CN102362060B - 喷射阀 - Google Patents

Abstract

一种用于喷射流体的喷射阀（100），包括具有喷射阀腔室（80）的喷射阀壳体（40）。喷射阀（100）包括能在所述喷射阀腔室（80）内轴向移动的阀针（10）。阀针（10）包括具有阀针腔室的阀针本体（20）以及分隔元件（120），分隔元件固定地设置在阀针腔室内且用于将阀针腔室分成第一和第二流体容积（30，90）。分隔元件包括具有预定通道开口的至少一个流体通道（130），以将第一流体容积（30）与第二流体容积（90）液压地连接。所述阀针（10）包括密封元件（50），其设置成预先确定第一流体容积（30），并在关闭位置时防止流体喷射且在其它位置时允许流体喷射。此外，阀针（10）包括至少一个弹簧元件（60），其朝向阀针（10）的最大轴向伸展范围被预加载且作用于密封元件（50）上。

Description

喷射阀

技术领域

本发明涉及用于喷射流体的喷射阀。

背景技术

喷射阀广泛地使用，尤其是用于内燃机，它们可以设置在内燃机中以便将流体配量到内燃机的进气歧管中或者直接配量到内燃机的气缸的燃烧室中。

喷射阀以各种形式制造以便满足各种内燃机的各种需要。因而，例如，其长度、其直径以及负责流体配量方式的喷射阀各种元件可以在宽范围内变化。除此之外，喷射阀可容纳致动器，用于致动喷射阀的阀针，例如，致动器可以是电磁致动器。

为了在不希望排放物生成方面增强燃烧过程，相应喷射阀可适合于在非常高的压力下配量流体。例如，在汽油发动机的情况下，压力可以是一直到200 bar的范围，在柴油发动机的情况下，压力可以是一直到2000 bar的范围。

US 6523759B1公开了在喷射阀操作期间为了防止流体配量到进气歧管或燃烧室中的阀针关闭动作之后是阀针的不希望的再次打开和关闭阶段（称为针回弹）。在不希望的再次打开和关闭阶段期间，不希望的流体从喷射阀分配，从而导致喷射阀的降级性能。因而，限流器设置在阀针的电枢中以限制朝电枢上游端的流体流，从而引起阀针的减少回弹。

发明内容

本发明的目的是形成利于可靠和精确功能的喷射阀。

这些目的通过独立权利要求的特征实现。本发明的有利实施例在从属权利要求中给出。

本发明的特点在于一种用于喷射流体的喷射阀。所述喷射阀包括纵轴线和具有喷射阀腔室的喷射阀壳体。所述喷射阀还包括能在所述喷射阀腔室内轴向移动的阀针。所述阀针包括具有阀针腔室的阀针本体。此外，所述阀针包括分隔元件，所述分隔元件固定地设置在阀针腔室内且用于将阀针腔室分成第一流体容积和第二流体容积。所述分隔元件包括具有预定通道开口的至少一个流体通道，以将第一流体容积与第二流体容积液压地连接。所述阀针还包括密封元件，所述密封元件能轴向移动且设置成预先确定第一流体容积。所述密封元件用于在关闭位置时防止流体喷射且在其它位置时允许流体喷射。所述阀针包括至少一个弹簧元件，所述至少一个弹簧元件朝向阀针的最大轴向伸展范围被预加载且作用于密封元件上。这有助于最小化阀针的回弹且藉此有助于确保可靠和精确流体喷射。优选地，在电磁致动喷射阀的情况下，所述阀针本体联接到电枢，所述电枢能操作由电磁阀致动。在压电喷射阀的情况下，所述阀针本体优选地联接到压电致动器。阀针本体和密封元件能相对于彼此轴向移动。

第一流体容积和第二流体容积设计成用流体填充。当第一流体容积减少时，例如由于密封元件朝分隔元件轴向移动，第一流体容积内的流体被促使借助于其预定通道开口而通过流体通道，藉此阻尼密封元件和/或阀针本体的轴向移动。通过改变流体通道的通道开口的尺寸和/或通过改变流体通道的数量，所述阻尼可以变化。

第一流体容积通过分隔元件在阀针腔室内的设置以及密封元件的当前轴向位置预先确定。如果阀针伸展到最大轴向伸展范围，那么第一流体容积最大。如果阀针的轴向伸展减少，例如由于密封元件和/或阀针本体的轴向移动，那么第一流体容积减少，从而促使流体通过所述至少一个流体通道进入第二流体容积。

在本发明的有利实施例中，所述密封元件具有球形或锥形形状。这有助于确保喷射阀的可靠和精确功能。

在本发明的进一步有利实施例中，所述至少一个流体通道是轴向孔。藉此，可以简化喷射阀的制造。

在本发明的进一步有利实施例中，密封元件和/或阀针本体用于基本上防止密封元件和第一流体容积壁之间的流体流动。藉此，阀针腔室内的流体基本上流经分隔元件的所述至少一个流体通道。藉此，密封元件和/或阀针本体的轴向移动的阻尼可以在制造喷射阀时通过仅仅改变所述至少一个流体通道的通道开口的尺寸和/或通过改变分隔元件的流体通道的数量而容易地变化。

