CN102405344A - 用于喷射阀的阀组件和喷射阀 - Google Patents

Abstract

一种用于喷射阀（10）的阀组件（14），包括：阀主体（20），具有中心纵轴线（L）和带有流体入口部分（26）和流体出口部分（28）的空腔（24）；阀针（22），能在空腔（24）内轴向移动，阀针（22）在关闭位置防止通过流体出口部分（28）的流体流，且在其它位置释放经由主流体线路（58）从流体入口部分（26）到流体出口部分（28）的流体流；构件（23），与阀针（22）固定地相连且具有面向流体出口部分（28）的表面（23a）；包含在空腔（24）内的第一腔室（40），表面（23a）邻接第一腔室（40）；第二腔室（41），是主流体线路（58）的一部分；和单向阀（44）。单向阀（44）液压地设置在第一腔室（40）和第二腔室（41）之间，且设计成在单向阀（44）的关闭位置防止通过第一腔室（40）和第二腔室（41）之间的第一流体路径（60）的流体流，且在单向阀（44）的其它位置释放通过第一腔室（40）和第二腔室（41）之间的第一流体路径（60）的流体流。

Description

用于喷射阀的阀组件和喷射阀

技术领域

本发明涉及用于喷射阀的阀组件以及用于燃烧发动机的燃烧室的喷射阀。

背景技术

喷射阀广泛地使用，尤其是用于内燃发动机，它们可以设置在内燃发动机中以便将流体配量到内燃发动机的进气歧管中或者直接配量到内燃发动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发动机的各种需要。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，用于致动喷射阀的针，例如，致动器可以是电磁致动器或压电致动器。

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。

EP1820958A2公开了一种用于内燃发动机的喷射器，包括：阀针，所述阀针通过在阀座上接触而关闭燃料通道且通过从阀座分离而打开燃料通道；线圈和磁芯，所述线圈和磁芯设置有阀针的驱动机构；相对于阀针保持在可相对移动状态的锚定件；第一偏压机构，所述第一偏压机构将阀针在与驱动力相反的方向偏压；第二偏压机构，所述第二偏压机构将锚定件在驱动力的方向偏压，第二偏压机构的设定负载小于第一偏压机构的设定负载；和限制机构，所述限制机构限制锚定件相对于阀针在驱动力的方向的相对移动。

发明内容

本发明的目的是形成能够以简单方式制造且利于可靠和精确功能的阀组件。

该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。

根据本发明的第一方面的特点在于一种用于喷射阀的阀组件，包括：阀主体，所述阀主体具有中心纵轴线和带有流体入口部分和流体出口部分的空腔；阀针，所述阀针能在所述空腔内轴向移动，所述阀针在关闭位置防止通过流体出口部分的流体流，且在其它位置释放经由主流体线路从流体入口部分到流体出口部分的流体流；构件，所述构件与阀针固定地相连且具有面向流体出口部分的表面；包含在所述空腔内的第一腔室，所述表面邻接所述第一腔室；第二腔室，是主流体线路的一部分；和单向阀。所述单向阀液压地设置在第一腔室和第二腔室之间，且设计成在单向阀的关闭位置防止通过第一腔室和第二腔室之间的第一流体路径的流体流，且在单向阀的其它位置释放通过第一腔室和第二腔室之间的第一流体路径的流体流。

第一腔室经由第一流体路径与主流体线路液压地联接。因而，第一腔室和主流体线路之间的流体流能够经由第一流体路径发生。

该阀组件的一个优势在于，第一腔室与单向阀相结合能够用作阀针移动期间的阻尼元件。在阀针向上移动的情况下，第一腔室的容积增加且单向阀能够打开。因而，流体从第二腔室通过第一流体路径流向第一腔室。在该情况下，第一腔室和第二腔室之间的液压阻力可以小，因而，阀针的速度在其向上移动期间可以高。在阀针向下移动的情况下，第一腔室的容积减小且单向阀能够开始关闭。藉此，可以妨碍第一腔室和第二腔室之间的流体流，从而阀针的移动速度可以减小。由此，阀针移动能够被阻尼，因为其与从第一腔室到第二腔室的流体流消耗的时间相关。因而，具有流体容纳在第一腔室中的第一腔室与单向阀相结合用作液压阻尼元件。

