CN101358569B - 用于内燃机的燃料喷射器的平衡计量伺服阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射器(1)的计量伺服阀(5)，其具有电致动器(15)和固定的阀体，所述阀体限定与入口(4)和出口通道(42)连通的控制腔(26)。出口通道(42)具有至少一个校准限制部并从轴向柄部(38)的侧表面引出，套筒(18)在该轴向柄部上以基本不透流体的方式滑动，以打开/关闭出口通道(42)从而改变控制腔(26)内的压力。出口通道(42)由套筒(18)的端部(47)关闭，该端部在燃料压力的推力下沿径向向外方向弹性变形，以相对于未变形状态增加抵靠阀体形成密封的位置处的直径，并且在打开时在所述套筒(18)上产生径向不平衡力，此时出口通道(42)关闭。

Description

用于内燃机的燃料喷射器的平衡计量伺服阀
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射器的平衡计量伺服阀。
背景技术
从专利EP1612403可知一种用于内燃机的燃料喷射器，该燃料喷射器包括：
-壳体，该壳体的一端具有用于将燃料喷射到发动机汽缸内的喷嘴；
-用来打开和关闭所述喷嘴的可移动针(needle)；
-杆，该杆容纳在所述壳体中并沿其自身轴线滑动以控制所述针的运动；以及
-容纳在所述壳体中的计量伺服阀。
该计量伺服阀包括控制腔，该控制腔与燃料入口和具有校准部的出口通道连通。控制腔内的压力控制所述杆的轴向滑动，以打开和关闭喷嘴，通过控制包括电磁体和弹簧的致动器来调节所述压力。
致动器操作套筒在出口通道的关闭位置和打开位置之间的移动。套筒安装成使其能够以大致不透流体的方式相对于壳体在轴向柄部(stem)上滑动，该轴向柄部形成固定的阀体的一部分。轴向柄部的外侧表面限定了引出出口通道的环形腔。在关闭位置中，套筒以受到至少在理论上为零的合成轴向燃料压力的方式关闭环形腔。
在该系统中，计量伺服阀及其套筒是所谓的“平衡”式，致动器弹簧所需的预加载荷力和整体尺寸得以降低。特别是，即使通过较小的套筒升程，也可以获得较大的燃料通路截面，以减少在打开和关闭行程结束时的套筒回弹现象，从而有利于喷射器的动态特性。
套筒的内径比轴向柄部的外径大与直径间隙相等的量，该直径间隙优选小于大约5微米，以即使在不利用适当的密封圈的情况下也确保不透流体。
已经注意到，由于以下两种现象，套筒与阀体之间的流体密封可能不会相应于套筒的内径而发生，而是相应于较大的平均密封直径而有效地发生：
-在使用中，套筒在压力下趋于变形；以及
-密封不会沿着由尖锐边缘(或零半径斜面(null-radius bevel))限定的圆周产生。
对于第一个现象，明显的是，当套筒位于关闭位置时，环形腔中的燃料压力达到例如约1600-1800巴的相对高的水平，而在排放区域中或密封带的更下游处，压力水平相对较低，只有约几巴。因此，环形腔内的压力在套筒上形成指向外部并使套筒变形的径向力。
相对于未变形状态下的套筒的内径，该变形具有“加宽”套筒端部因而增加阀体上产生接触和密封处的直径的效应。
对于第二个现象，由于技术/构造原因，实际上套筒和阀体之间的接触带不是通过圆周而是通过环面来准确地限定的，即使环面的径向宽度较小。密封不会相应于该环面的内径而发生，而是相应于平均直径而发生，该平均直径显然比套筒内径大。
相对于未变形状态下的套筒的内径发生密封处直径的增加具有形成径向不平衡力的效应，该径向不平衡力沿着与套筒开口相对应的方向作用在套筒上。
该径向不平衡力的大小取决于燃料供应压力以及由有效地发生密封处的直径与套筒位于相对端处的最小内径之间的差限定的环面状面积。
为了补偿径向不平衡力，从轴向压力的观点来看，致动器弹簧的预加载荷力必须比相对于在理论上通过具有完全平衡套筒的设计确定的力大，以保持套筒关闭。
一方面，弹簧的预加载荷力越大，导致在抵靠阀体关闭时加速度越大，冲击速度就越大，结果，计量伺服阀的磨损和损坏的危险越大。
