专利名称：燃料喷射器阀座内的槽装置的利记博彩app
技术领域：
本发明的领域本发明一般地涉及流体阀，更具体点说涉及内燃机燃料喷射器内针和阀座的界面。
本发明的背景目前在制造内燃机燃料喷射器时，针和阀座的界面是这样完成的，使针经过球面磨削和硬化，使圆锥形阀座成形，然后经过非常精密的磨削和硬化，结果便可制成良好的针和阀座的界面。
现有技术的制造方法的缺点为在工时和费用方面的耗费都很大。阀座的磨削是一个十分费钱和费时的过程。在大量生产燃料喷射器时，阀座的圆锥面磨削需要非常昂贵的机床和很多这样机床。一台典型的机床每年的耗费可超过五十万美元，此外还要加上这些机床的维护和损坏或耗用零件的更换费用，其数额可能超过一万五千美元。因此任何一种能减少所需磨削时间而增加生产的费用节省都是十分需要的。
在本发明中，仍然需要进行针和阀座的硬化，但磨削到尺寸的过程时间可大为减少。这样，本发明的一个优点是可以减少每年数百万个阀座磨削所需的时间。
本发明的另一个优点是可提供一种阀针和阀座的界面，该界面在长期使用后所产生的“耐久性磨损”(即互相贴合的磨损)不会使给定的脉动时间内流经阀座的燃料数量有任何显著的减少。简短地讲，这个优点可消除燃料喷射器的动态流率“向少油方向偏移”。
本发明的另一个优点是在操作燃料喷射器时可抑制阀针不让它冲击到阀座上。
本发明的另一个优点是可减少燃料喷射器内返回弹簧所需的闭合弹簧力。
本发明还有另一个优点是，由于阀座磨削工时的减少，制造时所用昂贵磨床的数量就可减少，结果投资就可节省。
本发明的综述上述这些和其他一些优点都可在内燃机的一个机电的燃料喷射器上实现，该燃料喷射器有一针或球状件与一圆锥形阀座件配合。该针被固定在一个与定子件对准的衔铁件上。有一螺线管的线圈卷绕在定子件上。有一返回弹簧能通过衔铁使针返回与阀座密封接触。针和阀座通过位在阀座下游的测流量孔控制来自供源的燃料的流动。当螺线管线圈通电时针被提升离开阀座，燃料就在针的周围流动并从测流量孔流出。我们对阀座所作的改进是在针和阀座的连接处制有一个槽装置。该槽形成一个保持燃料的油兜，可起到缓冲器的作用来使针闭合。
这些和其他一些优点在阅读下面的附图和详细的说明后当可有清楚的了解。
详细的附图在附图中
图1为一燃料喷射器的阀体部的剖视图；图2为图1中的燃料喷射器的针和阀座的放大的剖视图；和图3为另一个实施例的放大的剖视图。
详细的说明图1示出一个典型的燃料喷射器或阀门10的阀体部。在所示出的喷射器中，燃料是从燃料喷射器或阀门10的顶部，即图中最接近纸张顶部的那一端流到出口端的。这就是所谓顶供喷射器，但本发明的原理可应用于任何一种阀门，如底供或侧供喷射器，并可用于任何一种流体如水、汽油、柴油或别的燃料。所示喷射器10具有螺线管12、定子14、衔铁16、针18、偏置弹簧20、上导引件22、下导引件24、阀座26、阀座件27、孔板28、支承件30和阀体32。
螺线管或电磁线圈12可响应脉冲电信号来驱动燃料喷射器10使燃料从出口端34喷出。当线圈12被接上电流时，磁路便起作用。将衔铁16吸引到定子14上。连接在衔铁16上是往复运动的针18。当螺线管12通电时，该针18离开阀座26，燃料就通过阀座件27内的孔36、并通过孔件28从出口端34喷出。
衔铁16在往复运动时被上导引件22导引以便保持对准，而针18被下导引件24导引，这样衔铁和针的组合件就可沿燃料喷射器10的轴线往复运动。当螺线管12断电时，偏置弹簧20使衔铁16从定子14上分离，并且针18就坐落并密封在阀座26上。虽然与本发明无关，下导引件24借助于包含在阀体32的孔40内的阅座件27保持在阀体32内的台肩38上。阀座件27被O形密封环42密封以便防止燃料泄漏。测流量孔板28借助于支承件或垫圈30保持在阀座件27上，而垫圈30被阀体32的端部的成形夹持在位。
