CN101566116A - 带防磨损止动装置的用于气体燃料的电磁式燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

一种用于气体燃料的电磁式燃料喷射器(1)，包括：喷嘴(3)，其由喷射阀(8)控制；可移动的闸板(10)，其用于调节流过所述喷射阀(8)的燃料的流量；电磁致动器(7)，其适于在所述喷射阀(8)的关闭位置与打开位置之间移动所述闸板(10)，并包括固定的磁性柱(16)、适于在所述磁性柱(16)中感应出磁通量的线圈(14)以及适于被所述磁性柱(16)以磁力方式吸引的可移动的锚定件(17)；吸收元件(28)，其由非磁性的弹性材料制成并布置于所述磁性柱(16)与所述锚定件(17)之间；以及保护元件(29)，其由具有高表面硬度的磁性金属材料制成，并置于所述吸收元件(28)与所述锚定件(17)之间。

Description

带防磨损止动装置的用于气体燃料的电磁式燃料喷射器

技术领域

本发明涉及一种用于气体燃料的电磁式燃料喷射器。

背景技术

电磁式燃料喷射器包括管形壳体，在壳体内限定喷射室，在喷射室的一端界定由通过电磁致动器支配的喷射阀控制的喷嘴。喷射阀设有闸板，其刚性地连接至电磁致动器的可移动的锚定件，以在电磁致动器的作用下克服趋向于将闸板保持于关闭位置的关闭弹簧的作用使闸板在喷嘴的关闭位置与打开位置之间移动。

由于将闸板推到关闭位置的关闭弹簧的作用，喷射阀通常是关闭的，在关闭位置，闸板压靠喷射阀的阀座并且锚定件与电磁致动器的固定的磁性外壳分隔开。为打开喷射阀，亦即为将闸板从关闭位置移至打开位置，给电磁致动器的线圈通电以产生磁场，磁场克服关闭弹簧施加的弹力将锚定件吸向固定的磁性外壳；在打开阶段，当锚定件撞击固定的磁性外壳时锚定件的行程结束。换言之，在喷射阀的打开阶段中，锚定件累积动能，在锚定件与固定的磁性外壳的撞击中动能随即消失。

当燃料为液态(例如汽油或柴油)时，锚定件的动能通过锚定件与固定的磁性外壳之间存在的燃料的作用而部分消失；换言之，锚定件的运动被锚定件与固定的磁性外壳之间的燃料减缓，燃料必定被锚定件的运动移动以允许锚定件与磁性外壳发生接触。因而，当燃料为液态时，锚定件对于固定的磁性外壳的撞击不是非常剧烈，从而在所述各部件上不引起任何显著的磨损。

另一方面，当燃料为气体(例如甲烷或者丙烷与丁烷的混合物)时，上述的燃料对锚定件的制动作用几乎不存在，从而锚定件对于固定的磁性外壳的撞击特别剧烈。因而，在用于气体燃料的燃料喷射器中，锚定件与固定的磁性外壳的相互接触表面频繁地遭受到相当大的磨损，随之的材料损失导致锚定件行程的加长且改变了喷射器的功能特性。从而，所述磨损最终成为喷射器的功能特性发生显著变动的原因，如果不是不可能，使得就喷射开始的瞬间以及喷射的燃料量这两方面而言都难以进行适当的喷射控制。

已提出的克服上述缺陷的解决方案包括将由弹性材料(例如有弹力的材料)制成的元件置于锚定件与固定的磁性外壳之间。所述元件能够装配至锚定件或者固定的磁性外壳(没有差别)，以在锚定件撞击固定的磁性外壳时限制这些部件上的机械应力。然而，已发现，由于锚定件对于固定的磁性外壳的连续撞击的影响，由弹性材料制成的元件趋向于非常快速地磨损殆尽，限制了该结构解决方案的有效性。

对于该问题的一个可能的解决方案是提高由弹性材料制成的元件的厚度，以赋予由弹性材料制成的元件更高的机械强度和更佳的抗磨性能。然而，增加由弹性材料制成的部件的厚度必然也会增大锚定件与固定的磁性外壳之间的磁隙(弹性材料必定为非铁磁性的)的大小，从而必需增加电磁致动器的安匝数，因而增加了电磁致动器的成本、重量、总体尺寸及电能消耗。

