CN1067744C - 燃料入喷阀门 - Google Patents

Abstract

已知的燃料入喷阀门中使用的阀门顶针，由一个管状衔铁、一个起联接件作用的阀门顶针部分和一个阀门塞组成。单个构件之间的联接是通过有物质熔合的装配方法，如焊接或锡焊等来实现。新的燃料入喷阀门的优点是：它使用了一种阀门顶针(18)，其单个构件，如阀门顶针部分(19)和阀门塞(24)，通过无物质熔合的装配方法牢固地联接起来。在理想的情况下，在阀门顶针(18)中只含有挤压结合。燃料入喷阀门特别适用于混合压缩、外部点燃式燃烧动力机械的燃料入喷装置。

Description

燃料入喷阀门

本发明涉及一种燃料入喷阀门。

DE-OS4008675已报导了一种燃料入喷阀门，它拥有一个阀门顶针，此顶针又由衔铁、阀门塞和一个联接此二者的套筒或套管形的联接管构成。上述构件都是单独加工成形的，随后通过诸如激光焊接之类的有物质熔合的装配方法联成一体。有物质熔合的装配方法的应用导致至少两个联接位置的出现。由于焊接或锡焊之类的联接过程中出现的热应力，会引起阀门顶针出现不希望的变形。衔铁在径向上完全地、且在轴向上至少部分地包围着联接管，这是由于联接管被固定于衔铁中的纵向通孔中。联接管自身也拥有一条纵向的内部通孔，而燃料就从其中流向阀门塞，其后在它附近，通过位于联接管壁上、径向走向的横孔流出。

因此，本发明的目的是提出这样一种燃料入喷阀门，使得能够以非常简单且低成本的方式就可以制造出入喷阀门的顶针，无需采用物质熔合的方法即可使顶针的各部分实现牢固可靠的连接，从而避免因热应力的影响而造成顶针变形。

为了达到上述目的，本发明提出了一种燃料入喷阀门，拥有一个被磁线圈环绕的芯，一个固定的阀门座，一个与芯相对的衔铁，一个与阀门座配合的阀门顶针，它由衔铁、阀门塞和筒形阀门顶针部分组成，其中阀门顶针部分位于衔铁和阀门塞之间，并且衔铁、阀门顶针部分和阀门塞直接相互固定联接在一起，其特征是：阀门顶针部分和阀门塞之间的固定联接是通过一种没有物质熔合的装配方法实现的，而且为了达到固定联接，在阀门顶针部分和阀门塞的联接范围内配置了一个撑固件。

有利的是，阀门塞自其表面开始有一个凹坑，阀门顶针部分以其一个末端插入到其中，阀门顶针部分沿纵向有一条贯穿的内通道，在它当中装有所述撑固件，它至少要部分地被阀门塞包围。

所述阀门塞中的凹坑呈圆柱形，并有坑底面，阀门顶针部分和撑固件就位于其中。

所述阀门塞中的凹坑的底面经过球形阀门塞的中心，因而处于球赤道面内。

所述撑固件呈圆柱形，在实现牢固联接之前，其外径略小于阀门顶针部分的内通道的直径。

所述撑固件有一个上侧面，它在阀门塞的凹坑中朝向外侧。在此上侧面加工有一个凹陷，在牢固联接的实现过程中，工具能进入到它中。

所述阀门塞拥有一个圆柱段，它被插入到阀门顶针部分的一个端部的内通道中，并且在端部紧压一个以环件形式的撑固件。

阀门塞拥有一个球形块，它呈半球状，向圆柱段过渡的界面处于球赤道面内。

环绕着阀门顶针部分的端部的环件可以是封闭的，或者是有开口的。

所述阀门顶针部分和衔铁之间的固定联接同样是没有物质熔合的。

所述阀门顶针部分可部分地被压入到衔铁的纵向孔中，也可部分地压到衔铁的端部的外缘上。

本发明的燃料入喷阀门具有的优点是：以非常简单并且造价低下的方法，就可以制造出入喷阀门的顶针，此顶针的各组成部件间的联接方式简单、牢固可靠，且无热应力的作用后果。此优点通过下述创造性的方法得到实现：组成阀门顶针的构件是阀门塞和阀门顶针部分，其中阀门顶针部分起到衔铁和阀门塞的联接件的作用，它与阀门塞之间的牢固联接通过没有物质熔合的装配方法实现。合适的装配方法包括诸如压入、挤压、夹卡、挤入等已知的方法，其优点在于，可以实现阀门顶针的两个构件间牢固可靠的联接，阀门顶针不发生不希望出现的变形。而采用如焊接或锡焊之类的有物质已知合的装配方法，这种变形由于大的热应力作用很可能出现。成本下降的原因是构件的公差的容忍范围相对加大。这是由于精确地设置装配过程的工艺参数可以良好地补偿偏差的缘故。此外，阀门顶针制造过程的生产效率可以很高，因为生产过程能够高度自动化进行。

