CN104373267B - 用于喷射阀的阀组件和喷射阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于喷射阀的阀组件，其包括：阀体，包括中心纵向轴线和具有流体入口部分和流体出口部分的腔体；阀针，其是空心的且在腔体中沿轴向可移动，防止流体流动穿过处于关闭位置的流体出口部分并在其它位置穿过流体出口部分释放流体，其中流体能从流体入口部分流入空心阀针中；和构造成致动阀针的致动器组件。致动器组件包括在腔体中沿轴向可移动的电枢。阀针包括：沿轴向位于电枢与流体出口部分之间的至少一个第一孔口；和至少一个第二孔口，其位于电枢的轴向范围中和/或从电枢的面朝流体入口部分的轴向端部起延伸远离电枢的轴向范围中。第一和第二孔口被构造成允许流体在空心阀针与腔体之间流动。阀针和电枢被配置成使得在阀针与电枢之间存在第一间隙，其中第一间隙大到足以允许流体从空心阀针经由第二孔口流入第一间隙中并进一步到腔体中。

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和喷射阀。
背景技术
喷射阀被广泛使用，特别是用于内燃发动机，其中它们可以被配置成将燃料投配到内燃发动机的进气歧管中或直接到内燃发动机的气缸的燃烧室中。
喷射阀被制造为各种形状，以便满足各种燃烧发动机的各种需要。因此，例如，它们的长度、它们的直径以及喷射阀的负责流体被投配的方式的各种要素可以在宽范围中变化。除此之外，喷射阀可以容置用于致动喷射阀的阀针的致动器，其可以例如为电磁致动器或压电致动器。
鉴于非需排放物的生成，为了增强燃烧过程，相应喷射阀可以适合于在非常高的压力下投配流体。压力在汽油发动机的情况下可以例如处于高达200巴或甚至高达500巴的范围内，而在柴油发动机的情况下可以处于高达2000巴和以上的范围内。
然而，在喷射器阀的打开阶段中以及在关闭阶段之后，可能由于流体加速的原因而在阀体中发生压力脉动。这些压力脉动可负面地影响瞬时质量流量以及喷射器线性度，从而导致喷射量到喷射量的不稳定性以及部分到部分的变化。
发明内容
因此本发明的一个目的是说明一种阀组件，其有助于稳定且可靠的功能。
该目的通过具有独立技术方案的特征的阀组件实现。阀组件和包括该阀组件的喷射阀的有利实施例在子技术方案中给出。
根据一个方面说明了一种用于喷射阀的阀组件。所述阀组件包括阀体，所述阀体包括中心纵向轴线。所述阀体包括具有流体入口部分和流体出口部分的腔体。所述阀组件进一步包括阀针，其是空心的，并且在腔体中沿轴向可移动。所述阀针特别地相对于所述阀体沿轴向可移动。所述阀针防止流体流动穿过处于关闭位置的流体出口部分，并在其它位置穿过流体出口部分释放流体，从而使得流体可从流体入口流动到空心阀针中。
所述阀组件进一步包括致动器组件，其被构造成致动所述阀针，并包括电枢，其在所述腔体中沿轴向可移动。所述电枢相对于所述阀体沿轴向可移动。
为了致动所述阀针，所述电枢有益地是可操作的，以与所述阀针机械地相互作用。例如，所述电枢相对于所述阀针沿轴向可移动，并且所述阀针具有保持器，其用于限制所述电枢相对于所述阀针沿远离关闭位置的方向轴向移动。这样，所述电枢是可操作的，以在它沿轴向方向移动远离关闭位置时，带着所述阀针一起移动。
所述保持器可以是套圈，其与阀针的中空轴处于一体。在一替代实施例中，所述保持器是单独的保持器元件，其被固定至中空轴。在一改进中，所述阀针具有盘状元件--其特别地被固定至所述阀针的轴--位于所述电枢的与所述保持器相反的一侧，并且定位成使得它是可操作的，以限制所述电枢相对于所述阀针沿远离所述保持器的轴向方向轴向移动，并且使得所述电枢在所述保持器与所述盘状元件之间相对于所述阀针具有预限定的轴向游隙。