专利申请DE102004037250 A1和US2005017097 A1说明了一种电磁燃料喷射器，其包括：喷嘴，其由喷射阀控制；可移动的闸板，其用于调节流过喷射阀的燃料的流量；电磁致动器，其适于使闸板在喷射阀的关闭位置与打开位置之间移动，并包括固定的磁性柱、适于在磁性柱中产生磁通量的线圈以及适于被磁性柱以磁力方式吸引的可移动的锚定件；吸收元件，其由非磁性的弹性材料制成；以及，保护元件，其联接至吸收元件并具有以下功能：克服通过锚定件中的传输孔流向吸收元件的具有压力的燃料的作用来保护吸收元件。

电磁式燃料喷射器的有效功能特性必须不能与其标称功能特性(亦即，期望及希望的特性)相差超过在项目设计阶段规定的固定百分率(通常不超过较小的百分率)。为遵从该要求并补偿所有部件不可避免的制造公差，在生产线的末端，电磁式燃料喷射器在通常包括调节关闭弹簧的预载荷(亦即，关闭弹簧产生的弹力)的操作中进行调节或者校准。具体地，在电磁式燃料喷射器中，关闭弹簧的预载荷调节为使得有效喷射率等于标称喷射率。

然而，已发现，通过调节关闭弹簧的预载荷能够获得等于标称喷射率的有效喷射率，尽管这会在燃料喷射器的动态特性上产生显著的波动。换言之，尽管通过进行上述的校准获得的关闭弹簧的预载荷的大变化能够使有效喷射率(亦即，燃料喷射器在稳态中的工作情况)标准化，其也会导致燃料喷射器的动态特性(亦即，燃料喷射器在瞬态中的工作情况)的显著差异。所述动态特性的差异使得控制燃料喷射器来进行非常短的喷射(例如在主喷射前的预喷射序列)变得非常复杂，在这种喷射中所述燃料喷射器总处于瞬时状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服了上述的缺陷的用于气体燃料的电磁式燃料喷射器，其生产简单且成本低，并且其原始功能特性随时间只受到有限的改变。

按照本发明，一种用于气体燃料的电磁式燃料喷射器包括：

喷嘴，其由喷射阀控制；

可移动的闸板，其用于调节流过喷射阀的燃料的流量；

电磁致动器，其适于在喷射阀的关闭位置与打开位置之间移动闸板，并包括固定的磁性柱、适于在磁性柱中感应出磁通量的线圈以及适于被磁性柱以磁力方式吸引的可移动的锚定件；以及

吸收元件，其由非磁性的弹性材料制成并布置于磁性柱与锚定件之间；

喷射器的特征在于，其包括由具有高表面硬度的磁性金属材料制成的保护元件，保护元件布置于吸收元件与锚定件之间，并且保护元件具有至少一个向吸收元件自由地轴向移动的部分以使吸收元件能够在锚定件与磁性柱之间进行压缩。

附图说明

将参考示出一些非限制性的实施方式的附图来说明本发明，其中：

图1为按照本发明的电磁式燃料喷射器的示意性的侧视截面图，其中为清楚起见去除了一些部件；

图2为图1的电磁式燃料喷射器的喷射阀的放大比例的视图；

图3为图1的电磁式燃料喷射器的电磁致动器的放大比例的视图；

图4为图1的燃料喷射器的示意性的透视图，其中为清楚起见去除了一些部件；

图5为图1的燃料喷射器的电磁致动器的可选实施方式的示意性的侧视截面图，其中为清楚起见去除了一些部件；

图6图1的燃料喷射器的电磁致动器的另一可选实施方式的示意性的侧视截面图，其中为清楚起见去除了一些部件；

图7为按照本发明的连接至保护元件的吸收元件的放大比例的视图，其中为清楚起见去除了一些部件；

图8为图7的保护元件的细节部分的放大比例的视图；以及

图9为图7的保护元件的俯视图。

具体实施方式

图1中，标号1总体上表示燃料喷射器，燃料喷射器基本上关于纵向轴线2圆柱对称并且受到控制以通过喷嘴3喷射燃料。如以下更全面地描述，燃料喷射器1径向地(亦即，垂直于纵向轴线2地)接收燃料并轴向地(亦即，沿纵向轴线2)喷射燃料。

燃料喷射器1包括管形主体4，该管形主体4在上端封闭并使用拉伸工艺由铁磁性刚制造且其下部设有用作燃料导管的筒形座5。具体地，管形主体4的下部设有垂直于纵向轴线2布置的六个径向通孔6，所述通孔6绕着纵向轴线2均匀布置并具有允许燃料以径向方式进入筒形座5的功能。

支撑主体4在其上部容置电磁致动器7并在其下部容置喷射阀8，所述下部在下面界定筒形座5；在使用中，喷射阀8由电磁致动器7触发以调节流过喷嘴3的燃料的流量，其对应所述喷射阀8获得。

