CN100529379C - 用于燃料喷射的喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于燃料喷射的喷射阀，尤其是用于机动车中的内燃机的喷射阀，具有：一个用于燃料输入管路(30)的接管(12)；一个阀座架(13)及带有阀孔(15)的阀座体(14)；一个用于控制阀孔(15)的阀元件(17)；一个操作该阀元件(17)的电磁铁(19)；一个包围接管(12)、电磁铁(19)及阀座架(13)的塑料套(11)。为了实现由明显少的部件成本有利地制造喷射阀及降低装配成本，接管(12)及阀座架(13)由塑料制成并且与塑料套(11)一起作为一体的塑料壳体(10)构成；用于闭合通过磁铁芯(20)及衔铁(22)的电磁铁(19)的磁路的导磁部件(23)是一个包围电磁线圈(21)的磁性材料压力注射成型包封部分(24)，该磁性材料压力注射成型包封部分无缝隙地连接在磁铁芯(20)上及以一个间隙距离终止在衔铁(22)前。

Description

用于燃料喷射的喷射阀
技术领域
本发明涉及一种用于燃料喷射的喷射阀，尤其是用于机动车中内燃机的喷射阀。
背景技术
在一个公知的用于内燃机的燃料喷射装置的喷射阀(DE 195 03224 A1)中，接管由一个钢管车削而成，该接管接收电磁铁的绕有励磁绕组的塑料线圈架及同时构成电磁铁的磁铁芯。同样由一个钢管制成的阀座架安装在线圈架的底面上及部分地包围与塑料阀针连接的衔铁，该衔铁可滑动移动地在阀座架中被导向及部分地伸入到线圈架中。在磁铁芯或接管与衔铁之间的磁回路由一个套管形状的铁磁中间段构成，该铁磁中间段被固定在线圈架与接管或磁铁芯之间及用一个超过接管或磁铁芯地伸出的区段可滑移地包围衔铁。为了抗磨损，由软磁的钢制成的衔铁被镀铬硬化。塑料阀针被注射成型在衔铁上。
发明内容
按照本发明，提出了一种用于燃料喷射的喷射阀，尤其是用于机动车中的内燃机的喷射阀，具有：一个用于燃料输入管路的接管，该接管通过一个燃料流动路径与一个阀孔连接；一个阀座架，在该阀座架上固定了一个带有所述阀孔的阀座体；一个设在阀座架内的用于控制阀孔的阀元件；一个操作阀元件的电磁铁，该电磁铁具有一个设在阀元件上的衔铁、一个与衔铁同轴线的磁铁芯、一个包围磁铁芯的电磁线圈及一个闭合通过磁铁芯及衔铁的磁路的导磁部件；一个包围接管、电磁铁及阀座架的塑料套，其中：接管及阀座架由塑料制成并且与塑料套一起作为一体的塑料壳体构成；导磁部件由电磁线圈的磁性材料压力注射成型包封部分构成，该磁性材料压力注射成型包封部分无缝隙地连接在磁铁芯上及以一个间隙距离终止在衔铁前。
根据本发明上述方案的喷射阀具有简单及可成本有利地制造的优点，因为该喷射阀与公知的喷射阀相比由明显少的部件组成，并且这些部件还可通过简单的注射成型方法来制造。部件数目的减少导致装配步骤的减少，由此导致装配时间减少及用于自动装配机及装配站的成本减少。制造步骤限制在：将设有电磁线圈的磁铁芯放置在注射成型模具中；用磁性材料注射成型导磁部件；接着将导磁部件与电磁线圈及磁铁芯压力压力注射成型包封以制造塑料壳体及将具有阀关闭弹簧的阀元件及具有喷孔盘阀座架装配到预制好的塑料壳体中。用于注射成型的制造步骤可用所谓“立方体系统”(Cube-System)来实施，其中使用具有垂直分隔平面的长方六面体形状的注射成型模具，在每个制造步骤后为了进行下个制造步骤该模具将被转动90°。在0°时置入带有电磁线圈的圆柱形磁铁芯，在90°时用磁性材料对电磁线圈及磁铁芯进行压力注射成型包封，其中产生与磁铁芯无缝隙的连接，在180°时进行塑料压力注射成型包封以制造塑料壳体，及在270°时取出制造好的、在其中构造有阀座架及接管以及用于电磁线圈的连接插头的塑料壳体。
通过在下面说明中所述的措施可得到在上述方案中给出的喷射阀的有利的进一步构型及改进。