所述阀针包括至少一个第一孔口，其沿轴向定位在所述电枢与所述流体出口部分之间。所述阀针进一步包括至少一个第二孔口，其定位在所述电枢的轴向范围中，和/或从所述电枢的面朝所述流体入口部分的轴向端部起延伸远离所述电枢的轴向范围中。所述第一和第二孔口被构造成允许流体在所述空心的阀针与所述腔体之间流动。第一和第二孔口特别地设置在中空轴的周向侧壁中。第二孔口特别地沿趋向流体出口部分的方向定位在所述保持器之后。
所述阀针和电枢被配置成使得在所述阀针与电枢之间存在第一间隙，其中所述第一间隙被提供为--即特别地大到足以--允许流体从空心阀针经由第二孔口流动穿过所述第一间隙，并进入所述腔体中，更具体地进入所述腔体的环绕空心阀针的部分中。换言之，第二孔口连接至经由第一间隙环绕空心阀针的阀体液压容积(volume)。大部分流体特别地从流体入口部分穿过空心阀针特别是穿过中空轴输送至流体出口部分。
当喷射阀打开时，流体开始在喷射器内加速。流体在管内加速会在管以及连接至管的容积内引起压力脉动。压力脉动的幅度正比于管长。喷射器中的压力脉动由空心阀针的供来自流体入口的流体流动到其中的第一部分生成。空心阀针的该第一部分从流体入口沿流体出口的方向延伸至处于空心阀针中的第一开口，例如第一孔口(如果存在的话，否则为流体出口)。阀针的第一部分的长度越长，则压力脉动的幅度越大。本发明利用以下构思：引入第二孔口，其定位在所述阀针的轴向范围中，所述电枢沿着所述轴向范围轴向地移动，以便在关闭位置与其它位置之间(例如在关闭与完全打开位置之间)移动阀针，所述第二孔口的引入导致所述阀针的第一部分的长度减小。压力脉动的幅度从而得到降低，而流体通量没有任何可观的降低。
第二孔口的位置优选靠近腔体的流体入口部分。这确保阀针的第一部分的长度尽可能短，以及压力脉动的幅度相应地尽可能低。
在本发明的一有利实施例中，所述保持器固定地联接至所述阀针的外表面，靠近所述阀针的端部，来自流体入口的流体流动到所述端部中从而进入空心阀针中。所述保持器进而连接至第一弹簧元件，其在保持器上施加作用力，从而在阀针上施加作用力，使得阀针被偏置趋向关闭位置。在该情况下，第二孔口优选定位成沿流体流动的方向靠近所述保持器。第二孔口优选定位在所述保持器与所述第一孔口之间。
在本发明的再一有利实施例中，盘状元件被固定地联接至所述阀针的外表面处于所述电枢与所述腔体的流体出口部分之间。所述盘状元件可以是可操作的，以在所述电枢上提供抑制作用，方法是通过在电枢通过接触盘状元件而停止之前，降低其速度--特别是由于液压作用力，其借助于流体被挤出电枢与盘状元件之间的间隙得到。
在包括保持器和盘状元件的本发明的再一有利实施例中，所述第二孔口优选定位在保持器与盘状元件之间。
在本发明的一个优选实施例中，所述第一间隙在截面上是环形的。例如，所述电枢具有中心开口，所述阀针的中空轴延伸穿过所述中心开口，并且在两者沿轴向重叠的区域中所述中心开口的直径大于中空轴的外径。替代地或附加地，所述第一间隙由一个或多个通道构成，所述一个或多个通道液压地连接第二孔口与腔体容积。
为了确保经由第二孔口离开空心阀针的流体液压地连接至腔体中的流体，即，来自第二孔口的流体流动穿过阀针与电枢之间的第一间隙，电枢与阀针之间的直径空隙优选处于0.01mm～0.1mm的范围，特别是0.025mm～0.05mm的范围中。例如，所述空隙具有0.05mm的值。
