CN101644218A - 用于内燃机的具有平衡计量伺服阀的燃料注射器 - Google Patents

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Abstract

注射器(1)包括用于控制用于打开/关闭雾化器的杆(10)的平衡计量伺服阀(5)。所述伺服阀(5)具有阀主体(7)，其具有控制腔(26)，所述控制腔(26)具备由可轴向移动开/关元件(47)打开/关闭的出口通路(42a)。所述开/关元件(47)由具有与电磁体(16)的电枢板(17)分离的衬套(41)的单片制成。所述衬套(41)以可轴向滑动方式耦合到阀杆(38)以便关闭与所述出口通路(42a)连通的排放导管(42)。所述开/关元件(47)通过经由连接到所述衬套(41)的中间体(12a)对所述衬套(41)起作用的弹簧(23)而保持于关闭位置。所述电枢板(17)可在所述中间体(12a)的凸缘(24)与所述衬套(41)的肩部(62)之间相对于所述衬套(41)移位，以便排除在所述伺服阀(5)关闭后所述开/关元件(47)的回弹。

Description

用于内燃机的具有平衡计量伺服阀的燃料注射器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的具有平衡计量伺服阀的燃料注射器，其中所述伺服阀管理用于控制注射的控制杆。
背景技术
通常，注射器的计量伺服阀包括控制腔，其具有用于在压力下摄入燃料的经校准孔。控制腔具备具有经校准部分的出口或排放孔，其通过在电致动器的控制下可轴向移动的开/关元件而打开/关闭。明确地说，排放孔由开/关元件在弹簧的作用下保持关闭，所述弹簧作用于电磁体的电枢。排放孔在电枢由电磁体致动从而克服弹簧的作用时打开。
只要排放孔关闭，控制腔中燃料的压力就经由杆将用于燃料的喷嘴或雾化器的针保持在关闭位置。当排放孔打开时，控制腔中燃料的压力减小，而通常注射腔中的压力使针移位以打开雾化器，从而使控制腔中的杆移位。
在已知注射器中，在雾化器的针关闭期间，在针的行进停滞后，发生回弹，其导致刚好在关闭之后雾化器的某种重新打开。这带来控制腔的容积且因此对应压力的增加梯度的变化，或甚至所述容积的临时减小。此外，伺服阀的开/关元件也在用于排空控制腔的孔关闭期间经受回弹，这也导致所述腔重新打开且因此压力以及因此对应容积的临时减小，从而增加雾化器的重新打开。
由于上述回弹而使雾化器和/或控制腔的排放孔重新打开始终导致注射大于用于控制注射的通常电子控制单元所设想的燃料量。由于影响回弹的大量因素的缘故，如此引入的过多燃料是不可预知的，使得不可能(例如)通过为电磁体的激励时间引入校正因子而经由电子控制单元对其进行补偿。因此，尤其在引擎闲置期间，过多燃料促使空气/燃料比变化，所述空气/燃料比远离最佳值，从而在排放时导致环境中过多的污染放射物。
已提议具有平衡型计量伺服阀的注射器，其中处于关闭位置的开/关元件经受大体上零轴向压力作用，使得可能减小弹簧的预载和电致动器的力两者。在已知平衡计量伺服阀中，阀主体包括轴向阀杆，其随控制腔的排放导管一起提供且经设计以轴向引导电磁体的电枢。开/关元件由衬套形成，所述衬套以不漏流体的方式与阀杆啮合，所述阀杆相对于电枢为固定的。
控制腔的排放导管包括轴向伸展和至少一个径向伸展，其延展到阀杆的横向表面上。由于电枢一般呈板或有凹口盘的形式且由具有衬套的单片制成，所以电致动器的移动元件具有相当大的质量，且因此在关闭期间以非常低的反作用性经受相当大的回弹。
此外，由于衬套必须与阀杆的横向表面形成密封且开/关元件必须经由与停滞元件的啮合而关闭排放导管，所以衬套必须以极端精度进行机械加工且由非常硬的贵金属制成。整个衬套-电枢板整体因此必须由所述贵金属制成，从而导致一方面，存在所述材料的许多切屑，且另一方面，其机械加工非常困难且昂贵。
在此伺服阀中，尽管开/关元件的行程仅几微米，但其所经受的所涉及的力和加速度始终导致关闭期间开/关元件的不可避免的回弹。沿1毫米的百分之1-2宽度的环接触的零件和小表面的显著硬度又有利于所述回弹，从而导致控制腔的重新打开以及容积的对应排空。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于内燃机的具有平衡伺服阀的燃料注射器，其中所述伺服阀使得能够获得伺服阀的高反作用性，从而排除上文提及的缺点。