优选方案的优势之处在于：在阀门塞中预加工出一个圆柱形凹坑，筒状阀门顶针部分被置于其中。一个撑固件被送入到阀门顶针部分内部，它至少部分地被阀门塞环绕。最终的挤压过程，即阀门顶针部分与阀门塞的牢固联接的形成过程，发生于撑固件被送入之后。使用可在阀门顶针部分的内通道中运动的工具，对撑固件施加一个轴向作用力。特殊的优点在于，如果在撑固件面对工具的一侧上预加工出凹坑(预冲击)，那么工具的错位滑动的可能性将完全被排除，力的作用效果得到保证。此时，撑固件的材料将发生塑性变形，由此达到良好的面压力从而实现阀门顶针部分与阀门塞的最佳联系。

同样具有优势的是：在阀门塞上有一个圆柱段，筒状阀门顶针部件就可以套装在阀门塞的此圆柱段上。使用一个环将阀门顶针部件在此圆柱段范围内圈住，挤压工具作用于此套环上，以获得阀门顶针部分与阀门塞之间的牢固联接。

无物质熔合的装配方法也应用于筒状的阀门顶针部分与管状衔铁之间的联接。特别简单又便宜的联接方法就是将阀门顶针部件压入到衔铁的内部纵向孔中，或挤压到衔铁的外周边上去。这样做的优点是：如果衔铁的内侧或外圆加工成台阶形，这些台阶就分别起到阀门顶针部分的压入或挤压过程的终止器的作用。

图例：

本发明的实施例在图例中简单示出并在随后的说明中详细地加以解释。

图1示出一个燃料入喷阀门，其中使用一本发明的阀门顶针，

图2示出一个阀门顶针的两个构件之间的第一种联接方式，

图3示出阀门顶针的两个构件之间的第二种联接方式，

图4示出阀门顶针的两个构件之间的第三种联接方式，

图5示出阀门顶针的两个构件之间的第四种联接方式，

其中图2和3所示为球形阀门塞与套筒形阀门顶针部分间联接的可能选择，而图4和5所示为套管形阀门顶针部分与套管形衔铁间的联接的可能选择。

实施例的说明：

图1中所示的燃料入喷阀门，用于混合压缩、外部点燃式燃烧动力机构的燃料入喷装置中，拥有一个被磁线圈1包围着，并起到燃料流入管作用的芯2，它的外径在其全长范围上都可以保持恒定不变。线圈体3在径向上呈台阶形，承载着磁线圈1的绕线，并与芯2一起使得入喷阀门在磁线圈1的区域成为一个紧凑结构。

在芯2的下芯端9，与阀门纵轴10同心地安置着一个套管状的金属中间件12，二者接合部位通过焊接密切地联在一起，而且中间件12沿轴向部分地包覆着芯端9。线圈体3和中间件12的液流下游侧为管状阀门座截体16的伸展区，此载体与中间件12固定地联在一起。在阀门座载体16的内部有一个纵孔17，它与阀门纵轴10同心。在此纵孔17中安置着本发明的阀门顶针18，它拥有一个套筒或套管状的阀门顶针部分19。在阀门顶针部分19的液流下游方向的端部23上，为一个阀门塞24。它的整体外部轮廓为球状，在球面上有五个缓平区，以便于燃料通过。此球形阀门塞2 4根据本发明与管状阀门顶针部分19通过无物质熔合的装配方法固定地联接起来。

如人们所知，入喷阀门的开关是通过电磁式控制的。由磁线圈1、芯2和衔铁27构成的磁回路的作用就是实现阀门顶针18的轴向移动，从而使得阀门克服回位弹簧26的弹力打开以及关闭阀门。可以取例如管状的衔铁27，在第一个实施例中，与被插入到衔铁27中的阀门顶针部分19，在其与阀门塞24遥望相对的一端20，通过焊线实现固定的联接，并且与芯2对齐。阀门顶针部分19与衔铁27和阀门塞24联接在一起，共同构成阀门顶针18。