在本发明的进一步有利实施例中，密封元件和/或阀针本体用于在密封元件以轴向方向移动时提供预定泄漏特性。经由所述泄漏特性，第一流体容积与喷射阀腔室液压连接。例如，预定泄漏可以通过以这样的方式设计密封元件和/或阀针本体来实现：在密封元件和阀针腔室的内壁之间设置预定径向间隙，优选在密封元件轴向移动时。

可选地，密封元件和/或阀针本体可以用于在阀针伸展到最大轴向伸展范围时（例如，在密封元件处于其它位置时）基本上防止流体流动且在阀针具有减少的轴向伸展时（例如，在密封元件处于其关闭位置时）提供预定泄漏特性。

在本发明的进一步有利实施例中，阀针本体包括凸起，如果阀针达到其最大轴向伸展范围，则密封元件靠在所述凸起上。例如，如果密封元件处于其它位置，则达到最大轴向伸展范围。凸起优选通过阀针本体的塑性变形形成。使用凸起来限制阀针的轴向伸展有助于简化喷射阀的制造。优选地，凸起以这样的方式形成，使得在密封元件靠在凸起上时基本上防止流体流动。

在本发明的进一步有利实施例中，所述至少一个弹簧元件的第一座通过分隔元件形成。这有助于确保喷射阀的简单和成本有效的制造。

在本发明的进一步有利实施例中，所述至少一个弹簧元件的第二座通过密封元件形成。这有助于确保喷射阀的简单和成本有效的制造。

在本发明的进一步有利实施例中，所述至少一个弹簧元件是螺旋弹簧且设置在第一流体容积内。这有助于确保稳固的喷射阀。

附图说明

本发明的示例性实施例借助于示意性附图在下文阐述。附图如下：

图1是具有阀针和阀针座的喷射阀，

图2是简图。

在不同视图中出现的相同设计或功能的元件由相同附图标记表示。

具体实施方式

尤其适合于将流体配量到内燃机中的喷射阀100（图1）包括具有中心纵轴线LA的喷射阀壳体40、喷射阀腔室80、阀针10和阀针座70。阀针10包括阀针本体20、分隔元件120、密封元件50和弹簧元件60。

阀针本体20优选具有圆柱形形状且由喷射阀100的致动器致动，例如电磁致动器或压电致动器。在被致动时，阀针本体20在喷射阀腔室80内轴向移动。阀针本体20包括阀针腔室，其中，分隔元件120被固定地设置，将阀针腔室分成第一流体容积30和第二流体容积35。喷射阀腔室80、第一流体容积30和第二流体容积35设计成用流体（例如，燃料）填充。

密封元件50至少部分地设置在阀针腔室内以限制第一流体容积30，且具有球形形状。可选地，密封元件50具有锥形形状。在阀针10的关闭位置，密封元件50密封地靠在阀针座70上，藉此防止通过喷射阀100的至少一个喷射喷嘴的流体流。例如，喷射喷嘴可以是喷射孔。然而，其还可以是适合于配量流体的一些其它类型。密封元件50在其它位置（即，在其不靠在阀针座70上时）允许进入燃烧室的流体喷射。其它位置表示非关闭位置。

密封元件50和阀针本体20能相对于彼此在轴向方向相对移动。阀针本体20包括凸起110，凸起110形成座，在密封元件50处于非关闭位置时，密封元件50优选靠在凸起110上。例如，凸起110可以通过塑性变形形成。密封元件50的非关闭位置表示阀针10的最大轴向伸展范围。如果密封元件50在关闭位置时靠在阀针座70上，阀针的轴向伸展范围优选减少。

弹簧元件60是螺旋弹簧且优选由不锈钢制成。弹簧元件60设置在第一流体容积30内。分隔元件120形成弹簧元件60的第一座，且密封元件50本身形成弹簧元件60的第二座。弹簧元件60朝阀针10的最大伸展范围在轴向方向预加载且作用于密封元件90上。如果密封元件50靠在凸起110上，阀针10的轴向伸展范围最大。

分隔元件120包括轴向流体通道130以将第一流体容积30与第二流体容积35液压连接。流体通道130优选为具有预定直径（表示预定通道开口）的轴向孔。由于密封元件50相对于阀针本体20的轴向移动，流体通道130用于使得流体从第一流体容积30进入第二流体容积35且反之亦然。

