燃料噴射器的製作方法

2023-10-21 07:49:47 2

本發明涉及一種具有探測針的位置的裝置的燃料噴射器。

背景技術：

燃料噴射器常規地包括針，該針被驅動以便根據控制腔室中的壓力而打開和關閉，而所述壓力取決於螺線管控制閥的位置。小的移動以非常高的速度進行，而且，一貫地，現在增強的性能需要關於針的實際位置的信息的反饋以優化控制。已知這樣的裝置，其中，在噴射器上布置傳感器，或者，在噴射器中，主體的部件的表面被電絕緣，使得可以在噴射器的主體的兩個元件之間進行電阻測量。現在還沒有證明複雜且昂貴的裝置的工業活力，且因此需要提供一種簡單且有效的裝置。

技術實現要素：

本發明提出通過提供一種燃料噴射器來至少部分地解決這些問題，該燃料噴射器包括噴射器主體，在該噴射器主體中設置有針和彈簧，針可以在完全打開位置和關閉位置之間移動，並且彈簧始終朝向關閉位置按壓針，噴射器被設置成使得在使用中所述噴射器主體與電接地電接觸。

噴射器還設置有用於識別針的位置的裝置，其中當針處在完全打開位置時電路是閉合的，並且當針處在關閉位置時也是。針隨後與地電接觸，電路在針的其它任何中間位置都是打開的，針不被電接地。

更具體地，電路包括噴射器主體、針和彈簧，以及從彈簧延伸到噴射器的外部的端部的電連接，例如連接器的突出部。因而可以在所述外端部和地之間進行電測量。

更詳細地，噴射器包括噴嘴和控制閥，噴嘴本身包括噴嘴主體、上引導部和下引導部、閥主體座和噴射孔。噴嘴還包括針，針在設置有針座的第一端部與形成針頭的第二端部之間延伸，針被設置成以便在上引導部與下引導部之間滑動並且能夠在關閉位置與完全打開位置之間移動，在關閉位置，針座與閥主體座接觸，從而燃料噴射被阻止，在完全打開位置，針座與閥主體座分離，從而噴射是可能的。噴嘴還包括壓縮在固定到噴嘴主體的支撐面與針的肩部之間的金屬彈簧。

所述控制閥包括閥主體，所述閥主體被固定設置在所述噴嘴主體上以便一同限定控制腔室，所述針頭位於所述控制腔室中，所述針的移動取決於所述控制腔室中的壓力變化，使得在所述完全打開位置，所述針頭的頂部與所述控制腔室的壁接觸，所述壁形成所述控制腔室的頂部。

噴射器主體包括所述噴嘴主體和所述閥主體。

所述用於識別針的位置的裝置使得能夠產生代表所述針的位置的可變電信號。所述用於識別針的位置的裝置包括所述針的或所述噴射器主體的能夠彼此接觸的表面的電絕緣，除了所述針座和所述閥主體座、所述針頭的頂部和所述控制腔室的頂部以及所述針上的供所述彈簧用的支撐肩部。另一方面，所述彈簧的其它支撐表面、固定至所述噴嘴主體的支撐表面被部分地電絕緣。

在一個具體的設計方案中，所述上引導部與所述噴嘴主體集成在一起，所述噴嘴主體和所述閥主體之間的界面是平面的。所述用於識別針的位置的裝置還包括呈平面盤的形式且設置在所述噴嘴主體與所述閥主體之間的構件。所述盤設置有位於所述控制腔室的正上面的開口，所述開口稍小於所述控制腔室，使得所述盤稍微貫穿到所述控制腔室中並且在所述控制腔室的所述頂部的外圍延伸。所述盤由在兩個相對面上設置有電絕緣塗層的金屬盤形成，除了所述開口的位於所述頂部的外圍的周邊、供支撐所述彈簧用的沒有絕緣體的表面以外。因此，在所述完全打開位置，所述針頭延伸穿過所述開口，並且所述針的頂部與所述控制腔室的頂部接觸。需要注意的是，絕緣塗層可以通過沉積材料層或另選地通過進行適當的表面處理來獲得。

所述平面盤設置有定位開口和從所述定位開口的周邊垂直於所述平面盤的平面延伸的突起，以便以補充的方式布置在設置於所述閥主體和所述噴嘴主體中的定位盲孔中。在平面盤的一個實施方式，突起是通過以直角摺疊平面盤的切除部來獲得的。在另一個實施方式中，盤可以是平面的對中裝置，例如，可以裝配在盤上的螺柱。