另一方面，弹簧的预加载荷力越大，导致在套筒和阀体进行接触时套筒表面与阀体表面之间的所谓“粘着”磨损的危险就越大。
为了限制弹簧的预加载荷，公知的解决方案是在结构上采取一定的适当设置来消除径向不平衡力。
具体地说，使用高硬度水平的材料来制造套筒和阀体。此外，选择用于套筒端部的几何形成和材料，从而为套筒提供高刚度，从而实际上消除了弹性变形。
然而，选择几何形状来增加刚度导致套筒质量增加，因而增加了关闭期间与阀体的接触动量的量。结果，套筒在关闭期间抵靠阀体而受到不期望的回弹。
由于这些回弹，一方面，计量伺服阀不会立即关闭，从而导致喷射到汽缸内的燃料量比设计确定的量大。
另一方面，尽管选择具有高硬度水平的材料，但是关闭期间的回弹对与阀体接触的套筒圆形边缘造成相对较快的磨损。这种磨损导致在形成密封处的平均直径逐渐增加，因而导致径向不平衡力增加。
由于径向不平衡力逐渐增加，计量伺服阀和喷射器的总体特性相对于设计确定的特性随着时间逐渐改变：这种改变不能预测，因而根本无法补偿。
这种现象的结果是快速而显著地增加了再循环燃料流的排放以及缩短喷射器的寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于内燃机的燃料喷射器的平衡计量伺服阀，该伺服阀可以以简单经济的方式解决上述问题。
根据本发明，提供了一种用于内燃机的燃料喷射器的计量伺服阀，该计量伺服阀包括：
-电致动器；
-固定的阀体，该阀体限定与入口和具有至少一个校准限制部(restriction)的出口通道连通的控制腔，并包括沿轴线延伸并具有引出所述出口通道的侧表面的柄部；以及
-套筒，该套筒以基本不透流体的方式与所述侧表面结合，从而其可以在所述电致动器的作用下沿着所述轴线在其中所述套筒的端部关闭所述出口通道的关闭位置与其中所述出口通道打开的打开位置之间滑动，以改变所述控制腔内的压力，
其特征在于，所述端部具有使其在使用中存在于所述出口通道的嘴部处的燃料压力的推力下沿着径向向外方向弹性变形以相对于未变形状态增加抵靠所述阀体发生密封的位置处的直径的几何形状特征，并且当所述套筒位于关闭位置时，所述端部沿着所述打开位置的方向在所述套筒上产生径向不平衡力。
优选的是，所述电致动器包括具有预先限定的预加载荷的弹簧，以向所述关闭位置轴向推动所述套筒，并且所述端部的几何形状使得所述径向不平衡力在所述燃料的供应压力超过安全阈值时超过所述预加载荷的推力。
具体地说，所述端部的外径和内径之间的比小于2.4。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参照附图仅以非限制性实施例的方式描述优选实施方式，在附图中：
图1表示根据本发明的用于内燃机的燃料喷射器的平衡计量伺服阀的优选实施方式的局部剖视图；
图2表示图1的细部。
图3与图2类似，是关于图1和图2中的计量伺服阀的变型；以及
图4与图1类似，是关于计量伺服阀的另一变型。
具体实施方式
参照图1，附图标记1总体上表示用于尤其是柴油机循环的内燃机的燃料喷射器(示出了一部分)。喷射器1包括沿纵向轴线3延伸的通常称为“喷射器主体”的中空主体部或壳体2，并具有能够以例如1600巴左右的压力与高压燃料供应管路相连的侧入口4。壳体2终止于通过通路4a与入口4连通的喷嘴(未在图中示出)，该喷嘴能够向发动机的相关汽缸喷射燃料。
壳体2限定其中容纳计量伺服阀5的轴向空腔6以及与空腔6同轴并容纳致动器15的另一空腔，所述致动器包括电磁体16和由电磁体16控制的缺口盘锚固件17。
锚固件17相对于沿着轴线3延伸的套筒18固定。而电磁体16包括磁芯19并通过支撑件21保持在适当位置，所述磁芯19具有垂直于轴线3的表面20并限定了用于锚固件17的轴向止动部。
致动器15具有容纳螺旋压缩弹簧23的轴向空腔22，该螺旋压缩弹簧23被预加载荷以沿着与电磁体16施加的吸引力相反的轴向方向在锚固件17上施加推力。弹簧23的一端靠在支撑件21的内台肩(未示出)上，而另一端作用在锚固件17上。
计量伺服阀5包括由三个件形成的阀体：管状主体75(示出一部分)、盘33b和分配及引导主体76。
