出彈黃的預期的預緊力。通過選擇具有高 延伸率的可延展材料還可W選擇寬松(gro化ilgige)的配合和相應的過盈，運是因為相應的 塑性變形是可行的。
[0007] 在根據本發明的燃料噴射器的另一優選實施方案中，在保持體中設置有具有中央 空隙的燃料入流鉆孔，其中，在空隙中插入具有燃料鉆孔的、作為磁性執行器內極起作用的 插入式構件，并且，該插入式構件通過形狀鎖合與保持體相連接。W該方式可W獲得內極與 保持體之間的被改善的連接。在此，插入式構件與保持體中的空隙之間的形狀鎖合優選通 過面朝空隙底部的插入式構件區段的塑性變形（即插入式構件的端側區段的塑性變形）引 起，在插入式構件被插入到保持體中時，該插入式構件區段首先進入到空隙中并碰到空隙 的底部上。優選地，為了獲得插入式構件在該插入式構件的面朝保持體的端側上的塑性變 形，也被稱作切割結構或簡單地稱作切割部的切割幾何形狀被設置在保持體中的空隙的底 部上，通過該切割幾何形狀使插入式構件的面朝空隙底部的區段在該插入式構件插入到空 隙中時借助于切削過程被塑性變形。切割幾何形狀在本發明中優選W沿軸向從空隙底部突 起的環形切割部形式存在，即W所謂的切割環的形式存在，該切割環構造成與保持體(或者 說與空隙底部)一體式。在此，切割幾何形狀優選由比插入式構件要硬的材料制成。通過所 描述的切削過程獲得了在根據本發明的燃料噴射器的內極情況下的形狀鎖合過程。所述內 極因此在裝入到保持體中時抵著切割環擠壓并進一步被擠壓到包圍的保持體中，其中，通 過朝空隙底部方向的繼續擠壓，將插入式構件的材料削掉并沿徑向向外推移。優選地，可延 展的、能流動的金屬材料被用作插入式構件的材料，類似于彈黃座的材料，該金屬材料還應 具有良好的磁性特性。進一步優選地，空隙在其底部上的內直徑大于其余空隙的內直徑，由 此在空隙底部上產生出沿徑向向外走向的環形留空部，也稱作槽。通過壓入過程和對此所 屬的切割過程(或者說切削過程），使得從插入式構件切削下來的材料沿徑向向外被壓到槽 中，直至該槽至少部分或幾乎完全被插入式構件的塑性變形的區段填充。因此獲得了插入 式構件與保持體之間的預期的形狀鎖合連接，該形狀鎖合連接引起了保持體中的內極的穩 定安置，即使在由于借助高壓進行導向穿過燃料噴射器的燃料所導致的內壓負荷而造成保 持體擴張的情況下。因此，內極的壓出力（即用于將內極從保持體中釋放出來所需的力）明 顯高于保持體與內極之間的純擠壓配合的值。
[0008] 前面提到的燃料入流鉆孔在保持體的情況下是中央入流鉆孔，該入流鉆孔貫穿保 持體并用于燃料的進入。入流鉆孔的中央布置方案具有運樣的優點，即，保持體均勻地借助 高壓加載，并且，入流鉆孔在周邊上被保持體的統一壁厚限界，其中，所述入流鉆孔在同樣 具有中央入流鉆孔的插入式構件中繼續，優選具有沿燃料流動方向變窄的內直徑。與入流 鉆孔的偏屯、布置方案相比，由此提高了保持體的耐用性。為了保證燃料的進入，中央布置的 入流鉆孔能夠優選間接地經由至少一個另外的鉆孔與燃料噴射器中的另外的本體(即所謂 的噴嘴體)連接，該噴嘴體W靠置在磁性體上的方式布置在夾緊螺母中的燃料噴射器的噴 射端部上，并且，在該噴嘴體中設置有至少一個噴入開口。為此，所述至少一個另外的鉆孔 可W構造在調節機構、磁性體和/或如下另外的本體中：該另外的本體布置在磁性體與噴嘴 體之間。所述另外的本體優選設及到板形構件，該板形構件沿軸向方向對噴嘴體的高壓鉆 孔進行限界。
[0009] 進一步優選的是，在根據本發明的燃料噴射器中，針體單元具有如下運些構件，即 兩個獨立構件:銜鐵針和噴嘴針，它們布置成相互靠置并借助于彈黃等相互共同作用。由此 借助于磁性執行器的調節機構的運動實現了用于打開和關閉所述噴入開口的直接操控。銜 鐵針在打開時與噴嘴針相脫離。