根据本发明的一个有利的实施形式，在塑料壳体与包围电磁线圈的磁性材料压力注射成型包封部分之间设有迷宫式密封，每个迷宫式密封最好由磁性材料压力注射成型包封部分与注射成型上的塑料壳体之间、在注射成型模具中制造的、与磁铁芯同心延伸的齿结构组成。所述迷宫式密封与用于塑料壳体的对燃料密封的塑料相结合可防止燃料从燃料流动路径中漏出。
根据本发明的一个有利的实施形式，电磁线圈具有一个套在或注射成型在磁铁芯上的由塑料作成的线圈架及一个绕在线圈架上的励磁绕组。在线圈架与磁性材料压力注射成型包封部分之间也设有用于相对燃料流动路径密封的、同心延伸的迷宫式密封，每个迷宫式密封最好由线圈架与磁性材料压力注射成型包封部分之间的齿结构组成。
在本发明的一个变换的实施形式中取消了线圈架，并且励磁绕组由烤漆的漆包线直接地绕在磁铁芯上。
根据本发明的一个有利的实施形式，阀元件由塑料制成及具有一个与阀座体共同作用的弹性体密封装置，用于使阀孔相对燃料流动路径密封。阀元件与弹性体密封装置用双组分注射成型方法来制造。
根据本发明的一个有利的实施形式，设置在阀元件上的衔铁由可导磁的塑料组成，其中阀元件、弹性体密封装置及衔铁用三组分注射成型方法来制造。这由于简化了阀元件的制造附加地带来成本的降低。
根据本发明的一个有利的实施形式，具有阀孔的阀座体也由塑料制成并且在装配到塑料壳体的阀座架区域中后最好通过激光束焊接与塑料壳体固定地连接。
变换地，阀座体也可用通常方式由金属来制造，相对塑料壳体用环形密封件密封及借助一个抓紧在塑料壳体中的喷孔盘来防止轴向移动。
附图说明
在以下的说明中将借助附图中所示的实施例来详细地描述本发明。附图表示：
图1：用于燃料喷射的喷射阀的一个纵剖视图，
图2：根据另一实施例的喷射阀的一个半纵剖视图，
图3至5：分别部分地示出三个喷射阀的半剖视图，它们在阀座体在塑料壳体中的集成方面有变换。
具体实施方式
图1中以纵剖视图示出的尤其用于机动车的燃料喷射装置的喷射阀具有一个由对燃料密封的塑料作的塑料壳体10，在它的一个端部上成型出一个接管12及在它的另一端部上成型出一个阀座架13。接管12及阀座架13与一个位于它们之间的塑料套11一体地组成一个完整的塑料壳体10。接管12用于使喷射阀连接在一个燃料输入管路30、即所谓的“轨”上。阀座架13接收一个阀座体14，在该阀座体中设有一个被阀座141包围的阀孔15。该阀孔15通过一个存在于塑料壳体11内部的燃料流动路径16与接管12相连接。一个与构造在阀座体14上的阀座141共同作用的阀元件17用于控制阀孔15，以便通过阀孔15喷射燃料。阀元件17被一个阀关闭弹簧18压在阀座141上及由此封闭阀孔15。一个电磁铁19用于打开喷射阀，其方式是通过对电磁铁19通电使阀元件17抵抗阀关闭弹簧18的力从阀座141上抬起。电磁铁19由位于接管12与阀座架13之间并与它们一体地彼此连接的塑料套11包围。
电磁铁19由以下部分组成：一个铁磁材料作的空心圆柱形磁铁芯20，燃料流动路径16穿过该磁铁芯地延伸；一个电磁线圈21；一个固定在阀元件17上的衔铁22，该衔铁也具有一个用于燃料流动路径16的轴向孔并且与磁铁芯20同轴线地布置；及一个闭合通过磁铁芯20及衔铁22的磁路的磁性导磁部件(Rückschlusselement)23。
为了用少量的部件及低的装配成本来实现一个简单的阀结构，电磁线圈21被直接地设置在磁铁芯20上及将磁铁芯20与电磁线圈21置入一个注射成型模具中，并且为了制造导磁部件23用一种可导磁的材料-简称磁性材料-压力注射成型包封磁铁芯及电磁线圈，由此形成了磁性材料压力注射成型包封部分24与磁铁芯20的无缝连接。将这样预制的结构单元置入到另一注射成型模具中，借助该模具压力注射成型塑料壳体10。在此情况下该结构单元被塑料套11包围及同时在塑料套11上一起地注射成型出接管12及阀座架13。从该注射成型模具中取出制好的塑料壳体10，在其中已集成了-衔铁22除外的-整个电磁铁19。
