CN101680406A - 用于电磁阀的衔铁行程调节装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有保持体(12)的燃料喷射器(10)，电磁阀(14)嵌入到所述保持体中，所述电磁阀(14)操作优选针状构造的喷射阀元件，所述电磁阀具有衔铁组件(30)，所述衔铁组件具有衔铁板(32)和衔铁行程止挡(40)，并且，密封座(42)通过所述衔铁组件(30)打开或者封闭。所述电磁阀(14)的磁芯(22)支撑在导向套(60，62，64)上，所述导向套自身被接收在阀体(46)上并且包围密封座(42，86)。

Description

用于电磁阀的衔铁行程调节装置
背景技术
DE 196 50 865 A1公开了一种用于控制喷射阀的控制室内的燃料压力的电磁阀，该电磁阀例如用于共轨喷射系统。阀活塞的行程运动通过控制室中的燃料压力来控制，通过所述阀活塞打开或者关闭喷射阀的喷射孔。该电磁阀包括电磁体、可运动的衔铁和阀，该阀可与该衔铁一起运动并且受到阀回动弹簧沿闭合方向的加载，该阀与电磁阀的阀座协同作用，由此控制来自控制室的燃料排流。
在现今使用的、无泄漏地构造的、借助电磁阀操作的燃料喷射器中，阀活塞和针状构造的喷射阀元件之间的联接通过液压联接器进行。该液压联接器包括具有内孔的联接器套，阀活塞在该内孔中被导向。联接器套的直径大于针状构造的喷射阀元件的外径。该联接器套在其下端部通过构造在其端侧上的密封棱边支承在喷嘴体上并且围成联接器体积。该联接器套在静止状态下以小的、由螺旋弹簧施加的力设置在喷嘴针的端面上。该联接器套或者该联接器被处于系统压力下的燃料包围。系统压力应理解为这样的燃料压力水平，该燃料压力水平在燃料喷射系统中例如通过高压泵在高压存储器体(共轨)内部产生。
在现今使用的、借助电磁体操作的燃料喷射器中，电磁阀内部的衔铁组件的衔铁行程的精确的和牢靠的、即可重复的调节具有决定性的意义。衔铁行程应理解为自由路程，该自由路程供衔铁在其位于静止状态时的位置(该位置通常通过衔铁和阀体在密封座处的接触来定义)以及位于上行程止挡处的衔铁位置之间使用。因此，该衔铁行程受到构造在阀体中的密封座和上行程止挡之间的间距影响。
为了实现衔铁行程的尽可能精确的并且牢靠的调节，用于衔铁的行程止挡在许多情况下尽可能地构造在密封座附近，例如构造在磁活性的衔铁区域的下部。然而这导致衔铁必须在其杆上具有凸缘，并且因此衔铁的磁活性的区域必须以单独的部件构造，该部件在安装衔铁导向件之后才与衔铁的杆部件接合，该衔铁导向件在这种情况下包括上行程止挡。所述接合可以可拆卸地或者不可拆卸地进行。
在由于成本原因或者装配原因而在许多情况下希望的、一体构造的衔铁中，上衔铁止挡安置在衔铁导向件的上部。在此常见的是行程止挡在磁芯上的构造形式(例如直接通过设置在衔铁和芯之间的剩余空气间隙薄膜)或者在套上的构造形式，该套支撑在设置于芯上部的流出接管上。在该情况下，对于阀体中的密封座和上行程止挡之间的间距产生显著更长的并且因此也对公差显著敏感的公差链。尤其地，在处于密封座下部的系统压力的影响下，密封座在燃料喷射器的保持体中的位置可能移动若干微米，而上行程止挡相对于保持体的位置保持不受系统压力的影响。因此，在压力升高时衔铁行程缩小，这必须通过提高无压力状态下的衔铁行程调节值来补偿。为了通过提高衔铁行程调节值达到所述补偿，必须已知密封座在预定的系统压力的影响下在保持体中的运动，但这并不总是能如愿。
发明内容
本发明的目的在于：不受系统压力影响地形成用于操作燃料喷射器的电磁阀的密封座和行程止挡之间的间距，该燃料喷射器被加载以系统压力。