[0010] 此外可W在根據本發明的燃料噴射器中在保持體與磁性體之間沿徑向在磁性線 圈內部布置有環形分隔構件，該分隔構件造成了內極與磁性體之間的磁性分隔。在燃料噴 射器的運行中，該磁性分隔用于使磁通經由沉式銜鐵延伸到內極中，其中，避免了漏磁。在 此，銜鐵布置在環形分隔構件內部。此外，磁性體可W具有中央鉆孔，在該中央鉆孔中W能 行程運動方式接收有沉式銜鐵。由此，通過磁性體使沉式銜鐵經受了附加的徑向導向。通過 環形分隔體相對于磁性體的中央鉆孔同中屯、地布置并具有相同直徑的鉆孔，磁性體的中央 鉆孔在分隔體的中央鉆孔內繼續。在該情況下，環形分隔體同樣可W用于對構造為沉式銜 鐵的調節機構進行沿徑向導向。
[0011] 在根據本發明的燃料噴射器的另一優選實施方案中，夾緊螺母和保持體可W借助 于旋梓連接(螺紋連接)相互連接，其中，為了構成旋梓連接，優選地，夾緊螺母具有內螺紋 并且保持體具有相應的外螺紋。通過該旋梓連接，使燃料噴射器的布置在夾緊螺母中的構 件可W相對彼此夾緊。在此，保持體在其與磁性體之間固定所述磁性線圈W及分隔體，并此 外通過磁性體W夾緊螺母的內側面(即在夾緊螺母的端部上）固定所述噴嘴體，噴嘴體在該 端部上從夾緊螺母伸出，從而使得噴入開口向外露出。
[0012] 根據本發明的噴射器方案借助其用于實現所需銜鐵行程的新型沉式銜鐵解決方 案來滿足了按照借助磁性執行器進行直接控制柴油噴射器用的合乎時代的方案的要求。由 于在本發明中使用的特殊接合方法，因此能夠在高程度充分利用有利材料特性的情況下考 慮到結構空間所造成的擁擠比例關系。
【附圖說明】
[0013] 本發明的唯一附圖示出了根據本發明優選實施方式的燃料噴射器的一部分的截 面圖。
【具體實施方式】
[0014] 根據本發明優選實施方式的在附圖中示出的燃料噴射器包括具有內鉆孔11的夾 緊螺母1，保持體2在內鉆孔11中插入并通過旋梓連接與夾緊螺母1連接，其中，所述旋梓連 接通過內鉆孔11內周邊上的內螺紋12W及保持體2外周邊上的外螺紋23來建立。此外，在夾 緊螺母1中布置有磁性體3W及針體單元4。針體單元4在該優選實施例中通過銜鐵針41和噴 嘴針42構成，在磁回路未被激活的情況下，銜鐵針41和噴嘴針42相互處于靠置接觸并共同 作用，并且，針體單元4W能行程運動的方式在夾緊螺母1中導向。針體單元4的行程運動用 于釋放或封閉（未示出的)噴入開口，運些噴入開口構造在噴嘴體9中。為了釋放所述噴入開 口，針體單元4的噴嘴針42必須從(未示出的）閥座提起。在噴嘴針42的導向區域中確保了在 外周側磨削部421上的連接，該外周側磨削部421構成流動通道。
[0015] 為了操縱所述噴嘴針42設置有磁性執行器5,該磁性執行器5包括環形磁性線圈 51，該環形磁性線圈51與作為調節機構的沉式銜鐵52共同作用，該沉式銜鐵52由銜鐵板53 和銜鐵針41構成。由軟磁材料制成的銜鐵板53在接縫部位521上與由高強度材料制成的銜 鐵針41激光焊接。沉式銜鐵52W能行程運動的方式被接收在磁性體3的中央鉆孔31中。磁性 體3具有環形端面32,磁性線圈51支撐在該環形端面32上，其中，磁性體3的環形端面32沿徑 向向外實施成臺階狀。磁性體3 W該方式與夾緊螺母1的內鉆孔11的內周邊一起構成環形 槽，磁性線圈51部分地接收在該環形槽中。磁性線圈51還靠置在保持體2上，保持體2為了磁 性線圈51的齊平進入而具有直徑減少的外周區段24。為了避免漏磁，在保持體2與磁性體3 之間布置有由非磁性材料制成的環形分隔體55,該分隔體55靠置在磁性體3的嵌入磁性線 圈51中的環形凸肩33上。相應地，環形分隔體55被磁性線圈51的內周邊圍住。進一步的支撐 通過保持體2獲得，保持體2具有配備減小外直徑的突起凸肩25。利用該凸肩25使保持體2嵌 入到環形分隔體55中，其中，在保持體2與沉式銜鐵52之間構造有工作氣隙。