在纵向孔17中，在阀门座载体16遥望相对于芯2的一端，即其液流下游端，通过焊接严密地装配有圆柱形的阀门座体29，它拥有固定的阀门座30。在阀门顶针18沿阀门纵轴10轴向移动过程中，阀门塞24的导向由阀门座体29的导向开孔32完成。阀门塞24与阀门座体29的阀门座30相互配合，后者呈沿液流方向逐渐变细的圆台形。阀门座体29在其背对阀门塞24的端面上通过激光等手段完成的焊线与筒形的喷嘴片34牢固密闭地联接在一起。喷嘴片34上通过腐蚀或冲孔等方法加工形出外喷开口39，其数量至少是一个、可以取为四个。

阀门座体29及喷嘴片34的送入深度确定了阀门顶针18的行程。其中阀门顶针18对应于磁线圈1未被激态的一个端位，是由阀门塞24处于阀门座体29的阀门座30之中时的位置给定，而阀门顶针18对应于磁线圈1受激发态的另一个端位，是由衔铁27接触到芯端9时的位置给出。

芯2的液流通孔46与阀门纵轴10同心，在它当中装入了一个调节套筒48，用以调节与之相接触的回位弹簧26的预应力。此回位弹簧26的另一端压靠于阀门顶针部分19之上。此外，入喷阀门被塑料喷覆层51所包封，它自芯2起沿轴向跨过磁线圈1一直延伸到阀门座载体16。在此塑料喷覆层51的制备过程中可同时喷置好电源插座52。

在图2中，阀门顶针18作为单一构件加以放大后示出，其中只显示出了套管状阀门顶针部分19和阀门塞24，而未给出衔铁27的示意图形。阀门顶针部分19和阀门塞24之间牢固的、具有创新性但无物质熔合的联接方法可如下详解。在阀门顶针部分19的管壁上，开一条壁厚方向上穿透的缝58，此缝在长度上则贯穿阀门顶针部分19的全长。通过此缝58，由衔铁27流入到阀门顶针部分19的内部通道59的燃料就可进入到纵孔17中去并进而到达阀门座30。保证燃料流在入喷阀门中最终到达外喷开口39，并通过它喷入到燃烧动力机械的吸管或汽缸中。缝58液流横截面积很大，因而燃料可以很快地通过它由内部通道59流到纵孔17中并进而到达阀门座30。此外除了缝58外，还可以在阀门顶针部分19上加工圆形及其它形状的液流开口，使得燃料在圆周上分配更均匀些。由薄板段制造阀门顶针部分的加工过程异常简单方便，这种制造方法也允许人们使用种类极其繁多的材料。由于阀门顶针部分19上开有缝58，使得它呈弹簧特征，因而对衔铁27的内孔、阀门顶针部分19自身，以及阀门塞24的公差要求相当宽松，这是因为阀门顶针部分19的弹簧特性的柔顺性，可以使其两端在应力作用下分别被插入到其它构件中去，这同时也使得装配过程易于进行。

通过本发明的阀门顶针18，就可以使用无物质熔合的组装方法，诸如压入、嵌卡或挤压方法，实现阀门顶针部分19与阀门塞24的联接，从而取代在此之前普遍使用的包含物质熔合过程的组装方法(如焊接)所达到的联接。如图2所示的第一个实施例中，在阀门塞24上自其外缘的一侧起开出一个凹坑62，它呈圆柱形，直径大致与管状阀门顶针部分19的直径相等。凹坑62的加工方法可以是钻、铣、侵蚀或磨加工。凹坑62可以伸展至球形阀门塞24的球心，或者球赤道面63处，如点一划线所示的位置。