主体75限定轴向通孔9，控制杆10以不透流体的方式在该轴向通孔9中轴向滑动以按公知方式控制闸门针(shutter needle)(未示出)，该闸门针打开和关闭喷嘴。
主体75的一个轴向端部具有外凸缘33a，该外凸缘33a容纳在空腔6的直径增大的部分34中，并且该外凸缘33a布置成轴向抵靠空腔6内的台肩35。
孔9的一端限定控制腔26，该控制腔26通过主体75中形成的通道28与入口4永久连通以接收加压燃料。通道28包括校准部29，且一端通向控制腔26，另一端通向环形腔30，该环形腔30由主体75的外圆柱形表面11和空腔6的内表面上的环形槽限定。主体2中形成的通道32与入口4连通并通向环形腔30。
控制腔26在一侧上由通常具有截锥体形状的杆10的端面25，在另一侧上由构成盘33b的表面的一部分的底面27轴向限定。
盘33b布置成在一侧上轴向抵靠凸缘33a，而在另一侧上轴向抵靠主体76的表面77。表面77轴向限定具有外凸缘33c的主体75的基座。盘33b通过螺纹环形螺母36轴向紧固在凸缘33a和33c之间的不透流体的固定位置，所述螺纹环形螺母36与凸缘33c接触并旋拧在部分34的内螺纹37中。
主体76还包括用于锚固件17和套筒18的引导元件。该元件由大致圆柱形的柄部38限定，柄部38的直径小于凸缘33c的直径。
柄部38沿着与盘33b和主体75相反的方向，即朝向空腔22沿着轴线3伸过主体76的基部。柄部38的外部由引导套筒18轴向滑动的侧柱面39限定。具体地说，套筒18具有内筒面40，该内筒面40以基本不透流体的方式，即借助于具有适宜直径间隙(例如，小于4微米)的联接件或借助于插入特定的密封元件而与柄部38的侧表面39结合。
控制腔26与整体上由附图标记42标记的燃料出口通道永久连通。
通道42包括在主体76中(部分在凸缘33c中，部分在柄部38中)形成的轴向段43，而轴向段43又包括入口63和封闭端66(图2)，该封闭端66具有小于入口63的直径，并延伸超过凸缘33c而到达柄部38。
通道42还包括径向的出口段44，该段44的一端通向轴向段43的端部66，另一端通向由柄部38的侧表面39中的环形槽限定的腔46。
具体地说，设置了两个径向相对的段44。
根据图1中所示，腔46在与凸缘33c相邻的轴向位置中获得，并通过套筒18的端部47打开/关闭，套筒18为通道42限定了闸门。具体地说，部分47以内截锥表面终止，该内截锥表面借助于边缘48与表面40成一体，该边缘48设置成抵靠凸缘33c和柄部38之间的截锥连接表面49，以限定圆形密封带。
套筒18在柄部38上与锚固件17一起在前进端止动位置或关闭位置和退回端止动位置或打开位置之间滑动。在前进端止动位置，部分47关闭腔46，并因而关闭通道42的轴向段44的出口。在退回端止动位置，部分47充分打开腔46，允许段44通过通道42和腔46将燃料排放在控制腔26中。通过部分47而保持打开的通路截面具有截锥形状，并且比单个段44的通路截面大至少三倍。
套筒18的前进端止动位置由撞击凸缘33和柄部38之间的连接表面49的边缘48限定。而套筒18的退回端止动位置由轴向撞击磁芯19的表面20的锚固件17限定，并且在锚固件17与表面20之间插入有非磁性间隙片51。在退回端止动位置，腔46通过环形螺母36和套筒18之间的环形通路、锚固件17中的缺口、空腔22以及支撑件21中的开口而与喷射器(未示出)的排放通道连通。
当电磁体16通电时，锚固件17与套筒18一起朝向磁芯19运动，因此部分47将腔46打开。于是燃料从控制腔26排出：这样，控制腔26中的燃料压力下降，致使杆10朝向底面27轴向运动，从而打开喷嘴。
相反，在电磁体16断电时，弹簧23使锚固件17与套筒18一起向前进端止动位置运动。这样，腔46关闭，从通道28进入的加压燃料在控制腔26内重新形成高压，结果使杆10从底面27离开，从而操作喷嘴关闭。在前进端止动位置，燃料在套筒18上施加的总轴向推力几乎为零，这是因为腔46中的压力仅径向地作用在套简18的侧面40上。