電連接還包括中間連接構件，該中間連接構件穿過與所述閥主體交叉的密封通道。所述中間連接構件從連接到所述金屬盤的一端延伸到所述外部端，例如，連接器的突出部。

根據噴射器的又一個實施方式，所述上引導部是固定設置在所述噴嘴主體與所述閥主體之間的獨立件，並且所述彈簧被壓縮在與所述針集成在一起的支撐面與固定於所述上引導部的支撐面之間。所述電連接包括插置在所述彈簧和所述上引導部之間的環形盤，所述環形盤和所述上引導部之間的界面是電絕緣的，所述針穿過所述環形盤的中央開口。

所述上引導部設置有與該上引導部完全交叉的通道，連接片被配置成以便從所述環形盤延伸到所述通道。

在一個替代方案中，所述電連接包括中間連接構件，該中間連接構件延伸穿過與所述閥主體交叉的密封且電絕緣的通道而到達連接至所述環形盤的一端。

與實施方式無關，當所述電路被閉合時，所述針和地之間的電阻小於1千歐姆，而當所述電路被打開時，所述電阻高於100千歐姆，或甚至是高於400千歐姆。重要的是，開路電路和閉路電路之間的電阻值的差異很大，以使得能夠容易地進行區別。

附圖說明

現在將藉助以下附圖來描述本發明的實施方式。

圖1是根據本發明的第一實施方式的噴射器的軸向剖面圖，其中，噴射器處於關閉位置。

圖2是圖1中的噴射器處於打開位置。

圖3是圖1中的噴射器的放大的軸向剖面圖。

圖4是根據第二實施方式的噴射器的放大的軸向剖面圖。

圖5和圖6是圖4的噴射器的部件的兩個替代方案實施方式。

圖7是設置在圖3中的噴射器的盤的軸測圖。

圖8是代表本發明的電路圖。

具體實施方式

根據圖1、圖2和圖3來描述本發明的涉及燃料噴射器10的第一實施方式，在該例中是柴油噴射器，但是本發明可以完全適用於汽油噴射器或任何其它燃料，噴射器10總體上形成包括多個噴射器10的噴射系統12的部分。說明書將詳細說明本發明的元件並將對周圍元件進行更簡單和更一般的描述。

噴射器10沿著主軸A延伸，並且根據圖紙的常規的並且是非限制性的方向從下到上包括：噴嘴14，該噴嘴包括布置在噴嘴主體18中的針16；然後是控制閥20，該控制閥設置在閥主體22中；然後是致動器24，該致動器設置在致動器主體26中。噴嘴主體18、閥主體22和致動器主體26藉助於噴射器螺母28保持固定到彼此，噴射器螺母支撐在噴嘴主體18的肩部上並被擰到致動器主體26上，閥主體22被夾在噴嘴主體18和致動器主體26之間，這三個主體和螺母形成噴射器主體29。

噴嘴主體18包括從上端延伸到下端34的軸向內孔30，該軸向內孔在所述上端稍微擴寬成深的埋頭孔以部分地限定控制腔室32，所述下端變窄成頂端以形成錐形閥主體座36，以使得能夠控制燃料到延伸穿過噴嘴主體18的錐形壁的噴射孔38的出入。在控制腔室32與閥主體座36之間，內孔30形成上柱形引導部40和下柱形引導部42，針16被布置在上柱形引導部和下柱形引導部之間以軸向滑動。這裡使用的表述「上」和「下」不僅就附圖的取向而言，而且還是本領域的技術人員分配給這些元件的常規用語。

針16總體上是筒形的，並且在處於圖中的上部的針頭44和處於圖中的下部的尖端46之間軸向延伸，尖端46形成與噴嘴主體18的閥主體座36配合的針座48。如圖3所示，針頭44通向控制腔室32內。針頭44具有比針16的其餘部分小的直徑d44，並且從肩部50向上延伸到針頭頂部52。

控制閥22的主體以常規方式設置在噴嘴主體18的上方，並且閥主體的下表面54的中央部分形成控制腔室32的頂部56。

在控制腔室32內，金屬彈簧58支撐在針的肩部50上以便始終朝向關閉位置PF按壓針16，在關閉位置，針座48密封地接觸噴嘴主體的閥主體座36。

此外，閥主體22以常規的方式設置有通向廣闊空間62的孔60，由磁軛和閥杆組成的組件64以常規的方式安裝成以便在孔60內滑動，所述組件64總體上具有T形狀，上杆代表磁軛，並且垂直的臂代表閥杆。

