CN105008708A - 阀体和流体喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于流体喷射器（1）的阀体（5），该阀体（5）具有中心纵向轴线（Ｌ）并且包括一体式的基体（10）。基体（10）具有限定凹部（132）的侧壁（13），该凹部（132）从流体进口侧（12）延伸到基体（10）的流体出口侧（11）。侧壁（130）具有薄部（102），该薄部（102）相对于侧壁（130）的其它部分具有减小的壁厚（102），所述其它部分分别在朝向流体进口侧（12）和流体出口侧（11）的纵向方向（L）上与薄部（102）相邻接。阀体（5）包括金属加强护套（320），该护套（320）刚性地联接到基体（10）并且轴向地覆盖具有减小壁厚的薄部（102）。

Description

阀体和流体喷射器

技术领域

本公开涉及一种用于流体喷射器的阀体，该阀体具有中心纵向轴线并且包括基体。此外，本发明涉及一种流体喷射器，诸如机动车辆的内燃发动机的燃料喷射器。

背景技术

燃料喷射器，经常被称为喷射阀（汽油喷射器）或喷射喷嘴（柴油喷射器），广泛地使用于尤其内燃发动机，将它们布置在其中以用于将燃料加入内燃发动机的进气歧管或者直接地进入内燃发动机气缸的燃烧室。为了在不希望的排放的形成方面加强燃烧过程，各个喷射器适合于将在相对较高的压力下加入燃料。在汽油发动机的情况下，压力可以是例如在高达超过200巴的范围内，在柴油发电机的情况下，例如在高达超过2.500巴的范围内。

燃料喷射器是以各种形式而制造，从而满足各种燃烧发动机的需求。喷射阀或喷射喷嘴分别容纳用于致动燃料喷射器的阀针或喷嘴针的致动器。这种致动器例如是电磁致动器。具有铁磁性阀体或铁磁性喷嘴主体的燃料喷射器经历经过铁磁主体的壁（参照图2）的磁通旁路。这种寄生的二次磁通导致各个燃料喷射器（即喷射阀或喷射喷嘴）的动态响应的普遍恶化。

可以通过使用顺磁性基体来减小经过阀或喷嘴主体的二次磁通。然而，顺磁性的阀、喷嘴或喷射器主体降低各个喷射器的电磁致动器的磁路的总体效率，因此使喷射器的动态响应恶化，具体地是因为这会在电枢与致动器的外壳（磁轭）之间以及极片与致动器的垫圈（磁轭）之间导入相对较宽的间隙（参照图2）。

本发明的目的是提供一种具有特别好的磁性能和机械性能的用于流体喷射器的阀体。

该目的是通过具有权利要求1的特征的用于流体喷射器的阀体而实现。从属权利要求中具体说明了阀体和流体喷射器的优选实施例和改良方案。

根据一个方面，具体说明了用于流体喷射器的阀体。阀体有时也被称为喷嘴主体或者喷射器主体。根据另一个方面，具体说明了包括阀体的流体喷射器。

阀体包括基体。该基体是一体式部件。换句话说，基体（尤其是采用一体式部件形式）从阀体的流体进口端延伸到阀体的流体出口端。基体具体地不是由多个单独元件组装而成。基体具有限定凹部的侧壁，该凹部从基体的流体进口侧延伸到流体出口侧，即具体地从阀体的流体进口端延伸到阀体的流体出口端。

侧壁具有薄部。该薄部具有与侧壁的其它部分相比减小的壁厚，其中其它部分分别在朝向流体进口端和朝向流体出口端的纵向方向上与薄部相邻接。

阀体包括加强护套，该加强护套刚性地联接到基体并且轴向地覆盖具有减小壁厚的薄部。在一个实施例中，加强护套在薄部的整个纵向延伸部上方覆盖薄部。基体和加强护套各自优选地是由金属或合金制成；例如它们是由不同钢等级的钢制成。

在一个实施例中，加强护套包括顺磁性或非磁性材料，该材料具体的是钢。整个加强护套是由顺磁性或非磁性材料制成。在一个实施例中，基体至少部分地是由铁磁材料制成。在一个改良方案中，基体是由铁磁材料构成，具体地由铁磁性钢构成。

流体喷射器可包括致动器组件，优选包括电磁线圈的电磁致动器组件。基体可用于承载电磁线圈。

有利地，薄部的压力，借助于其局部减小的壁厚，可导致特别低寄生磁通在纵向方向上经过基体。同时，因为基体大体在薄部的纵向高度处承载加强护套，所以阀体具有良好的机械稳定性。

在一个实施例中，加强护套被焊接到阀体。

在另一个实施例中，以如下的方式选择加强护套的尺寸：在将加强护套安装到基体之后，护套在径向向内方向上施加压缩机械应力于基体上。在本文的上下中“径向向内方向”具体地表示垂直于纵向轴线并且指向纵向轴线的任意方向。这样，可在薄部的区域中实现特别高的阀体机械稳定性，具体地相对于在基体的凹部内部的高流体压力。

可将加强护套包围或压入配合到基体。这样，可充分地获得作用于基体的压缩机械应力。在一个改良方案中，将加强护套焊接到基体。这样，在纵向方向上，可获得阀体对应力的特别高的抗性。