本发明的以上目的由一种用于内燃机的具有平衡计量伺服阀的燃料注射器实现，其中伺服阀控制用于控制注射的控制杆，所述控制杆可沿轴向室移动，所述伺服阀具有阀主体，阀主体包括：控制腔，其具备用于燃料的经校准入口和与由轴向阀杆承载的排放导管连通的出口通路；开/关元件，其由可沿所述阀杆移动的衬套承载且由被电致动器控制的电枢板控制，所述排放导管包括延展到所述阀杆的横向表面上的至少一个大体上径向伸展；所述衬套以不漏流体的方式与所述阀杆正常耦合，以便在所述伸展的关闭位置与打开位置之间轴向滑动；所述衬套通过弹性构件而保持在所述关闭位置；所述注射器特征在于所述电枢板与所述衬套分离，且所述弹性构件通过用于将所述开/关元件带到所述关闭位置中的中间体而对所述衬套起作用，提供啮合构件以在所述电致动器致动后通过所述电枢板将所述开/关元件带到所述打开位置中，所述电枢板包括经设计以与由所述衬套承载的突起构件轴向啮合的平面表面，在所述电枢板与所述啮合构件或所述突起构件之间设想预定轴向游隙以实现所述电枢板与所述衬套之间的相对轴向位移。
附图说明
为了更好地理解本发明，本文仅借助非限定性实例在附图的帮助下描述其一些优选实施例，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的用于内燃机的具有平衡伺服阀的燃料注射器的局部垂直横截面；
图2是放大比例的图1的细节；
图3是进一步放大比例的图2的一部分；
图4是根据本发明另一实施例的图2的细节的垂直横截面；
图5是进一步放大比例的图4的一部分；
图6是根据本发明再一实施例的图2的细节的垂直横截面；
图7是进一步放大比例的图6的一部分；以及
图8-10是本发明的注射器的操作的比较曲线。
具体实施方式
参看图1，用于内燃机(明确地说，柴油机)的燃料注射器总体由1表示。注射器1包括中空主体或壳2，其沿纵轴3延伸且具有侧入口4，所述侧入口4经设计以连接到用于在高压力(例如，1800巴范围内的压力)下递送燃料的导管。壳2以喷嘴或注射雾化器(在图中不可见)终止，所述喷嘴或注射雾化器经由导管4a与入口4连通。
壳2具有轴向室6，其中容纳计量伺服阀5，所述伺服阀5包括具有轴向孔9的阀主体7。用于控制在压力下燃料的注射的控制杆10能够以不漏流体的方式在孔9中轴向滑动。壳2具备另一室14，其与室6同轴且容纳电致动器15，电致动器15又包括经设计以控制呈有凹口盘形式的电枢板17的电磁体16。明确地说，电磁体16包括磁芯19，其具有垂直于轴3的极表面20且由支撑件21保持于适当位置。
电致动器15具有轴向室22，其与伺服阀5朝向通常燃料槽的排放口连通。容纳于室22中的是由螺旋压缩弹簧23界定的弹性构件。弹簧23经预载以便在与由电磁体16(当其被激励时)施加的吸引力相反的方向上在电枢板17上施加推力作用。弹簧23通过中间体(总体由12a表示)对电枢板17起作用，所述中间体包括由由具有引导销12(在弹簧23的一端)的单片制成的凸缘24形成的啮合构件。设定于电枢板17的平面顶部表面17a与芯19的极表面20之间的是由非磁性材料制成的薄片13，以便保证电枢板17与芯19之间的某一间隙。
阀主体7包括用于控制待注射燃料的计量的控制腔26，其包含由孔9的横向表面径向定界的容积。控制腔26的容积轴向地由杆10的终端表面25以及由孔9本身的底壁27定界。为了在压力下接收燃料，控制腔26穿过制造于主体2中的导管32和制造于阀主体7中的入口导管28而永久地与入口4连通。
导管28具备经校准的伸展29，其在底壁27的附近延展到控制腔26中。为了尽可能多地减小控制容积26，有利地，杆10的终端表面25具有类似截顶圆锥体的形状。在阀主体7的外侧上，入口导管28延展到环形腔30中，导管32也延展到所述环形腔30中。
阀主体7此外包括容纳于室6的部分34中的凸缘33，其具有放大的直径。凸缘33轴向设定为以不漏流体的方式通过旋拧于室6的部分34的内螺纹37上的螺纹环螺母36而与室6的内肩部35接触。
如下文中将更清楚看到，电枢板17与由引导元件轴向引导的衬套41相关联，所述引导元件由轴向阀杆38形成，所述衬套41由具有阀主体7的凸缘33的单片制成。阀杆38具有远小于凸缘33的直径的直径，且以悬臂方式在与孔9相对的一侧上(即，朝向室22)沿轴3从凸缘33本身延伸。