平行於孔60，緊急通道66與閥主體22完全交叉，雖然在圖3的剖面圖中緊急通道被示出為處於右側，但如將進一步解釋的，緊急通道還可以形成在閥主體22的不同位置，只要其在兩側都開口即可。

以常規方式設置在控制閥20的上方的致動器主體26設置有補充通道68，該補充通道被設置成以便與閥主體的緊急通道66對齊並延伸到設置在致動器主體26的頂部的連接器70。

噴射器10此外還以常規方式設置有用於燃料的循環迴路72，一方面，該循環迴路允許經由高壓迴路74輸送高壓燃料，從入口孔輸送到噴射孔38，另一方面，該循環迴路允許經由低壓迴路76將燃料再循環到低壓容器。具體地，高壓迴路74包括通向控制腔室32的分支通路78，低壓迴路76經由排放通路80離開控制腔室32，其打開和閉合由控制閥20控制。

當致動器24(通常是電磁體)被供電時，其吸引磁軛64，導致排放通路80打開並允許燃料被收集在控制腔室32內以待被排出到低壓迴路76。控制腔室32內的壓力然後降低，並且針16在噴嘴主體18的孔30內移動到完全打開位置PO，在該完全打開位置，針座48與閥主體座36分開以便允許穿過噴射孔38噴射燃料，並且在該完全打開位置，針頭的頂部52與控制腔室32的頂部56接觸。

當致動器24不被供電時，由磁軛和閥杆組成的組件64被閥彈簧向後推動到排放通路80被關閉的位置，從而導致將進入控制腔室32的高壓燃料保留在該控制腔室32內。控制腔室32內的壓力然後上升，並且由彈簧58和控制腔室32內的壓力向後推動的針16移動到關閉位置PF，在該關閉位置，針座48與閥主體座36密封地接觸，以便防止噴射燃料，並且在該關閉位置，針頭的頂部52與控制腔室的頂部58分開。

此外，噴射器10還包括用於識別針的極端位置的裝置82。

裝置82是電路84，其使得可以在連接器的突出部86和地G之間進行電測量EM，噴嘴主體18、閥主體22、致動器主體26和噴射器螺母28被連接到地G。

當針16如圖1所示處在關閉位置PF時，電路84包括電連接88，該電連接從突出部86延伸到彈簧58，隨後彈簧58本身，隨後針16，一直遠到針座48，並且最後噴嘴主體18從閥主體座36到地G。

當針16如圖2所示處在完全打開位置PO時，電路84包括電連接88，該電連接從突出部86到彈簧58，隨後彈簧58本身，隨後針16，一直遠到針頭頂部52，然後閥主體22從控制腔室的頂部56到地G。

在這兩個極端位置PO、PF，電路84是閉合的，並且可以進行電測量，所述電測量識別極限位置。噴射周期不僅包括主要打開，在該主要打開期間，針16行進通過兩個極限位置之間的所有距離，而且該噴射周期還包括短暫打開，在這些短暫打開期間，針16離開關閉位置PF但是還沒有到達完全打開位置PO而是停留在被稱為彈道位置的中間位置Pi。

在彈道位置，針座48與閥主體座36分離，並且針頭的頂部52與控制腔室的頂部56分離，使得電路84被打開。於是，所進行的電測量EM與電路84閉合時所進行的電測量是不同的。

為了區別針的位置，所進行的電測量被設定成與致動器的電控制有關。因而，當電路84被閉合時，如果致動器被供電，則針處在完全打開位置PO，而如果致動器未被供電，則針16處在關閉位置PF，而如果致動器只被供電以僅僅引起短暫打開，則當針離開關閉位置PF時，最初閉合的電路84打開，隨後電路84再次閉合，這表示針16已返回到關閉位置PF而沒有完全打開。

圖8簡要地描述了電路的例子，其使得可以獲得和測量代表針16的位置的信號。

噴射器10被圖示成電路84，其在突出部86和地G之間包括被圖示成開關的針16，絕緣電阻Ri與開關並聯放置。絕緣電阻Ri通常具有超過100千歐姆的值，使得在關閉位置PF，電路84的電阻是零，並且在打開位置PO，電路84的電阻與絕緣電阻Ri相等。

此外，噴射器10連接到計算機ECU，該ECU包括固定電阻Re以及兩個其它電阻RI、R2和電壓比較器，固定電阻Re比絕緣電阻Ri小得多，例如，固定電阻Re可以被選擇成使其值位於10千歐姆和50千歐姆之間，例如20千歐姆。