关闭盘9布置于筒形座5之内并位于径向孔6之下。关闭盘9为喷射阀8的部件，其侧向焊接至管形主体4并设有限定喷嘴3的中心通孔。盘形闸板10连接至关闭盘9。闸板10为喷射阀8的部件并在打开位置与关闭位置之间是可移动的，在打开位置中闸板10从关闭盘9升高并且喷嘴3连通径向孔6，在关闭位置中闸板10被压靠至关闭盘9并且喷嘴3与径向孔6隔离。

如图2所示，从闸板10的面向关闭盘9的底面开始，以悬臂方式延伸出内环11和外环12，内环11的直径稍微大于关闭盘9的中心通孔的直径，外环12对应于闸板10的外部边缘布置。内环11限定密封件，密封件适于当闸板10布置于停靠在关闭盘9上的关闭位置时将喷嘴3与径向孔6隔离。

如图1所示，闸板10由关闭弹簧13保持于停靠在关闭盘9上的关闭位置，关闭弹簧13在闸板10的上表面与管形主体4的上壁之间压缩。电磁致动器7操作用于克服关闭弹簧13的作用将闸板10从关闭位置移向打开位置。

电磁致动器7包括线圈4和固定的磁性柱16，线圈14绕着管形主体4在外部布置并封装于环形塑料壳中，磁性柱16由铁磁性材料制成并在对应线圈14处布置于管形主体4之内。而且，电磁致动器7包括圆筒形的可移动的锚定件17，锚定件17由铁磁性材料制成并以机械方式连接至闸板10，且当线圈14通电时(亦即，当其中流过电流时)锚定件17适于被磁性柱16以磁力方式吸引。最后，电磁致动器7包括由铁磁性材料制成的管形磁性外壳18，外壳18布置于管形主体4的外侧，并包括用于容置线圈14的环形座19以及环形磁性衬垫20，磁性衬垫20由铁磁性材料制成并布置在线圈14之上以引导围绕线圈14的磁通量的闭合。金属锁止环21绕着管形主体4布置在磁性衬垫20之上，以将磁性衬垫20和线圈14保持于适当的位置并防止磁性衬垫20和线圈14从管形主体14脱离。锁止环21优选地具有两个侧向扩展部，每个扩展部都被通孔23横穿并用于燃料喷射器1的机械固定。

塑料盖24一并挤压至锁止环21的顶部上并且在盖24上设有电连接器25(在图4中示出)，其具有的功能是提供电磁致动器7的线圈14与外部电控单元(未示出)之间的电连接。

锚定件17是管形的并在下部对应闸板10的外边缘焊接至闸板10。关闭弹簧13优选地布置为穿过锚定件17中的中心通孔26，且在下部搁置于闸板10的上表面，并且对应地其上端安装于磁性柱16的中心布置的圆柱形凸部27中。

使用中，当电磁致动器7断电时，锚定件17不被磁性柱16吸引且关闭弹簧13的弹力将带有闸板10的锚定件17向下推靠至关闭盘9；在该情况下，闸板压靠关闭盘9以防止燃料从喷嘴3流出。当电磁致动器7通电时，锚定件17克服关闭弹簧13的弹力以磁力方式被磁性柱16吸引，并且带有闸板10的锚定件17向上移动至锚定件17撞击到磁性柱16为止；在该情况下，闸板10从关闭盘9升高且具有压力的燃料能流过喷嘴3。

如图3更佳地示出，燃料喷射器1包括吸收元件28，吸收元件28是盘形的并在中心具有孔，其由具有良好弹性的弹性非磁性(有弹力的)材料(典型地为橡胶或者类似材料)制成，并固定至磁性柱16以布置于磁性柱16与锚定件17之间(具体地，其装配于磁性柱16中心的凸部27上)。并且，燃料喷射器1包括保护元件29，保护元件是盘形的并在中心具有孔，其由具有高表面硬度的磁性金属材料(例如硬化磁性钢)制成并固定至磁性柱16以布置于吸收元件28与锚定件17之间(具体地，其装配于磁性柱16中心的凸部27上)。作为示例，吸收元件28具有的厚度在100微米的区域，而保护元件29具有的厚度在300微米的区域。

吸收元件28的目的是当锚定件从关闭位置移动至打开位置并撞击磁性柱16时吸收锚定件17的动能，以限制这些部件上的机械应力。此外，吸收元件28的目的是通过总维持锚定件17与磁性柱16之间的最小磁隙来防止锚定件17磁性结合至磁性柱16。保护元件29的目的是保护吸收元件28抵抗锚定件17的撞击并防止吸收元件28过度磨损。换言之，当锚定件17从关闭位置移至打开位置时，其不直接撞击吸收元件28，而是撞击保护元件29，保护元件29再将撞击的能量传递至吸收元件28。

