CN104583576B - 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(10)的阀组件(11)，其包括：阀体(14)，其包括中心纵向轴线(L)，阀体(14)包括具有流体入口部分(42)和流体出口部分(40)的腔体(18)；阀针(20)，其能在腔体(18)中沿轴向移动，阀针(20)在关闭位置时防止流体流动穿过流体出口部分(40)，并在其它位置时释放流体流动穿过流体出口部分(40)。阀针(20)包括沿径向方向延伸的保持器元件(23)。电磁致动器单元(36)包括电枢(22)和极靴(37)，电枢(22)能在腔体(18)中沿轴向移动并被设计成经由保持器元件(23)致动阀针(20)，极靴(37)固定地联接至阀体(14)并包括内部凹槽(48)，保持器元件(23)至少部分地配置在内部凹槽(48)中。极靴(37)包括止挡元件(50)，其沿径向方向延伸到极靴(37)的内部凹槽(48)中。止挡元件(50)具有面向流体出口部分(40)和保持器元件(23)的止挡表面(52)。止挡元件(50)的止挡表面(52)设计成限制保持器元件(23)的轴向移动。本发明涉及具有阀组件(11)的喷射阀(10)。

Description

用于喷射阀的阀组件和喷射阀
本发明涉及用于喷射阀的阀组件和喷射阀。
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流体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元件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巴的范围内，而在柴油发动机的情况下可以处于大于2000巴的范围内。
本发明的一个目的是，通过一种用于喷射阀的阀组件和一种喷射阀，其制造简单，并且促进喷射阀的可靠且精确的功能。
这些目的由独立技术方案的特征实现。本发明的有利实施例在从属技术方案中给出。
根据第一方面，本发明的显著之处在于一种用于喷射阀的阀组件，其包括：阀体，其包括中心纵向轴线，所述阀体包括具有流体入口部分和流体出口部分的腔体；阀针，其能在腔体中沿轴向移动，所述阀针在关闭位置时防止流体流动穿过流体出口部分，并在其它位置时释放流体流动穿过流体出口部分；和电磁致动器单元。
阀针包括沿径向方向延伸的保持器元件。例如，保持器元件沿径向方向延伸超过阀针的筒体。电磁致动器单元包括电枢和极靴，所述电枢能在腔体中沿轴向移动并被设计成经由保持器元件致动阀针。具体地，电枢可联接至保持器元件，以在阀针离开其关闭位置时致动阀针。保持器元件可以是可操作的，以沿一个轴向方向相对于阀针限制电枢的移动。电枢可以呈套筒的形式，并环绕所述筒体，使得筒体是可操作的，以引导电枢的移动。
极靴固定地联接至阀体，并且优选包括内部凹槽。保持器元件可以至少部分地配置在内部凹槽中。它可以便利地相对于极靴沿轴向是可移动的。极靴包括止挡元件，其特别地沿径向方向延伸到极靴的内部凹槽中。止挡元件具有面向流体出口部分和保持器元件的止挡表面。止挡元件的止挡表面配置为限制保持器元件的轴向移动，特别是相对于极靴从而相对于阀体的轴向移动。
这具有的优点是，可以通过止挡元件阻止保持器元件在阀组件打开过程中的轴向移动。因此，可以避免阀针在打开过程中的过冲。由此，可以通过非常良好的方式控制穿过流体出口部分的流体质量流量。因此，可以获得阀组件的流体流动的非常良好的喷雾稳定性和良好的可重复性。因此，可以获得电枢和阀针的良好的动态行为。可以将磨损影响所引起的动态流动漂移保持得较小。
在一有益实施例中，当保持器元件与止挡元件的止挡表面接触时，所述电枢与所述极靴相隔一距离。特别地，电枢在阀组件的整个操作期间保持与极靴间隔开。这样，阀组件的关闭时间可以很小，例如，因为致动器单元关闭时作用在电枢的剩余磁力特别小。此外，由于保持器元件的轴向移动被止挡元件限制，所以可以避免电枢与极靴之间的磨损影响。
在一有利实施例中，止挡元件与极靴为一体件。这具有的优点是，止挡元件可以与极靴一起制造。因此，用于组装止挡元件和极靴的低成本解决方案成为可能。