下导引件24有一中心孔，该孔导引着针18的往复运动。中心孔周围有多个燃料流动孔，以允许燃料能流动到阀座26。在这较优实施例中的测流量孔板为一薄的圆盘孔件或多个这样的孔件，如同在美国专利4,854,024、4,923,169或4,934,653中所示出的。
参阅图2，其中示出针18和阀座26在略微开启位置时(为了容易看清楚)的放大的状态。在该较优实施例中，阀座26为一圆锥形表面，而针18具有一球形端以便与阀座表面26配合。在圆锥形阀座26上有一沿着周向隔开的槽装置44，它定位在该针18与阀座26接触并密封之处。该针18实际上是与槽装置44的下游边46接触或密封，该下游边是在图2中朝向图纸底部的方向。该针18并不与该槽的上游边48接触，只是“虚拟的”接触。使槽装置44的尺寸保持较小以便尽量缩小对喷射器10流率的影响。
在阀座件27内设槽装置44的目的是为了防止喷射器的动态流率发生偏移，这种偏移是在零件磨损时容易发生的。早先，当零件由于数百万次的操作而磨损时，在针18和阀座26之间的磨损会造成并“抛光”一条宽的接触带。产生的净结果是由于针18和阀座26之间的“约氏量块”(Jo-block)效应或真空粘合效应而造成缓慢的分离或释放。导致的净结果是对喷射器的一个给定脉冲宽度的操作而言，喷射器的动态流率将向少油方向偏移(lean shift)。电驱动时间虽然恒定，但实际分离时间却是较少。
当针18和阀座件27采用上述那样的布置并且定子14和衔铁16的配合面互相平行时，该阀门能用酒精含量高的燃料操作，这种燃料的润滑性能极低。在本阀门中，大多数汽油燃料中所具有的润滑效果都可用来润滑表面以便减少磨损。但高酒精含量的燃料没有这样好的润滑特性。如图所示那样构造的阀门10还可允许其他可替代的燃料流动通过而不会产生有害的影响。
在闭合未设槽装置44的阀门时，随着针18接近阀座26，在接近的针与阀座之间的燃料流速不断增加，使针下面的压力不断降低，以致往往会将针18吸引到或“吸入”阀座26内，从而使冲击力增加。正确定位的槽装置44由于减少接近的针和阀座之间的燃料流速，能够缓冲针18对阀座26的冲击。流动通过槽装置44的燃料在流动期间会产生微小的扰动并生成小的压力峰值，该压力峰值能抑制阀门恰在闭合前的高速燃料流动。
槽装置44的另一个作用是与燃料的粘性配合，以便在阀门闭合时部分燃料从槽装置44移出时为该针18的坐落提供缓冲作用。这是由于针18骑跨在槽装置44上，而降落在槽装置44的下游边46上，与槽装置44上游边48并不接触，只是与其十分接近，从而从槽装置44内取得一定数量的燃料。
这样，槽装置44可起到多种作用作为密封装置可密封针和阀座的界面；作为针18的缓冲器；并作为阀座26的磨损减少装置；还可在寿命周期内尽量减少针和阀座的接触带的进一步增宽，这种增宽是由于零件磨损造成的并且有时被称为“耐久性磨损”该增宽能使动态的液流向贫乏方向偏移，这种偏移主要是减少流经阀门10的燃料数量。
在阀座件27的阀座表面26上制出槽装置44的一种方法是这样进行的开始时先固定阀座件27，使阀座表面26与一个未图示的成型刻痕刀具的切削刃对准。将一个预定量的压力施加在阀座件27上使阀座表面26相对于成型刻痕刀具的切削刃运动。在继续施加压力时，阀座件27的材料性质和所施加的压力用来限制槽装置44的深度。然后将阀座件27从夹具中取出并使它硬化。接下来在阀座表面26上完成“接触磨削”(touch grind)来精整阀座。在阀座件27的较优实施例中，阀座表面26为一圆锥形表面，而磨削用来使该表面26达到所需的圆度。下一步骤为将槽装置44的下游边46精压。精压的一种方法是采用将被使用在喷射器组合件内的实际针件18来进行，如同在1992.01.21授予Kellum,Jr等的题为“阀门闭合时阀针和阀座的密封得到改进的电驱动流体阀的制造方法”的美国专利5,081,766中所说明的那样，该专利在这里被参考引用。