为了控制在套筒18的打开和关闭期间控制腔26中的压力变化速度，通道42包括一个或多个校准限制部。术语“限制部”是指一孔(或者更概括地说，通道42的一部分)，该孔的通路截面比燃料流在该孔的上游和下游所遇到的通路截面小。而术语“校准”是指精确地形成通路截面，从而精确地限定来自控制腔26的预设流体流出量，并且使得从上游到下游形成预定压降。
具体地说，对于直径相对较小的孔来说，借助于试验性的修正操作以精确方式实现校准，所述试验性的修正操作按如下那样进行：使研磨液体流过先前形成的孔(例如通过放电或激光形成)，在该孔的上游和下游设定压力，并读取经过的流速，该流速趋于随着由孔的侧面上的液体而引起的研磨(液体侵蚀或液体研磨)而逐渐增加，直到达到预先确定的设计值。在这一点上，流动被中断：在使用中，如果孔的上游压力等于在修正操作期间确定的压力，则所获得的最终通路截面限定了与修正操作期间在孔的上游和下游确定的压差相等的压降，以及与预定设计流速相等的燃料流速。
如果数量多于一个，则这些校准限制部可以彼此串联和/或并联布置。
参照图1和图2所示的实施例，沿着通道42相互串联布置有两个限制部(限制部的直径仅为了完整性而示出，而不是按比例绘制)：一个限制部由段43的封闭端66限定，另一个限制部由附图标记53表示并轴向形成在盘33b中。
校准限制部53仅在盘33b的一部分中沿轴向延伸，并且位于与控制腔26相邻的位置，而盘33b的其余部分具有大直径的轴向段43a，该轴向段43a数量级与轴向段43的入口63相同。
任选的是，盘33b可以倒置，这样使轴向段43a直接通向孔9的端部，从而增加控制腔26的容积。
例如，校准限制部53的直径在150微米和300微米之间。封闭端66的直径比校准限制部53的直径大，例如其可以是校准限制部53直径的大约两倍。
由于封闭端66的直径仍相对较小，因此可以根据选择的材料和采用的热处理类型来限制柄部38的直径，并因而可以限制形成密封的位置处的边缘48的直径，例如限制在2.5mm和3.5mm之间的值。
段43的入口63不用特别精确地借助于常规钻头在主体76中获得，以实现比校准限制部53和66的直径大至少4倍直径。段44也限定比封闭端66的通路截面大的通路截面，并且无需特别加工精度就可获得。
在使用中，由于沿着通道42串联布置有校准限制部，因此在部分47位于打开位置时，在控制腔26和排放带之间发生的压降被分成许多压降。
根据未示出的变型，串联布置三个校准限制部，并且/或者没有盘33b，并且/或者盘33b和主体75构成形成单件的元件的一部分，并且/或者其中一个校准限制部制成嵌入在主体76的入口63或盘33b中的插入件。
根据图3所示的变型，轴向段43包括代替入口63和校准限制部66的轴向段58，轴向段58具有与入口63和轴向段43a同样数量级的恒定直径。同时，通过倾斜的出口段59代替出口段44，出口段59限定了与校准限制部53串联布置的校准限制部，并使腔46与轴向段58的底部直接连通。优选的是，出口段59形成相对于轴线3在30°和45°之间的倾斜角。具体地说，通过使轴向段58在柄部38开始之前终止，证明柄部38相对坚固。因此，可以减小柄部38的直径，结果因而可减小由边缘48限定的位于套筒18和柄部38之间的环形密封带的直径，明显的有利之处在于，限制了该密封带在动态条件下的泄漏。具体地说，同样通过使出口段倾斜的适当设置，密封带(在未变形状态下由边缘48限定)的直径可保持在2.5mm和3.5mm之间，并且不会出现在结构上削弱柄部38。
在该变型中，轴向段58有利地具有为校准限制部53的直径的8至20倍之间的直径，以便于在制造期间倾斜的出口段59与轴向段58的底部的交叉。
根据本发明，由套筒18的部分47限定的闸门的几何形状使得部分47可弹性变形并且不像公知技术中那样刚硬。
具体地说，部分47在未变形状态下的外径D1和内径D2之间的比小于2.2。而且，部分47的轴向长度L和内径D2之间的比大于1.8。轴向长度L是指从其中形成密封的边缘48延伸直到其中遇到套筒18的外径突然改变的位置的长度：例如，在图1的解决方案中，该突然改变正好发生在套筒18的端部处，即相应于锚固件17。