在本发明的再一有利实施例中，所述电枢可移动地联接至位于电枢的外表面上的外部电枢引导部。所述电枢的外表面特别是外周面，即特别是相邻于阀体的周向侧壁且远离纵向轴线的表面。所述外部电枢引导部可以由阀体的周向侧壁的一部分代表，并且可以特别是可操作的，以沿轴向方向引导电枢。所述外部电枢引导部确保具有足够量值的第一间隙被维持在电枢与阀针之间，并且电枢被维持成大致平行于阀针。
所述阀针也可以沿轴向方向被引导，例如借助于保持器与阀体机械地相互作用。有利地，阀针的轴向引导可以独立于电枢的轴向引导，使得第一间隙的令人满意的量值是特别容易维持的。
根据另一方面，说明了一种具有根据前述实施例之一所述的阀组件的喷射阀。
附图说明
从以下参考附图描述的示例性实施例中，阀组件和喷射阀的有利实施例和改进将变得显而易见。
附图中：
图1以纵截面图示出了阀组件的一个示例性实施例，并且
图2示出了图1的阀组件的示例性实施例的一个部段的放大视图。
具体实施方式
图1示出了用于喷射阀的阀组件1。喷射阀是流体喷射阀，特别是燃料喷射阀，其用于向内燃发动机的燃烧室中投配燃料。
阀组件1包括具有中心纵向轴线L的阀体2。阀体2包括腔体3，其具有：流体入口部分18，极靴(pole piece)4定位在其中；和流体出口部分19，在这里配置有阀座6。
空心阀针7配置在腔体3中，使得它在关闭位置与完全打开位置之间沿轴向可移动。阀针7具有中空轴以及固定至该轴的一个端部的阀球5。阀针7借助于阀球5接触阀座6从而密封流体出口部分，来防止流体流动穿过处于关闭位置的流体出口部分19。在完全打开位置，阀球5与阀座6间隔开，以便阀针7释放流体穿过流体出口部分19。在图1和2中，阀针7被图示为处于完全打开位置。
阀针7联接至电枢8，使得第一间隙9存在于电枢8与阀针7的外表面之间。第一间隙的宽度由外部电枢引导部维持，所述外部电枢引导部由阀体2的与电枢8沿轴向重叠的部分代表。
阀针7的轴的定位在腔体3的流体入口部分18中的端部固定地联接至保持器10，例如通过焊接。阀针7经由保持器10附接至第一弹簧元件11。当没有其它作用力作用于其上时，弹簧元件将阀针7维持在关闭位置。电枢8借助于与保持器10的机械相互作用，克服第一弹簧元件11的作用力，将阀针7移动到打开位置。电枢8通过由致动器组件的线圈12生成的电磁作用力移动。第二弹簧13附接至电枢8，以朝向保持器10偏置电枢8。特别地，当没有磁性或其它作用力被施加时，电枢8被第二弹簧13推动为与保持器10接触。
盘状元件14--其也可以表示为水力盘(hydro disc)--被固定地附接至阀针7的中空轴的外表面，处于这样的位置，使得它可降低电枢8的速度，并且在阀针7停止于关闭位置且电枢8由于其惯性而与保持器10解除联接并进一步朝向流体出口部分19移动时，最终使电枢停止。
如图1和2中所示，在打开位置，在电枢与水力盘14之间存在第二间隙15。该第二间隙15从第一间隙9沿径向向外延伸，并连接至腔体3的容积。
阀针7包括：沿轴向定位在阀组件1的流体出口与水力盘12之间的多个第一孔口16；以及沿轴向定位在水力盘14与保持器10之间的多个第二孔口17。
在本示例中，第二孔口17配置为部分地处于保持器10下方，即第二孔口17被保持器10部分地覆盖。这样，流出第二孔口17的流体可以有利地转向偏离径向方向并趋向流体出口部分19。