阀杆38在外部由圆柱形横向表面39定界，所述圆柱形横向表面39引导衬套41的轴向滑动。明确地说，衬套41具有圆柱形内部表面40，其大体上以不漏流体的方式(即，借助与适当直径游隙(例如，小于4μm)的耦合或另外通过特定密封元件的插入)而耦合到阀杆38的横向表面39。
控制腔26还具有用于燃料出口的通路42a，其具有限制或经校准的伸展53，所述限制或经校准的伸展53一般具有在150与300μm之间的直径。出口通路42a与制造于凸缘33和阀杆38内部的排放导管42连通。导管42包括轴向隐蔽伸展43，其沿着轴3、部分在凸缘33中且部分在阀杆38中制造。轴向伸展43具有大于经校准的伸展53的直径的直径。
导管42还包括与轴向伸展43连通的至少一个大体上径向伸展44。有利地，可提供设定为以恒定角距离分开的两个或两个以上径向伸展44。图1中展示两个径向伸展44，其有利地朝向电枢板17相对于轴3倾斜。径向伸展44延展到由阀杆38的横向表面39的凹槽形成的环形腔46中。
环形腔46制造于邻近于凸缘33的轴向位置中且由衬套41的终端部分打开/关闭，所述终端部分形成用于所述环形腔46且因此还用于导管42的径向伸展44的开/关元件47。开/关元件47以具有向下扩张的类似截顶圆锥体45(图2)形状的内部表面的伸展终止，且所述伸展经设计以与设定于凸缘33与阀杆38之间的截顶圆锥体接合伸展49啮合。
明确地说，截顶圆锥体伸展49具有由环形凹槽50分离的截顶圆锥体表面49a和49b两个部分，其具有大体上类似直角三角形形状的横截面。开/关元件47的截顶圆锥体表面45以不漏流体的方式与截顶圆锥体表面49a的其停止于关闭位置所抵靠的部分啮合。由于这些表面45与49a之间的磨损，开/关元件47的关闭位置在伺服阀5的某一使用时间之后需要衬套41朝向接合伸展49的较大位移。
凹槽50具有实现所述较大位移以关闭开/关元件47的功能，从而始终界定等于环形凹槽50的圆柱形伸展的直径的密封表面的最大直径。因此，凹槽50保证由于作用于衬套41的表面45上的压力而引起的不平衡力在低于由弹簧23施加的力的任何情况下将始终在某一值内。
由磁性材料制成的电枢板17由不同片组成，即与衬套41分离。其具有带有平面底部表面57的中心部分56，和具有朝向外部倾斜的横截面的有凹口环形部分58。中心部分56具有轴向孔59，借助于所述轴向孔59，电枢板17能够沿衬套41的轴向部分滑动某一轴向游隙。所述轴向部分邻近于一突起，所述突起经设计以由电枢板17的部分56的表面57啮合。
在图1-3的实施例中，所述轴向部分由制造于衬套41的凸缘60上的轴环61形成。轴环61具有小于衬套41且因此小于凸缘60的直径。衬套41的突起由形成于轴环61与凸缘60之间的肩部62组成。肩部62以某一方式设定以便以啮合构件24为电枢板17产生预定量的轴向游隙G(图3)，以实现电枢板17与衬套41之间的相对轴向位移。明确地说，轴向游隙G产生于肩部62与凸缘24的表面65之间，所述表面65经设计以与电枢板17的表面17a啮合。
此外，中间体12a包括用于与衬套41连接的元件，其由由具有凸缘24的单片制成的另一连接销63形成。在图1-3的实施例中，销63借助于螺纹耦合、胶粘、焊接或压入配合而在对应座40a(图2)中刚性固定到衬套41。在图1-3的实施例中，座40a由衬套41的内部表面40的顶部部分形成，且销63压入配合于所述座40a中。
有利地，座40a具有稍大于与销39的表面耦合的衬套41的内部表面40的直径的直径。以此方式，需要较准确研磨的表面40(即，将形成与阀杆38的表面39的动态密封的表面)具有较小轴向长度，其具有明显的经济性优点。
连接销63与用于弹簧23的引导销12同轴，且在与所述引导销12的方向相对的方向上从凸缘24的底部表面65轴向延伸。在阀杆38的表面39与衬套41的表面40之间，一般存在某一量的燃料泄漏，其延展到阀杆39的末端与连接销63之间的隔室48中。为了实现泄漏到隔室48中的燃料朝向室22的排放，有利地中间体12a具备轴向孔64。
为了适当地组装中间体12a，凸缘24的表面65对衬套41的轴环61的端表面66施加压力是适宜的。实际上，以此方式，唯一地界定凸缘24的表面65与衬套41的肩部62之间的距离或空间，其组成电枢板17的外壳A(同样见图3)。衬套41具有外表面68，其中肩部62与开/关元件47之间的中间部分67具有减小的直径，以便减小衬套41的惯性。