着重注意，至关重要的是：为尽可能地减小锚定件17与磁性柱16之间的磁隙的总厚度，保护元件29要由铁磁性材料制成；通过减小锚定件17与磁性柱16之间的磁隙的总厚度，能够减小线圈14的安匝数，从而减小线圈14的成本、重量、总尺寸和电能消耗。

如图3更佳地示出，锚定件17的外圆柱面30和锚定件17的上环面31涂覆了铬层32(大约具有20-30微米的厚度)；着重指出，铬是非磁性金属，具有低滑动摩擦系数(小于钢的一半)，而同时具有高表面硬度。锚定件17的上环面31的铬层32的目的是局部地增大表面硬度以更好地经受锚定件17对于磁性柱16(或者说对于保护元件)的撞击。锚定件17的外圆柱面30的铬层32的目的是促进锚定件17相对于管形主体4的滑动，还在于使侧向磁隙一致(总是保持锚定件17与环形主体4之间的最小磁隙)以防止侧向的磁性结合并平衡径向磁力。

按照优选的实施方式，闸板10由具有减小厚度的高屈服强度钢制成使得能够在中心弹性变形；对于这点来说，着重指出，闸板10仅对应锚定件17的外边缘焊接至锚定件17，从而在中心是能够弹性变形的。闸板10的弹性变形允许恢复任何的间隙或者结构公差，而不破坏闸板10的密封效率。而且，当闸板10从打开位置移至关闭位置时，关闭弹簧13将闸板10推向关闭盘9，直至闸板10撞击到关闭盘9；由于闸板10的中心部分的弹性，闸板10对于关闭盘9的撞击被外环12吸收且不被内环11吸收，内环11必须具有高的平面度以保证密封效率。换言之，在闸板10撞击关闭盘9的瞬间，闸板10在中部进行了弹性变形，导致内环11轻微升高，从而内环11不必吸收由撞击产生的能量。

上述在图1-4中示出的喷射器1具有许多优点，其生产简单且成本低，并且最重要的是，当喷射器用于喷射气体燃料时，其功能特性随时间保持高度的稳定。具体地，测试发现，由于吸收元件28的存在，锚定件17对于磁性柱16的撞击不会在这些部件的表面上产生显著的磨损。此外，由于保护元件29的存在，锚定件17对于磁性柱16的撞击不会在吸收元件28上产生显著的磨损。因而，在上述燃料喷射器1中，锚定件17的行程不随时间增加，从而燃料喷射器1的功能特性随时间保持得非常稳定。

在图1-4示出的燃料喷射器1的装配中，最后的操作之一包括将关闭盘9焊接至管形主体4；该操作实践上在调节或者校准阶段中进行，在该阶段，用试验方法确定管形主体4上关闭盘9的准确轴向位置，以补偿任何的间隙或者结构公差，从而获得的燃料喷射器中效率水平等于或者非常接近其标称效率。具体地，关闭盘9的轴向位置调节为获得等于标称喷射率的有效喷射率。该结果的获得是由于，当关闭盘9的轴向位置改变时，关闭弹簧13的压缩也发生改变，从而关闭弹簧13的预载荷(亦即，关闭弹簧13产生的弹力)也发生改变。

然而，尽管已发现实际上通过改变关闭弹簧13的预载荷能够实现有效喷射率等于标称喷射率，但是，燃料喷射器1的动态特性存在显著的波动。换言之，一方面，尽管作为上述调节的结果的关闭弹簧13的预载荷的显著波动能够使有效喷射率(亦即，燃料喷射器在稳态中的工作情况)标准化，另一方面，其也会导致燃料喷射器1的动态特性(亦即，燃料喷射器在瞬态中的工作情况)的显著差异。所述动态特性的差异使得难以控制燃料喷射器1来进行非常短的燃料喷射(例如在主喷射前的预喷射序列)，在所述喷射中燃料喷射器1总处于瞬时状态。

