專利名稱：流體注射器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體注射器和用于制造流體注射器的方法。已知的流體注射器包括殼體、閥體和插入殼體的促動器單元。閥體包括具有接受針狀物的凹部的管頭(cartridge)。張緊彈簧靠在固定到針狀物上的閥體上。另一方面，張緊復(fù)位彈簧靠在閥體內(nèi)部形成的彈簧支撐物上。除此之外，促動器單元作用于針狀物上。依靠促動器單元和復(fù)位彈簧的受力平衡，針狀物打開或關(guān)閉噴嘴并以此控制燃料注入。具有壓電促動器的促動器單元應(yīng)用于越來越多的申請中。其具有對促動信號極快速響應(yīng)時間的優(yōu)勢并且類似地允許在一個氣缸工作周期內(nèi)多次注入到內(nèi)燃機氣缸里。
WO 03/016707 A1公開了一種具有燃料供給連接器、殼體、促動器單元、和閥體的流體注射器。殼體是雙重制管的并且具有能容納促動器單元的凹部。促動器單元包括作用于針狀物上的壓電促動器。在雙重管形的殼體壁之間，燃料從連接器被導(dǎo)入閥體的燃料入口。閥體包括具有容納針狀物的凹部的殼體部分。依靠針狀物的位置，噴嘴被打開或關(guān)閉并且燃料分別地被注入或不注入。
日益嚴格的立法關(guān)系到可以在其中布置流體注射器的內(nèi)燃機的噴射物，使之有必要為減少噴射物的措施付出大量努力。對于阻止排氣噴射物來說非常重要的是能夠精確地加入流體劑量。
本發(fā)明的目標是創(chuàng)建流體注射器和用于制造流體注射器的方法，其以簡單的方式允許校準流體注射器。
該目標是通過獨立權(quán)項的特征實現(xiàn)的。在從屬權(quán)項中給出了本涉及到流體注射器的本發(fā)明以具有殼體、閥體、和插入殼體的促動器單元的流體注射器為特征。閥體包括具有接受針狀物的凹部的管頭。閥體另外包括布置在相對針狀物固定位置處的空心體并形成第一彈簧支撐物。閥體另外包括接受管頭的閥蓋并形成第二彈簧支撐物。復(fù)位彈簧一方面靠在第一彈簧支撐物上，另一方面靠在第二彈簧支撐物上。當(dāng)殼體和管頭保持在相對彼此固定的位置時，閥蓋、殼體和管頭組成為以使得在閥蓋同殼體以及閥蓋同管頭永久地互相固定在一起之前閥蓋相對于殼體和管頭是可移動的。通過相對于殼體和管頭移動閥蓋，可以容易地設(shè)定復(fù)位彈簧的張緊并且以此可以容易地校準流體注射器的流體流動特性。
涉及到用于制造流體注射器方法的本發(fā)明另外以通過在校準后移動閥蓋和永久地將閥蓋固定到殼體和管頭上來校準流體注射器的流體流動特性的步驟為特征。以此復(fù)位彈簧的張緊可以在校準工序過程中改變而不需要拆裝(dissembling)流體注射器。如果閥蓋在校準工序過程中相對于殼體和管頭在轉(zhuǎn)移(transitory)方向上無旋轉(zhuǎn)運動地運動，可以容易地確保針狀物和管頭的轉(zhuǎn)動位置保持不變。這保證了通過磨光工序形成對齊的針狀物和管頭的區(qū)域保持對齊，其防止在流體注射器的操作過程中焦化(coking)的形成。
在流體注射器的有利實施例中閥蓋包括第一密封元件，其密封了閥蓋和管頭間的連接。以此可以保證，在閥蓋永久地固定到殼體并固定到管頭之前在閥蓋和管頭間的連接區(qū)域中實質(zhì)上沒有泄露。那樣可以非常精確地進行流體注射器的校準工序。
在另外的流體注射器的有利實施例中殼體包括第二密封元件，其密封了殼體和閥蓋間的連接。以此可以容易地保證，在閥蓋永久地固定到殼體之前在殼體和閥蓋間的連接區(qū)域中實質(zhì)上沒有泄露。那樣可以非常精確地進行流體注射器的校準工序。除此之外可能沒必要通過永久固定工序為密封殼體和閥蓋間的連接提供可能是例如焊接的操作。