假定薄片13相对于芯19的极表面20固定，当衬套41由弹簧23通过中间体12a固持于伺服阀5的关闭位置时，平面表面17a距薄片13的距离组成电枢板17的行程或提升量C。电枢板17因此抵靠肩部62安置于图1-3中指示的位置中，如从以下内容中将更清楚地显现。实际事实上，由于薄片13为非磁性的，所以其可占据不同于所假定轴向位置的轴向位置，但其不会改变针对电枢板17的提升量C假定的定义。电枢板17的提升量C必需大于所述电枢板17在其外壳A中的游隙G。
开/关元件47的打开的行程或提升量I等于电枢板17的提升量C与游隙G之间的差。因此，再次假定薄片13相对于极表面20固定，凸缘24的表面65通常从薄片13向下突起等于开/关元件47的提升量I的距离，电枢板17沿所述距离向上拖拉凸缘24。电枢板17因此可沿轴环61执行等于所述游隙G的超行程，其沿外壳A发生，其中电枢板17的轴向孔59由轴环61轴向引导。
优选地，开/关元件47和因此衬套41的提升量I可在12与30μm之间。根据图1-3的实施例，优选地游隙G可在6与30μm之间，使得行程C将在18与60μm之间。因此，电枢板17的提升量C与开/关元件的提升量I之间的比率C/I可在0.6与5之间，而提升量I与游隙G之间的比率I/G可在0.4与5之间。
以下内容中描述图1-3的伺服阀5的操作。
当电磁体16未被激励时，开/关元件47由弹簧23通过刚性连接到衬套41的主体12a保持，从而以其截顶圆锥体表面45抵靠接合伸展49的截顶圆锥体表面表面49a而安置，使得伺服阀5关闭。假定由于重力和/或先前关闭步骤(其在下文中将看到)的缘故，电枢板17从薄片13脱离并抵靠肩部62安置。此假设不影响根据本发明的伺服阀5的操作的有效性，伺服阀5的操作与伺服阀5本身打开的瞬间电枢板17的轴向位置无关。
因此在环形腔46中，已设置燃料压力，其值等于注射器1的供应的压力。当电磁体16被激励以实行伺服阀5的打开步骤时，芯19吸引电枢板17，其在开始时实现等于图3中说明的游隙G的空行程，直到其与凸缘24的表面65接触为止，大体上不会影响衬套41的位移。接下来，电枢板17上电磁体16的作用克服弹簧23的力，且经由凸缘24和固定销63朝向芯19拖拉衬套41，使得开/关元件47打开伺服阀5。
因此，在此步骤中，电枢板17和衬套41以刚性方式移动且因此横越伸展I对于电枢板17所允许的整个行程C。由于电枢板17经受的应力类型且由于接触的表面(即，极表面20、薄片13与表面17a)的宽度，电枢板17对于薄片13/芯19整体的冲击以实践中可忽略的回弹而发生。
当电磁体16的激励停止时，弹簧23经由主体12a促使衬套41实现朝向图1-3的位置关闭伺服阀5的行程。在此关闭行程的第一伸展期间，凸缘24(其表面65与衬套41的表面66接触)拖拉电枢板17经过距离I，电枢板17因此与衬套41且因此与开/关元件47一起移动。
在行进了此伸展I之后，开/关元件47抵靠阀主体7的接合伸展49的圆锥形表面49a与其圆锥形表面45碰撞。由于小接触面积以及开/关元件47和阀主体7的硬度，且还因为在存在相当大量的燃料蒸气的情况下发生接触，所以开/关元件47回弹，从而克服弹簧23的作用，而电枢板17继续其朝向阀主体7的行程，从而恢复存在于外壳A中的在部分56的平面表面57与凸缘60的肩部62之间的游隙G。
显然，在开/关元件47的回弹发生的瞬间，此颠倒其运动方向且开始朝向电枢板17移动。在某一时间之后，接着发生部分56的平面表面57与衬套41的肩部62的碰撞。由于此碰撞的缘故，且还由于此碰撞的瞬间电枢板17的较大动量，衬套41的第一回弹的量明显减小或甚至抵消，因此防止控制腔26突然排空。以此方式，排除针对控制腔26中的压力设想的变化梯度的任何更改，以及因此雾化器的针的关闭的任何延迟。
实际事实上，在第一回弹如此减小之后，可产生具有减小幅值的一串回弹，其量远小于已减小的第一回弹的量，使得这些回弹甚至不会导致控制腔26中的压力的减小。因此，重建控制腔26中燃料的压力以及因此杆10的运动(其可关闭雾化器而没有其关闭运动的任何不连续性)不存在异常重构。电枢板17最后同样通过重力而保持与肩部62接触。