第一间隙9为环形形状，但是可以替代地由一个或多个通道构成，所述一个或多个通道将从第二孔口17流出的流体连通至第二弹簧元件13附近的腔体3中的流体。第一间隙9沿轴向方向从第二孔口17延伸至第二间隙15。因此，流体可以穿过轴的侧壁中的第二孔口17流出阀针7的中空轴，可以进一步沿轴向方向沿着电枢8和轴流动穿过第一间隙9，然后沿径向方向沿着电枢8的底表面并且沿着盘状元件14穿过第二间隙15。
当阀针7移动远离关闭位置至趋向完全打开位置(在这里电枢8抵接极靴4)的再一位置时，流体在极靴4内流动穿过腔体3的流体入口部分18到空心阀针7中。当阀针7沿轴向移动远离关闭位置时，即当阀球5与阀座6间隔开时，大部分流体流动穿过空心阀针7，穿过第一孔口16离开空心阀针7进入腔体3的环绕阀针3的部分中，并在流体出口部分19处从腔体3被释放。小部分流体经由第二孔口17离开阀针7，并流动到腔体3的处于阀针7的外表面与阀体2的内表面之间的部分中，穿过第一和第二间隙9、15。第二孔口17的位置导致压力脉动的幅度降低。

Claims (6)

1.用于喷射阀的阀组件(1)，包括
- 阀体(2)，其包括中心纵向轴线(L)，所述阀体(2)包括具有流体入口部分(18)和流体出口部分(19)的腔体(3)，
- 阀针(7)，其是空心的，并且在所述腔体(3)中沿轴向可移动，所述阀针(7)防止流体流动穿过处于关闭位置的流体出口部分(19)，并在其它位置穿过所述流体出口部分(19)释放流体，其中所述阀针(7)被配置成使得流体能从所述流体入口部分(18)流动到空心的阀针(7)中，和
- 致动器组件，其被构造成致动所述阀针(7)，所述致动器组件包括在所述腔体(3)中沿轴向可移动的电枢(8)，
其中
- 所述阀针(7)包括至少一个第一孔口(16)，其沿轴向定位在所述电枢(8)与所述流体出口部分(19)之间，
- 所述阀针(7)包括至少一个第二孔口(17)，其定位在所述电枢(8)的轴向范围中，和/或从所述电枢(8)的面朝所述流体入口部分(18)的轴向端部起延伸远离所述电枢(8)的轴向范围中，
- 所述第一孔口和第二孔口(16、17)被构造成允许流体在所述空心的阀针(7)与所述腔体(3)之间流动，并且
- 所述阀针(7)和电枢(8)被配置成使得在所述阀针(7)与所述电枢(8)之间存在第一间隙(9)，其中所述第一间隙(9)被提供来允许流体从所述空心的阀针(7)经由所述第二孔口(17)流动到所述第一间隙(9)中，并且进一步进入所述腔体(3)中。
2.根据权利要求1所述的阀组件(1)，其中，所述阀针(7)具有：保持器(10)，其用于限制所述电枢(8)相对于所述阀针(7)沿远离所述关闭位置的方向轴向移动；和盘状元件(14)，其位于所述电枢(8)的与所述保持器(10)相反的一侧，并且定位成使得它是可操作的，以限制所述电枢(8)相对于所述阀针(7)沿远离所述保持器(10)的轴向方向轴向移动，并且使得所述电枢(8)在所述保持器(10)与所述盘状元件(14)之间相对于所述阀针(7)具有预限定的轴向游隙。
3.根据权利要求1或2所述的阀组件(1)，其中，所述第一间隙(9)在截面上为环形的，或由一个或多个通道构成。
4.根据权利要求3所述的阀组件(1)，其中，所述第一间隙(9)大致为0.05mm宽。
5.根据权利要求1所述的阀组件(1)，其进一步包括外部电枢引导部，其可移动地联接至所述电枢(8)的外表面。
6.喷射阀，其具有根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(1)。
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