在再一有利实施例中，止挡元件为与极靴分离的部件。这具有的优点是，止挡元件可以与极靴分别地制造。因此，可以轻松地实现止挡元件的特殊处理比如表面处理，特别是独立于极靴。
在再一有利实施例中，所述止挡元件的止挡表面和/或面向所述止挡元件的止挡表面的所述保持器元件的止挡表面包括硬化表面层。这具有的优点是，保持器元件和/或止挡元件在保持器元件和/或止挡元件之间的接触区域中的磨损影响可以被保持得较小。此外，由磨损影响引起的静态流动漂移可以被保持得较小。
在再一有利实施例中，止挡元件具有背离流体出口部分的上表面，并且阻尼元件固定地联接至阀针的背离流体出口部分的轴向端部，所述阻尼元件沿径向方向延伸，并且具有面向所述流体出口部分和止挡元件的上表面的表面。有利地，止挡元件的上表面以及阻尼元件的面向止挡元件的上表面的表面可以配置成使得，在阀组件的关闭事件期间，在两个表面彼此接近时，在止挡元件与阻尼元件之间压缩流体。因此，可以抑制阀针的关闭。因此，可以避免阀组件在关闭过程中的反弹。
在再一有利实施例中，阀针--例如阀针的筒体--是具有内部空间的中空体，并且阻尼元件成形为环并优选与中空阀针基本上同心。成形为环的阻尼元件具有内径。该内径定尺寸为便于获得穿过阀针的内部空间的给定流体流动。特别地，该内径小于阀针的内部空间的直径。例如，它具有的值为内部空间的直径的50%或更小和/或5%或更多。这具有的优点是，来自流体入口部分的流体压力脉动可以在流体出口部分中被保持得较小。
根据第二方面，本发明的显著之处在于一种包括所述阀组件的喷射阀。
在以下借助于示意图来说明本发明的示例性实施例。附图如下：
图1以纵截面图示出了具有阀组件的喷射阀，
图2是阀组件的一个截面的放大视图，
图3是阀组件的一变型的一个截面的放大视图，并且
图4A和4B是图2的阀组件的截面IV的详细视图。
出现在不同图示中具有相同设计和功能的元件以相同附图标记来标识。
喷射阀10(图1)，其特别适于向内燃发动机中投配燃料，特别包括阀组件11(图2和3)。此外，喷射阀10包括入口管12。
阀组件11包括具有中心纵向轴线L的阀体14。阀组件11具有壳体16，其部分地配置成围绕阀体14。
阀体14包括腔体18。腔体18接收阀针20和电枢22。阀针20是具有内部空间26的中空体。阀针20和电枢22能在腔体18中沿轴向移动。电枢22和阀针20还能相对于彼此沿轴向移动。
在阀针20的轴向端部21处，阀针20包括保持器元件23。保持器元件23沿径向方向延伸，使得它围绕阀针14的轴向端部21形成为套圈。保持器元件23固定地联接至阀针20的轴向端部21。保持器元件23具有止挡表面24。
校准弹簧25配置在入口管12内。校准弹簧25机械地联接至保持器元件23。保持器元件23形成用于校准弹簧25的第一基座。
电枢22具有凹槽28，使得它特别呈套筒的形式。阀针20与电枢22的内表面接触，使得其能在电枢22的凹槽28中沿轴向方向引导阀针14。
过滤器元件30配置在入口管12中，并形成用于校准弹簧25的再一基座。在喷射阀10的制造过程中，过滤器元件30能沿轴向移动到入口管12中，以便以所需方式预加载校准弹簧25。在制造之后，过滤器元件30便利地相对于阀体14在位置上固定，例如借助于干涉配合。这样，校准弹簧25在阀针20上朝喷射阀10的喷射喷嘴34施加作用力。
在阀针20的关闭位置，它密封地座置在座板32上，由此防止流体流动穿过至少一个喷射喷嘴34。喷射喷嘴34可以是例如喷射孔。
阀组件11设置有致动器单元36，其优选为电磁致动器。电磁致动器单元36包括极靴37，其固定地联接至阀体14。此外，电磁致动器单元36包括线圈38，其优选配置在壳体16内。此外，电磁致动器单元36包括电枢22。壳体16、极靴37和电枢22形成电磁回路。
流体出口部分40是腔体18的与座板32邻近的一部分。流体出口部分40与设置在阀体14中的流体入口部分42连通。
电枢弹簧44配置在腔体18中。优选地，电枢弹簧44是螺旋弹簧。电枢弹簧44由阀体14支承。电枢弹簧44形成用于电枢22的支承元件。