在電壓比較器的終端，一方面是第一參考電壓，其水平取決於兩個其它電組RI、R2的組合，而另一方面是第二電壓，其隨著電路84的打開或閉合狀態而變化。為了使該第二電壓變化，比較器的終端也被連接到噴射器10的突出部86。因而，在關閉位置PF，該終端接收零電壓，這是因為其被連接到地G，而在打開位置PO，同一個終端接收大於參考電壓的非零電壓。由此被電壓比較器感知的改變揭示出針16的位置。

作為替代方案，流過噴射器的電路的電流的測量使得可以識別針的打開位置PO或關閉位置PF。

現在將詳細描述電路84。其一方面包括針16的能夠與噴嘴主體18接觸的表面的電絕緣。因而，分別在上引導部40和下引導部42中受到引導的表面S1和S2塗覆有絕緣表面塗層Rie。在已知的沉積物中，有氮化鋁、氧化鋁、無定形碳「DLC」，並且還有具有高機械特性的塑料材料，或者另選地，表面的電絕緣可以通過表面氧化或表面氮化的方式法來進行。另外，還可以預想到圍繞針或在噴射器主體內設置的襯套。相反地，針座48、針頭的頂部52以及支撐彈簧58的肩部50保持導電性而不具有絕緣塗層Rie，但是這些表面可以具有其它表面塗層，只要它們是導電的即可。一個可能的替代方案是絕緣幾乎針的所有部分，而僅僅保持上面提到的三個表面不是絕緣的。在另一替代方案中，絕緣塗層Rie被塗覆在噴嘴主體18的對應表面上，尤其是上引導部40和下引導部42，或噴嘴主體的表面和針的表面。在這種情況下，和沉積物一起，有時優選設置裝配在孔內的絕緣襯套。另一方面，電路84的電連接88包括上構件90以及布置在閥主體22和噴嘴主體18之間的呈盤92的形式的構件，上構件在補充通道68內延伸穿過致動器主體26並且在緊急通道66內延伸穿過閥主體22。盤92設置有開口94，該開口設置在控制腔室32的正上面，開口94在圖3的例子中位於中央。開口94稍微小於控制腔室32，使得在頂部56的周邊，盤在控制腔室內延伸。外圍延伸部96的下表面98足以被用作彈簧58的支撐面，因此該彈簧被壓縮在支撐面98和針的肩部50之間。此外，開口94是足夠寬的，使得在針16的完全打開位置PO，針頭44可穿過開口90而不接觸邊緣並且可接觸控制腔室32的頂部56。

更具體地，盤92是金屬盤，其兩個相對的面是電絕緣Rie的，除了用於彈簧的支撐面98以及當然還有保持導電性的至上構件90的連接以外。作為替代方案，盤92的相對面可以是導電的，儘管在該例中，閥主體和噴嘴主體的與盤92接觸的面必須是電絕緣的。

尤其是可以清楚地在圖7的非限制性的例子中看到的，盤92設置有其它補充開口，尤其是以便不妨礙通向控制腔室32或噴射孔38的高壓迴路74。可以看到燃料的循環迴路所需的開口以及用於相對於閥主體22定位噴嘴主體18的兩個對稱的開口120。已知的是，通過對中螺柱精確地定位閥主體和噴嘴主體。可以在本發明的範圍內採用這樣的解決辦法，螺柱穿過所述定位開口120以在補充的盲孔中設置在噴嘴主體和閥主體內。然後，可以使這些螺柱與盤92電絕緣。然而，如在圖7中示出的，可以通過形成對角的切除部然後在盤92的任一側垂直地摺疊三角形部分來形成所述定位開口120，這些三角形部分形成對中楔形物122，這些對中楔形物能夠以補充的方式接合在所述盲孔中且因而可以有利地替代對中螺柱。這些對中楔形物也必須是電絕緣的以便不在盤92和閥主體或噴嘴主體之間產生電連接。作為替代方案，其它切除部可以導致形成其它形式的對中突起。

此外，考慮到非常高的壓力，噴射器中可能主要是幾千巴，也可以通過在盤92中形成寬的開口124來改善盤92周圍的密封性，因而這些開口使得可以減少盤92的受到噴嘴主體18和閥主體22之間的緊固力的表面積，且因此可以增大接觸壓力，從而使得可以在高壓通路和控制腔室周圍獲得較好的密封性。