根据本发明提出：尤其是在力均衡的阀上设置导向套，该阀具有一件式的或者多件式的衔铁，该导向套一方面具有支撑区段，电磁阀的磁芯设置在该支撑区段上，并且该导向套另一方面包括导向区段，衔铁板以构造在该衔铁板上的套状突出部在该导向区段中导向。用于根据本发明提出的电磁阀的、尤其是用于安装在该电磁阀中的衔铁组件的上行程止挡构造在磁芯上并且可以例如通过这样一个止挡实现，该止挡通过插入到衔铁板和磁芯之间的剩余空气间隙板构成。该导向套以其下端面支承在阀体上，密封座构造在该阀体上，而磁芯通过导向套支撑在上部的、例如环形延伸的支承面上。
阀体中的密封座和导向套在阀体上的支承面之间的轴向间距允许以y1表示，导向套的高度允许以y2表示。因此，阀体中的密封座和磁芯的下端面之间的间距由y＝y2-y1得出。衔铁上的密封座和位于衔铁上的剩余空气间隙板的上端面之间的间距是x，从而使得衔铁行程AH由y和x之间的差产生。因此，在衔铁行程(AH)中只涉及尺寸y1、y2以及x。
优选地，根据本发明提出的解决方案如下：在燃料喷射器的装配状态下，磁芯通过弹性构造的弹簧元件压靠在导向套的支承面上，该支承面可以例如环形地设计。该弹簧元件例如支承在盖的内侧上，电磁阀在燃料喷射器的头部区域中通过所述盖封闭。流出接管例如借助磁锁紧螺母固定在燃料喷射器的保持体上。
如果设置在保持体内部的阀体(在该阀体上构造有密封座)在系统压力的影响下向上或者向下移动若干微米，则电磁阀的磁芯也沿轴向移动同样的尺寸。在所述移动过程中，只有磁芯的上端面和流出接管的下端面之间的间距改变。因此，预紧力的变化很小，弹簧元件以该预紧力将磁芯下压到轴套上。而尺寸y，即y2相对于尺寸y1的差保持不变。
导向套可以由非磁性的材料制成，其中，为了调节衔铁行程(AH)，可以在导向套和磁芯之间或者在导向套与磁体之间插入调节板，该调节板也可以由非磁性的材料制成。
对于不需要使衔铁在导向套的中心孔内导向的电磁阀而言，因为衔铁已经以其它方式被导向，所以衔铁和导向套的中心孔之间的间隙可以选择得非常大，使得不需要在导向套内部的另外的导向。
电磁阀的衔铁在磁芯上的上行程止挡通过中间连接在磁芯的下端面和衔铁组件的上平面侧之间的剩余空气间隙板实现，这仅仅是一种可能的实施变型。替代地，衔铁也可以整面地或者部分面地直接止挡在电磁阀的磁芯上，和/或，剩余空气间隙可以通过设置在衔铁中的台阶或者通过衔铁的涂层或者衔铁的指向磁芯的端侧的涂层或者磁芯的指向衔铁板的端面的涂层来表现。
以在制造技术上特别简单的方式如此地调节衔铁行程，使得导向套通过与阀体的力锁合地、优选稍微弹性地连接来导向。为此例如在阀体内部提供了拱形的凸起，流出通道在该阀体的中心延伸，在密封座打开时从控制室中排控出的量通过该流出通道流出。该拱形构造的凸起的侧向边界可以例如构造成莫氏锥的形式，使得导向套可以在导向套的下部区段被稍微扩宽的情况下以压配合的形式接合到莫氏锥上。在这种固定可能性中，衔铁行程(AH)允许通过以下方式非常简单地调节，即，在对导向套和衔铁(在此处示出的例子中配设有回流盘(Rücklaufscheibe))的导向时提高对导向套的压紧力，一直到在支撑区段的上端面(即用于磁芯的环形延伸的支承面)和剩余空气间隙板的一个端侧之间的间距达到额定值。该额定值由衔铁行程的额定值以及预留量(Vorhalt)得出，该预留量考虑了轴套在接合过程中的弹性变形。
替代地，导向套可以拧紧在阀体上并且衔铁行程通过该螺纹连接的拧紧力矩的变化来调节。
