用于制造噴嘴主體的方法和設備的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于制造噴嘴主體的方法，其中，提供粗加工的噴嘴主體（1），其具有中心軸線（3），且其關于中心軸線（3）具有第一和第二軸向端部。從第一軸向端部開始，在粗加工的噴嘴主體（1）中產生粗加工的腔（5），且因此在粗加工的腔（5）和粗加工的噴嘴主體（1）的外部區域之間形成粗加工的壁（7）。借助于包括電化學移除的電化學處理操作，粗加工的壁（7）的輪廓的至少部分被修改，并且因此噴嘴主體的腔的壁被制造。
【專利說明】用于制造噴嘴主體的方法和設備
[0001]本發明涉及用于制造噴嘴主體的方法和設備，其中，噴嘴主體坯體借助于電化學處理過程被處理。
[0002]內燃機通常被設想用于生成高扭矩，從而要求大的噴射體積。另一方面，與安置在機動車輛中的內燃機的許可廢氣排放相關的立法要求采取各種措施以降低廢氣排放。這時，一種途徑是降低通過內燃機生成的廢氣排放。
[0003]當構造噴嘴主體時，內燃機的廢氣排放的減少以及流動特性的改進和要被計量的流體的精確定量給料都是很大的挑戰。
[0004]本發明所基于的目的是實現一種方法和一種設備，其適用于制造噴嘴主體，該噴嘴主體簡單且其有助于保持低的內燃機中的廢氣排放。
[0005]該目的通過獨立專利權利要求的特征實現。有利的設計實施例被表征在從屬權利要求中。
[0006]本發明的特征在于一種用于制造噴嘴主體的方法，其中，提供噴嘴主體坯體，其具有中心軸線，且關于中心軸線具有第一和第二軸向端部。從第一軸向端部開始，還體腔被合并(尤其被鉆)到噴嘴主體坯體中，使得坯體壁被構造成在坯體腔和噴嘴主體坯體的外部區域之間。借助于包括電化學消減的電化學處理過程，修改坯體壁的至少一部分輪廓，從而制造噴嘴主體的腔的壁。
[0007]從噴嘴主體坯體開始，以這種方式在制造的背景下，腔從坯體腔制造，壁從坯體壁制造，且噴嘴主體因此從噴嘴主體坯體制造。電化學消減也被稱為ECM方法，S卩，術語電化學加工(ECM)的縮寫。電化學消減的其他設計實施例包括PECM方法和PEM方法，縮寫相應地表示術語脈沖電化學加工(PECM)和精確電化學加工(PEM)。
[0008]在本發明的背景下，一個理念是:電化學處理過程的特征在于，噴嘴主體坯體的處理在沒有機械接觸的情況下進行。所述電化學處理過程不是刨削方法，因此要被消減的材料的硬度和韌度對于電化學處理過程來說不是決定性的因素。
[0009]在本發明的背景下，又一理念是:噴嘴主體的對稱性以及還有噴嘴主體的各個部分-區域的對稱性，不管是單獨地還是在其相互作用中，均對穿過其的流體的流動行為和廢氣排放有影響。在電化學處理過程的背景下，噴嘴主體的多個區域可能能夠使用一個工具同時被處理，后者通常為陰極。以該方式，可能容易保持低的對稱性缺陷，和/或減少各個區域在其相互關系方面的現有對稱性缺陷。例如，對噴嘴主體的各個區域的同軸性的貢獻可以以這種方式容易地得到，且可以最小化任何剩余的同軸性缺陷。同軸性缺陷表示噴嘴主體的各個區域例如關于噴嘴主體的中心軸線的同軸性偏離。在同軸性缺陷越小，噴嘴主體的對稱性越高，這對于穿過其的流體的流動行為具有積極影響，且保持低的廢氣排放。
[0010]而且，借助于電化學處理過程，可能能夠處理噴嘴主體的下述區域:該區域在研磨處理的背景下不能被處理且其僅借助于電化學處理過程才變得可接近。而且，電化學處理過程使得能夠處理處于軟狀態以及硬狀態兩者的噴嘴主體坯體，這是因為在噴嘴主體坯體和陰極之間不要求機械接觸。
[0011]根據一個另外的設計實施例，電化學處理過程包括提供電解質和陰極，將陰極并入到坯體腔中，以及將電解質并入到坯體腔的剩余空體積的至少一個部分-區域中。
[0012]此處，并入陰極和電解質不必然以該順序進行，而是還可以以相反順序或者同時進行。而且，電化學處理過程可選地包括施加預定電壓分布，該預定電壓分布被施加在陰極和噴嘴主體坯體之間。