通过保持关闭盘9的轴向位置恒定并改变被电磁致动器7产生的磁通量34(由图5中的虚线示意性地示出)横穿的磁路33的总磁阻，保持关闭弹簧13的预载荷恒定，能够克服上述缺陷。当关闭弹簧13的预载荷改变时，电磁致动器7必须对锚定件17产生以克服关闭弹簧13产生的弹力使锚定件17移动的电磁吸引力也会发生改变；换言之，调节的标准方法包括保持由电磁致动器7产生的磁性吸引力恒定，并改变关闭弹簧13的预载荷以使关闭弹簧13的预载荷适应由电磁致动器7产生的磁性吸引力。通过保持关闭弹簧13的预载荷恒定并使由电磁致动器7产生的磁性吸引力适应关闭弹簧13的预载荷而进行的调节能够获得相同的效果。具体地，使用相同的安匝数(亦即，不触及线圈14)，通过改变被电磁致动器7产生的磁通量34横穿的磁路33的总磁阻能够调节由电磁致动器7产生的磁性吸引力。

如图5所示，为能够调节被磁通量34横穿的磁路33的总磁阻，磁性外壳18包括最初相互分开的两个环形部件35、36。内环部件36最初过盈装配于管形主体4上；外环部件35随后围绕内环36逐渐装配以改变两个环形部件35与36之间的相对轴向位置，并使得其逐渐过盈配合于内环部件36上。可选地，与将外环部件35围绕内环部件36逐渐安装不同，内环部件36能够逐渐安装于外环部件35之内；在该情况下，是外环部件35最初被装配于管形主体4上。当相对轴向位置改变时，两个环形部件35与36之间的环隙37也发生改变，从而必须被磁通量34横穿以便在两个环形部件35与36之间穿过的磁隙的厚度和/面积也发生改变。

按照一种可行实施方式，内环部件36可以为开环的(亦即，具有横向中断)以具有更大的径向弹性，从而减小在过盈装配期间管形主体4经受的机械应力。按照该方式，在过盈装配期间管形主体4不经受任何显著的变形；实际上，避免管形主体4发生任何显著变形极其重要，因为管形主体4的变形能够导致管形主体4与锚定件17之间的机械干涉，随即阻碍锚定件17的滑动，这将使得燃料喷射器1完全失效。

按照图5中示出的实施方式，两个环形部件35与36之间的接触区域在对应锚定件17处布置于管形主体4之外并存在环形间隙37，间隙37的尺寸根据两个环形部件35、36之间的相对轴向位置而发生改变。外环部件35具有管形截锥形下部，该下部具有的内径大于管形主体4的外径以在它们之间限定环室38；内环部件36具有相应复制外环部件35的下部形状的管形的截锥形形状，且逐渐进入环室38以逐渐改变两个环形部件35与36之间的相对轴向位置。

按照图6示出的可选实施方式，内环部件36具有截锥形的上部39和圆筒形的下部40，截锥形的上部39与外环部件35限定必须被磁通量34横穿以便在两个环形部件35与36之间穿过的可变磁隙，而圆筒形的下部40限定内环部件36与外环部件35之间的过盈配合。该实施方式能够进一步减小在内环部件36与外环部件35之间的过盈配合期间在管形主体4上的机械应力；按照该方式，基本上防止了管形主体4发生由内环部件36与外环部件35之间的过盈配合引起的任何形式的变形。如前所述，避免管形主体4发生任何变形极其重要，因为管形主体4的变形会导致管形主体4与锚定件17之间的机械干涉，随即阻碍锚定件17的滑动，这将使得燃料喷射器1完全失效。

由于内环部件36与外环部件35之间的过盈配合不导致管形主体4的显著变形，能够使用充分高的安装力来进行过盈配合以保证过盈配合的长期稳定。

上述在图5中示出的喷射器1具有许多优点，其生产简单且成本低，并且最重要的是，其在保持关闭弹簧13的预载荷恒定的同时允许调节功能特性。在给定上述在图5中示出的喷射器1的许多优点的情况下，磁性外壳18的特定的布置也能用于喷射液体燃料的燃料喷射器。

按照图3示出的实施方式，保护元件29包括由铁磁性金属材料制成的具有通孔的盘。该实施方式具有一些缺陷，其中，保护元件29必须浮动地安装(从而可自由地轴向移动)，亦即，其不能相对于磁性柱16的凸部27中心固定(通常为焊接或者过盈配合)或者相对于管形主体4侧向固定，因为如果保护元件中心固定或者侧向固定，则其将单独吸收锚定件17的(几乎)全部的撞击，并实际上防止吸收元件28发生弹性变形和吸收撞击的能量，最终防止吸收元件28实现其功能。然而，保护元件29浮动地安装具有严重的缺陷，在使用中，保护元件29相对于纵向轴线2横向振动，周期性地撞击磁性柱16的凸部27和/或管形主体4，导致所述各部件上逐渐的磨损(亦即，当保护元件29横向振动时，其局部地损耗磁性柱16的凸部27和/或管形主体4)。