在图4-5和6-7的实施例中，与图1-3的实施例的类似零件相同的零件由相同参考标号表示，且将不再描述。根据图4和5的实施例，为了减少打开开/关元件47的次数，尤其当在低压力下在电枢板17的部分56的表面57与阀主体7的凸缘33的顶部表面的凹陷51之间对注射器1进行供应时，插入螺旋压缩弹簧52。弹簧52经预载以便施加远低于由弹簧23施加的力但足以保持电枢板17以表面17a与凸缘24的表面65接触的力，如图4和5中所说明。在此实施例中，电枢板17的空行程(即，游隙G)可选择在10与30μm之间，使得行程C在22与60μm之间，且比率C/I在0.7与5之间，且比率I/G在0.41与5之间。
在图4和5的实施例中，在电磁体16的激励后，电枢板17一方面执行朝向芯19的较小行程，另一方面其立即沿衬套41拖拉。因此实现开/关元件47的较快打开，即开/关元件47对于对应命令的较快响应，但开/关元件的关闭行程中回弹的衰减类似于图1-3的实施例的衰减。
在图6和7的实施例中，衬套41与电枢板17之间的啮合构件由由具有衬套41的单片制成的轮缘或环形凸缘74表示。明确地说，环形凸缘74具备平面表面75，其经设计以与由制造于电枢板17的中心部分56中的平面表面17a的环形凹陷77形成的肩部76啮合。
此外，衬套的下伏于所述环形凸缘74下方的部分的外径小于所述环形凸缘74的内径。因此，在组装期间，电枢板17插入于衬套41的开/关元件47的侧面上。电枢板27的中心部分56此处能够在衬套41的轴向部分82上滑动，邻近于轮缘74。另外，轮缘74邻近于衬套41的端表面80，其与凸缘24的表面65接触。电枢板17的肩部76通常通过压缩弹簧52以与已针对图4和5的实施例看到的方式类似的方式保持与轮缘74的平面表面75接触。
在图6和7的实施例中，由衬套41承载的用于啮合电枢板17的部分56的平面表面57的突起构件包括C形保持环78，其可移除地容纳于衬套41的外表面68的凹槽79中。
将平面表面75与突起构件78、81的和电枢板17的表面57接触的表面之间的距离界定为外壳A，沿衬套41的轴向部分82滑动的径向部分56的厚度S由关系式S＝A-G界定。此外，电枢板17的行程C为C＝I+G，如已针对图1-3的实施例看到。
在此实施例中，中间体12a借助单向轴向约束而连接到衬套41。明确地说，中间体12a的凸缘24以其表面65与衬套41的端边缘80啮合，但由凸缘24承载的连接销63简单地插入轴向座40a中。因此，销63可具有相对于座40a的某一径向游隙，且中间体12a可经历相对于衬套41本身的轴向位移。
保持环78可具有模块化厚度以实现对电枢板17的行程C的调节。保持环78可用作对于至少一个间隔件81的支撑，所述间隔件81具有模块化厚度以除环78的调节外或代替于环78的调节实现对电枢板17的行程C的调节。同样在此情况下，游隙G可在10与30μm之间，如在图4和5的实施例中。
在上文描述的所有实施例中，衬套41必须以极端精度(例如，以1μm范围内的容限)进行机械加工，以实现沿阀杆38的侧壁39在压力下燃料的流体不渗透性以及还实现借助于截顶圆锥体表面45达成环形腔46的燃料的流体不渗透性。出于所述目的，衬套41由非常硬的贵金属制成，例如用于加工的钢。衬套41的内部表面40经准确研磨，且衬套41可有可能经受一个或一个以上热处理，所述热处理将在其上赋予对磨损和疲劳的较大抵抗力(例如，硬化和/或氮化)。
出于技术原因，优选地出口导管42a的经校准伸展53(图1)可预先布置于与阀主体7分离的元件中。在所描述的实施例中，单独元件由由非常硬的材料制成的衬套54形成，衬套54承载出口通路42a(包含经校准伸展53)且大体上固定于孔9的座55中。控制腔26的底壁27由衬套54的横断表面界定。经校准伸展53可以较大精度获得且仅限于衬套54的轴向长度的一部分，而沿衬套54的长度的其余部分，出口通路42a可具有小于或等于轴向伸展43的直径的直径。
图8-10中表示注射器1的操作的曲线，其与根据已知技术的注射器的操作进行比较。关于图1-3中说明的实施例描述注射器1的曲线，但所述曲线非常适于定性描述本发明的操作原理。在图8中，与电枢板17分离的开/关元件47相对于阀主体7的位移(见图3、5和7)由实线表示，作为时间t的函数。
根据本发明，电枢板17和衬套41已每一者制造成具有2g范围内的重量。坐标轴Y上指示的值“I”表示对于开/关元件47所允许的最大行程I。而根据已知技术的开/关元件的提升量由虚线表示，其中电枢板由具有衬套的单片制成，其总重量在4g范围内。通过视觉化开/关元件47的有效位移来获得两个曲线。从两个曲线中显然，根据本发明的开/关元件47的打开运动相对于根据已知技术的开/关元件的打开运动以较迅速的响应发生。这是由于以下两个事实：电枢板17由具有较好磁化特性的材料制成，且电枢板17与衬套41分离。