在這種情況下，已知的為了相同目的而在閥主體和噴嘴主體的表面中進行的修整可以有利地被盤92中的這些寬的開口124所代替。

在補充的替代方案中，控制腔室的側壁可以是電絕緣的以便不會有在彈簧58的中間圈和所述側壁之間產生短路的風險。

現在將參照圖4、圖5和圖6來描述第二實施方式，僅描述與第一實施方式不同之外，而保留相同元件的附圖標記。

第二實施方式的原理和第一實施方式的原理是相同的，第二實施方式的不同之處主要在於噴射器10的實際結構，其中上引導部40是設置在噴嘴主體18與閥主體22之間的獨立件100，並且通過噴射器螺母28所施加的壓縮而保持固定。上引導部100引導針頭44穿過引導孔102，並且所述引導孔102與閥主體22相結合而限定控制腔室32。

如可以看見的，下引導部42靠近針座48和閥座36，並且在非限制性的例子中，所選擇的電絕緣表面被限制於引導表面S1、S2。此外，針16設置有環形突起，該環形突起的朝向針頭的上表面起到類似於第一實施方式的肩部50的作用，彈簧58支撐在該肩部50上並且朝向關閉位置PF推動針16。因此，彈簧58被設置在上引導部100之下，而不再被設置在控制腔室32內，並且其被壓縮而抵靠所述肩部50。

此外，上引導部100還設置有基本平行於引導孔102的貫穿通道，中間連接構件104延伸穿過所述貫穿通道，該中間連接構件可以與上構件90集成在一起並且簡單地延伸到上引導部100之下，或者該中間連接構件可以獨立於上構件90並被連接到該上構件。

在上引導部100之前，電路84包括盤狀件106，該盤狀件包括設置有中央開口110的環形盤108，連接片112從該環形盤108向外延伸。環形盤108被設置在上引導部100與彈簧58之間，針16延伸穿過開口110。盤的下表面114被用作彈簧58的支撐面，同時，連接片112匹配於上引導部100的輪廓，如圖5所示，以便在上引導部100之下重新接合中間連接構件104。盤狀件106是金屬的並且塗覆有電絕緣塗層Rie，除了用於彈簧的支撐面114以及連接片112的電連接到中間連接構件104的端部之外。

在圖6示出的替代方案中，中間連接構件104具有剛性螺柱的形式，其沿平行於軸線A和連接片112的直線延伸，僅僅是環形盤108的小突出部。盤狀件106甚至可以簡單地由墊圈來替代，該墊圈的內徑足以供針16穿過，並且外徑足夠大以接收中間連接構件104，同時維持用於燃料的足夠的傳送剖面，而不產生壓縮和壓降。在這種情況下，墊圈不具有連接片。

當針16處在關閉位置PF時，電路84是閉合的並且包括上構件90和中間連接構件104，然後是盤狀件106，然後是彈簧58，然後是針16，一直遠到針座48，並且最後是噴嘴主體18，從閥主體座36遠到地G。

當針16處在完全打開位置PO時，電路84也是閉合的並且其包括上構件90和中間連接構件104，然後是盤狀件106，然後是彈簧58，然後是針，一直遠到針頭的頂部52，然後是閥主體22，從控制腔室的頂部56遠到地G。

說明書中使用了以下附圖標記：

10 噴射器

12 噴射系統

14 噴嘴

16 針

18 噴嘴主體

20 控制閥

22 閥主體

24 致動器

26 致動器主體

28 噴射器螺母

29 噴射器的主體

30 孔

32 控制腔室

34 下端

36 閥主體座

38 噴射孔

40 上引導部

42 下引導部

44 針頭

46 尖端

48 針座

50 肩部

52 針頭頂部

54 閥主體的下表面

56 控制腔室的頂部

58 彈簧

60 閥主體的主要孔

62 用於軛的廣闊空間

64 由磁軛和閥杆組成的組件

66 通向閥主體的通道

68 致動器主體中的補充通道

70 連接器

72 用於燃料的循環迴路

74 高壓迴路

76 低壓迴路

78 分支通路

80 排放通路

82 用於識別針的位置的裝置

84 電路

86 突出部

88 電連接

90 連接構件

92 呈盤的形式的構件

94 盤的中央開口

96 外圍延伸部

98 彈簧的支撐面

100 獨立的上引導部

102 上引導部的引導孔

104 中間連接構件

106 盤狀件

108 環形盤

110 盤的中央開口

112 連接片

114 彈簧的支撐面

120 定位開口

122 對中楔形物

124 寬的開口

A 軸線

d44 針頭直徑

PF 針的關閉位置

PO 完全打開位置

Pi 中間位置

G 地

EM 電測量

Rie 電絕緣塗層

ECU 計算機

Vsupp 電源電壓

Ri 絕緣電阻

Re 電阻

R1/R2 其它電阻