在图1的实施例中电磁线圈21具有一个由塑料作的线圈架26及绕在该线圈架26上的由衔铁漆包线作的励磁绕组27。励磁绕组27被绕在预制的线圈架26上及用其绕组端部连接到固定在线圈架26上的插头销25上。被绕好线圈的线圈架26被套在磁铁芯20上。变换地，线圈架26可通过磁铁芯20的压力注射成型包封用塑料制成及接着绕制励磁绕组27及装上插头销25。为了相对燃料流动路径16密封励磁绕组27，在磁性材料压力注射成型包封部分24与塑料壳体10之间设有两个与壳体同心的迷宫式密封28并且在线圈架26与磁性材料压力注射成型包封部分24之间设有两个亦同心环绕的迷宫式密封29。每个迷宫式密封29由两个毗邻部件之间的齿结构来实现，这两个彼此毗邻部件即一方面为磁性材料压力注射成型包封部分24与塑料壳体10及另一方面为磁性材料压力注射成型包封部分24与线圈架26。
为了完成喷射阀，必需将电磁铁19及阀关闭弹簧18集成在塑料壳体10中，将具有固定在阀元件上衔铁22的阀元件17及阀座体14装入塑料壳体10中。为了设定阀行程使阀座体14在塑料壳体10的阀座架13的区域中高度精确地定位及在轴向上不可移动地固定在塑料壳体10上。接收在磁铁芯20中的阀关闭弹簧18支撑在磁铁芯20上并且支撑在一个插入在磁铁芯20内并固定在其中的调节套管31上。借助该调节套管31可确定阀关闭弹簧18的预加载。在燃料流动方向上，在阀座体14的后面还设有一个带有喷孔33的喷孔盘32，该喷孔盘或被固定在塑料壳体10上或被固定在阀座体14上，以致当喷射阀打开时，从阀孔15流出的燃料可通过喷孔盘32的喷孔33喷射出来。喷射阀借助一个密封圈34相对一个内燃发动机或内燃机的气缸盖中的孔壁密封及借助其塑料壳体10的构造成接管12的区域放置在燃料输入管路30或轨上及通过激光束焊接与该导管对燃料密封地连接。
在图1的实施例中，套管形状的、在一个套管端部封闭的及设有用于燃料的穿通孔173的阀元件17由塑料作成，及在其与阀座体14上的阀座141形成接触的端部区域中设有弹性体密封装置35，所述密封装置当喷射阀关闭时压在阀座141上及由此相对燃料流动路径16密封住阀孔15。阀元件17及弹性体密封装置35将有利地以双组分注射成型方法来制造。衔铁22作为单独的部件被固定在阀针17上。衔铁22有利地由一种可导磁的塑料(磁性塑料)制成并且与阀元件17及弹性体密封装置35一起以三组分注射成型方法来制造。
在图1的实施例中，阀座体14也由塑料制成并且借助激光束焊接被固定在塑料壳体10中。在喷孔盘32上构造有一个弹性的环形区域321，该环形区域被预加载并且基于其过张紧
Figure C20058002314700111
用其环形棱边322“咬住”塑料壳体10的内壁。
在图5中绘出的由塑料制成的阀座体14的一个变换实施例中，阀座体14在其向着喷孔盘32的底面上设有成型上的销36，这些销可穿过喷孔盘32中与其一致的开口37。喷孔盘32被这样地放置在阀座体14的底面上，以致销36穿过开口37伸出。接着使销36在其超过喷孔盘32伸出的端部区域中变形，例如借助超声波或热压，由此在阀座体14与喷孔盘32之间形成一种塑料铆接的连接。
根据图2中所示的实施例的喷射阀相对上述的喷射阀在以下几点上作出改变。例如在电磁线圈21中取消了线圈架并且由烤漆的漆包线制成励磁绕组27直接地绕在空心圆柱形的磁铁芯20上。励磁绕组27的绕组端部被固定在一个由磁性材料压力注射成型包封部分24包围的塑料件38中。由该塑料件38导出一个与励磁绕组27的绕组端部相连接的插头销39并穿过塑料壳体10。塑料件38与连接在励磁绕组27上的插头销39一起在注射成型磁性材料压力注射成型包封部分24时被一起置入注射成型模中及由此在接着进行的塑料壳体10的注射成型时已被固定。