在关闭运动结束时，根据已知技术的开/关元件进行具有减小幅值的一系列回弹，其中第一回弹的幅值显然相当大。而对于根据本发明的开/关元件47，已假定比率C/I在0.7与5之间的值且比率I/G在0.4与5之间的值，第一回弹的幅值相对于已知技术的第一回弹的幅值减小近似30％。同样，后续回弹较快地衰减。
在图9中，在坐标轴Y上以较大比例稍许简化地表示图8的两个曲线，使得两个开/关元件的提升量在整个打开周期期间被指示为恒定的。在坐标轴上，所给定的值“C”等于对于电枢板17所允许的最大行程。在图9中，此外以点划线指示电枢板17的位移，其除开/关元件47的提升量I外还执行等于电枢板17与凸缘24之间的游隙G的超行程。
在电枢板17的关闭行程即将结束时，后者在由点P表示的瞬间冲撞衬套41的突起构件62，其形成第一回弹。衬套41接着由电枢板17朝向关闭位置推动。从此冲击的瞬间起，电枢板17保持与保持构件62接触，从而与衬套41一起不易察觉地振荡。
图10中以非常放大比例表示图9的曲线，大体上从其中发生第一回弹的伸展开始。因此显然，在图1-3的实施例中电枢板17与肩部62碰撞之后，衬套41事实上与所述电枢板17一起振荡。
一般来说，给定开/关元件47的相同行程I，电枢板17与凸缘24之间的游隙G越大，其行程相对于衬套41的行程的延迟就越大，使得图10的点划线朝右移位。假定发生回弹的开/关元件47与继续其行程的电枢板17之间的在重新打开期间的冲击以对应于所述游隙的延迟发生，开/关元件47的第一回弹的量因此较大。然而，由于电枢板17已获得较大速度(由于较大动量的缘故)，所以冲击抵消回弹期间衬套41的动能，衬套41现可以较低速度朝向关闭位置返回，而没有进一步回弹，或具有具可忽略幅值的开/关元件47的几个回弹。
而在电枢板17与凸缘24之间较小游隙的情况下，在开/关元件47的关闭行程结束时的第一回弹处，保持构件62或78、81立即遇到电枢板17。此接着被向前拖拉，颠倒其运动并对弹簧23施加反作用力。在此情况下，第一回弹之后的回弹列可在时间上较长。
从上文所见看出，根据本发明的注射器1与已知技术的注射器相比的优点很明显。首先，与引导衬套41分离且可独立于引导衬套41移位的电枢板17实现减小或排除尤其在关闭行程结束时开/关元件47的回弹。以此方式，防止注射大于所设想燃料体积的燃料体积、空气/燃料比的变化，以及引擎废气造成的环境污染的减少。
此外，与引导衬套41分离的电枢板17实现电枢板17的材料选择以便优化电磁电路，并为衬套41实现具有对磨损的高抵抗力的珍贵材料的选择。以此方式，还防止以所述珍贵材料对电枢板17进行机械加工(存在所述材料的相当大的切屑)的缺点。以较软材料构造电枢板17本身因此相当简化。最后，电磁体16和弹簧23必须移位的移动元件的质量减小。
显然，可对注射器1作出进一步修改和改进，而不会因此脱离本发明的范围。举例来说，在图1-5的实施例中，可排除衬套41的凸缘60。此外，中间体12a可以可调节方式，例如以借助螺纹的连接固定到衬套41，以便调节电枢板17与凸缘24之间的游隙G。
为了调节表面65与衬套41的肩部62之间形成的外壳A中电枢板17之间的游隙G，可插入至少一个具有适当模块化厚度(例如，以5-μm步幅)的盘状间隔件，其与所述相同电枢板17同轴。所述间隔件还对电枢板17与衬套41之间碰撞的进一步衰减起作用，关于回弹的排除具有进一步有益作用。
在图6和7的实施例中，保持环78也可焊接于衬套41上，代替以可移除方式安装。此外，在此实施例中，可排除弹簧52以使得电枢板17如在图1-3的实施例的情况下那样起作用。
薄片13又可具有小于凸缘24的外径的内径，且甚至与电枢板17的内径相同的内径。在此情况下，薄片13保持约束于外壳A中且因此不能经历径向位移。显然，在此情况下，外壳A的轴向长度必由薄片13本身的厚度增加。
阀杆38与阀主体7的凸缘33之间的接合49又可没有凹槽50，且开/关元件47的形状类似于截顶圆锥体45的表面可由尖锐边缘代替。可排除经校准孔53的支撑件54，或另外采用与所说明的形状不同的形状。此外，导管42的径向伸展44的数目可为两个以上，且设定成彼此分离相同角距离且/或垂直于轴3。经校准伸展53也可设定于导管42的径向伸展44上。阀主体7可分为两个部分，一个部分含有阀杆38和凸缘33的一部分，另一部分含有凸缘33的剩余部分和孔9。最后，电磁体16可由压电致动装置代替。