此外，已发现，按照图3示出的实施方式，使用保护元件29能够延长吸收元件28的使用寿命，尽管并不能使吸收元件28达到非常长的使用寿命。为限制锚定件17与磁性柱16之间的磁隙的总厚度，必须严格地限制保护元件29的厚度；从而，当锚定件17撞击磁性柱16时，保护元件29的压缩可能会超过弹性极限，从而使所述保护元件29产生永久变形。

按照图7-9示出的实施方式，保护元件29包括内环部41、围绕内环部41同心布置的外环部42以及多个连接臂43，每个连接臂43将内环部41连接至外环部42并具有与内环部41形成一体的内端44以及与外环部42形成一体的外端45。

如图9所示，有三个连接臂43围绕纵向轴线2对称分布，并且每个连接臂43沿周向布置，亦即，沿以纵向轴线2为中心的圆周的弧延伸。具体地，每个连接臂43具有理想为圆周形的中部46以及径向结合至内环部和外环部41和42以连接至中部46的两端44和45。

通过改变连接臂43的数目、每个连接臂43的中部46的横截面和/或每个连接臂43的中部46的长度，能够改变连接臂43的总的弹性和变形能力，从而改变内环部41与外环部42之间存在的总的弹性和变形能力。

重要发现是，如图9所示，锚定件17的中心通孔26的半径大于保护元件29的外环部42的内半径。这意味着，锚定件17仅能接触外环部42，并决不能接触内环部41或者连接臂43。

如图7所示，保护元件29的内环部41中心固定(焊接或者过盈配合)至磁性柱16的凸部27，而由于连接臂43的弹性变形保护元件29的外环部42相对于内环部41自由地轴向移动。按照未示出的等同实施方式，保护元件29的外环部42侧向地固定(焊接或者过盈配合)至管形主体4，而由于连接臂43的弹性变形保护元件29的内环部41相对于外环部42自由地轴向移动。在该情况下，至少锚定件17的上部必须成形为使得锚定件17仅能接触内环部41，并决不能接触外环部42或者连接臂43

由于保护元件29的内环部41或外环部42固定至磁性柱16的凸部27或者固定至管形主体4，在使用中，保护元件29不绕纵向轴线2横向振动，从而不引起由于接触凸部27或管形主体4而导致的任何磨损。

使用中，当锚定件17向着磁性柱16从关闭位置移至打开位置时，锚定件17最初撞击保护元件29的外环部42，由于锚定件17的动能的作用，使得外环部42轴向移动并使连接臂43发生弹性变形，直至外环部42与吸收元件28发生接触，吸附部件28从而发生变形并吸收锚定件17的动能。如前所述，锚定件17仅接触保护元件29的外环部42并从不接触内环部41或者连接臂43；从而，连接臂43可自由地发生弹性变形以允许在不移动的内环部41与由锚定件17推动的外环部42之间轴向移动，由于内环部41固定至磁性柱16的凸部27所以内环部不移动。

在打开运动期间当锚定件17撞击保护元件29的外环部42时，导致连接臂43弹性弯曲的锚定件17的动能使外环部42产生轴向移动，随后导致吸收元件28的压缩；锚定件17的动能的一部分转变为存于连接臂43的弹性弯曲中的弹性能，并且锚定件17其余的动能转化为存于吸收元件28中的弹性能(其中较小的一部分)及消散转化为吸收元件28内的热量(其中较大的一部分)。为防止锚定件17猛烈撞向保护元件29，由存于吸收元件28及保护元件29的连接臂43中的弹性能产生的总弹力必须小于电磁致动器7对锚定件17产生的磁性吸引力与关闭弹簧13施加于锚定件17上的弹力之差。

按照优选的实施方式，连接臂43能够成形为使外环部42与内环部41之间的最大轴向运动受到限制。换言之，连接臂43的数目、形状和/或尺寸设计为允许弹性臂43发生使外环部42与内环部41之间的轴向运动具有最大行程的弹性变形；当外环部42与内环部41的轴向运动超过最大行程时，连接臂43不再发生弹性变形，从而连接臂43用作外环部42的止动件来防止外环部42与内环部41之间任何进一步的轴向运动。构造成外环部42的止动件的连接臂43的所述特性被用于限制吸收元件28的最大压缩，从而将吸收元件28上产生的最大应力限制于弹性材料的弹性极限内(从而在没有破坏或者永久变形的可容忍的极限内)。换言之，通过限制连接臂43所允许的外环部42的最大轴向运动来限制吸收元件28的最大压缩，从而防止吸收元件28发生超出其弹性极限的变形。按照该方式，尽管吸收元件28只具有非常有限的轴向厚度，其仍具有非常长的使用寿命。