对于根据本发明提出的衔铁组件，如果导向套被用于不需要使衔铁外径相对于阀体中的密封座定心的情况，则可以省去定心。在阀打开的情况下，排控体积(Absteuervolumen)从密封座和导向套之间的空间通过一个或者多个径向地构造在导向套的壁中的排控孔排出，或者向下通过在密封座下部在阀体外径上的端口排出，因此排控体积不再(如在现在的阀中常见的那样)导入到内部的衔铁室中。因此，在这些情况下也不发生经过衔铁和磁芯之间的空气间隙的体积流的突然变化，这在现今的电磁阀中导致作用在衔铁上的干扰力。根据本发明提出的解决方案显著提高了电磁阀相对于例如低压区域(即回流区)中的燃料背压的坚固性，因此进一步改善了衔铁组件的以及用于操作燃料喷射器的电磁阀的可重复的打开特性和关闭特性。
附图说明
下面借助附图描述本发明，其中：
图1示出根据现有技术的电磁阀，该电磁阀具有靠近座的衔铁行程止挡和两部分地构造的衔铁，
图2示出根据本发明提出的、具有导向套的电磁阀的第一实施方式，
图3示出图2中所示的根据本发明提出的、具有导向套的电磁阀的另一种实施方式，该导向套热压配合在阀体上的莫氏锥上，
图4示出根据本发明提出的导向套的另一种实施方式，该导向套在阀座区域中借助螺纹连接固定在阀体的拱形的凸起上。
具体实施方式
从根据图1的示图得知一种根据现有技术的电磁阀。
根据图1中的示图的燃料喷射器10包括保持体12，电磁阀14被接收在该保持体12中。该电磁阀14被套16包围，该套16通过盖18封闭，该盖能够以螺母或类似件固定在套16上。根据图1中的示图，该电磁阀14相对于轴线20对称地构造。
电磁阀14包括磁芯22，该磁芯22接收回动弹簧28。此外，电磁线圈26嵌入在电磁阀14的磁芯22中。衔铁组件30的衔铁板32与磁芯22的下端侧相对置。衔铁组件30的衔铁板32受回动弹簧28加载。从根据图1的示图还可得知，根据图1中的示图的电磁阀14的衔铁组件30是多件地构造的衔铁组件30，在该衔铁组件中，衔铁板32可移动地支承在衔铁销34上。此外，从图1可得知，在衔铁销34的外围面上导向的衔铁板32通过衔铁弹簧36预紧，该衔铁弹簧36支撑在衔铁导向件38上。此外，该衔铁导向件38具有衔铁行程止挡40，沿圆周方向在衔铁销34上延伸的凸缘止挡在该衔铁行程止挡40上。在所述凸缘的下侧在衔铁销34上有一个用于关闭元件44的接收部，该关闭元件44在根据图1的示图中球形地构造。该球形构造的关闭元件44封闭阀体46中的流出通道，在该阀体46中容纳控制室，该控制室用于操作在图1中没有示出的、优选针形构造的喷射阀元件。此外，从根据图1的示图中可得知，衔铁导向件38借助阀夹紧螺钉48固定在燃料喷射器10的保持体12中。在衔铁导向件38的底座中存在至少一个排流孔50，衔铁销34在该衔铁导向件38内部移动地导向，在密封座42打开时从构造在阀体46中的控制室内流出的燃料通过所述排流孔50流向低压区域中，即流向燃料喷射器10的头部区域中的回流区24。
图2示出根据本发明提出的电磁阀的第一种实施方式。
从根据图2的示图可知，燃料喷射器10在头部区域中包括电磁阀14，该电磁阀14具有磁芯22以及嵌入在磁芯22中的电磁线圈26，该电磁线圈26与衔铁组件30协同作用。该衔铁组件30又包括衔铁板32，该衔铁板的平面侧74朝向磁芯22的下端侧。一通孔穿过该磁芯，该通孔接收回动弹簧28，该回动弹簧在相对于轴线20对称构造的压杆92上延伸。流出接管66位于压杆92上方，排控量通过该流出接管66排出到燃料喷射器10的低压区域中。
从图2还可知，磁芯22一方面通过弹性的预紧元件70预紧，另一方面支承在导向套60的环形的支承面98上。该导向套60除了通过附图标记62表示的支撑区段外还包括以较小的直径构造的导向区段64，衔铁板32的套状突出部被接收在该导向区段内部。导向套60的支撑区段62限定了衔铁室78，位于导向套60的外圆周外部的空间是排控室(Absteuerraum)80。