Claims (29)

1.一种用于内燃机的具有平衡计量伺服阀的燃料注射器，其中所述伺服阀(5)控制用于控制注射的控制杆(10)，所述控制杆(10)可沿轴向室(6)移动，所述伺服阀(5)具有阀主体(7)，所述阀主体(7)包括：控制腔(26)，其具备用于所述燃料的经校准入口(29)和与由轴向阀杆(38)承载的排放导管(42)连通的出口通路(42a)；开/关元件(47)，其由可沿所述阀杆(38)移动的衬套(41)承载且由被电致动器(15)控制的电枢板(17)控制，所述排放导管(42)包括延展到所述阀杆(38)的横向表面(39)上的至少一个大体上径向伸展(44)；所述衬套(41)以不漏流体的方式与所述阀杆(38)正常耦合，以便在所述伸展(44)的关闭位置与打开位置之间轴向滑动；所述衬套(41)通过弹性构件(23)而保持在所述关闭位置；所述注射器特征在于所述电枢板(17)与所述衬套(41)分离，且所述弹性构件(23)通过用于将所述开/关元件(47)带到所述关闭位置中的中间体(12a)而对所述衬套(41)起作用，提供啮合构件(24、74)以在所述电致动器(15)致动后通过所述电枢板(17)将所述开/关元件(47)带到所述打开位置中，所述电枢板(17)包括经设计以与由所述衬套(41)承载的突起构件(62；78，81)轴向啮合的平面表面(57)，在所述电枢板(17)与所述啮合构件(24、74)或所述突起构件(62；78，81)之间设想预定轴向游隙(G)以实现所述电枢板(17)与所述衬套(41)之间的相对轴向位移。
2.根据权利要求1所述的注射器，特征在于所述电枢板(17)具备由所述衬套(41)的对应轴向部分(61、82)轴向引导的中心部分(56)。
3.根据权利要求2所述的注射器，特征在于所述电枢板(17)可在形成于所述突起构件(62；78，81)与所述啮合构件(24、74)之间的轴向外壳(A)中轴向移动，所述轴向外壳(A)与所述中心部分(56)的轴向厚度之间的差形成所述轴向游隙(G)。
4.根据权利要求3所述的注射器，特征在于所述衬套(41)的端表面(66、80)与所述凸缘(24)的所述平面表面(65)接触以便界定所述轴向外壳(A)。
5.根据权利要求3所述的注射器，特征在于所述电枢板(17)可在所述轴向外壳(A)中轴向移动轴向行程(C)，所述开/关元件(47)可在所述打开位置与所述关闭位置之间移动小于所述行程(C)的提升量(I)。
6.根据权利要求5所述的注射器，特征在于所述轴向行程(C)在18与60μm之间，所述轴向行程与所述游隙(G)之间的差等于所述提升量(I)。
7.根据权利要求6所述的注射器，特征在于所述轴向行程(C)与所述提升量之间的比率(C/I)在0.6与5之间，所述提升量(I)与所述游隙(G)之间的比率(I/G)在0.4与5之间。
8.根据权利要求1所述的注射器，特征在于所述啮合构件(24、74)由所述中间体(12a)的凸缘(24)形成，所述衬套(41)刚性连接到所述中间体(12a)。
9.根据权利要求8所述的注射器，特征在于所述突起构件(62；78，81)包括由所述衬套(41)的轴环(61)形成的环形肩部(62)，所述电枢板(17)的所述中心部分(56)能够在所述轴环(61)上滑动，所述凸缘(24)具备经设计以界定所述轴向行程(C)的平面表面(65)。
10.根据权利要求8所述的注射器，特征在于所述端表面(66)由所述轴环(61)承载，至少一个间隔件盘设定为与所述电枢板(17)同轴且具有在所述外壳(A)中配合于所述轴环(61)上的模块化厚度以便调节所述行程(C)。
11.根据权利要求8所述的注射器，特征在于所述中间体(12a)包括由所述凸缘(24)承载且经设计以连接到所述衬套(41)的连接元件(63)，所述电枢板(17)的另一表面(17a)与经设计以由所述凸缘(24)啮合的所述平面表面(57)相对。
12.根据权利要求11所述的注射器，特征在于所述连接元件由由具有所述凸缘(24)的单片制成的连接销(63)形成，所述连接销(63)刚性固定于所述衬套(41)的轴向座(40a)中。