Claims (20)

1.一种用于气体燃料的电磁式燃料喷射器(1)，包括：

喷嘴(3)，其由喷射阀(8)控制；

可移动的闸板(10)，其用于调节流过所述喷射阀(8)的燃料的流量；

电磁致动器(7)，其适于在所述喷射阀(8)的关闭位置与打开位置之间移动所述闸板(10)，并且所述电磁致动器(7)包括固定的磁性柱(16)、适于在所述磁性柱(16)中感应出磁通量的线圈(14)以及适于被所述磁性柱(16)以磁力方式吸引的可移动的锚定件(17)；以及

吸收元件(28)，其由非磁性的弹性材料制成并布置于所述磁性柱(16)与所述锚定件(17)之间；

所述喷射器(1)的特征在于，其包括由具有高表面硬度的磁性金属材料制成的保护元件(29)，所述保护元件(29)布置于所述吸收元件(28)与所述锚定件(17)之间，并且所述保护元件(29)具有至少一个向所述吸收元件(28)自由地轴向移动的部分(42)以使所述吸收元件(28)能够在所述锚定件(17)与所述磁性柱(16)之间进行压缩。

2.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，所述保护元件(29)包括内环部(41)、围绕所述内环部(41)同心布置的外环部(42)以及可弹性变形的连接装置，所述连接装置以机械方式布置于所述内环部(41)与所述外环部(42)之间以允许所述内环部(41)与所述外环部(42)之间的相对轴向移动。

3.如权利要求2所述的喷射器(1)，其中，所述连接装置包括多个连接臂(43)，每个所述连接臂将所述内环部(41)连接至所述外环部(42)并具有与所述内环部(41)形成一体的内端(44)以及与所述外环部(42)形成一体的外端(45)。

4.如权利要求3所述的喷射器(1)，其中，每个所述连接臂(43)周向地布置并具有中部(46)以及所述两端(44，45)，所述中部(46)理想地是圆周形的，所述两端(44，45)径向地结合至所述内环部和所述外环部(41，42)以连接至所述中部(46)。

5.如权利要求2所述的喷射器(1)，其中，所述保护元件(29)的所述内环部(41)对中地固定至所述磁性柱(16)的中心布置的凸部(27)，并且由于所述连接装置的弹性变形所述保护元件(29)的所述外环部(42)相对于所述内环部(41)自由地轴向移动；所述锚定件(17)成形为仅接触所述外环部(42)，从而不接触所述内环部(41)或者所述连接臂(43)。

6.如权利要求5所述的喷射器(1)，其中，所述锚定件(17)具有中心通孔(26)，所述中心通孔(26)的半径大于所述保护元件(29)的所述外环部(42)的内半径。

7.如权利要求2所述的喷射器(1)，其中，所述保护元件(29)的所述外环部(42)侧向固定至所述喷射器(1)的管形主体(4)，并且由于所述连接装置的弹性变形所述保护元件(29)的所述内环部(41)相对于所述外环部(42)自由地轴向移动；所述锚定件(17)成形为仅接触所述内环部(41)，从而不接触所述外环部(42)或者所述连接臂(43)。

8.如权利要求2所述的喷射器(1)，其中，所述连接装置成形为用以限制所述外环部(42)与所述内环部(41)之间的最大轴向运动以限制所述吸收元件(28)的最大压缩。

9.如权利要求2所述的喷射器(1)，其中，在被所述锚定件(17)撞击之后，由存于所述吸收元件(28)及所述保护元件(29)的所述连接装置中的弹性能量产生的总弹力小于由所述电磁致动器(7)对所述锚定件(17)产生的电磁吸引力与由关闭弹簧(13)施加于所述锚定件(17)上的弹力之差。

10.如权利要求1所述的喷射器(1)，其中，所述磁性柱(16)具有中心布置的凸部(27)；所述吸收元件(28)和所述保护元件(29)的形状为中央带孔的盘状并装配于所述磁性柱(16)的所述中心布置的凸部(27)。

11.如权利要求10所述的喷射器(1)，包括关闭弹簧(13)，所述关闭弹簧(13)在所述闸板(10)与所述磁性柱(16)之间压缩以将所述闸板(10)推到所述关闭位置，并且所述关闭弹簧(13)的一端装配于所述磁性柱(16)的所述凸部(27)。