[0013]在電化學處理過程的背景下，噴嘴主體坯體是陽極，且電化學處理過程由陰極電勢和陽極電勢之間的差值發動。以該方式，在坯體腔內的噴嘴主體坯體的坯體壁可以至少在部分-區域中被電化學地處理。噴嘴主體坯體的材料的一部分在該部分-區域內溶解到已經引入的電解質中。通過與電解質的離子化學結合，噴嘴主體坯體的材料被消減，以這種方式被電化學地處理的噴嘴主體坯體的坯體腔的部分不與陰極發生任何接觸。借助于該非接觸電化學處理過程，作為工具的陰極幾乎不經受任何磨損，且可能能夠制造具有基本恒定的內部幾何形狀的噴嘴主體的高體積。
[0014]在本發明的背景下，另一理念是:在噴嘴主體中的噴嘴針閥的任何磨損和引導的準確性尤其取決于噴嘴主體的內部幾何形狀的表面光潔度。
[0015]根據一個另外的設計實施例，施加預定電壓分布包括脈沖電壓分布。這導致噴嘴主體坯體的坯體壁的甚至更加精確的后期處理或精細處理。這樣的過程被稱為PECM方法。借助于在電壓脈沖之間出現的間隔，可以實現電解質的改進沖洗和冷卻效果。基于此，可以最小化作為在陰極和噴嘴主體坯體之間的間隔的操作間隙，從而提高電化學處理過程的精度。以該方式，可能能夠使更小的公差與噴嘴主體的腔的壁相關，同時對噴嘴主體的腔的壁的高光潔度做出貢獻。
[0016]根據一個另外的設計實施例，在電化學處理過程的背景下，坯體壁的輪廓的一部分以使得配置盲孔被構造的方式被修改。借助于電化學處理過程，可能能夠處理坯體腔的下述區域:該區域借助于其他處理方法，例如借助于研磨處理至今仍然不可及。以該方式，作為盲孔的前體的噴嘴主體坯體的鉆成的坯體腔的端部可以被后期處理或精細處理，從而構造噴嘴主體的盲孔。
[0017]根據一個另外的設計實施例，在電化學處理過程的背景下，坯體壁的輪廓的一部分以使得用于噴嘴針閥的座部區域被構造的方式被修改。座部區域關于中心軸線沿著噴嘴主體坯體的第二軸向端部的方向具有漸減的空間，所述區域因此例如以錐形方式漸縮。如果用于噴嘴針閥的座部區域通過研磨被構造，則要求對噴嘴主體坯體進行在先回火。借助于電化學處理過程，座部區域在噴嘴主體坯體的軟狀態以及硬狀態二者下均可以被構造或后期處理。
[0018]根據一個另外的設計實施例，在電化學處理過程的背景下，坯體壁的輪廓的一部分以使得用于引導噴嘴針閥的引導區域被構造的方式被修改。以該方式，引導區域可以針對先前研磨處理替代地或額外地被處理。
[0019]根據一個另外的設計實施例，陰極與非導電部件一起被提供。陰極在電化學處理過程的背景下借助于非導電部件被支撐在噴嘴主體坯體上。陰極借助于非導電部件在噴嘴主體坯體上的支承使得能夠更準確且更穩定地定位工具，以及基于此更精確地后期處理噴嘴主體坯體。
[0020]根據一個另外的設計實施例，陰極具有陰極腔，所述陰極腔關于中心軸線軸向地穿透。以該方式，在電化學處理過程的背景下，電解質可以通過陰極腔并入到坯體腔的剩余空體積的至少一部分-區域中。
[0021]根據一個另外的設計實施例，所提供的陰極在電化學處理過程的背景下關于中心軸線被設定為處于旋轉和/或沿軸向方向被設定為處于擺動。借助于旋轉和/或擺動的陰極的該后期處理借助于所述工具的移動實現電解質的改進的材料交換，以及基于此實現改進的沖洗效果，從而有助于更精確的后期處理。而且，由于陰極的旋轉和/或擺動，陰極的非對稱性和/或現有的圓度缺陷對于坯體腔的修改區域的對稱性沒有影響或者僅有很小的影響。
[0022]根據一個另外的設計實施例，在電化學處理過程之前，噴嘴主體坯體被回火，且借助于在坯體腔內進行研磨處理，噴嘴主體坯體的坯體壁的輪廓的至少部分被研磨。在制造噴嘴主體時，研磨處理實現引導區域的構造和/或座部區域的構造，但是由于幾何形狀和可及性，不相應地實現盲孔的處理或構造。然而，對于穿過噴嘴主體的流體的流動行為和對于噴嘴主體的功能具有不利影響的毛刺在研磨處理的情況下在座部區域的研磨結束時產生。這些毛刺繼而可借助于電化學處理過程被消減。