如果密封元件50在喷射阀100的关闭阶段撞击阀针座70，那么弹簧元件60将密封元件50与阀针本体20的轴向移动基本上解耦。在密封元件50撞击阀针座70之后，阀针本体20通常在轴向方向以减少的振动幅度振动。阀针本体20的轴向移动基本上不影响密封元件50的位置，密封元件50靠在阀针座70上，同时阀针本体20的动能由弹簧元件60至少部分地吸收。在压缩阶段，即在第一流体容积30的容积由于阀针本体20的移动而减少的阶段，第一流体容积30内的流体被促使通过流体通道130进入第二流体容积90。阀针本体20的减少振动的阻尼常数取决于弹簧元件60的弹簧刚度和通道130的预定直径。由于阀针本体20的轴向振动与密封元件50解耦，密封元件50基本上靠在阀针座70上。这减少在关闭阶段撞击阀针座70之后密封元件50的回弹且减少在喷射阀100的关闭阶段期间的不受控流体喷射。

密封元件50和/或阀针本体20用于基本上防止密封元件50和第一流体容积30的内壁之间的流体流动。藉此，如果密封元件50轴向移动，流体基本上通过流体通道130。

图2示出了密封元件50的回弹的时间简图。第一特性200表示在没有减少回弹的喷射阀中的密封元件50的升程L。第二特性210表示在根据图1的（即，有减少回弹的）喷射阀100中的密封元件50的升程L。第一升程L1表示具体密封元件50的非关闭位置。第二升程L2表示具体密封元件50的关闭位置。在第一时间点t1，具体喷射阀100进入其关闭阶段。具体密封元件在第二时间点t2撞击阀针座70以停止流体喷射。

如图2所示，没有密封元件减少回弹的喷射阀具有多次不希望的再次打开阶段，其中，流体从喷射阀分配。流体喷射最终停止在第四时间点t4，此时，阀针的动能被消耗。

如图2所示，根据图1的喷射阀100也具有多次不希望的再次打开阶段，由第二特性210表示。与第一特性200相比，再次打开阶段的次数显著减少。此外，与第一特性200的具体幅度相比，表示第二特性210的具体密封元件的具体升程的具体幅度显著减少。流体喷射最终停止在第三时间点t3，第三时间点t3在第四时间点t4之前。

在另一个实施例中，优选在密封元件不靠在凸起110上时，密封元件50和/或阀针本体50用于在密封元件50和阀针腔室的内壁之间提供预定径向间隙。径向间隙形成第一流体容积30和喷射阀腔室80之间的液压连接。通过预先确定密封元件50和阀针腔室的内壁之间的径向间隙的开口，阀针本体20的振动的阻尼可以改变，从而减少密封元件50的回弹。径向预定间隙表示预定泄漏特性。

在其它实施例中，分隔元件120包括多于一个的流体通道130，每个均包括一个或多个预定开口。

在其它实施例中，阀针10包括多于一个的弹簧元件60。

Claims (9)

1.一种用于喷射流体的喷射阀（100），包括：

纵轴线（LA），

具有喷射阀腔室（80）的喷射阀壳体（40），

阀针（10），所述阀针（10）能在所述喷射阀腔室（80）内轴向移动且包括：

具有阀针腔室的阀针本体（20），

分隔元件（120），所述分隔元件固定地设置在阀针腔室内且用于将阀针腔室分成第一流体容积（30）和第二流体容积（35），且包括具有预定通道开口的至少一个流体通道（130），以将第一流体容积（30）与第二流体容积（35）液压地连接，

密封元件（50），所述密封元件能轴向移动且设置成预先确定第一流体容积（30），并在关闭位置时防止流体喷射且在其它位置时允许流体喷射，所述密封元件（50）和阀针本体（20）能相对于彼此轴向移动，

至少一个弹簧元件（60），所述至少一个弹簧元件朝向阀针（10）的最大轴向伸展范围被预加载且作用于密封元件（50）上。

2.根据权利要求1所述的喷射阀（100），其特征在于，所述密封元件具有球形或锥形形状。

3.根据权利要求1或2所述的喷射阀（100），其特征在于，所述至少一个流体通道（130）是轴向孔。

4.根据权利要求1或2项所述的喷射阀（100），其特征在于，密封元件（50）和/或阀针本体（20）用于基本上防止密封元件（50）和阀针腔室的内壁之间的流体流动。

5.根据权利要求1或2所述的喷射阀（100），其特征在于，密封元件（50）和/或阀针本体（20）用于在密封元件（50）以轴向方向移动时提供预定泄漏特性。

6.根据权利要求1或2所述的喷射阀（100），其特征在于，阀针本体（20）包括凸起（110），如果阀针（10）达到其最大轴向伸展范围，则密封元件（50）靠在所述凸起（110）上。

7.根据权利要求1或2所述的喷射阀（100），其特征在于，所述至少一个弹簧元件（60）的第一座通过分隔元件（120）形成。

8.根据权利要求1或2所述的喷射阀（100），其特征在于，所述至少一个弹簧元件（60）的第二座通过密封元件（50）形成。

9.根据权利要求1或2所述的喷射阀（100），其特征在于，所述至少一个弹簧元件（60）是螺旋弹簧且设置在第一流体容积（30）内。

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