阀组件的进一步优势在于，在阀针移动到关闭位置期间，发生防回弹效果。这是由于阀针的移动能够被阻尼且因而阀针的最佳关闭速度可以通过定尺寸单向阀的机械属性来获得。

在有利实施例中，限流器设置在第一腔室和第二腔室之间，且设计成释放通过第一腔室和第二腔室之间的第二流体路径的流体流。这在阀针向下移动且第一腔室容积减小的情况下具有优势，流体通过第二流体路径从第一腔室流向第二腔室，因而，阀针的移动速度能够以期望方式选择。这导致在阀针的打开和关闭期间阀针的良好阻尼效果。

在进一步有利实施例中，所述单向阀设置在腔室内，以形成第一腔室的边界的一部分。这允许单向阀的简单构造。

在进一步有利实施例中，所述单向阀包括弹簧和关闭主体。所述弹簧设计成提供用以使关闭主体与阀主体的内表面接触的力，且所述关闭主体定形为盘。这具有优势，弹簧和关闭主体的机械属性能够被选择以允许关闭主体与阀主体之间的良好接触。由于关闭主体的盘形，从阀主体提升关闭主体的过程能够以可靠方式执行。

在进一步有利实施例中，所述弹簧在阀针的表面和关闭主体之间轴向设置，以提供用以使关闭主体与阀主体的内表面接触的力。这具有优势，在没有用于支撑弹簧的其它装置的情况下单向阀的简单构造是可能的。

在进一步有利实施例中，所述阀主体的内表面或关闭主体的外表面包括密封边缘。所述密封边缘设计成在单向阀的关闭位置防止通过第一腔室和第二腔室之间的第一流体路径的流体流。

通过密封边缘，可靠防止通过第一腔室和第二腔室之间的第一流体路径的流体流是可能的。因而，在阀针移动的情况下，可以获得阀针的最佳关闭速度。

在进一步有利实施例中，所述关闭主体包括开口，所述阀针延伸通过所述开口。藉此，阀组件中的单向阀的简单轴对称构造是可能的。

在进一步有利实施例中，所述开口包括所述限流器，所述限流器设计为阀针和关闭主体之间的间隙。这具有优势，单向阀和限流器的简单构造是可能的。

在进一步有利实施例中，所述阀针至少部分是具有内部凹部的中空针。内部凹部接收主流体线路。

根据本发明的第二方面的特征在于用于燃烧发动机的燃烧室的喷射阀，包括根据第一方面的阀组件。

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以纵向截面图示出了具有阀组件的喷射阀，

图2以纵向截面图示出了喷射阀的阀组件的一个实施例的图1的部分II，和

图3以纵向截面图示出了喷射阀的阀组件的实施例的图2的部分III。

在不同视图中出现的具有相同设计和功能的元件由相同附图标记表示。

具体实施方式

喷射阀10（图1）可用作内燃发动机的燃烧室的燃料喷射阀，且包括阀主体14、致动器单元16和燃料连接器18。燃料连接器18设计成连接到内燃发动机的高压燃料腔室，燃料在高压下存储，例如，在汽油发动机的情况下大约200 bar或者在柴油发动机的情况下大于2000 bar的压力下。

燃料连接器18具有入口管19，且在其一个自由端固定到致动器单元16的壳体12。在其上端，燃料连接器18包括流体入口部分26。

阀组件14包括具有中心纵轴线L的阀主体20。阀主体20具有空腔24，空腔24轴向地引导通过阀主体20且形成阀主体20的内表面21。

阀组件14还包括接收在阀主体20的空腔24内的阀针22。阀针22包括是电枢的构件23。可选地，阀针22可以与构件23制成一件，或者阀针22可以包括其它部件。构件23固定地联接到阀针22。另外，阀针22是中空的，且具有凹部38，凹部38在阀针22的轴向长度的一部分内以中心纵轴线L的方向设置。

阀针22具有槽道25，槽道25将阀针22 的凹部38和阀主体20的空腔24液压地联接。阀针22的凹部38、槽道25和阀主体20的空腔24是主流体线路58的部分，主流体线路58允许从流体入口部分26到流体出口部分28的流体流。