[0023]根據一個另外的設計實施例，非導電部件關于中心軸線具有軸向穿透的部件腔，陰極被安置在該部件腔中以便關于中心軸線能軸向移動。而且，非導電部件具有座部。在電化學處理過程的背景下，使得非導電部件的座部支承在座部區域上，且陰極在非導電部件的部件腔內被引導。以該方式，坯體壁的輪廓的部分以使得盲孔被構造的方式被修改。通過借助于在噴嘴主體坯體的座部區域上的座部定位非導電部件，陰極可以在坯體腔內準確地居中，因此能夠以精確的方式對盲孔進行后期處理。
[0024]根據一個另外的設計實施例，在電化學處理過程之前，從坯體腔到噴嘴主體坯體的外部區域中的穿透噴嘴主體坯體的坯體壁的至少一個噴射孔被并入到盲孔和/或座部區域的區域中。在電化學處理過程的背景下，與其有關的噴射孔的入口邊緣還被倒圓。以該方式，除了處理噴嘴主體坯體的坯體腔的表面外，電化學處理過程還可以同時用于其他目的。基于此，其他處理過程，例如對噴射孔進行水力侵蝕倒圓，可以被省掉。
[0025]根據一個另外的方面，用于制造噴嘴主體的設備被構造成用于進行如在上文中已經描述的方法。
[0026]根據一個另外的方面，用于處理工件的設備包括電極(尤其是陰極)以及非導電部件。電極還具有中心軸線。非導電部件關于中心軸線具有軸向穿透的部件腔，電極被安置在所述部件腔中以便關于中心軸線能軸向移動。在處理過程的背景下，電極被引導通過部件腔，后者有利于定位作為工具的電極，從而實現工件的精確處理。
[0027]根據一個另外的設計實施例，非導電部件具有座部，借助于座部使得非導電部件在處理過程的背景下支承在要被處理的工件上。
[0028]根據一個另外的設計實施例，非導電部件具有用于電極的止動件。以該方式，可以保證能移動的電極不與要被處理的工件相接觸。
[0029]本發明的示例性實施例在下面借助于示意性附圖更詳細地被解釋，在附圖中:
圖1示出噴嘴主體坯體；
圖2示出在噴嘴主體坯體中的具有非導電部件的陰極的實施例；
圖3示出在噴嘴主體坯體中的陰極的實施例；
圖4示出在噴嘴主體坯體中的陰極的實施例； 圖5示出具有噴射孔的噴嘴主體坯體；
圖6示出噴嘴主體。
[0030]相同結構或功能的元件在所有圖中使用相同參考標記被參考。
[0031]參考標記列表
I噴嘴主體坯體 3 中心軸線
5坯體腔
7還體壁
9噴射孔
II盲孔
13座部區域
15引導區域
17座部
23陰極
25電極
32非導電部件
33陰極腔
34部件腔 36 止動件。
[0032]噴嘴主體坯體I(圖1)具有坯體腔5，坯體腔5例如已經被鉆到噴嘴主體坯體I中。基于坯體腔5，坯體壁7已被構造。在電化學處理過程的背景下，腔從坯體腔5制造，壁從坯體壁7制造，以及噴嘴主體從噴嘴主體坯體I制造。
[0033]噴嘴主體坯體1(圖2)具有中心軸線3，且陰極23連同非導電部件32被安置在坯體腔內。非導電部件32具有座部17，座部17在坯體腔5內支承在座部區域13上。此外，非導電部件32具有穿透的部件腔34，陰極23被安置在部件腔34中以便關于中心軸線3能軸向移動。陰極23具有陰極腔33，陰極腔33被構造以便是軸向穿透的。
[0034]在電化學處理過程的該示例性實施例的情況下，材料在噴嘴主體坯體I的坯體腔5內被電化學地消減，從而構造噴嘴主體的盲孔11。作為工具的陰極23借助于非導電部件32在坯體腔5中被支撐在噴嘴主體坯體I上，同時陰極23關于中心軸線3軸向地穿透非導電部件32，從而突出到坯體腔5中直到坯體腔的端部區域。為了防止與噴嘴主體坯體I的坯體壁7相接觸，用于能軸向移動的陰極23的止動件36被構造在部件腔34中。噴嘴主體坯體I是要被處理的工件，且在ECM(電化學加工)方法、或PECM(脈沖電化學加工)方法或PEM(精確電化學加工)方法的背景下噴嘴主體坯體I起陽極的作用。因此，在電化學處理過程的背景下，可以通過止動件36預先防止短路。