极靴37具有内部凹槽48。保持器元件23配置在极靴37的内部凹槽48内，并且能相对于极靴37沿轴向移动。极靴37具有止挡元件50，其沿径向方向延伸到极靴37的内部凹槽48中。优选地，止挡元件50成形为为环状元件。当沿轴向方向观察时，止挡元件50与保持器元件23交叠。
在图2所示的实施例中，止挡元件50与极靴37分离。在该实施例中，止挡元件50可以被特别地处理，例如止挡元件50的表面可以回火。在图3所示的实施例中，止挡元件50与极靴37为一体件。在该实施例中，止挡元件50可以与极靴37一起制造。
止挡元件50具有止挡表面52，其面向流体出口部分40。止挡表面52可以限制保持器元件23的轴向移动，从而限制阀针20的轴向移动。止挡元件50具有面向流体入口部分42的上表面54。
优选地，止挡元件50的止挡表面52包括硬化表面层56。替代地或附加地，面向止挡元件50的止挡表面52的保持器元件23的止挡表面24包括硬化表面层56(图4A、4B)。优选地，硬化表面层56是镀铬层。
阻尼元件60固定地联接至阀针20的轴向端部21。阻尼元件60沿径向方向延伸。阻尼元件60具有表面62，其面向流体出口部分40和止挡元件50的上表面54，如在图4A和4B中可最佳看出的。
校准弹簧25直接联接至阻尼元件60，即特别地直接接触阻尼元件60。由于阻尼元件60的径向延伸，可以实现阻尼元件60与校准弹簧25之间的大接触表面。
阻尼元件60成形为环。阻尼元件60与中空阀针20同心。环形阻尼元件60具有内径d_i(图4A、4B)。基于内径d_i的量度，可以获得穿过阀针20的内部空间26的给定流体流动。因此，流体入口部分42中的流体的压力脉动可以被抑制，直到流体到达流体出口部分40。
下面，详细描述喷射阀10的功能：
流体被引导穿过过滤器元件30至流体入口部分42。接下来，流体被引导趋向流体出口部分40。在阀针20(图4A)的关闭位置，阀针20阻止流体流动穿过阀体14中的流体出口部分40。在阀针20的关闭位置外，阀针20允许流体流动穿过流体出口部分40(图4B)。
在致动器单元36被断电时的情况下，校准弹簧25可迫使阀针20沿轴向方向移动到其关闭位置。它取决于由具有线圈38的致动器单元36在阀针20上引起的作用力与由校准弹簧25在阀针20上引起的作用力之间的作用力平衡，而不管阀针20是否处于其关闭位置。
以下对喷射阀10的功能的描述的起点为图4A，其中阀针20处于关闭位置。在该情形下，电枢22与极靴37沿轴向隔开。此外，保持器元件23相对于止挡元件50具有轴向距离d_0。此外，阻尼元件60相对于止挡元件50具有第一剩余距离d_res_1。
在具有线圈38的电磁致动器单元36被通电时的情况下，致动器单元36可以在电枢22上产生电磁作用力。电枢22被极靴37吸引，并沿轴向方向移动离开流体出口部分40。借助于与保持器元件23的机械相互作用，电枢22带着阀针20与之一起移动。
因此，阀针20沿轴向方向移动离开关闭位置。在阀针20的关闭位置外，流体能穿过喷射喷嘴34。当保持器元件23与止挡元件50(图4B)紧密接触时，阀针20的移动被阻止。在该体系结构中，电枢22仍然与极靴37相隔第二剩余距离d_res_2。止挡元件50与阻尼元件60相隔的距离大于第一剩余距离d_res_1。如从图4A和4B的情形之间的比较可看出的，当阀针20关闭时，止挡元件50与保持器元件23之间的轴向距离d_0表示阀针20的上升。
在阀针20打开期间，由于电枢22与极靴37之间的第二剩余距离d_res_2，可以在喷射阀10的整个操作期间避免电枢22与极靴37之间的直接接触。相反，当阀组件11已到达打开构造时，通过在止挡元件50与保持器元件23之间建立密配连接，而阻止阀针20本身的移动。因此，可以避免阀针20在阀针20打开期间的过冲。因此，由于过冲影响的差异造成的不同喷射阀10之间的部分到部分的波动可以被保持得较小。
此外，在阀针20打开期间，由于电枢22与极靴37之间的第二剩余距离d_res_2，关闭时间可以被保持得较小，因为可以在致动器单元36断电时获得电枢22与极靴37之间的小的剩余磁力。另外，可以避免电枢22与极靴37之间的磨损。因此，可以获得电枢22和阀针20的良好的长期稳定性。因此，同样可以避免由磨损引起的流动漂移。