燃料输入管路30或轨设有插口40，该插口被设置在一个空槽41中并且当将一体地构成在塑料壳体10上的接管12推套在燃料输入管路30上时由插入到插口40中的插头销39触点接通。插口40被连接到未示出的、对励磁绕组27供给电流的连接导线上。为了对燃料密封，在接收插口40的空槽41中设有密封圈42，每个密封圈在插口40的向着塑料壳体10的底面上使插头销39相对燃料输入管路30中的空槽41的壁密封。当插头销39设有一个结构化部分47、如齿结构或深沟结构时，密封圈42可被取消。在图2中结构化部分47被附加地表示在插头销39的一个区段区域中。因为塑料套11及插头销39的材料具有不同的热膨胀系数，所以在该结构化部分47中将引起塑料套11与插头销39的相互咬合及由此导致插头销39的对液体密封的密封。
在图2的实施例中，阀座体14以传统的方式由金属制成并且借助置入在阀座体14的圆周槽44中的密封圈43相对塑料壳体10的内壁密封。设在阀座体14后面的喷孔盘32与对图1中所述的喷孔盘那样以相同的方式构成及固定在塑料壳体10中。阀座体14例如通过激光束焊接被固定在喷孔盘32上及通过喷孔盘32的咬入塑料壳体10的内壁中的环形棱边322轴向上不可移动地固定。阀元件17以传统的方式由金属制成及由带有用于燃料的穿过的径向孔174的套管形式的阀针171及一个焊接在阀针171端侧的阀关闭头172组成，该阀关闭头与构成在阀座体14上的阀座141共同作用。衔铁22被放置在阀针171的背着阀关闭头172的端部上及与它相焊接。
图3及4中表示用于在塑料壳体中10固定由金属制成的阀关闭体14的其它两个实施例。阀座体14如图2中的阀座体14那样具有一个圆周槽44，在该槽中放置相对塑料壳体10的内壁密封的密封圈43。在图3的实施例中，阀座体14及喷孔盘32借助一个过张紧及预加载的型环45来固定，该型环用其构成在外圆周上的锯齿状轮廓刻入塑料壳体10的壁中。
在图4的实施例中，阀座体14在压入方向上被展宽，即具有一个向着压入方向增大的直径。在其具有最大直径上的端部上构造有一个型边46，该型边刻入到塑料壳体10的内壁中及由此阻止阀座体14进一步的轴向移动。喷孔盘32例如通过焊接被固定在阀座体14的底面上。

Claims (24)

1.用于燃料喷射的喷射阀，具有：一个用于燃料输入管路(30)的接管(12)，该接管通过一个燃料流动路径(16)与一个阀孔(15)连接；一个阀座架(13)，在该阀座架上固定了一个带有所述阀孔(15)的阀座体(14)；一个设在阀座架(13)内的用于控制阀孔(15)的阀元件(17)；一个操作阀元件(17)的电磁铁(19)，该电磁铁具有一个设在阀元件(17)上的衔铁(22)、一个与衔铁(22)同轴线的磁铁芯(20)、一个包围磁铁芯(20)的电磁线圈(21)及一个闭合通过磁铁芯(20)及衔铁(22)的磁路的导磁部件(23)；一个包围接管(12)、电磁铁(19)及阀座架(13)的塑料套(11)，其特征在于：接管(12)及阀座架(13)由塑料制成并且与塑料套(11)一起作为一体的塑料壳体(10)构成；导磁部件(23)由电磁线圈(21)的磁性材料压力注射成型包封部分(24)构成，该磁性材料压力注射成型包封部分无缝隙地连接在磁铁芯(20)上及以一个间隙距离终止在衔铁(22)前。
2.根据权利要求1的喷射阀，其特征在于：塑料壳体(10)用塑料通过对磁铁芯(20)及包围电磁线圈(21)的磁性材料压力注射成型包封部分(24)的压力注射成型包封制成。
3.根据权利要求2的喷射阀，其特征在于：在磁性材料压力注射成型包封部分(24)与塑料壳体(10)之间设有用于相对燃料流动路径(16)密封的迷宫式密封(28)。
4.根据权利要求1-3中一项的喷射阀，其特征在于：电磁线圈(21)具有一个套在或注射成型在磁铁芯(20)上的由塑料制成的线圈架(26)及一个绕在线圈架(26)上的励磁绕组(27)。