13.根据权利要求12所述的注射器，特征在于所述连接销(63)借助螺纹固定于所述座(40a)上，所述游隙(G)可通过可变地旋拧所述连接销(63)来调节。
14.根据权利要求1所述的注射器，特征在于所述啮合构件(24、74)由所述衬套(41)的环形轮缘(74)形成，所述中间体(12a)借助单向轴向约束连接到所述衬套(41)。
15.根据权利要求14所述的注射器，特征在于所述轴向约束包括所述中间体(12a)的凸缘(24)，所述端表面由所述衬套(41)的端表面(80)形成，所述中间体(12a)包括由所述凸缘(24)承载且插入于所述衬套(41)的轴向座(40)中的连接销(63)。
16.根据权利要求14所述的注射器，特征在于所述环形轮缘(74)邻近于所述端表面(80)，所述电枢主体(17)的所述另一表面(17a)包括具有大于所述环形轮缘(74)的厚度的深度的环形凹陷(77)。
17.根据权利要求16所述的注射器，特征在于所述衬套(41)具备环形凹槽(79)，所述环形凹槽(79)邻近于所述轴向部分(82)且经设计以容纳封闭于所述突起(78、81)中的环(78)以便啮合所述电枢主体(17)。
18.根据权利要求17所述的注射器，特征在于所述环(78)具有模块化厚度以实现所述行程(C)的调节。
19.根据权利要求17所述的注射器，特征在于所述环(78)经设计以支撑具有模块化厚度以实现所述行程(C)的调节的至少一个间隔件(80)。
20.根据权利要求2所述的注射器，特征在于弹性元件(52)插入于所述电枢板(17)的所述表面(57)与所述阀主体(7)之间，所述弹性构件(23)的作用在所述弹性元件(52)上占优势，所述弹性元件(52)经预载以便保持所述电枢板(17)与所述啮合构件(24、74)接触。
21.根据权利要求2所述的注射器，其中所述弹性构件由具有与所述凸缘(24)啮合的一端的螺旋压缩弹簧(23)界定，用于所述端的引导销(12)沿所述螺旋弹簧(23)从所述凸缘(24)轴向延伸，所述注射器特征在于所述连接销(63)与所述凸缘(24)且与所述引导销(12)同轴并在与所述引导销(12)相对的方向上轴向延伸。
22.根据权利要求21所述的注射器，特征在于由非磁性材料制成的环形薄片(13)设定于所述电枢板(17)与所述电致动器(15)之间，所述薄片(13)具有大于或小于所述凸缘(24)的外径的内径。
23.根据权利要求21所述的注射器，特征在于所述中间体(12a)具备孔(64)，所述孔(64)经设计以将在所述衬套(41)与所述中间体(12a)之间的隔室(48)设定为与用于从所述控制腔(26)排放所述燃料的室(22)连通。
24.根据权利要求21所述的注射器，特征在于所述阀杆(38)由所述阀主体(7)的凸缘(33)承载，所述开/关元件由所述衬套(41)的终端部分(47)形成且具有带有类似截顶圆锥体(45)形状的内部表面的终端伸展，所述终端伸展经设计以与类似截顶圆锥体(49)形状的伸展啮合以便接合于所述凸缘(33)与所述阀杆(38)之间。
25.根据权利要求24所述的注射器，其中所述径向伸展(44)延展到由所述阀杆(38)的环形凹槽形成的环形腔(46)中，所述注射器特征在于所述接合(49)包括类似截顶圆锥体(49a、49b)形状的两个表面，其由环形凹槽(50)分离以实现同样在所述表面(45、49a)磨损之后所述开/关元件(47)的关闭。
26.根据权利要求20所述的注射器，特征在于所述衬套(41)具有带有减小的直径的中间部分(67)，其设定于所述终端部分(47)与所述突起构件(62；78，81)之间以减小所述衬套(41)的惯性。
27.根据权利要求1所述的注射器，特征在于所述控制腔(26)由所述阀主体(7)的底壁(27)界定，所述出口通路(42a)由所述底壁(27)承载且具备经校准部分(53)。
28.根据权利要求27所述的注射器，特征在于所述阀主体(7)具备经设计以接纳具有所述出口通路(42a)的衬套(54)的座(55)，所述控制腔(26)由所述衬套(54)的横断表面(27)界定。
29.根据权利要求1所述的注射器，特征在于所述电枢板(17)由磁性材料制成，所述衬套(41)由硬质材料制成，所述硬质材料经设计以以极端精度进行机械加工且适于热处理以在其上赋予对磨损和疲劳的较大抵抗力。
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