在另外的流體注射器的有利實施例中，閥蓋包括螺紋而殼體包括相對應(yīng)的螺紋并且閥蓋被擰到殼體的螺紋中。以此閥蓋相對于殼體的軸向位置可以精確地在校準工序中改變。如果在校準工序過程中管頭優(yōu)選和殼體通過工具固定在其轉(zhuǎn)動位置上，在這方面將是有利的。以此可以容易地確保針狀物和管頭的轉(zhuǎn)動位置保持不變。這保證了通過磨光工序形成對齊的針狀物和管頭的區(qū)域保持對齊，其防止在流體注射器的操作過程中焦化的形成。
本發(fā)明的示范實施例在下面借助于示意圖進行了解釋說明。這些如下
圖1流體注射器，圖2根據(jù)圖1的部分未組裝的流體注射器和圖3另一個根據(jù)圖1的流體注射器的實施例。
出現(xiàn)在不同圖例中具有相同設(shè)計和功能的元件由相同的參考特性加以識別。
流體注射器(圖1)，其作為用于內(nèi)燃機的流體注射器，包括殼體1、閥體2、促動器單元3、燃料連接器4和熱量補償器5。燃料連接器4設(shè)計成連接到內(nèi)燃機的高壓燃料室，其中燃料儲存在例如大約200Bar壓力的高壓下。
殼體1具有管狀的形狀。燃料連接器4在一個殼體1的自由端上固定到殼體1。熱量補償器插入到殼體5內(nèi)并接觸到促動器單元3。促動器單元3在優(yōu)選的實施例中包括壓電促動器，其依賴施加到它的控制信號改變其軸向長度。然而促動器單元3還可以包括另外的促動器類型，那種情況被本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所周知。這種促動器可能是螺線管。
流體注射器另外包括閥體2。閥體2包括具有軸向通過管頭21的凹部211的管頭21。管頭21的凹部211容納了針狀物22。在凹部211的一個自由端上形成了注射噴嘴213，其依賴針狀物22的軸向位置決定打開或閉合。
閥體另外包括空心體23，其例如通過卷移(crimp)方式優(yōu)選永久地固定到針狀物上的。空心體23形成了用于復(fù)位彈簧25的第一彈簧支撐231。閥蓋26形成了第二彈簧支撐261。復(fù)位彈簧25在第一和第二彈簧支撐231、261之間預(yù)緊。復(fù)位彈簧25預(yù)緊的方式在以下進行了非常詳細的描述。
閥蓋26至少容納了管頭21的一部分。一旦流體注射器完全裝配后，管頭21和閥蓋26就永久地相互固定。它們通過焊接并優(yōu)選通過激光焊接永久地相互固定。另一方面，閥蓋26固定到殼體1上。這種固定優(yōu)選通過焊接實現(xiàn)，尤其是激光焊接。
燃料從促動器單元3繞燃料連接器4朝向注射噴嘴213引導(dǎo)。確定注射噴嘴213是打開或是關(guān)閉的針狀物22的軸向位置依賴于復(fù)位彈簧25和促動器單元3之間的受力平衡而決定。流體注射器設(shè)計成通常是關(guān)閉的，那意味著如果沒有控制信號施加到促動器單元3上，就將針狀物推入其位置并通過此來關(guān)閉注射噴嘴3。如果各自的控制信號施加到促動器單元，其改變其軸向長度并以此控制是否注射噴嘴213通過針狀物22打開或關(guān)閉。