阀针22包括面向流体出口部分28的表面23a。表面23的一个法向分量平行于中心纵轴线L延伸。表面23a优选位于构件23上且与阀主体20一起邻接第一腔室40。第一腔室40包含在空腔24中。例如，第二腔室41包含在空腔24中且是主流体线路58的一部分。

在阀主体20的空腔24的一个自由端上形成流体出口部分28，流体出口部分28根据阀针22的轴向位置关闭或打开。在阀针22的关闭位置，其密封地安置在座29上，从而防止通过阀主体20中的至少一个喷射喷嘴30的流体流。喷射喷嘴30可以是例如喷射孔，但是其还可以是适合于配量流体的一些其它类型。座29可以与阀主体20制成一个部件，或者还可以是与阀主体20独立的部件。

主弹簧31设置在入口管19内侧，优选安置在第一弹簧支座32和第二弹簧支座34上。调节管35设置在入口管19内侧。调节管35包括用于主弹簧31的第一弹簧支座32，且可以在喷射器的制造过程期间轴向移动，以便以期望方式预加载主弹簧31。第二弹簧支座34设置在构件23上。藉此，主弹簧31机械地联接到阀针22。

喷射器设置有驱动器，优选为电磁驱动器，包括线圈36，优选为挤压涂覆的，阀主体20、构件23和入口管19均形成电磁电路。与阀针22的直径相比，构件23优选具有较大直径。较大直径允许通过构件23的合适电磁流，这有助于阀针22的合适可控性。

如果线圈36被激励，这导致作用于阀针22上的电磁力。电磁力反抗从主弹簧31获得的机械力。通过合适地激励线圈36，阀针22能以该方式移动离开其关闭位置，这导致通过喷射喷嘴30的流体流。在预定时间之后，线圈36可以被再次去激励。

图2和3以放大详细图示出了阀组件14的截面。第一腔室40设置在阀主体20和阀针22 之间，第一腔室40通过具有直径DIA_1的限流器42与第二腔室41液压地联接。优选地，腔室40相对于中心纵轴线L轴对称设置。

单向阀44液压地设置在第一腔室40和第二腔室41之间。优选地，单向阀44设置在腔室40内侧且形成第一腔室40的边界的一部分。单向阀44具有弹簧46和关闭主体48。关闭主体48具有盘形，直径DIA_2和厚度Tk。弹簧46在构件23的表面23a和关闭主体48之间以轴向方向设置，且将用弹簧刚度和预加载力偏压关闭主体48与阀主体20的内表面21接触。

阀主体20的内表面21包括密封边缘50。在其它实施例中，密封边缘50设置在关闭主体48的外表面49上。在单向阀44的关闭位置，密封边缘50能够防止第一腔室40和第二腔室41之间在关闭主体48和阀主体20之间的通路上的流体流。

关闭主体48具有中心开口52，阀针22以轴向方向延伸通过开口52。开口52包括限流器42。限流器42形成阀针22和关闭主体48之间的间隙，且允许第一腔室40和第二腔室41之间的流体流。

图3以阀针22移动离开其关闭位置时的位置示出了阀针22。这可以导致阀主体48的位置距密封边缘50一定距离，且允许第一腔室40和第二腔室41之间在第一流体路径60和第二流体路径62上的流体流。第一流体路径60设置在关闭主体48和阀主体20之间。第二流体路径62设置在关闭主体48和阀针22之间。

以下详细描述喷射阀10的功能：

流体可以从燃料连接器18的流体入口部分26通过入口管19和调节管35流向阀针22的凹部38。通过阀针22中的槽道25，流体可以流向阀主体20的空腔24和流体出口部分28。如果在打开位置阀针22允许通过流体出口部分28的流体流，那么流体可流经喷射喷嘴30。

如果阀针22从其关闭位置向上移动到打开位置，那么流体可从阀针22的凹部38通过限流器42流向第一腔室40。第一腔室40中的压力下降。如果作用于关闭主体48的第二腔室41的液压力高于弹簧46的预加载力，那么关闭主体48脱离与密封边缘50接合，且流体能够从第二腔室41经由第一流体路径60流向第一腔室40。因而，单向阀44与限流器42相结合可导致阀针22的低速度。这影响整个阀针22的移动。因而，可能通过调节弹簧46的弹簧刚度和预加载力以及关闭主体48的直径DIA_2和厚度Tk来调节阀针22的移动。藉此，可以实现阻尼效果，这影响阀针22的移动。这有助于流体的精确配量。