支撑套60以它的用于衔铁板32的套状突出部的导向区段64接收在阀体46的凸起104上。从根据图2的示图得出，根据该实施方式的凸起104具有圆柱形的外围面，导向套60的导向区段64例如通过形成压配合或热压配合100来固定在该外围面上。导向套60的导向区段64以其下端面支承在阀体的平面96上。
流出通道84穿过阀体46的凸起104，出口节流结构88接收在该流出通道84中。构造在阀体46中的、但在图2中没有示出的控制室通过在其中接收有出口节流结构88的流出通道84压力卸载。从图2看出，衔铁板32的套状突出部封闭电磁阀14的密封座42、86，在电磁阀14的该实施方式中，该突出部是阀区段。位于衔铁板32的套状突出部的下侧上的、以附图标记94标出的端面贴靠在位于阀体46的凸起104上侧上的座面90上并且封闭该座42、86。由于座42、86被封闭，因此没有排控量从流出通道84中流出。
如果电磁阀14在电磁线圈26通电时打开，则经过打开的座42、86的排控量通过至少一个构造在导向套60的导向区段64壁中的排流孔82排流到排控室80中。在电磁阀14打开时通过一个或者多个径向的排流孔82或者选择性地也通过在密封座42、86下部在阀体46的外径上的磨削部(Anschliffe)将待排控的体积从密封座42、86和导向套60之间的空间导出，这与现今使用的阀相比避免了排控体积被导入到衔铁室78内部中。因此，在基于本发明构思的、图2中示出的实施方式中，不会使经过衔铁和磁芯26之间的空气间隙的体积流发生冲击式的变化，这在现今使用的电磁阀上导致作用在衔铁组件30上的干扰力。
从根据图2的示图可以进一步得知，在衔铁板32的平面侧74上设置有剩余空气间隙板76，该剩余空气间隙板76与磁芯22的下端侧相对置。导向套60以其下端面支承在阀体46的平面96上，而磁芯22支承在导向套60的环形配置的支承面上。导向套60在阀体46平面96上的支承位置和密封座42、86之间的轴向间距以y1表示。导向套60的高度以尺寸y2测定。因此，密封座42、86和磁芯22下端侧之间的间距由y＝y2-y1得出。以x表示密封座42、86和衔铁(即衔铁板32以及位于衔铁板32的平面侧74上的剩余空气间隙板76的上端面)之间的间距。因此，衔铁行程AH由间距y与间距x的差得出。
因此，衔铁行程只涉及尺寸y1、y2和x。
在燃料喷射器的装配状态下，磁芯22通过弹性的弹簧元件70压靠在导向套60的端面上，即压靠在导向套60的环形延伸的支承面98上。该弹性的弹簧元件70又支撑在流出接管66上。该流出接管66又例如通过在图2中没有示出的磁锁紧螺母固定在保持体12上。
如果保持体12中的阀体46在系统压力的影响下以若干微米向上或者向下移动，则磁芯22必然以同样的尺度轴向移动。在此，仅仅改变磁芯22的上端面和流出接管66的下端面之间的间距。这对预紧力的影响很小，弹性的弹簧元件70通过该预紧力压下导向套60的磁芯22。而尺寸y保持不变，因此衔铁行程AH保持不变。
如设置在导向套60和磁芯22之间的和/或设置在导向套60和阀体46之间的、用于调节衔铁行程AH的调节垫片一样，导向套60可以由非磁性的材料制成，所述调节垫片同样可以由非磁性的材料制成。
对于电磁阀而言，不需要使衔铁32在导向套60的中心孔内导向，因为衔铁已经以其它方式被导向，在这样的电磁阀中，衔铁销34和导向套60的中心孔之间的间隙可以选择得相对大，使得衔铁销34不在导向套60的导向区段64内部进行另外的导向。
此外从根据图2的示图可得知，在保持体12的内侧和磁芯22的外圆周之间存在环形构造的流出间隙72，排控到排控室80中的量可以通过该流出间隙72例如流向流出接管66。作为图2中以附图标记72标出的一个环形流出间隙的替代，也可以构造分散的流出通道(其可以是一个流出通道，可以是多个流出通道)来代替环形的流出通道72。