优选的是，套筒18的外径D1和内径D2之间的比大于1.7和/或套筒18的轴向长度L和内径D2之间的比小于3，以避免套筒18变形和/或过度削弱。
在图4的变型中，套筒18包括位于与部分47相对的端部处的、外径比外径D1大的端部100。具体地说，在部分47和100之间设有由垂直于轴线3的环形台肩限定的突然增大部。
这样，部分100相对于部分47具有更大的刚度，因此弹性变形集中在部分47本身上，而保持基本不变形的部分100能够保证在与锚固件17相邻位置处的表面39与40之间的流体密封，而无需增加密封圈元件。
在这种情况下，部分47的几何形状按如下限定：部分47的外径D1和内径D2之间的比大于1.6而小于2.4，而部分47的轴向长度L和内径D2之间的比大于0.45而小于0.8(其中，“轴向长度L”仍然是指从边缘48直到其中套筒18的外径突然改变，即在部分100开始处与台肩相对应的位置测量的轴向长度)。而且，在图4所示的该变型中，将腔46的从边缘48测量的轴向长度限定为L′，并且限定L-L′＝ΔL，且赋予ΔL大于0.2mm而小于.8mm。
相对于现有技术来说，选择上述尺寸比会导致部分47的刚度和套筒18的质量相对于现有技术降低。
换言之，明确地寻求这样的几何形状，该几何形状使得在套筒18位于关闭位置时，套筒18的部分47在腔46内的压力的作用下沿着径向向外的方向弹性变形。
由于弹性变形，边缘48相对于未变形状态更向外，因此，相应于比未变形状态的理论直径大的平均直径而在部分47和表面49之间发生密封。
主要效果在于，在部分47冲击表面49的时刻，将套筒18的大部分动能转变成弹性变形。该动能到弹性变形能的转换具有显著降低回弹现象的优点。
实际上，在冲击主体76期间的弹性变形之后，部分47趋于释放积聚的弹性能而恢复到未变形状态。该变形能趋于转换回动能，但是该再转换的时间相对较长，尤其是相对于其中套筒18为刚性的公知技术。
而且，考虑上述尺寸比进行选择降低了所谓的“粘着”磨损效应，这是由于在接触期间，部分47趋于在锥形表面49(沿径向)略微滑动，而不是粘附在其上。
此外，即使部分47在表面49上的滑动导致有效形成密封的位置处的平均直径暂时增大，其也会产生趋于进一步降低回弹现象的能量缓冲效应。
另外，部分47在表面49上的滑动降低了可能的微裂纹和/或表面微焊接的现象，而作用在部分47的边缘48上的高单位载荷又有利于出现表面微焊接现象。
为了进一步改进部分47在表面49上的滑动，适当的是为主体76和套筒18选择降低摩擦系数的材料和/或表面处理。
而且，可以利用由部分47的弹性而产生的径向不平衡力来使计量伺服阀5也作为安全阀操作。实际上，可以以使部分47具有超过在燃料供应压力超过安全阈值(例如，2500巴的阈值)时的弹簧23的预加载推力的径向不平衡力的方式来确定部分47的几何形状。实践中，如果在套筒18位于关闭位置时供应压力超过安全阈值，则径向不平衡力克服弹簧23的预加载荷，并使计量伺服阀5自动打开以通过通道42和腔46从控制腔26排出部分燃料，而不用操作杆10的运动，从而确保峰值压力不损坏喷射器1的构件。
根据以上所示，显然，因为降低了所谓的“粘着”磨损和由于冲击和回弹而引起的磨损，因此相对于其中套筒18是刚性的公知解决方案来说，有效形成密封的位置处的直径随着时间的推移具有较小的偏差，所以相对于现有技术能够以更高的精度和可靠性估算计量伺服阀5和喷射器1随着时间的推移的性能。
即使存在趋于使套筒18运动到打开位置的径向不平衡力，通过减少磨损，该力也趋于随着时间的推移而保持几乎恒定，并且在设计阶段就可预测。
此外，将柄部38的直径减小到3.5mm以下，从而将减小部分47的密封直径，使得能够降低在动态条件下的泄漏以及弹簧23所需的预加载荷，因此降低致动器15所需的力。根据为阀体选择的材料、阀体所经受的热处理及其相应的韧性、以及最终所采用的加工周期来将柄部38的直径选择为3.5mm以下。