[0016] 保持體2還具有空隙22,在該空隙22中插入由可延展金屬制成的插入式構件54,該 插入式構件54構成磁性執行器5的內極。插入式構件54在插入到空隙22中時在面朝保持體2 的端側區段542上通過呈切割環形式存在的切割部222塑性變形，該切割環設置在空隙22的 底部221上，其中，在插入式構件54插入到空隙22中的情況下，該切割部222通過切削過程使 面朝空隙22底部221的插入式構件54區段542塑性變形。也就是說，插入式構件54在裝入到 保持體2中時在環繞式保持體2中擠壓所述切割部222,其中，通過朝切割部222的方向繼續 擠壓，使插入式構件54的材料被削掉。在根據本發明的噴射器的優選實施方案中，空隙22在 其底部221上的內直徑大于其余空隙22的內直徑，由此，在空隙22的底部221上產生沿徑向 向外走向的槽223。通過插入式構件54到保持體2中的壓入過程并且通過所屬的切削過程， 使插入式構件54的區段542的已切削的材料被壓到槽223中，直至該槽223至少部分或幾乎 完全被插入式構件54的塑性變形的區段542填充。因此獲得了插入式構件54與保持體2之間 的形狀鎖合連接，該形狀鎖合連接引起了保持體2中的內極54的穩定安置。插入式構件54在 該圖中處于切削之前的狀態，即還未變形的狀態，在該狀態下，在槽223中還不存在切削材 料。在插入式構件54中還設置有連貫的、逐漸變窄的鉆孔541，該鉆孔541使燃料入流鉆孔21 連接上保持體2與磁性體3之間的工作間隙進而連接上銜鐵板53中的鉆孔531。
[0017] 保持體2被中央的燃料入流鉆孔21貫穿，該燃料入流鉆孔21用于使燃料流入，并 且，該燃料入流鉆孔21經由另外的鉆孔531及31與噴嘴體9的高壓鉆孔91連接。所述另外的 鉆孔531布置在銜鐵板53中并實施成傾斜(也就是從中屯、向徑向外部傾斜)走向。所述另外 的鉆孔531側向地通入到磁性體3的中央鉆孔31中。磁性體3具有內周側上的磨削部34，該磨 削部34使中央鉆孔31與磁性體3的磁性體留空部35連接，該磁性體留空部35在噴嘴針側上 被板形本體36限界。對此替換地，在銜鐵針41上能夠設置有相應的磨削部。在該本體36中設 置有留空部361，該留空部361使磁性體留空部35與噴嘴體9的高壓鉆孔91連接。
[0018] 為了使噴嘴針42能夠通過磁性執行器5直接操縱，還設置有彈黃362,該彈黃362通 過板形本體36朝向磁性體3夾緊，從而保持所述本體36恒定地壓抵所述噴嘴體9。銜鐵針41 W能行程運動的方式被保持在板形本體36中。當磁性線圈51通電時，銜鐵板53與銜鐵針41 一起朝著磁性線圈51的方向提起并克服彈黃6的彈黃力，由此使噴入開口被打開。為了結束 所述噴入過程，則結束磁性線圈51的通電，其中，彈黃6的彈黃力造成了沉式銜鐵52的復位， 該彈黃6-側支撐在磁性體3上并且另一側支撐在彈黃座7上。在此，彈黃座7由可延展金屬 制成并被壓套到銜鐵針41上。
[0019] 磁性線圈51的通電通過至少一個(未示出的）電線路來實現，該電線路穿過保持體 2并結束于電接頭，通過該電接頭能夠使燃料噴射器與(未示出的）電源相連接。所描述的燃 料噴射器的特征在于:高的耐用性和精確的磁性能。
【主權項】
1. 燃料噴射器，用于將燃料噴入到內燃機燃燒室中，所述燃料噴射器具有： 夾緊螺母(1 )，在所述夾緊螺母中布置有保持體(2)和磁性體(3); 針體單元(4)，所述針體單元具有銜鐵針(41)和噴嘴針(42); 接收在所述夾緊螺母（1)中的磁性執行器(5)，所述磁性執行器用于直接操縱所述針體 單元(4)，所述針體單元以能行程運動方式接收在所述夾緊螺母（1)的內鉆孔（11)中，通過 所述針體單元的行程運動能夠釋放或者封閉至少一個噴入開口，其中， 所述磁性執行器(5)具有環形磁性線圈（51)和作為調節機構起作用的沉式銜鐵(52)， 所述環形磁性線圈布置在所述保持體(2)與所述磁性體(3)之間，并且 所述沉式銜鐵(52)具有銜鐵板(53)和所述銜鐵針(41)，并且，所述沉式銜鐵與所述磁 性線圈（51)共同作用， 其特征在于， 所述銜鐵板(53)和所述銜鐵針(41)由不同的材料制成并通過材料鎖合而一件式地相 互連接。