虽然这里示出的圆周槽装置44的横截面实际上为一直角的形状，如图2所示，但应知道槽装置可具有不同的几何形状，其作用为增加阀座的耐久性而在阀座的操作中减少任何与耐久性有关的磨损，例如在数百万次循环后在阀座上造成极其微小的泄漏。另外还应知道相对于接合阀件设置在各种位置上的多个槽也可以是有效的手段。
另外，“约氏量块效应”或真空粘合效应也可在数个配合表面之间发生，其中一个表面是在弹簧力或电磁力之类的力的影响下与第二个表面贴合在一起的。例如图1和图3所示的燃料喷射器在衔铁和定子之间发生的情况。当螺线管线圈通电时衔铁50被吸引到定子52上。衔铁50和定子52的配合表面54和56互相平行并且沿着阀门的轴线。几个类似的衔铁设有一个非常硬的镀有非磁性材料的表面以资抵抗由于“锤击”(hammering)效应而产生的磨损。
但可以应用本发明的原理，如在图3的实施例中所示。这是通过槽装置实现的，该槽装置由设置在衔铁50或挡止板的表面上的圆周环或槽58构成。由于喷射器的取向是这样，即流体沿可被描述为从定子到衔铁的方向上流动，这样流体就会停留在环58上或被它抓住，从而可对衔铁50相对于定子52的运动提供一个液力的缓冲装置。虽然这样做由于流体对定子的光滑表面的粘合效应可能会增加闭合时间，但该时间从喷射器的第一次操作到最后一次操作的数百万次循环中都是恒定的。与一对都是光滑的表面相反，它们在长期操作后会互相“贴合”在一起，从而象约氏量块那样贴合在一起。由于耐久性磨损的结果，这个槽装置58就不会造成那样的磨损以致引起“约氏量块”效应。
在图3中槽58抓住流体使它在两配合件50和52之间起到缓冲装置的作用。在该图中，定子件52在其面56上有一圆周环或轮圈60环绕着。而在衔铁50上与此直接相对的是一圆周槽58，该槽比轮圈的高度略深，以便起到抓住流体的作用。当衔铁50相对于定子52而移动时，轮圈60首先与槽装置58内的流体接触，这样衔铁在闭合到定子的面上时行动就缓冲了衔铁的移动。流体基本上从槽装置58内被轮圈60排出。由于这个机构是在测流量孔28的上游，所以从阀门排出的流体数量不受影响。尽管示出了圆周环或轮圈和相应的槽，主要考虑是各个面54、56的几何形状互为镜像。与此不同的是平而光滑的定子面和带槽的衔铁面，这在1987,12,15授予Losser等的题为“螺线管控制阀”的美国专利4,712,767中可看到，在这里被考虑引用。在该专利中，槽被连接到几个孔中，这样做的作用是把流体从表面上导走借以减少表面的粘合。
在定子或衔铁中的至少一个配合面上制出凹槽的方法包括下列步骤固定要制槽的其中一个定子或衔铁件。使该零件的配合面与成型刻痕刀具的切削刃对准。将一个预定量的压力施加在该零件上以便使配合面相对于成型刻痕刀具的切削刃移动。在配合面上将该槽制到预定深度。至少将制有槽的零件的配合面硬化。磨削该零件的配合面以便精整该配合面。这样在配合面上制出的槽是环形的，成为一个可在其中留住一定量流体的装置，从而可用来作为定子和衔铁闭合的液力缓冲。类似的方法可用来制出相应的几何形状如在另一配合件上的轮圈。但在这种情况下，在另一配合件的面上已制出鼓起的轮圈、环或其他类似的几何形状，其从面上突起的高度小于在另一配合件上的槽深。