减小部分47的密封直径提供了也减小套筒18的轴向长度的可能性，套筒18因此更进一步减小其质量。实际上，表面39和40之间的流体泄漏的速率与其结合带中的圆周长度成正比，而与该结合带的轴向长度成反比：即通过减小直径并因此减小所述圆周长度，并接受具有较大直径的柄部所给予的相同的流体泄漏速率，可以减小结合带的轴向长度，从而减小质量和整体尺寸。显然，减小套筒18的质量意味着降低了计量伺服阀5的响应时间。
而且，减小了柄部38的外径，并因而减小了沿着边缘48的密封圆周的长度，降低了径向不平衡力的大小，并因此可以减小弹簧23的预加载荷力，但仍然必须提供预加载荷力以补偿由于部分47的弹性变形而引起的径向不平衡力。
弹簧23的预加载荷力与边缘48的直径之间的比有利地在10N/mm和15N/mm之间。
除了部分47的弹性之外，减小套筒18的质量还具有降低关闭阶段中回弹现象的效果，因而计量伺服阀5具有更好的操作精度。
最后，明显的是在不脱离所附权利要求所限定的本发明的保护范围的情况下，可以对这里所描述的计量伺服阀5进行修改和变型。
具体地说，致动器15可以用压电致动器替换，该压电致动器在受到电流作用时增加其轴向尺寸来操作套筒18以打开通道42的出口。
此外，腔46可以至少部分地开设在表面40中并且/或者通道42可以关于轴线3不对称：例如，段44和59可以具有彼此不同的横截面，以及/或者彼此不同的直径，以及/或者具有位于彼此不同平面上的轴线、并且/或者围绕轴线3并不完全相等地间隔开。
另外，阀体可以制成为两件或单件，而不是三件，并且/或者锚固件17和套筒18可以由单独的元件限定，并且彼此抵靠地布置，而不是集成在单个主体中。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的燃料喷射器(1)的计量伺服阀(5)，该计量伺服阀包括：
电致动器(15)；
固定的阀体，该阀体限定控制腔(26)，该控制腔(26)与入口和具有至少一个校准限制部的出口通道(42)连通，并且该阀体包括柄部(38)，该柄部(38)沿轴线(3)延伸并具有引出所述出口通道(42)的侧表面(39)；以及
套筒(18)，该套筒以基本不透流体的方式与所述侧表面(39)结合，从而其在所述电致动器(15)的作用下沿着所述轴线(3)在关闭位置与打开位置之间滑动，以改变所述控制腔(26)内的压力，其中在所述关闭位置，所述套筒(18)的端部(47)关闭所述出口通道(42)，而在所述打开位置，所述出口通道(42)打开；
所述端部(47)具有这样的几何形状特征，即在使用中存在于所述出口通道(42)的嘴部处的燃料压力的推力下，沿着径向向外方向弹性变形以相对于未变形状态增加发生抵靠所述阀体密封的位置处的直径，并且当所述套筒(18)位于所述关闭位置时，所述端部沿着所述打开位置的方向在所述套筒(18)上产生径向不平衡力，
其特征在于，所述套筒(18)包括与所述端部(47)轴向相对并与由所述电致动器(15)控制的锚固件(17)相邻的另一部分(100)，所述另一部分(100)呈外径大于所述端部(47)的外径的突然增大的形式，从而所述弹性变形集中在所述端部(47)上且所述另一部分(100)保持基本不变形，以保证所述套筒(18)和所述柄部(38)之间的流体密封。
2.根据权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，所述电致动器(15)包括弹簧，该弹簧具有预先限定的预加载荷，以朝向所述关闭位置轴向推动所述套筒(18)，并且其中所述端部(47)的几何形状使得所述径向不平衡力在所述燃料的供应压力超过安全阈值时超过所述预加载荷的推力。
3.根据权利要求2所述的伺服阀，其特征在于，所述安全阈值等于大约2500巴。
4.根据权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，所述端部(47)的外径和内径之间的比小于2.4。
5.根据权利要求4所述的伺服阀，其特征在于，所述端部(47)的外径和内径之间的比小于2.2。
6.根据权利要求4所述的伺服阀，其特征在于，所述套筒(18)的所述端部(47)的外径和内径之间的比大于1.6。
