CN101990597B - 具有多件式衔铁、没有衔铁导向的电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作燃料喷射器(10)的电磁阀(16，36)。该电磁阀包括阀块(14)，在该阀块中构成控制室(86)。该控制室的排出通路(82)可通过关闭元件(22)释放或关闭，该关闭元件可通过该电磁阀(16，36)操作。衔铁板(18)液压减振地(72，56，73)接收在具有中心排出通道(62)的衔铁栓(20)上。

Description

具有多件式衔铁、没有衔铁导向的电磁阀

背景技术

DE 19650865A1描述了一种用于控制例如共轨喷射系统的喷射阀的控制室中的燃料压强的电磁阀。通过控制室中的燃料压强来控制阀活塞的行程运动，通过阀活塞打开或关闭喷射阀的喷射孔。该电磁阀包括电磁铁、运动的衔铁和一随该衔铁运动的且由阀关闭弹簧在关闭方向上加载的阀件，该阀件与电磁阀的阀座配合作用并且由此控制来自控制室的燃料排流。

在已知的电磁阀中，在运行中出现的衔铁振动和/或阀件的回跳产生不利作用。根据DE 19650865A1和DE 19508104A1的解决方案，电磁阀的衔铁被构造为两件式的电磁铁衔铁，以减小衔铁/阀件单元的运动质量和由此减小引起回跳的动能。该两件式的衔铁包括一个衔铁栓和一个可在其惯性质量的作用下克服复位弹簧的力在阀件的关闭方向上移动地接收在该衔铁栓上的衔铁板，该衔铁板借助固定盘和一个包围它的固定套筒固定在衔铁栓上。使用到附加减振装置，其包括一个与衔铁板运动的部分和一个位置固定的部分。可与衔铁板运动的部分包括一个面向所述位置固定的部分的凸缘，用于在衔铁板的动态移动中引起对衔铁板的再振动（Nachschwingen）的减振。该减振装置的另一部分作为超行程止挡构造在电磁阀的位置固定的部件上。该超行程止挡限制了衔铁板在衔铁栓上在轴向方向上能够运动的最大路程长度。超行程止挡可以由对衔铁栓导向的、位置固定地设置在电磁阀上的滑块的端面或由设置在该滑块前面的部件（例如盘）构成。在随衔铁板运动的凸缘接近该超行程止挡的过程中，在相互面对的（两个）面之间形成液压减振室。存在于该液压减振室中的燃料产生与衔铁板的运动相反作用的反力，使得衔铁板的再振动被强烈地减振。

为了避免拆卸整个电磁铁组件来精确调节该行程，在DE 10232718A1中描述了一种衔铁组件的预装配。根据该解决方案，该衔铁组件包括衔铁栓、衔铁板和构造为配合螺钉的具有衔铁栓导向区段的阀夹紧螺钉。在喷射器体外部进行的预装配允许借助锥形地或圆柱形地构造的配合销共同地调节衔铁行程和超行程的公差，该配合销将衔铁板与衔铁栓连接。缺点在于，要装配的元件数量增加，因此公差链增加。为了调节出给定的行程，要连接的元件（配合销、衔铁栓和衔铁板及配合销的接收孔）的公差必须保持得很窄，此外得到非常费劲的装配。

发明内容

鉴于对内燃机（其可以是外点火式内燃机，也可以是自点火式内燃机）的排放极限值的要求不断提高，根据本发明提出，在用于操作燃料喷射器的电磁阀中允许紧密累积的预喷射，其中衔铁组件的质量最小化。除了使在转换过程中要运动的衔铁质量最小化，在根据本发明提出的用于燃料喷射器的电磁阀的衔铁组件的解决方案中，衔铁板和衔铁栓的分离通过对衔铁板的止挡运动的液压减振实现。此外，从燃料喷射器的控制室中排出的控制量，即在控制室的关闭元件打开时的排控冲击通过衔铁栓的中心引导排出，因此从剩余空气间隙旁边经过。这意味着，衔铁板的运动不会受到排出的在喷射器的低压部分中的燃料的不利影响，由此能够再次优化根据本发明提出的用于操作燃料喷射器的电磁阀的转换时间。