如果阀针22从打开位置向下移动到关闭位置，第一腔室40的容积减少，且第一容积40中的压力增加。如果作用于关闭主体48的第二腔室41的液压力低于弹簧46的预加载力，那么关闭主体48与密封边缘50接合。流体仅仅能够从第二腔室41经由第二流体路径62通过限流器42流向第一腔室40。阀针22的关闭移动根据从第一腔室40通过限流器42到第二腔室41的流体流的量被影响。阀针22的移动可通过调节限流器42的直径DIA_1和第一腔室40的容积来调节。这可以实现阻尼效果，从而影响阀针22的移动，因而有助于流体的精确配量。

由于阀针22的打开和关闭移动根据第一腔室40和限流器42的几何形状通过第一腔室40和限流器42影响，因而，阀针22的振动可以减少且因而可以获得防回弹效果且更精确的流体配量。

Claims (10)

1.一种用于喷射阀（10）的阀组件（14），包括：

阀主体（20），所述阀主体（20）具有中心纵轴线（L）和带有流体入口部分（26）和流体出口部分（28）的空腔（24）；

阀针（22），所述阀针（22）能在所述空腔（24）内轴向移动，所述阀针（22）在关闭位置防止通过流体出口部分（28）的流体流，且在其它位置释放经由主流体线路（58）从流体入口部分（26）到流体出口部分（28）的流体流；

构件（23），所述构件（23）与阀针（22）固定地相连且具有面向流体出口部分（28）的表面（23a）；

包含在所述空腔（24）内的第一腔室（40），所述表面（23a）邻接所述第一腔室（40）；

第二腔室（41），是主流体线路（58）的一部分；和

单向阀（44），所述单向阀（44）液压地设置在第一腔室（40）和第二腔室（41）之间，且设计成在单向阀（44）的关闭位置防止通过第一腔室（40）和第二腔室（41）之间的第一流体路径（60）的流体流，且在单向阀（44）的其它位置释放通过第一腔室（40）和第二腔室（41）之间的第一流体路径（60）的流体流。

2.根据权利要求1所述的阀组件（14），其特征在于，限流器（42）设置在第一腔室（40）和第二腔室（41）之间，且设计成释放通过第一腔室（40）和第二腔室（41）之间的第二流体路径（62）的流体流。

3.根据权利要求1或2所述的阀组件（14），其特征在于，所述单向阀（44）设置在腔室（40）内，以形成第一腔室（40）的边界的一部分。

4.根据前述权利要求中任一项所述的阀组件（14），其特征在于，所述单向阀（44）包括弹簧（46）和关闭主体（48），所述弹簧（46）设计成提供用以使关闭主体（48）与阀主体（20）的内表面（21）接触的力，且所述关闭主体（48）定形为盘。

5.根据权利要求4所述的阀组件（14），其特征在于，所述弹簧（46）在阀针（22）的表面（23a）和关闭主体（48）之间轴向设置，以提供用以使关闭主体（48）与阀主体（20）的内表面（21）接触的力。

6.根据权利要求4或5所述的阀组件（14），其特征在于，所述阀主体（20）的内表面（21）或关闭主体（48）的外表面（49）包括密封边缘（50），所述密封边缘（50）设计成在单向阀（44）的关闭位置防止通过第一腔室（40）和第二腔室（41）之间的第一流体路径（60）的流体流。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的阀组件（14），其特征在于，所述关闭主体（48）包括开口（52），所述阀针（22）延伸通过所述开口（52）。

8.根据权利要求7所述的阀组件（14），其特征在于，所述开口（52）包括所述限流器（42），所述限流器（42）设计为阀针（22）和关闭主体（48）之间的间隙。

9.根据前述权利要求中任一项所述的阀组件（14），其特征在于，所述阀针（22）至少部分是具有内部凹部（38）的中空针，所述内部凹部（38）接收主流体线路（58）。

10.一种用于燃烧发动机的燃烧室的喷射阀（10），包括根据前述权利要求中任一项所述的阀组件（14）。

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