CN103026045A - 具有干式电磁致动器的燃料喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射阀，包括：一阀体（2），一燃料路径（3）在该阀体中延伸；一向外打开的阀针（4），该阀针在一阀座（5）上释放和封闭一穿孔（6）；一具有磁衔铁（8）的电磁致动器（7）；一关闭弹簧（11），该关闭弹簧使阀针（4）复位到一关闭的阀状态中；一密封元件（13），该密封元件使电磁致动器（7）与燃料路径（3）分开，使得电磁致动器（7）布置在阀体（2）的一个无燃料的区域（17）中；和一配对弹簧（12），该配对弹簧与磁衔铁（8）接触并且预紧磁衔铁，其中，磁衔铁（8）和阀针（4）是分开的部件，它们在一分隔部位（14）直接相互贴靠并且接触，其中，配对弹簧（12）将磁衔铁（8）预紧在阀针（4）上，和其中，关闭弹簧（11）的力（F1）逆着配对弹簧（12）的力（F2）作用，其中，关闭弹簧（11）的力（F1）大于配对弹簧（12）的力（F2）。

Description

具有干式电磁致动器的燃料喷射阀

技术领域

本发明涉及一种具有干式电磁致动器、无泄漏回路的燃料喷射阀。

背景技术

燃料喷射阀由现有技术以不同的设计方案已知。例如最近越来越多地使用向外打开的喷射阀，该喷射阀借助压电致动器操作。虽然这可以实现快速的开关时间，但是在制造中非常贵且费劲。另外由US2007/0095955A1已知一种喷射阀，它公开了一种电磁致动器在燃料路径中的布置。除了通过燃料尤其是在致动器区域中引起的腐蚀问题，在这里由于调节过程所需的燃料挤入得到动态损失。因此希望的是，提供一种尽可能简单地构造的或成本低廉的以及快速开关的用于燃料喷射的阀。

发明内容

按照本发明的具有权利要求1的特征的燃料喷射阀相对于此具有优点，即电磁致动器完全与燃料路径分开，从而电磁致动器布置在燃料喷射阀的干燥区域中。由此尤其是得到对电磁致动器与阀的燃料部件之间的位置公差的较小要求。此外能够为电磁致动器的部件使用专门的、软磁材料，因为省去了燃料在电磁致动器上的腐蚀问题。按照本发明的燃料喷射阀还具有非常简单且成本低廉的结构，从而特别适合作为大批量部件。按照本发明的优点通过一种燃料喷射阀获得，它包括一阀体、一阀针和一具有磁衔铁的电磁致动器。还设有一关闭弹簧，该关闭弹簧作用在阀针上并且使阀针回到关闭状态中。燃料喷射阀被构造为向外打开的阀并且还包括一密封元件，该密封元件使电磁致动器与燃料路径分开，从而电磁致动器布置在阀体的无燃料的区域中。还设有一配对弹簧，它与磁衔铁接触。在这里磁衔铁和阀针被构造为分开的部件，但是它们相互位于可脱开的接触中。换言之，在磁衔铁和阀针之间的分隔部位上设有接触，在这里这两个部件相互贴靠，其中，配对弹簧使磁衔铁被预紧到阀针上。关闭弹簧的力在这里大于配对弹簧的力。通过按照本发明的在阀针和磁衔铁之间的分开还可以实现碰撞减小，即减小部件相对彼此的止挡。密封元件将电磁致动器与燃料路径分开。还通过阀针与磁衔铁的分开得到质量减小，从而在阀针的关闭过程中，当阀针到达阀座并且关闭穿孔时，在阀座上产生较小的磨损。在阀针上松动布置的磁衔铁在这里可以克服配对弹簧的作用振动，由此总体上获得减小的撞击倾向。

从属权利要求示出本发明的优选扩展构型。

优选该密封元件是一个波纹管，该波纹管固定在阀体和阀针上。波纹管可以是金属波纹管并且借助焊接连接固定在阀体或阀针上，从而实现燃料路径的绝对密封的密封。通过绝对密封的密封也不必要的是，在阀体的无燃料的区域上设置泄漏路径等等。

还优选地，磁衔铁具有一个针状区域，该针状区域在磁罐中导向。由此该磁罐除了它本身的功能外还具有一个导向功能，使得除了可靠的导向外还可以减小部件的数量。因为电磁致动器的导向装置的公差链仅通过磁衔铁和磁罐确定，所以能够实现制造公差的去精细化。