7.根据权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，所述套筒(18)的轴向长度和内径之间的比大于1.8，所述轴向长度是从其中与所述阀体进行接触的边缘(48)开始测量的。
8.根据权利要求7所述的伺服阀，其特征在于，所述套筒(18)的所述轴向长度和所述内径之间的比小于3。
9.根据权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，所述柄部(38)的外径小于3.5mm。
10.根据权利要求9所述的伺服阀，其特征在于，所述柄部(38)的外径等于2.5mm。
11.根据权利要求2所述的伺服阀，其特征在于，所述弹簧(23)的预加载荷和所述端部(47)在未变形状态下的内径之间的比在10N/mm至15N/mm之间。
12.根据权利要求1所述的伺服阀，其特征在于，所述端部(47)的轴向长度和内径之间的比大于0.45，所述轴向长度是从其中与所述阀体进行接触的边缘(48)直到所述另一端部(100)测量的。
13.根据权利要求12所述的伺服阀，其特征在于，所述端部(47)的所述轴向长度和所述内径之间的比小于0.8。
14.根据权利要求12所述的伺服阀，其特征在于，所述出口通道终止于在所述柄部上获得的并具有轴向长度(L′)的环形腔(46)，所述轴向长度(L′)是从其中与所述阀体进行接触的边缘(48)开始测量的，并比所述端部(47)的所述轴向长度(L)小0.2mm和0.8mm之间的量(ΔL)。
15.一种用于内燃机的燃料喷射器(1)，该喷射器终止于将燃料喷射到发动机的相关汽缸内的喷嘴，并包括：
中空喷射器主体(2)，其沿着轴向方向(3)延伸；
控制杆(10)，其可在所述喷射器主体(2)中轴向移动以控制所述喷嘴的打开/关闭；以及
根据权利要求1制成的计量伺服阀(5)，其容纳在所述喷射器主体(2)中，用于控制所述控制杆(10)的轴向运动。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007009165A1 (de) * 2007-02-26 2008-08-28 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor mit einer zusätzlichen Ablaufdrossel oder mit einer verbesserten Anordnung derselben im Steuerventil
DE102007059263A1 (de) * 2007-12-10 2009-06-18 Robert Bosch Gmbh Schaltventil für Injektoren
EP2138707B1 (en) * 2008-06-27 2011-03-23 C.R.F. Società Consortile per Azioni Fuel injector provided with a metering servovalve of a balanced type for an internal-combustion engine
ATE546636T1 (de) * 2009-08-26 2012-03-15 Delphi Tech Holding Sarl Kraftstoffeinspritzdüse
EP2405121B1 (en) * 2010-07-07 2013-10-09 C.R.F. Società Consortile per Azioni Fuel-injection system for an internal-combustion engine
WO2013138805A1 (en) * 2012-03-16 2013-09-19 International Engine Intellectual Property Company, Llc Fuel injector needle sleeve