从图2看出，在该实施方式中，衔铁32在磁芯22上的止挡通过剩余空气间隙板76进行。替代地，衔铁32也可以整面地或者部分面地直接止挡在磁芯22上，和/或，剩余空气间隙可以通过设置在衔铁、即衔铁板32中的台阶和/或通过衔铁板32平面侧74的涂层和/或磁芯22的指向该平面侧74的端面的涂层来表示。
在根据图2的示图中，在压杆92中在上部区域中存在倾斜安置的孔，该孔能够使排控量和/或泄漏量从排控室80向上排出，其中，在根据图2的实施方式中，回流区24位于流出接管66内部。替代地，可以通过流出接管66中的孔来表示连通至回流区24，该回流区24同样也可以安置在其它位置处，倘若这被证明对于当前应用情况是有益的或者是必须的。
从图3得知根据本发明提出的阀的另一种实施方式。
从根据图3的示图看出，衔铁32相对于轴线20对称地构造，该衔铁32具有通孔，图2中示出的压杆92被插入到该通孔中，从而获得压力均衡或者力均衡的电磁阀14。已描述的剩余空气间隙板76位于该衔铁板32的平面侧74上。如在图3中画出的那样，剩余空气间隙板76的上端侧到磁芯22的与该上端侧相对置的(在图3中仅示意地表示的)端面具有一个形成衔铁行程102的间距。根据图3中的实施方式，衔铁32由导向套60包围。该导向套60包括支撑区段62以及导向区段64。导向套60在导向区段64的下端部中以压配合或者热压配合100固定在阀体46的在外表面方面构造为莫氏锥118的凸起104上。通过导向套60的这种固定可能性允许以有利的方式容易地调节衔铁行程AH，该固定可能性伴随着导向套60的导向区段64在下端部处的扩宽108。由于导向套60的固有弹性，衔铁行程AH可以非常简单地通过以下方式调节：在接合导向套60时，衔铁32(在这里示出的例子中)还有剩余空气间隙板76已经被插入并且现在提高作用在导向套60上的压紧力，直到导向套60的上端面和剩余空气间隙板76之间的间距达到该间距的额定值。该额定值由衔铁行程AH的额定值以及预留量得出，该预留量考虑了导向套60在接合期间的弹性变形。在此，接合过程中的压紧力必须显著地大于通过预紧元件70施加的预紧力，磁芯22在运行中通过所述预紧力随后压靠在位于支撑区段62的上端部上的、在图3中示出的环形延伸的支承面98上。
图3还示出，密封座42、86形成在构造有莫氏锥118的凸起104的座面90以及衔铁板32的套状突出部的端面94之间。为了防止在密封座42、86和导向套60之间形成显著的液压压力，在导向区段64中在导向套60的壁中侧向地存在至少一个排流孔82，排控量在密封座42、86打开时通过所述排流孔82导入排控室80中。
从图3中看出，凸起104在其外围面上具有略微锥形的轮廓106，该轮廓限定了莫氏锥118。该莫氏锥的锥角又在导向套60的下部区域中引起导向区段64的径向扩宽108。
图4示出根据本发明提出的用于电磁阀的解决方案的另一种实施方式。
图4示出，在阀体46的凸起104的外圆周上设置有螺纹区段，该螺纹区段与构造在导向套60的导向区段64下部的内螺纹形成螺纹连接112。该导向套60一方面通过螺纹连接112与阀体46上的凸起104连接，另一方面通过支撑部116在中间连接弹性区域114的情况下支撑在阀体46的平面96上。此外，从仅示出密封座42、86的一半的图4看出，衔铁板32的套状突出部以其端面94支承在密封座42、86处的座面90上并且封闭同样仅一半地示出的流出通道84，使得不会对排控室进行压力卸载，在该流出通道84中构造有出口节流结构88。
在结合图4示出的解决方案中，导向套60被拧紧在阀体46上并且通过螺纹连接112与该阀体46固定。衔铁行程AH可以通过该螺纹连接112的拧紧力矩的变化来改变。

Claims (13)