还优选磁衔铁和磁罐由软磁材料制成，由此能够显著减小制造成本，因为不必使用对于燃料耐腐蚀的材料。

按照本发明的另一种优选的设计方式，电磁致动器是一个可预装配的组件，它仅仅必须插入到燃料喷射阀中。由此能够实现电磁组件以及燃料喷射阀的燃料部件的分开测试。由此能够在最终装配之前检查各个组件并且在需要时进行分拣。

特别优选地，磁衔铁是面状衔铁。因为面状衔铁布置在干式、即无燃料的区域中，所以在燃料喷射阀的高动态运行方面得到大的潜力。由此能够实现阀的快速的开关时间，而不需要作为致动器的压电元件。

还优选的是，波纹管和阀座具有相同的或一个基本上相同的液压作用的直径。由此没有或仅有很小的轴向力作用，这引起对关闭弹簧和磁铁所施加的操作力的较小需求。在给定的结构空间中可以在这里实现阀的动态性提升。

附图说明

下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。在附图中：

图1示出按照本发明的实施例的燃料喷射阀的示意性剖视图。

具体实施方式

下面参照图1详细描述按照本发明的优选实施例的燃料喷射阀1。

该燃料喷射阀1是一个向外打开的阀，其中，图1示出该阀的关闭状态。按照本发明的燃料喷射阀1例如被用于内燃机在分层充气运行中的高压直喷。

如由图1可见，燃料喷射阀1包括一个阀体2，在该阀体中构成一个用于输入处在高压之下的燃料的燃料路径3。在阀体2的一个端部上构造一个穿孔6，该穿孔可借助一个向外打开的阀针4释放或封闭。阀针4在这里在阀座5上关闭该穿孔6。

阀针4在一个背对阀座5的端部上包括一个盘形元件15，在该盘形元件上贴靠一个关闭弹簧11。该关闭弹簧11一方面支撑在盘形元件15上，另一方面支撑在阀体2上并且将阀针4带到在图1中的关闭状态中。燃料喷射阀1还包括一个形式为波纹管的密封元件13，该密封元件将燃料路径3从无燃料的空间17分开。波纹管能够实现无燃料的空间相对于燃料路径3的严密的密封。如由图1可见，关闭弹簧11以及电磁致动器7布置在无燃料的空间17中。波纹管还具有一个液压作用的横截面，该横截面对应于阀座5的一个液压作用的横截面。由此在阀针4上不作用或仅作用很小的轴向压力（由于面积相同）。这又导致对所施加的操作力的要求更低，其中，一个在给定的结构空间中可实现的力导致阀的动态性提高。

电磁致动器7包括一个形式为面状衔铁的磁衔铁8、一个磁罐9和一个线圈10。还设有一个配对弹簧12，该配对弹簧以力F2预紧该磁衔铁8。配对弹簧12在这里支撑在一个支撑元件16上，该支撑元件固定在阀体2中。磁衔铁8包括一个盘形区域8a以及一个针形区域8b。针形区域8b在阀针4和磁衔铁8之间的分隔部位14上接触阀针4的一个端部。在这里磁衔铁8借助针形区域8b在磁罐9中导向。

由在针形区域8b和阀针4之间的分隔部位14上的仅轴向受载的相互贴靠得到较小的加工技术上的要求，从而允许小的径向偏差和小的角度误差。由此能够显著地减小制造成本。也允许在阀针4的导向装置和磁衔铁8的导向装置之间在一定的极限内出现径向偏差和角度误差，因为这些导向装置相互去耦合并且不重复确定。

关闭弹簧11提供一个关闭力F1，该关闭力在燃料喷射阀的轴向方向X-X上向着电磁致动器7的方向作用。配对弹簧12提供一个预紧力F2，该预紧力抵抗关闭弹簧11的力F1作用。在这里该关闭弹簧的力F1大于配对弹簧的力F2。

按照本发明的燃料喷射阀1的功能在这里如下进行：如果应当执行喷射过程，那么线圈10通电，从而磁衔铁8向着磁罐9的方向被吸引。在这里作用在磁衔铁8上的由磁力以及配对弹簧12的力F2之和得到的力大于关闭弹簧的力F1，从而阀针4在打开方向上受压，阀针由于关闭弹簧F在电磁致动器7的方向上作用的力F1而与磁衔铁8的针状区域8b直接接触。在图1中通过箭头A所示，处在高压下的燃料被输入到燃料路径3中，然后可以在被释放的穿孔6处被喷射。