通过设置在实际的主喷射之前的、尤其紧密前置的预喷射，可以在预喷射和主喷射之间的间隔变型中将量变化或者对喷射速率变化曲线的影响保持得非常小。通过根据本发明提出的解决方案获得一种尤其用于操作燃料喷射器的电磁阀，该电磁阀具有尽可能小的回跳倾向，因为正是在紧密累加的喷射（例如前面提到的紧密累积的预喷射）中电磁阀的影响非常大。该电磁阀的转换时间越小，即该电磁阀的回跳倾向约小，则允许达到的预喷射和主喷射之间的间隔越短。

在根据本发明提出的用于电磁阀的衔铁组件中，衔铁板与衔铁栓之间的相对运动得到保证，其中，转换时间的减小基本上通过运动的衔铁质量的减小实现。就此而言，该衔铁栓与迄今为止的解决方案相比被强烈缩短地构造，这对运动质量的减小的贡献是不可忽视的。

为了能够实现紧密累加的、在主喷射阶段之前的预喷射的稳定的、可再现的重复性，在段时间的控制中需要平直的特征曲线。这又引起电磁阀以非常短的转换时间转换。

附图说明

下面根据附图深入地描述本发明。其中示出：

图1示出在静止阶段中的、根据本发明提出的具有多件式衔铁的电磁阀，

图2示出在电磁铁线圈的通电阶段中的、根据图1中视图的具有多件式构造的衔铁的电磁阀，

图3示出在关闭元件碰在阀座中后不久的电磁阀，

图3.1示出多件式构造的衔铁的细节图，和

图4示出在阀块上用于支撑多件式构造的衔铁的衔铁板的接触面的实施变型。

具体实施方式

图1示出在静止阶段中（即在电磁铁线圈未通电时）的根据本发明提出的用于操作燃料喷射器的电磁阀。

如图1所示，燃料喷射器10包括一个电磁阀，该电磁阀基本上包括多件式构造的带有衔铁板18和衔铁栓20的衔铁16以及接收在电磁铁套筒38中的电磁铁线圈36。该电磁阀的电磁铁线圈36通过描绘出的电接触结构40通电。

该燃料喷射器10包括喷射器体12，在该喷射器体中接收一阀块14。在阀块14内部存在控制室86，该控制室通过在图1中未示出的入口节流结构被加载处于系统压强下的燃料。该阀块14的控制室86内部的压强水平相当于通过高压输送机组（例如高压输送泵）产生的系统压强p或控制压强p_ST。

如图1另外所示，多件式衔铁除了衔铁板18之外包括衔铁栓20，在该衔铁栓上构造有球缺24，在该球缺中安置一个在根据图1的视图中球形地构造的关闭元件22。该关闭元件22打开或关闭阀座26，该阀座位于在排出通道82的汇接部上方的、在阀块14凹槽内部平整地构造的平面上。该排出通道82从阀块14的控制室86向关闭元件22延伸。优选地，至少一个出口节流结构84位于该排出通道82中。视关闭元件22（在这里球形地构造）是否通过电磁阀16，36打开或关闭而定，控制室86被压力卸载或不被压力卸载。在控制室被压力卸载时，图1中未示出的、优选针形构造的喷射阀件以它的伸入到控制室86中的端面向上运动并且在燃料喷射器10的燃烧室侧的端部处释放至少一个喷射孔，从而可以将处于系统压强下的燃料喷射到例如自点火式内燃机的燃烧室中。

阀块14中的阀座26以阀座直径28构造。其底面上构造有阀座26的空槽包括环形构造的接触面30。参见根据图4的视图，在一种尚待说明的变换实施方式中，在该接触面上可以安放携动盘76。

根据图1中的视图，该多件式衔铁16通过关闭弹簧32加载。该关闭弹簧32支撑在止挡套筒44上。该止挡套筒44又在中间连接一衔铁行程调节盘46的情况下通过燃料喷射器10低压区域的排出管34支撑。