在流體注射器的制造工序過程中，燃料連接器4、熱量補償器5和促動器單元3被插入到殼體1中。針狀物22插入到管頭21的凹部211中。之后空心體23在給定的軸向位置上固定到針狀物22。在此實施例中將空心體23卷移到針狀物22。將復(fù)位彈簧25推到空心體23上并靠在空心體的第一彈簧支撐231上。針狀物22接觸到促動器單元3。優(yōu)選空心體在其一個自由端焊接到促動器單元3并且在另一個自由端焊接到針狀物22上。之后將閥蓋26推過管頭21直到其到達相對于管頭21的給定的軸向位置，其位于殼體1的導(dǎo)桿11上。然后它能夠在當(dāng)殼體1和管頭21保持在相對于彼此固定的位置上時軸向地相對于殼體1和管頭21移動。如果閥蓋26包括優(yōu)選O形環(huán)的第一密封元件27，則能夠?qū)崿F(xiàn)閥蓋26和管頭21之間非常緊密的連接。第一密封元件27在閥蓋26和管頭21互相接觸的區(qū)域中密封了在閥蓋26和管頭21之間的連接。除此之外第二密封元件28布置在導(dǎo)桿11區(qū)域的殼體中。殼體1和閥蓋26之間的連接以此緊密地密封起來。
流體注射器在下一個步驟中連接到流體供給器上并在給定壓力下接受流體尤其是燃料供給。然后促動器單元3可以接受各自的控制信號的供給并且可以測量由流體注射器施加劑量的燃料量。如果實際供給的流體量不符合預(yù)期的流體供給量，閥蓋的軸向位置得以改變。之后促動器單元3再次接受控制信號的供給并且于是由流體注射器施加劑量的流體量再次得以測量并與所需的燃料量進行比較。重復(fù)這些步驟直到流體注射器通過隨后改變閥蓋26的軸向位置來施加正確液體量的劑量。通過改變閥蓋26的軸向位置，調(diào)整復(fù)位彈簧25的張緊并以此校準流體注射器的流體流動特性。
而代之以測量實際施加劑量的流體并將其與所需施加劑量的流體進行比較，還可以測量流體注射器的其他物理屬性并與在校準工序過程中各自所需的值進行比較。
在校準工序過程中閥蓋26相對于殼體1和管頭21沿轉(zhuǎn)移方向移動，而不相對于管頭21和優(yōu)選對于殼體1進行旋轉(zhuǎn)運動。以此其有效地防止針狀物22和管頭21改變它們相對于彼此的旋轉(zhuǎn)位置。保持此相對的旋轉(zhuǎn)位置是需要的，因為管頭21和針狀物在先前的制造工序步驟中被磨合到一起為了保證針狀物和管頭的外圓錐輪廓精確地對齊。這防止了焦化的積聚，針狀物22和管頭21之間相對的旋轉(zhuǎn)移動可能引發(fā)圓錐型的外部區(qū)域不再對齊，其隨后將有助于焦化的積聚。
在流體注射器的流體流動特性得以校準之后，閥蓋26永久地固定到殼體和管頭上。這優(yōu)選通過焊接，尤其是激光焊接得以實現(xiàn)。焊接可以是這種緊密地密封閥蓋26和殼體1之間的連接，并可以分別地將管頭21或者只有圓周的部分焊接到一起，如果通過密封元件27和/或28，已經(jīng)能夠確保長久的緊密密封的話。
在另外的流體注射器實施例(圖3)中，閥蓋包括螺紋262，殼體1包括相應(yīng)的螺紋12并且閥蓋26擰入殼體1的螺紋12中。
在校準工序過程中通過將閥蓋26擰入殼體1中，閥蓋26相對于殼體1和管頭21沿轉(zhuǎn)移方向移動。優(yōu)選管頭和優(yōu)選殼體在校準工序過程中通過在它們旋轉(zhuǎn)位置上的工具固定。以此其有效地防止針狀物22和管頭21改變它們相對于彼此的旋轉(zhuǎn)位置。保持此相對的旋轉(zhuǎn)位置是需要的，因為管頭21和針狀物在先前的制造工序步驟中被磨合到一起為了保證針狀物和管頭的外圓錐輪廓精確地對齊。用于制造的工序分別地相應(yīng)于用于流體注射器的第一個實施例。
在流體注射器的簡單實施例中，如果殼體1、管頭21和閥蓋26制造得相當(dāng)精確，以至于能夠確保即使沒有第一和第二密封元件27、28，實質(zhì)上也不存在通過連接的泄露，則可以忽略第一和/或第二密封元件27、28。如果在校準工序中可以接受少量的流體泄露，它們也可以忽略。在另外的替代實施例中管頭21包括第一密封元件27和/或閥蓋26包括第二密封元件28。
權(quán)利要求