接下来阀门顶针部分19的末端64将被插入到这个凹坑62中。此过程中，由于有纵向缝58，存在着一定的弹性，故可以通过轻微挤压，使阀门顶针部分19的直径略微缩小，从而极其容易地将其插入进去。随后松开阀门顶针部分19，它将以其末端64靠回弹力挤压凹坑62的内侧面，而阀门顶针部分19的一个端面65则立于凹坑62的底面66之上。为了保证满足整体强度要求及所希望的联接，另外还使用了一个圆柱形撑固件68，它由易变形材料(如软金属)制成，从阀门顶针部分19上与其端65相对的另一端面69处装入。此圆柱形撑固件68的直径稍小于阀门顶针部分19的内通道59的直径。撑固件68沿此内通道59下滑到阀门塞24的凹坑62中，落到凹坑底面66上。放入了撑固件68后，就可以进行挤压，以实现阀门顶针部分19和阀门塞24的固定联接了。使用如压柱形的工具70，让它沿轴向在内通道59中运动，在撑固件68背对端面65的另一端面，即上侧面72上施加一个轴向压力。撑固件68的上侧面72上已有凹陷75(预冲压)以便更好地与工具70嵌接。凹陷75可位居中央，并呈锥形轮廓。撑固件68上的凹陷75，根据工具的形状也可加工成槽、喇叭口、杯口、沟及其它形状。

由于受轴向压力作用，撑固件68发生塑性变形，其中沿径向向外流变的材料使得阀门顶针部分19的末端64牢牢地挤压到阀门塞24/阀门顶针部分19的接触面上。通过撑固件68的塑性变形，形成了非常好的面挤压接触从而达到理想的联接。也可以考虑用其它形状的固体代替圆柱形的撑固件68实现挤压。受力作用的球、片或者锥体形状固体均可作为撑固体68，以实现阀门塞24和阀门顶针部分19的牢固联结。图中则未示出。

阀门顶针18的另一个实施例在图3中示出，这里的联接同样没有阀门塞24和阀门顶针部分19上物质之间的熔合。在此实施例中，球形的阀门塞24的一侧经过加工后，已不再呈球形轮廓。此加工仅限于球体的半边，而从赤道面63起球的另一侧仍保持球形不变，即球形块77，这里具体的情形是半球块。阀门塞24的这个球形块77与阀门座30相配合。此处，与阀门座30相配合的块77并不要求一定是半球，如图3所示的那样；它即可以比半球大一些，也可以小一些。与球形块77的球面相背对的部分可以用诸如车削、磨或腐蚀等方法，加工成由球形块77上凸起的圆柱段78。

这个圆柱段78的直径，大致与阀门顶针部分19的内通道59相同，以便于阀门顶针部分19以其端段64相当容易地装套到此圆柱段78上。另外阀门顶针部分19的端段64也略微张开一些。借助其弹性回复，阀门顶针部分19自被装套上起就已经挤压被包套的圆柱段78的外表面80了。为了达到阀门塞24与阀门顶针部分19的牢靠联接，在阀门顶针部分19的端段64上滑套或挤压上一个环82。环82可以是封闭的，也可以有开口。挤压工具84仅仅用箭头示意出来，这里的作用力主要是径向的。环82和阀门顶针部分19位于球形块77的上部界面85上，它可位于例中的球赤道面63上。图1至3各示出一个球形阀门塞24。而阀门塞24也可以是其它形状，如锥形、柱形等。

图4和图5给出阀门顶针18的另两个实施例，其中只示出了筒状的阀门顶针部分19和与之相固定的各自的衔铁27，而省略了阀门顶针部分19上与衔铁27所在端相对的另一端上的阀门塞24。如图2和3所示的实施例那样可实现阀门塞24与阀门顶针部分19的联接。图4和5则想更多地说明阀门顶针部分19与衔铁27之间的牢靠联接也同样可以使用没有物质熔合的装配方法实现。当衔铁27呈台阶形时，这种联接更具优势。近似于管状的衔铁27，拥有一个内部纵向孔86，它贯穿衔铁27的全长，以保证将燃料向阀门塞24的传输。在纵孔86中有一朝上的台阶87，它用于承载回位弹簧26。

图4所示的实施例中，纵孔86除了台阶87外，还有一位于液流下游的台阶88，顺液流方向看它使得纵孔86的横截面积变大。这个台阶88可选择一个尺寸，使得管状阀门顶针部分19可以进入到衔铁27的内纵孔86中，并且在深度上使得阀门顶针部分19的上端面69接触到台阶88，纵孔86在台阶88以上的部分，其直径等于阀门顶针部分19的内通道59的直径。阀门顶针部分19将被压入到纵孔86中去，也就是说，衔铁27和阀门顶针部分19之间是一种挤压配合。这个配合要很紧，以保证燃烧动力机械的入喷阀门在长期运行及相应的振动情况下，联接安全可靠。阀门顶针部分19在其被衔铁27包围的上部区域可以有一个压花，从而允许为此配合选取宽松的(较大的)公差。挤压联接起因于接合件之间的接触表面挤压造成的摩擦，而接触表面挤压则由于两个构件相对尺寸的出超引起变形所致。这种具有力作用的联接可以毫无问题承受随入喷阀门打开时作用于阀门顶针18上的拉力。