上行程止挡48位于该止挡套筒44的面向衔铁栓20的端部上。该上行程止挡48或者说该上行程止挡相对于多件式构造的衔铁16的衔铁栓20的位置表示多件式衔铁16的上行程界限。在关闭元件22的关闭方向上作用的关闭弹簧32支撑在弹簧力调节盘42上，通过该弹簧力调节盘的厚度可以调节由关闭弹簧32施加的、在关闭方向上作用在该多件式衔铁16上的弹簧力。

通过支撑电磁铁套筒38的剩余空气间隙盘50来调节衔铁板面54与可通过电接触结构40通电的电磁铁线圈36的电磁铁底面52之间的剩余空气间隙58。

在图1中所示的电磁阀16，36的静止阶段中，阀块14的阀座26由于关闭弹簧32的作用通过球形构造的关闭元件22封闭。在这种状态下，没有控制容积能够在排出侧通过排出通道82及设置在该排出通道中的至少一个出口节流结构84从阀块14中的处于控制压强水平p_ST下的控制室86排出，即控制室86中的压强水平被保持。由于那里存在的压强水平，通过控制室加载的、优选针形构造的喷射阀件被安置于它在燃烧室侧的座中，使得至少一个设置在燃料喷射器10的燃烧室侧的端部上的喷射孔保持封闭。

其中支撑电磁铁线圈36并且支撑在剩余空气间隙盘50上的电磁铁套筒38借助锁紧螺母88与燃料喷射器10的喷射器体12力锁合地连接。

图2示出根据本发明提出的、按照图1中的实施方式的、带有通电的电磁铁线圈的电磁阀。

如可从根据图2的视图中得出的那样，在电磁铁线圈36通过电接触结构40通电时，实现向着电磁铁线圈36的方向对可移动地接收在衔铁栓20上的衔铁板18的吸引。因此，衔铁板18在衔铁栓20上向上移动，由此迎着该电磁铁线圈底面52吸引多件式衔铁16。该电磁铁线圈36以力F_M>F_A+F_H(=f(p_ST))吸引衔铁板18。以F_M表示通过电磁铁产生的磁力，F_A表示通过关闭弹簧32产生的力，而F_H(f(p_ST))表示通过控制室中的压强产生的、在关闭元件22下方的压力。该衔铁板18撞上位于减振室73的区域中的止挡，越过构成该减振室73的携动间隙56并且使衔铁栓20的端面靠在止挡套筒44下端部处的上行程止挡48上。

视衔铁板18与衔铁栓20之间的相对位置而定，携动间隙56可以具有0μm≤h≤20μm。在电磁铁线圈35通电时，由于处在控制室压强p_ST下的控制室容积从打开的阀座26流出，多件式衔铁1连同球缺23和关闭元件22现在被从座压离。该多件式衔铁16一直行进直到止挡套筒44的上行程止挡48，在底面52与衔铁板上表面54之间留有剩余空气间隙58。该剩余空气间隙视可移动地接收在衔铁栓20上的衔铁板18的位置而定在30μm和50μm之间变化。

当在图2中排出通道82被打开时，以排控冲击的形式通过排出节流结构84在阀座26处排控出的量流出到燃料喷射器10的低压侧的区域中。排控出的控制容积现在（不到达衔铁板18，而是绕开该衔铁板）通过至少一个通入到多件式衔铁16的衔铁栓20的外表面中的排出孔60输送到一贯穿衔铁栓20及止挡套筒44的中心排出通道62。控制量通过该排出通道62在绕过多件式衔铁16的衔铁板18的情况下排出到燃料喷射器10的低压区域中。由此实现尽可能小的泄漏量到达衔铁板18，以在衔铁板18上避免流动效应，该流动效应可能会不利地影响转换时间、增加回跳倾向及延长喷射时间。

如可以从根据图2的视图另外得出的那样，该阀块14通过阀夹紧螺母80夹紧在喷射器体12中，而与根据图1的视图类似地，其中支撑电磁铁线圈36的电磁铁套筒38通过锁紧螺母88与燃料喷射器10的喷射器体12力锁合地连接。与根据图1的视图不同，接收在止挡套筒44外表面上且支撑弹簧力调节盘42的关闭弹簧被压缩，即在这种状态下，弹簧力与由通电的电磁铁线圈36施加的吸引力相反作用。