当喷射已经结束时，切断对线圈10的通电。由此消除作用在磁衔铁8上的磁力，从而现在大于配对弹簧12的力F2的关闭弹簧11的力F1能够使阀针4以及磁衔铁8重新复位到在图1中所示的初始位置中。起密封作用的波纹管一方面流体密封地固定在阀体2上并且另一方面流体密封地固定在阀针4上，该波纹管在这里能够实现阀针4的运动。

按照本发明由此阀针4和磁衔铁8是两个分开的部件，它们相互处于可脱开的接触中。在结束喷射时，在这里磁衔铁8能够逆着配对弹簧12的作用方向振动。这导致在阀座5中被制动的运动的质量的减小，由此在阀座5或者说阀针4上获得较小的磨损。另外电磁致动器7布置在燃料喷射阀1的干燥区域中，从而不必为磁回路使用昂贵的材料，否则在湿的实施方式中、即在与燃料接触时需要昂贵的材料。另外磁衔铁8通过配对弹簧12的力F2在分隔部位14上始终保持与阀针4直接接触。

按照本发明的结构还能够实现对电磁致动器7和阀针4之间的位置公差的较小要求。另外能够通过使用波纹管实现无燃料的空间17与燃料的绝对可靠的分开。干燥的面状衔铁磁回路还可以实现阀的高动态的运行。在这里，磁回路的公差仅分布在少量部件上，从而对部件的公差要求减小并且由此能够实现成本更低廉的制造。在阀的打开情况下阀针4和磁衔铁8的部件组合在纵向上可以看作刚性的。在横向上在装配时允许较小的偏差或较小的角度误差，这同样对部件的公差要求有积极作用。另外包括阀针4、壳体、阀座和波纹管的液压部件和磁衔铁可以相互独立地被检查。这导致较低的次品率和以下可能性，即合适的液压部件与磁衔铁能够相互匹配或者说避免不利的组合，从而总体上更少地装配有错误的阀。

阀针4和磁衔铁8的分开能够在阀打开时同样实现阀针的过振动，阀针可能从磁衔铁8脱开。因为在阀关闭时磁衔铁8能够在相反的方向上过振动，所以得到明显减小的阀针4在阀座5上的撞击倾向。

按照本发明的燃料喷射阀尤其是在分层的汽油直喷中使用。均匀运行中的另一个优点是燃料相对于多孔阀更好地雾化并且与此相关地更小的颗粒形成。由此能够实现，即在没有颗粒过滤器的情况下满足未来进一步加强的废气标准，从而能够取消这种颗粒过滤器。

Claims (7)

1.燃料喷射阀，包括：

一阀体（2），一燃料路径（3）在该阀体中延伸，

一向外打开的阀针（4），该阀针在一阀座（5）上释放和封闭一穿孔（6），

一具有磁衔铁（8）的电磁致动器（7），

一关闭弹簧（11），该关闭弹簧使阀针（4）复位到一关闭的阀状态中，

一密封元件（13），该密封元件使电磁致动器（7）与燃料路径（3）分开，使得电磁致动器（7）布置在阀体（2）的一个无燃料的区域（17）中，

和一配对弹簧（12），该配对弹簧与磁衔铁（8）接触并且预紧磁衔铁，其中，磁衔铁（8）和阀针（4）是分开的部件，它们在一分隔部位（14）直接相互贴靠并且接触，

其中，配对弹簧（12）将磁衔铁（8）预紧在阀针（4）上，和

其中，关闭弹簧（11）的力（F1）逆着配对弹簧（12）的力（F2）作用，其中，关闭弹簧（11）的力（F1）大于配对弹簧（12）的力（F2）。

2.根据权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，密封元件（13）是波纹管，它紧密密封地被固定在阀体（2）和阀针（4）上。

3.根据以上权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于，磁衔铁（8）具有一针状区域（8b），该针状区域在电磁致动器（7）的磁罐（9）中导向。

4.根据权利要求3的燃料喷射阀，其特征在于，该磁衔铁（8）由软磁性材料制成。

5.根据以上权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于，电磁致动器（7）是可预装配的组件。

6.根据以上权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于，磁衔铁（8）是面状衔铁。

7.根据权利要求2至6之一的燃料喷射阀，其特征在于，波纹管具有一与阀座（5）相同的液压作用的直径或者波纹管和阀座（5）的液压直径仅在很小的范围内相互偏离。

Images