2. 根據權利要求1所述的燃料噴射器，其中，所述銜鐵板(53)和所述銜鐵針(41)通過焊 接相互連接，優選通過激光焊接。3. 根據權利要求1或2所述的燃料噴射器，其中，所述銜鐵板（53)由軟磁材料制成，并 且，所述銜鐵針(41)由高強度材料制成。4. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射器，其中，所述銜鐵針(41)借助于彈簧 (6) 預壓緊，以防所述至少一個噴入開口通過所述噴嘴針(42)釋放，所述彈簧借助彈簧座 (7) 相對所述磁性體(3)固定，其中，所述彈簧座(7)優選壓套到所述銜鐵針(41)上。5. 根據權利要求4所述的燃料噴射器，其中，所述彈簧座（7)由具有高延伸率的可延展 材料制成。6. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射器，其中，在所述保持體(2)中設置有配 備中央空隙（22)的燃料入流鉆孔(21)，并且，在所述空隙（22)中插入作為磁性執行器內極 起作用的、配備鉆孔(541)的插入式構件(54)，并且，所述插入式構件與所述保持體(2)通過 形狀鎖合相連接，所述形狀鎖合優選通過面朝所述空隙（22)底部(221)的所述插入式構件 (54)區段(542)的塑性變形來產生。7. 根據權利要求6所述的燃料噴射器，其中，在所述空隙（22)的底部（221)上設置有切 割部（222)，通過該切割部使面朝所述空隙（22)底部（221)的所述插入式構件（54)區段 (542)在所述插入式構件插入到所述空隙（22)中時塑性變形，其中，所述切割部(222)優選 構造成從所述空隙(22)底部(221)突起的環形切割部(222)形式。8. 根據權利要求7所述的燃料噴射器，其中，所述切割部（222)由比所述插入式構件 (54)硬的材料制成。9. 根據權利要求6至8中任一項所述的燃料噴射器，其中，所述空隙（22)在其底部(221) 上的內直徑大于其余空隙（22)的內直徑，并且，在所述空隙（22)底部上由此產生沿徑向向 外走向的環形槽(223)，該環形槽優選至少部分被所述插入式構件(54)的塑性變形的區段 (542)填充。10. 根據權利要求6至9中任一項所述的燃料噴射器，其中，所述插入式構件(54)優選由 可延展的金屬材料制成。11. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射器，其中，所述銜鐵針(41)和所述噴嘴 針(42)相互作用連接。12. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射器，其中，在所述保持體(2)與所述磁 性體(3)之間在所述磁線圈（51)徑向內部布置有環形分隔體(55)。13. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射器，其中，所述夾緊螺母（1)和所述保 持體(2)借助于旋擰連接來相互連接，其中，優選地，所述夾緊螺母(1)具有內螺紋(12)并且 所述保持體(2)具有相應的外螺紋(23)，用以構成所述旋擰連接。
【文檔編號】F02M61/16GK105917109SQ201480073689
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2014年12月22日
【發明人】A·許爾克, W·富克斯, A·博爾曼
【申請人】羅伯特·博世有限公司