从根据图3的视图得出在中断对电磁铁线圈的通电之后不久、即在关闭过程之后不久的电磁阀状态。

如从根据图3的视图中可以得出的那样，多件式衔铁16、即衔铁板18及衔铁栓20通过关闭弹簧32的力在关闭方向上、即在阀块14中的座26的方向上受压。通过关闭弹簧32施加的该弹簧力F₁小于之前通过通电的电磁铁线圈36施加的磁力F₂，大于与控制室36中的压强水平p_ST相关的、与通过关闭弹簧32施加的力F₁相反作用的力F₃。在取消对电磁铁线圈32通电时，由于通过关闭弹簧32施加的弹簧力占上风，在衔铁栓20下端部上的在这里球形构造的关闭元件22被压到阀块14的阀座26中。排出通路82连同至少一个排出节流结构84被封闭，从而结束控制室86的压力卸载。在该控制室中建立系统压力，使得在图3中未示出的、优选针形构造的喷射阀件重新靠在它的燃烧室侧的座上并且在那里封闭至少一个通入到例如自点火式内燃机的燃烧室中的喷射孔。

由于关闭弹簧32的作用，该多件式衔铁16，即带有接收在其上的关闭元件22的衔铁栓18和衔铁板18，在第一次碰到硬化的阀座26的区域中之后重新从该阀座26回跳。为了反作用于该回跳，即反作用于阀座26的重新打开，其质量在结构上一定比衔铁栓20更大的该衔铁板18在碰到阀座26中之后与衔铁栓20解耦，即可以相对于衔铁栓运动。在衔铁栓20的关闭元件22碰到阀座26中之后，该衔铁板18继续向着阀座26的方向行进。

因此，由减振间隙56构成的减振室73增大，如图3所示。由此增大了构成减振室73的携动间隙56，该携动间隙通过构造在衔铁栓20中的减振节流结构72被填充存在于衔铁栓20的中心排出孔62中的燃料。该衔铁板18在它的向下运动中此外通过复位弹簧74制动。在通过图2中所示的在衔铁板18的颈部的第一直径66或者第二直径70（即衔铁栓20的外径）径向密封的情况下，构成减振室73的携动间隙56的减振度通过减振节流结构72确定。

因此，一方面多件式衔铁16的衔铁板18通过被填充燃料流体的、由携动间隙56构成的减振室73阻止回振，回振会导致阀座26重新、但是短时间地打开；另一方面衔铁栓20在它的平表面上受到在关闭方向上的力。该衔铁板18通过支撑在阀块14的台肩上的复位弹簧74固定。

在喷射暂停期间，该衔铁板18通过复位弹簧74重新来到初始位置中。在该初始位置中，间隙宽度56，即构成减振室73的携动间隙为0μm。

从根据图3.1的视图得出衔铁栓20上的台肩与衔铁板18的内侧之间的携动间隙56的放大图。减振节流结构72在中心排出孔62与图3.1中放大示出的、完全打开的构成减振室73的携动间隙56之间延伸。在衔铁板18碰到时及在衔铁板向着阀座26的方向继续运动时，构成减振室73的携动间隙56通过该减振节流结构被加载燃料容积。通过在携动间隙56增大时产生的抽吸力对衔铁板18制动并且将上述力施加在衔铁栓20上。因此，该电磁阀16，36不会有回跳倾向，即消除了关闭元件22在一次完成的关闭之后重新打开。

从根据图3.1的视图得出，衔铁板18的限定剩余空气间隙58的顶面通过附图标记54表示，而衔铁板18的底面以附图标记78表示。在图3.1中也可想到，至少一个排出孔60在球缺24上方延伸，在该球缺中接收球形构造的关闭元件22，通过该排出孔在绕开衔铁板18的径向面的情况下使在排控冲击中排控出的控制容积通过衔铁栓20的内部并且通过止挡套筒44的与衔铁栓对齐的内部在低压侧的回流管路的方向上排出。