[0035]通過陰極23的陰極腔33，電解質被引入到坯體腔5的剩余空體積中，使得通過施加電壓分布在陰極23的電勢和噴嘴主體坯體I的電勢之間引起差值，從而發動電化學處理過程。以該方式，坯體腔5的區域可以被后期處理或精細處理，所述區域由于幾何形狀和可及性不能被處理或例如借助于其他方法(諸如研磨處理)僅能以有限的方式被處理。
[0036]陰極23(圖3)被安置在噴嘴主體坯體I的坯體腔5內，且從噴嘴主體坯體I的第一軸向端部開始直到第二軸向端部，從而突出到坯體腔5中。在坯體腔5內的所述陰極23不具有任何非導電部件32。而且，在該示例性實施例中的陰極23被構造成以便是T形的，使得在噴嘴主體坯體I的第一軸向端部上具有關于噴嘴主體坯體I在坯體腔5外的止動件36。止動件36可以被構造為絕緣或非導電元件，否則被構造為在坯體腔5外的非導電部件32。在電化學處理過程的背景下，可以通過止動件36防止在陰極23和噴嘴主體坯體I之間的短路。
[0037]在電化學處理過程的背景下，在坯體腔5內的坯體壁7的輪廓可以以該方式在多個部分-區域中同時被修改。例如，噴嘴主體的盲孔11和座部區域13因此在該情況下利用陰極23被同時構造。
[0038]陰極23(圖4)被構造成以便是T形的，但是與圖3相對，在陰極23在坯體腔5內的幾何形狀中具有下述區域:在該區域中，陰極23以徑向方式被放大。徑向放大部延伸到噴嘴主體坯體I的坯體壁7的恰好前面，使得陰極23從此開始以柱形方式且以恒定半徑繼續延伸。在其中陰極23具有更大半徑的該區域面對噴嘴主體坯體I的第一軸向端部，使得在電化學處理過程的背景下，在該區域中的坯體腔5的坯體壁7的輪廓以使得噴嘴主體的引導區域15被構造的方式被修改。此外，在坯體腔5的其他部分-區域中，噴嘴主體的座部區域13和盲孔11使用同一陰極23被同時構造。通過使用一個陰極23同時處理噴嘴主體坯體I的多個部分-區域，減少或保持低的對稱性缺陷，諸如各個部分-區域的同軸性缺陷。這對噴嘴主體中的噴嘴針閥引導件的精度有有利影響，從而有助于保持低的噴嘴針閥的引導件中的磨損和游隙。
[0039]與在先示例性實施例的噴嘴主體坯體相比，噴嘴主體坯體I(圖5)具有噴射孔9，噴射孔9穿透坯體壁7從坯體腔5通過到噴嘴主體坯體I的外部區域。在該示例性實施例中，噴射孔9被安置在坯體腔5的下述區域中:在該區域中，噴嘴主體的盲孔11通過電化學處理過程被構造。如果噴射孔9在電化學處理過程之前已經被并入到噴嘴主體坯體I中，則在電化學處理過程的背景下，噴射孔9的入口邊緣被倒圓。以該方式，除了處理坯體腔5的輪廓外，電化學處理過程還被采用以用于其他目的。具有噴射孔9(其中，噴射孔9的入口邊緣被倒圓)的噴嘴主體因此從具有噴射孔9的噴嘴主體坯體I制造。噴射孔9的入口邊緣的倒圓還對穿過其的流體的流動特性具有積極影響，從而有助于最小化湍流的發生。
[0040]在電化學處理過程的背景下，噴嘴主體(圖6)從噴嘴主體坯體I被制造。噴嘴主體包括引導區域15、座部區域13和盲孔11。
【主權項】
1.一種用于制造噴嘴主體的方法，其中， -提供噴嘴主體坯體(1)，所述噴嘴主體坯體 -具有中心軸線(3)，且關于所述中心軸線(3)具有第一和第二軸向端部； -從所述第一軸向端部開始，將坯體腔(5)并入到所述噴嘴主體坯體(I)中，并且基于此在所述坯體腔(5 )和所述噴嘴主體坯體(I)的外部區域之間構造坯體壁(7 ); -借助于包括電化學消減的電化學處理過程，修改所述坯體壁(7)的輪廓的至少部分，從而制造所述噴嘴主體的腔的壁。2.如權利要求1中所述的方法，其中，所述電化學處理過程包括: -提供電解質和陰極(23); -將所述陰極(23)并入到所述坯體腔(5)中； -將所述電解質并入到所述坯體腔(5)的剩余空體積的至少一個部分-區域中；以及 -在所述陰極(23)和所述噴嘴主體坯體(I)之間施加預定電壓分布。3.如權利要求2中所述的方法，其中， -所述預定電壓分布包括脈沖電壓分布。4.