此外，可以将电枢22与极靴37之间的第二剩余距离d_res_2的大小选择成使得它允许电枢22与极靴37之间的流体压缩，以在阀针20打开期间，在电枢22接近极靴37时，抑制喷射阀10的打开过程。
可以将止挡元件50与阻尼元件60之间的第一剩余距离d_res_1的大小选择成使得流体在止挡元件50与阻尼元件60之间被压缩，以在阀组件11关闭期间，在阻尼元件23接近止挡元件50时，消耗喷射阀10的移动部分的动能。这样，可以避免阀针20在关闭过程中的反弹。
本发明并不局限于基于所述示例性实施例进行描述的特定实施例，而是包括不同实施例的构成要素的任意组合。而且，本发明包括权利要求的任意组合以及由权利要求公开的特征的任意组合。

Claims (8)

1.用于喷射阀(10)的阀组件(11)，包括：
- 阀体(14)，其包括中心纵向轴线(L)，所述阀体(14)包括具有流体入口部分(42)和流体出口部分(40)的腔体(18)，
- 阀针(20)，其能在所述腔体(18)中沿轴向移动，所述阀针(20)在关闭位置阻止流体流动穿过所述流体出口部分(40)，并在其它位置释放流体流动穿过所述流体出口部分(40)，所述阀针(20)包括沿径向方向延伸的保持器元件(23)，和
- 电磁致动器单元(36)，其包括电枢(22)和极靴(37)，所述电枢(22)能在所述腔体(18)中沿轴向移动，并且被设计成经由所述保持器元件(23)致动所述阀针(20)，所述极靴(37)固定地联接至所述阀体(14)，并且包括内部凹槽(48)，所述保持器元件(23)至少部分地配置在所述内部凹槽(48)中，
其中，所述极靴(37)包括沿径向方向延伸到所述极靴(37)的内部凹槽(48)中的止挡元件(50)，所述止挡元件(50)具有面向所述流体出口部分(40)和所述保持器元件(23)的止挡表面(52)，并且所述止挡元件(50)的止挡表面(52)被设计成限制所述保持器元件(23)的轴向移动，并且
其中，当所述保持器元件(23)与所述止挡元件(50)的止挡表面(52)接触时，所述电枢(22)与所述极靴(37)相隔一距离(d_res_2)。
2.根据前述权利要求1所述的阀组件(11)，其中，所述止挡元件(50)与所述极靴(31)为一体件。
3.根据权利要求1或2所述的阀组件(1)，其中，所述止挡元件(50)为与所述极靴(37)分离的部件。
4.根据前述权利要求1-2中任一项所述的阀组件(11)，其中，所述止挡元件(50)的止挡表面(52)和/或面向所述止挡元件(50)的止挡表面(52)的所述保持器元件(23)的止挡表面(24)包括硬化表面层(56)。
5.根据前述权利要求1-2中任一项所述的阀组件(11)，其中，
- 所述止挡元件(50)具有背离所述流体出口部分(40)的上表面(54)，并且
- 阻尼元件(60)固定地联接至所述阀针(20)的背离所述流体出口部分(40)的轴向端部(21)，所述阻尼元件(60)沿径向方向延伸，并且具有面向所述流体出口部分(40)和所述止挡元件(50)的上表面(54)的表面(62)。
6.根据权利要求5所述的阀组件(11)，其中，当所述阀针(20)处于关闭位置时，所述止挡元件(50)与所述阻尼元件(60)相隔一剩余距离(d_res_1)，并且所述止挡元件(50)与所述阻尼元件(60)之间的所述剩余距离(d_res_1)的大小被选择成使得，流体在所述止挡元件(50)与所述阻尼元件(60)之间被压缩，以在所述阀组件(11)关闭期间，在所述阻尼元件(23)接近所述止挡元件(50)时消耗动能。
7.根据权利要求5所述的阀组件(1)，其中，所述阀针(20)是具有内部空间(26)的中空体，并且所述阻尼元件(60)成形为环，并与中空阀针(20)基本上同心，所述阻尼元件(60)成形为具有内径(d_i)的环，所述内径(d_i)定尺寸为便于获得穿过所述阀针(20)的内部空间(26)的给定流体流动。
8.一种喷射阀(10)，具有根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(11)。
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