图4示出阀块顶面上的接触面的一种变换实施方式。

如从根据图4的视图得出的那样，与图1、2和3的视图相比，携动盘76位于环形构造的接触面30上，该携动盘在关闭时与可运动地接收在衔铁栓20的外表面上的衔铁板18的衔铁板底面78配合作用。通过携动盘76的高度可以限制携动间隙56的最大高度，该携动间隙定义了减振室73。安置在阀块14的接触面30上的携动盘76的厚度确定了携动间隙56的最大高度。在极端情况下，在过大地构造的减振节流结构72和由此过小的减振的情况下，剩余能量被燃料喷射器10的阀块14的接触面30的顶面上的携动盘76接收。

图4与根据图1、2和3的视图类似地示出根据本发明提出的用于将燃料喷射到内燃机中的燃料喷射器10的相同部件。包括衔铁栓20和衔铁板18的多件式衔铁16被关闭弹簧32加载，该关闭弹簧支撑在止挡套筒44的上台肩上并且具有上行程止挡48。该关闭弹簧在它这一方对弹簧力调节盘42加载，该弹簧力调节环在上行程止挡48的区域中包围该止挡套筒44。即便在这种具有施加在阀块14的接触面30上的携动盘76的实施方式中，减振节流结构72也在中心排出孔62与减振室73之间延伸，如结合图3所述的那样，该减振节流结构在关闭之后通过衔铁板18向着阀座26的方向的继续轴向运动而重新填充燃料并且表示减振容积，这阻止了衔铁板18在碰到接触面30或者携动盘76上之后回振。

在图4中示出的其它附图标记表示电磁阀或者燃料喷射器10的、已经结合图1、2、3和3.1描述过的部件。

Claims (10)

1.用于燃料喷射器（10）的电磁阀（16，36），设有阀块（14），在该阀块中构成控制室（86），该控制室的排出通路（82）可通过关闭元件（22）释放或关闭，该关闭元件通过该电磁阀（16，36）操作，其特征在于，衔铁板（18）液压减振地（72，56，73）设置在具有中心排出通道（62）的衔铁栓（20）上。

2.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，可通过所述关闭元件（22）释放或关闭的阀座（26）在所述排出通路（82）上方构造在所述阀块（14）的凹槽中，该凹槽被用于所述衔铁板（18）的接触面（30）限界。

3.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，移动地接收在所述衔铁栓（20）上的所述衔铁板（18）通过复位弹簧（74）加载，该复位弹簧使所述衔铁板（18）靠在上行程止挡（48）上。

4.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，所述衔铁栓（20）具有减振节流结构（72），在所述衔铁栓（20）和所述衔铁板（18）之间的减振室（73）通过该减振节流结构与所述衔铁栓（20）的所述中心排出通道（62）液压连接。

5.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，所述衔铁栓（20）的所述中心排出通道（62）经由排出孔（60）通过从所述控制室（86）排出的控制容积加载。

6.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，具有衔铁板（18）和衔铁栓（20）的衔铁（16）的上升行程通过具有上行程止挡（48）的止挡套筒（44）限界，衔铁行程调节盘（46）配属于该止挡套筒。

7.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，所述衔铁栓（20）在端侧通过对弹簧力调节盘（42）加载的、在关闭方向上对所述关闭元件（22）作用的关闭弹簧（32）加载。

8.根据权利要求4的电磁阀，其特征在于，所述减振室（73）通过所述衔铁栓（20）与所述衔铁板（18）之间的携动间隙（56）构成，该携动间隙具有在0≤h≤20μm之间的高度，所述减振节流结构（72）通入到该携动间隙中。

9.根据权利要求8的电磁阀，其特征在于，所述携动间隙（56）的最大高度通过安置在所述阀块（14）的用于所述衔铁板（18）的接触面（30）上的携动盘（76）定义。

10.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，电磁铁底面（52）与衔铁板表面（54）之间留有的剩余空气间隙（58）通过支撑电磁铁套筒（38）的剩余空气间隙盘（50）调节，电磁铁线圈（36）接收在该电磁铁套筒中。

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