1.一种具有保持体(12)的燃料喷射器(10)，电磁阀(14)嵌入到所述保持体中，所述电磁阀(14)操作优选针状构造的喷射阀元件，所述电磁阀具有衔铁组件(30)，所述衔铁组件具有衔铁板(32)和衔铁行程止挡(40)，并且，密封座(42)通过所述衔铁组件(30)打开或者封闭，其特征在于，所述电磁阀(14)的磁芯(22)支撑在导向套(60，62，64)上，所述导向套自身被接收在阀体(46)上并且包围密封座(42，86)。
2.根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述导向套(60，62，64)由非磁性材料制成并且具有支撑区段(62)以及导向区段(64)。
3.根据权利要求2的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述支撑区段(62)具有用于磁芯(22)的环形延伸的支承面(98)。
4.根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述导向套(60，62，64)以力锁合(100，112)的方式接收在阀体(46)上的凸起(104)上。
5.根据权利要求4的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述导向套(60)以压配合或者热压配合(100)接收在阀体(46)上的凸起(104)上。
6.根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述导向套(60，62，64)力锁合地接收在阀体(46)的凸起(104)上，在所述凸起(104)上构造有一个具有锥度(106)的莫氏锥(118)。
7.根据权利要求4的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述导向套(60，62，64)通过螺纹连接(112)固定在所述凸起(104)上。
8.根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述衔铁板(32)具有端面(94)，所述端面(94)在密封座(42，86)的区域中与所述凸起(104)的座面(90)形成所述密封座(42，86)。
9.根据权利要求8的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述导向套(60)的导向区段(64)径向地包围密封座(42，86)并且在支撑区段(64)的壁中构造有至少一个排流孔(82)，在密封座(42，86)打开时排控量从所述排流孔流出到排控室(80)中。
10.根据前述权利要求中一项或多项的燃料喷射器(10)，其特征在于，排控量从排控室(80)通过流出间隙(72)沿着磁芯(22)流向流出接管(66)。
11.根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，所述衔铁板(32)具有通孔，压杆(92)被接收在所述通孔中。
12.根据权利要求11的燃料喷射器(10)，其特征在于，在压杆(92)的低压侧的区域中设置有带通孔地构造的孔，排控量通过所述孔从排控室(80)导入到流出接管(66)中。
13.根据权利要求1的燃料喷射器(10)，其特征在于，衔铁板(32)的衔铁行程(AH)通过导向套(60)的高度y2、阀体(46)的平面(96)和凸起(104)的座面(90)之间的间距y1以及包括剩余空气间隙板(76)并带有套状突出部的衔铁板(32)的高度定义。
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