1.一種流體注射器，具有殼體(1)、閥體(2)以及插入殼體的促動器單元(3)，其中，所述閥體(2)包括具有容納針狀物(22)的凹部(211)的管頭(21)；布置在相對針狀物(22)固定的位置上并形成第一彈簧支撐(231)的空心體(23)；容納管頭(21)并形成第二彈簧支撐(261)的閥蓋(26)；一方面靠在第一彈簧支撐(231)上并且另一方面靠在第二彈簧支撐(231)上的復(fù)位彈簧(25)，如此形成閥蓋(26)、殼體(1)和管頭(21)使得在閥蓋(26)同殼體(1)以及閥蓋(26)同管頭(21)永久地相互固定在一起之前，當(dāng)殼體(1)和管頭(21)相對于彼此保持在固定的位置時，閥蓋(26)相對于殼體(1)和管頭(21)可移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體注射器，其特征在于，所述閥蓋(26)或管頭(21)包括密封閥蓋(26)和管頭(21)之間的連接的第一密封元件(27)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的流體注射器，其特征在于，所述殼體(1)或閥蓋(26)包括密封殼體(1)和閥蓋(26)之間的連接的第二密封元件(28)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的流體注射器，其特征在于，所述閥蓋(26)包括螺紋(262)，且所述殼體(1)包括相應(yīng)的螺紋(12)，閥蓋(26)可擰入殼體的螺紋。
5.一種用于制造流體注射器的方法，所述流體注射器具有殼體(1)、閥體(2)以及插入殼體(1)的促動器單元(3)，其中，閥體(2)包括具有容納針狀物(22)的凹部(211)的管頭(21)；布置在相對針狀物(22)固定的位置上并形成第一彈簧支撐(231)的空心體(23)；容納管頭(21)并形成第二彈簧支撐(261)的閥蓋(26)；一方面靠在第一彈簧支撐(231)上并且另一方面靠在第二彈簧支撐(261)上的復(fù)位彈簧(25)，如此形成閥蓋(26)、殼體(1)和管頭(21)使得在閥蓋(26)同殼體(1)以及閥蓋(26)同管頭(21)永久地相互固定在一起之前，當(dāng)殼體(1)和管頭(21)相對于彼此保持在固定的位置時，閥蓋(26)相對于殼體(1)和管頭(21)可移動，所述方法包括如下步驟-通過移動閥蓋(26)來校準流體注射器的流體流動特性并且在此之后-永久地將閥蓋(26)固定到殼體(1)和管頭(21)上。
全文摘要
一種流體注射器包括殼體(1)、閥體(2)和插入到殼體(1)中的促動器單元(3)。閥體(2)包括具有容納針狀物(22)的凹部(211)的管頭(21)。閥體另外包括布置在相對針狀物(22)固定的位置上并形成第一彈簧支撐(231)的空心體(23)。閥體另外包括容納管頭(21)并形成第二彈簧支撐(261)的閥蓋(26)。復(fù)位彈簧(25)一方面靠在第一彈簧支撐(231)上并且另一方面靠在第二彈簧支撐(261)上。閥蓋(26)、殼體(1)和管頭(21)如此形成使得在閥蓋(26)同殼體(1)以及閥蓋(26)同管頭(21)永久地相互固定在一起之前，當(dāng)殼體(1)和管頭(21)相對于彼此保持在固定的位置時，閥蓋(26)相對于殼體(1)和管頭(21)可移動。
文檔編號F02M61/20GK1926327SQ200480040926
公開日2007年3月7日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者L·馬泰烏奇, R·斯夸爾茨尼 申請人:西門子Vdo汽車公司