DE102017207880A1 (de) * 2017-05-10 2018-11-15 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
CN109653878B (zh) * 2017-10-11 2021-07-16 中国航发西安动力控制科技有限公司 一种分体式计量活门
EP4107386A1 (de) * 2020-02-17 2022-12-28 Ganser-Hydromag AG Brennstoffeinspritzventil für verbrennungskraftmaschinen

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612403A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-04 C.R.F. Societa' Consortile per Azioni Servo valve for controlling an internal combustion engine fuel injector
CN1833102A (zh) * 2003-08-01 2006-09-13 罗伯特·博世有限公司 用于包括压力变换器的燃料喷射器的控制阀

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3802648A1 (de) * 1988-01-29 1989-08-10 Mainz Gmbh Feinmech Werke Elektromagnetisch betaetigtes, hydraulisches schnellschaltventil
DE4310984A1 (de) * 1993-04-03 1994-10-06 Rexroth Mannesmann Gmbh Elektromagnetisch betätigbares hydraulisches Schaltventil
JPH09151826A (ja) * 1995-11-28 1997-06-10 Denso Corp 燃料噴射装置
EP1621764B1 (en) * 2004-06-30 2007-11-07 C.R.F. Società Consortile per Azioni Internal combustion engine fuel injector
EP1731752B1 (en) 2005-05-27 2010-01-20 C.R.F. Società Consortile per Azioni Fuel-control servo valve, and fuel injector provided with such servo valve

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1833102A (zh) * 2003-08-01 2006-09-13 罗伯特·博世有限公司 用于包括压力变换器的燃料喷射器的控制阀
EP1612403A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-04 C.R.F. Societa' Consortile per Azioni Servo valve for controlling an internal combustion engine fuel injector

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ATE500416T1 (de) 2011-03-15
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US20090032620A1 (en) 2009-02-05

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