12.如权利要求1所述的喷射器(1)，包括管形主体(4)，所述管形主体(4)设有用作燃料导管并容置所述闸板(10)的筒形座(5)；所述管形主体(4)在下部设有多个径向通孔(6)，所述径向通孔(6)垂直于所述管形主体(4)的纵向轴线(2)布置并具有允许燃料径向地进入所述筒形座(5)的功能；作为所述喷射阀(8)的一部分的关闭盘(9)在所述径向通孔(6)之下侧向地焊接至所述管形主体(4)并具有限定所述喷嘴(3)的中心通孔。

13.一种电磁式燃料喷射器(1)，包括：

喷嘴(3)，其由喷射阀(8)控制；

可移动的闸板(10)，其用于调节流过所述喷射阀(8)的燃料的流量；

管形主体(4)，其设有用作燃料导管并容置所述闸板(10)的筒形座(5)；以及

电磁致动器(7)，其适于在所述喷射阀(8)的关闭位置与打开位置之间移动所述闸板(10)，并且所述电磁致动器(7)包括：固定的磁性柱(16)；适于在所述磁性柱(16)中感应出磁通量的线圈(14)；适于被所述磁性柱(16)以磁力方式吸引的可移动的锚定件(17)；以及管形的磁性外壳(18)，其由铁磁材料制成并布置于所述管形主体(4)之外；

所述喷射器(1)的特征在于，所述磁性外壳(18)包括最初相互分开的至少两个环形部件(35，36)；所述两个环形部件(35，36)以一个位于另一个内部的方式结合在一起以改变所述两个环形部件(35，36)之间的相对轴向位置来调节被所述磁通量(34)横穿的磁路(33)的总磁阻，从而调节对所述锚定件(17)产生的磁性吸引力。

14.如权利要求13所述的喷射器(1)，其中，当所述两个环形部件(35，36)之间的相对轴向位置改变时，所述两个环形部件(35，36)之间的间隙(37)的大小也发生改变，从而必须被所述磁通量(34)横穿以便在所述两个环形部件(35，36)之间穿过的磁隙的厚度和/或面积也发生变化。

15.如权利要求13所述的喷射器(1)，其中，内环部件(36)逐渐装配于外环部件(35)中以改变所述两个环形部件(35，36)之间的相对轴向位置。

16.如权利要求13所述的喷射器(1)，其中，所述内环部件(36)是开环的以具有更大的径向弹性。

17.如权利要求13所述的喷射器(1)，其中，所述外环部件(35)具有管状截锥形下部，所述下部具有的内径大于所述管形主体(4)的外径以在它们之间限定环室(38)；所述内环部件(36)具有相应复制所述外环部件(35)的所述下部的形状的管状截锥形形状，且逐渐进入所述环室(38)以逐渐改变所述两个环形部件(35，36)之间的相对轴向位置。

18.如权利要求17所述的喷射器(1)，其中，所述内环部件(36)具有截锥形的上部(39)以及圆筒形的下部，所述截锥形的上部(39)与所述外环部件(35)限定必须被所述磁通量(34)横穿以便在所述两个环形部件(35，36)之间穿过的可变磁隙，所述圆筒形的下部限定所述内环部件(36)与外环部件(35)之间的过盈配合。

19.用于校准燃料喷射器(1)的方法，所述燃料喷射器(1)包括：

喷嘴(3)，其由喷射阀(8)控制；

可移动的闸板(10)，其用于调节流过所述喷射阀(8)的燃料的流量；

管形主体(4)，其设有筒形座(5)，其下部用作燃料导管并容置所述闸板(10)；

电磁致动器(7)，其适于在所述喷射阀(8)的关闭位置与打开位置之间移动所述闸板(10)，并且所述电磁致动器(7)包括：固定的磁性柱(16)；适于在所述磁性柱(16)中感应出磁通量的线圈(14)；适于被所述磁性柱(16)以磁力方式吸引的可移动的锚定件(17)；以及管形的磁性外壳(18)，其由铁磁材料制成并布置于所述管形主体(4)之外；以及

关闭弹簧(13)，其将所述闸板(10)推向所述关闭位置；

所述方法的特征在于包括以下阶段：

保持所述关闭弹簧(13)的预载荷恒定；以及

改变被所述电磁致动器(7)产生的磁通量(34)横穿的磁路(33)的总磁阻，以使所述电磁致动器(7)产生的对所述锚定件(17)的磁性吸引力的有效值适应所述关闭弹簧(13)的所述预载荷的有效值。

20.如权利要求19所述的方法，还包括另外的阶段：

将所述磁性外壳(18)分成最初分开的至少两个环形部件(35，36)；以及

改变所述两个环形部件(35，36)之间的相对轴向位置，以调节被所述磁通量(34)横穿的所述磁路(33)的所述总磁阻，从而调节对所述锚定件(17)产生的磁性吸引力。

Images