图5所示为阀门顶针部分19和衔铁27之间挤压联接的第二个实施例，其中筒形阀门顶针部分19被挤压于衔铁27的外缘上。衔铁27的外缘呈台阶状，其中的一个外部台阶89大致处于衔铁27轴向的中段。顺液流方向看，衔铁27在经过台阶89后其外径减小。衔铁27的内部纵孔86直到放置回位弹簧26的上部台阶87处，保持直径不变。阀门顶针部分19被压置于具有较小外径的、位处下部的衔铁段90上，其中阀门顶针部分19以其上端面69接触台阶89。阀门顶针部分19的内通道59在衔铁27的液流下游区域的直径大致等于下部衔铁段90的外径。前面已提到的关于压入和压紧的说明在此同样有效。

Claims (12)

1．燃料入喷阀门，拥有一个被磁线圈(1)环绕的芯(2)，一个固定的阀门座(30)，一个与芯(2)相对的衔铁(27)，一个与阀门座(30)配合的阀门顶针(18)，它由衔铁(27)、阀门塞(24)和筒形阀门顶针部分(19)组成，其中阀门顶针部分(19)位于衔铁(27)和阀门塞(24)之间，并且衔铁(27)、阀门顶针部分(19)和阀门塞(24)直接相互固定联接在一起，其特征是：阀门顶针部分(19)和阀门塞(24)之间的固定联接是通过一种没有物质熔合的装配方法实现的，而且为了达到固定联接，在阀门顶针部分(19)和阀门塞(24)的联接范围内配置了一个撑固件(68、82)。

2．如权利要求1的燃料入喷阀门，其特征是：阀门塞(24)自其表面开始有一个凹坑(62)，阀门顶针部分(19)以其一个末端(64)插入到其中，阀门顶针部分(19)沿纵向有一条贯穿的内通道(59)，在它当中装有所述撑固件(68)，它至少要部分地被阀门塞(24)包围。

3．如权利要求2的燃料入喷阀门，其特征是：阀门塞(24)中的凹坑(62)呈圆柱形，并有坑底面(66)，阀门顶针部分(19)和撑固件(68)就位于其中。

4．如权利要求3的燃料入喷阀门，其特征是：阀门塞(24)中的凹坑(62)的底面经过球形阀门塞(24)的中心，因而处于球赤道面(63)内。

5．如权利要求2的燃料入喷阀门，其特征是：撑固件(68)呈圆柱形，在实现牢固联接之前，其外径略小于阀门顶针部分(19)的内通道(59)的直径。

6．如权利要求2至5之一的燃料入喷阀门，其特征是：撑固件(68)有一个上侧面(72)，它在阀门塞(24)的凹坑(62)中朝向外侧。在此上侧面(72)加工有一个凹陷(75)，在牢固联接的实现过程中，工具(70)能进入到它中。

7．如权利要求1的燃料入喷阀门，其特征是：阀门塞(24)拥有一个圆柱段(78)，它被插入到阀门顶针部分(19)的一个端部(64)的内通道(59)中，并且在端部(64)紧压一个以环件(82)形式的撑固件。

8．如权利要求7的燃料入喷阀门，其特征是：阀门塞(24)拥有一个球形块(71)，它呈半球状，向圆柱段(78)过渡的界面处于球赤道面(63)内。

9．如权利要求7或者8的燃料入喷阀门，其特征是：环绕着阀门顶针部分(19)的端部(64)的环件(82)可以是封闭的，或者是有开口的。

10．如权利要求1的燃料入喷阀门，其特征是：阀门顶针部分(19)和衔铁(27)之间的固定联接同样是没有物质熔合的。

11．如权利要求10的燃料入喷阀门，其特征是：阀门顶针部分(19)部分地被压入到衔铁(27)的纵向孔中。

12．如权利要求10的燃料入喷阀门，其特征是：阀门顶针部分(19)部分地压到衔铁(27)的下部衔铁段(90)的外缘上。