5.根据权利要求4的喷射阀，其特征在于：在线圈架(26)与磁性材料压力注射成型包封部分(24)之间设有用于相对燃料流动路径(16)密封的迷宫式密封(29)。
6.根据权利要求1-3中一项的喷射阀，其特征在于：电磁线圈(21)具有一个被直接绕在磁铁芯(20)上的励磁绕组(27)。
7.根据权利要求1-3中一项的喷射阀，其特征在于：阀元件(17)由塑料制成及在其与阀座体(14)接触的区域中带有一个相对阀孔(15)密封的弹性体密封装置(35)。
8.根据权利要求7的喷射阀，其特征在于：具有弹性体密封装置(35)的阀元件(17)用双组分注射成型方法来制造。
9.根据权利要求7的喷射阀，其特征在于：设置在阀元件(17)上的衔铁(22)由可导磁的塑料制成；阀元件(17)与弹性体密封装置(35)及衔铁(22)用三组分注射成型方法来制造。
10.根据权利要求1-3中一项的喷射阀，其特征在于：在阀座架(13)中沿燃料流动方向在阀座体(14)的下游设有一个喷孔盘(32)。
11.根据权利要求10的喷射阀，其特征在于：在喷孔盘(32)上构造有一个弹性的环形区域(321)，它被预加载及用环形棱边(322)咬入塑料壳体(10)中；阀座体(14)被固定在喷孔盘(32)或塑料壳体(10)上。
12.根据权利要求10的喷射阀，其特征在于：喷孔盘(32)及阀座体(14)借助一个插入阀座架(13)中的、带槽的及被预加载的型环(45)固定在阀座架(13)中，该型环带有一个埋入塑料壳体(10)的内壁中的外轮廓(451)。
13.根据权利要求10的喷射阀，其特征在于：阀座体(14)具有在该阀座体压入阀座架(13)中的方向上增大的直径及在所述阀座体具有最大直径的端部上带有一个埋入塑料壳体(10)的内壁中的型边(46)。
14.根据权利要求1-3中一项的喷射阀，其特征在于：阀座体(14)具有一个圆周槽(44)；在圆周槽(44)中置入一个相对塑料壳体(10)的内壁密封的密封圈(43)。
15.根据权利要求10的喷射阀，其特征在于：阀座体(14)由塑料制成及固定在塑料壳体(10)上；阀座体(14)在该阀座体向着喷孔盘(32)的底面上带有销(36)，所述销穿过喷孔盘(32)中的一致的开口(37)并且在喷孔盘(32)的背着阀座体(14)的一侧上被铆钉头形式地成形。
16.根据权利要求1的喷射阀，其特征在于：所述喷射阀是用于机动车中的内燃机的喷射阀。
17.根据权利要求2的喷射阀，其特征在于：所述塑料是对燃料密封的塑料。
18.根据权利要求3的喷射阀，其特征在于：每个迷宫式密封(28)由磁性材料压力注射成型包封部分(24)与注射成型在该磁性材料压力注射成型包封部分上的塑料壳体(10)之间的齿结构组成。
19.根据权利要求4的喷射阀，其特征在于：励磁绕组(27)的连接端被固定在线圈架(26)上及所述励磁绕组的连接端与穿过塑料壳体(10)的插头销(39)触点接通。
20.根据权利要求5的喷射阀，其特征在于：每个迷宫式密封(29)由线圈架(26)与注射成型在该电磁线圈上的磁性材料压力注射成型包封部分(24)之间的齿结构组成。
21.根据权利要求6的喷射阀，其特征在于：励磁绕组(27)的连接端与固定在塑料部件(38)中的、穿过塑料壳体(10)的插头销(39)触点接通，所述塑料部件被包围在磁性材料压力注射成型包封部分(24)中。
22.根据权利要求15的喷射阀，其特征在于：所述阀座体(14)通过激光束焊接固定在塑料壳体(10)上。
23.根据权利要求21的喷射阀，其特征在于：插头销(39)至少区段地设有一个结构化部分(47)。
24.根据权利要求23的喷射阀，其特征在于：所述结构化部分是齿结构或深沟结构。
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