如權利要求1到3中的一項中所述的方法，其中， -在所述電化學處理過程的背景下，所述坯體壁(7)的所述輪廓的部分以使得盲孔(11)被構造的方式被修改。5.如權利要求1到4中的一項中所述的方法，其中， -在所述電化學處理過程的背景下，所述坯體壁(7)的所述輪廓的部分以使得用于噴嘴針閥的座部區域(13)被構造的方式被修改。6.如權利要求1到5中的一項中所述的方法，其中， -在所述電化學處理過程的背景下，所述坯體壁(7)的所述輪廓的部分以使得用于引導噴嘴針閥的引導區域(15)被構造的方式被修改。7.如權利要求2到6中的一項中所述的方法，其中， -所述陰極(23)與非導電部件(32)—起被提供，使得所述陰極(23)在所述電化學處理過程的背景下借助于所述非導電部件(32)被支撐在所述噴嘴主體坯體(I)上。8.如權利要求7中所述的方法， 其中，所述陰極(23)具有陰極腔(33)，所述陰極腔(33)關于所述中心軸線(3)是軸向穿透的； -其中，在所述電化學處理過程的背景下，所述電解質通過所述陰極腔(33)被并入到所述坯體腔(5)的所述剩余空體積中的至少一部分-區域中。9.如權利要求2到8中的一項中所述的方法，其中， -所提供的陰極(23)在所述電化學處理過程的背景下關于所述中心軸線(3)被設定為處于旋轉和/或沿軸向方向被設定為處于擺動。10.如前述權利要求中的一項中所述的方法，其中，在所述電化學處理過程之前， -所述噴嘴主體坯體(I)被回火，且 -借助于在所述坯體腔(5)內進行研磨處理，所述噴嘴主體坯體(I)的所述坯體壁(7)的所述輪廓的至少部分被研磨。11.如權利要求10中所述的方法，其包括權利要求7的所述特征， 其中，所述非導電部件(32)關于所述中心軸線(3)具有軸向穿透的部件腔(34)，所述陰極(23)被安置在所述部件腔(34)中，以便關于所述中心軸線(3)能軸向移動；以及 其中，所述非導電部件(32)具有座部(17); -其中，在研磨處理的背景下，所述坯體壁(7)的所述輪廓的部分以使得用于噴嘴針閥的座部區域(13)被構造的方式被修改；以及 -其中，在所述電化學處理過程的背景下，使所述非導電部件(32)的所述座部(17)支承在所述座部區域(13)上，且所述陰極(23)在所述非導電部件(32)的所述部件腔(34)內被引導，使得所述坯體壁(7)的所述輪廓的部分以使得盲孔(11)被構造的方式被修改。12.如權利要求4到11中的一項中所述的方法，其中， -在所述電化學處理過程之前，從所述坯體腔(5)到所述噴嘴主體坯體(I)的所述外部區域中穿透所述噴嘴主體坯體(I)的所述坯體壁(7)的至少一個噴射孔(9)被并入到所述盲孔(11)的區域中和/或所述座部區域(13)的區域中。13.一種用于制造噴嘴主體的設備， -其中，所述設備被構造成用于進行如權利要求1到12中的一項中所述的方法。14.一種用于處理工件的設備， -所述設備包括電極(25)和非導電部件(32); -其中，所述電極(25)具有中心軸線(3)，并且所述非導電部件(32)關于所述中心軸線(3)具有軸向穿透的部件腔(34)，所述電極(25)被安置在所述部件腔(34)中以便關于所述中心軸線(3)能軸向移動，并且在處理過程的背景下所述電極(25)通過所述部件腔(34)被引導。15.如權利要求14中所述的設備， -其中，所述非導電部件(32)具有座部(17)，借助于所述座部(17)在處理過程的背景下使得所述非導電部件(32)支承在要被處理的所述工件上。16.如權利要求14或15中的一項中所述的設備， -其中，所述非導電部件(32)具有用于所述電極(25)的止動件(36)。
【文檔編號】B23H3/04GK105829001SQ201480066366
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月3日
【發明人】R.加恩, T.霍夫曼, M.西梅特, T.奧施特爾
【申請人】大陸汽車有限公司