以上用图示出并说明了在一流体阀如燃料喷射器内的阀座26在制造上的改进，以及对阀针18和阀座26之间还有在衔铁50和定子52的配合面之间会发生的耐久性磨损作出的改进。
权利要求
1．一种用来控制流体流动的电动机械阀具有一个定子件，一个卷绕在定子件上的螺线管线圈，一个在轴向上与定子件对准的衔铁件，一个固定在衔铁件上并与它一起往复运动的针件或球形件，一个在轴向上与针件对准的圆锥形阀座件，一个用来通过衔铁使针偏置到与阀座密封接触的弹簧件，还具有一个在圆锥形阀座上在针与阀座连接处制出的槽装置，就燃料流动通过阀座件的方向而言，所说槽有一上游边和一下游边，所说针件密封地与所说下游边配合。
2．按照权利要求1的电动机械阀，其特征为，所说槽装置形成一个保持有燃料的油兜，可用来缓冲闭合在所说下游边上的针。
3．按照权利要求1的电动机械阀，其特征为，所说针骑跨在所说槽上而密封在下游边上，并不与所说槽的上游边接触。
4．按照权利要求1的电动机械阀，其特征为，所说下游边与所说阀座的圆锥形表面齐平。
5．按照权利要求1的电动机械阀，其特征为，所说槽装置为一周向槽。
6．一种用来控制流体流动的电动机械阀装置具有一个定子件，一个卷绕在定子件上的螺线管线圈，一个在轴向上与定子件对准的衔铁件，定子件和衔铁件的配合面互相平行，一个固定在衔铁件上并与它一起往复运动的针件，一个在轴向上与针件对准的圆锥形阀座件，一个用来通过衔铁使针偏置到与阀座密封接触的弹簧件，还具有一个在定子和衔铁的配合面中的其中一个面上制出的槽装置，所说槽装置为周向的，能使一定量的流体留在其内，从而使定子和衔铁的闭合得到液力缓冲。
7．按照权利要求6的电动机械阀装置另外还包括一个在所说定子和衔铁的另一方上制出的轮圈装置，所说轮圈装置在圆周上制出正好与所说槽装置相对而可与它配合，所说轮圈装置具有一个比所说槽装置的深度小的从所在表面突起的高度。
8．一种在电动机械阀的阀座件的阀座表面上制出凹槽的方法，包括下列步骤固定阀座件；使阀座件的阀座表面与成型刻痕刀具的切削刃对准；将预定量的压力施加到阀座件上使阀座表面相对于成型刻痕刀具的切削刃移动；使阀座件硬化；然后磨削阀座的圆锥形表面使该表面精整。
9．在权利要求8的方法中另外还包括磨削后精压该槽下游边的步骤。
10．一种在用来控制流体流动的电动机械阀装置内的定子和衔铁的配合面中的其中一个面上制出凹槽的方法，该方法包括下列步骤使要制槽的定子件或衔铁件固定；使该定子或衔铁的配合面的其中一个对准成型刻痕刀具的切削刃；将预定量的压力施加到该零件上，使该配合面相对于成型刻痕刀具的切削刃移动；然后在所说配合面上将槽制出到预定的深度。
11．按照权利要求10的方法，其特征为，在所说配合面上制出的所说槽装置是周向的，它能将一定量的流体留在其内以便使定子和衔铁的闭合得到液力缓冲。
全文摘要
燃料喷射器(10)的阀体(32)内的圆锥形阀座(26)上有一环形槽装置(44),形成一个口袋可挟持流经燃料喷射器的一定数量的燃料。针阀(18)密封并坐落在槽装置的下游边(46),但并不与上游边(48)接触。槽装置的作用是改进零件的“耐久性磨损”,结果可消除燃料喷射器的动态流率“向少油方向偏移”。另外对阀针在阀座上的闭合,槽装置可起到缓冲装置的作用。在制造圆锥形阀座时,阀座(26)被制造,槽装置(44)被制出,然后阀座被硬化,并被进行轻度的磨削使表面光滑。
文档编号F16K31/06GK1214112SQ97193239
公开日1999年4月14日 申请日期1997年1月22日 优先权日1996年1月31日
发明者D·E·伊尔恩哈德特 申请人:美国西门子汽车公司