在一个实施例中，在一个或两个的加强护套的纵向端或端部，护套在基体处相比在基体处的减小壁厚进一步延伸。换句话说，加强护套在在朝向流体进口侧和/或朝向流体出口侧的纵向方向上突出超过薄部。这样，可进一步提高阀体的机械稳定性。

薄部可位于加强护套的纵向中部或者位于加强护套的纵向端部，该纵向端部分别面向基体的流体出口侧或流体进口侧。基体的流体出口侧位于薄部的下游位置并且流体进口侧位于薄部的上游位置。在一个实施例中，阀体的薄部是由基体中的周向沟槽所构成。

沟槽可包括基体的侧壁的内周向表面。加强护套可与侧壁的外周向侧表面相邻接。这样，加强护套可具有平滑的内表面，即没有阶梯或扭折的表面，该内表面在加强护套的整个纵向延伸部上方紧靠基体。这样，可使由加强护套施加在基体上的压缩应力特别均匀地分布。

在一个实施例中，基体的薄部至少部分地相当于基体的周向部。优选地，薄部在基体纵向轴线周围完全周向地延伸。

此外，薄部在基体的纵向方向上延伸。这里，薄部的长度即纵向尺寸（例如对应于沟槽的纵向尺寸）可以是其厚度的倍数。加强护套可覆盖薄部的整个周向延伸部。优选地，加强护套可在基体周围完全地周向地延伸。

在流体喷射器的一个优选实施例中，电磁致动器组件包括电磁线圈、电枢和磁极片。电磁致动器组件还可包括外壳和/或垫圈。磁极片，连同外壳和/或垫圈，可构成部分的磁轭或者可相当于致动器电磁电路的磁轭。

在一个实施例中，流体喷射器可包括进口管或第二阀体。进口管可优选地液压联接到阀体。流体可从流体进口侧经过进口管再经过阀体的凹部流动到流体出口侧，以便从流体喷射器中被分配出。

电磁致动器和/或喷射器的外壳具体地磁性连接到电磁线圈。电枢可优选地以往复的方式在基体中移动，并且具体地磁性连接到外壳基体。磁极片、进口管或阀体具体地机械连接到电枢。此外，垫圈可安装在基体上并且具体地经由基体磁性连接到磁极片、进口管或第二阀体。

在一个实施例中，具备电磁线圈的线轴被安装在阀体的外侧上。可将加强护套设置在基体和线轴之间。线轴可在纵向方向上（具体地在加强护套的纵向端）与基体相间隔。这样，可实现经过基体的特别低的寄生磁通。

此外，在加强护套的纵向端或端部，可在电磁线圈或线轴和基体之间设置间隙尤其是空气间隙。间隙可在径向方向上延伸。该间隙在纵向方向上延伸，其中，可在加强护套的相反纵向端或端部处设置两个这种径向间隙。这里，径向（和纵向）的间隙可完全地环绕在纵向方向的周围。

基体，在薄部区域中具有减小的厚度，能够利用借助于减小的壁厚（优选沟槽）所导入的磁通的瓶颈来减小或最小化经过基体的磁通旁路。优选地外部加强护套，尤其是在基体上的套筒，挤压基体从而在由喷射器内部的高流体压力所导致的张力在基体上或基体中（具体地在薄部的区域）才产生弱化效应之前克服基体中的机械应力，该薄部由于其减小的厚度因而机械强度相对较小。因此，借助于加强护套而使基体抵抗内侧流体压力的能力增加。然而，加强护套优选地不导致或者仅微弱地导致寄生的磁通。利用根据本公开的阀体，流体喷射器可在不失去其磁路的总体效率且具有快速动态响应的情况下在非常高的流体压力下操作。

附图说明

基于下述的示例性实施例并结合附图，阀体和流体喷射器优选实施例和改良方案将变得清楚。在不同附图中用相同的附图标记标示来具有相同设计和功能的元件。在附图中:

图1示出了流体喷射器的示例性实施例的纵向剖视图，

图2示出了图1的纵向剖面的放大和详薄部分，

图3示出了流体喷射器的阀体的纵向剖视图。

图1示出了流体喷射器1的纵向剖视图。图2示出了流体喷射器的一部分的放大详细剖视图。图2中所示的部分大致表示图1中的方框。

具体实施方式

本实施例的流体喷射器是用于将汽油加入进气歧管（附图中未示出）中或者直接地进入机动车辆的内燃发动机的燃烧室（在附图中也未示出）。

在一个变型中（在附图中未示出），流体喷射器1可以是共轨喷射系统的柴油喷射喷嘴。虽然本发明的喷射器1被涉及用于喷射燃料，但它也可以喷射另一类型的流体，诸如水、油、尿素水溶液或者另一种工艺液体。

流体喷射器1包括阀体5。阀体5示于图3中的剖视图中。

流体喷射器1还包括进口管20或第二阀体20。流体喷射器1还包括布置在阀体5周围的外壳300。这里，外壳300具体地部分地被布置在阀体5处并且部分地被布置在进口管20处。

阀体5具有限定纵向方向的中心纵向轴线L。此外，（向外的）径向方向R和周向方向C标示于附图中。

阀体5包括一体式的铁磁性基体10。基体10具有侧壁130，该侧壁130限定凹部132，该凹部132从流体进口侧12延伸到基体10的流体出口侧11。基体的流体进口侧12也是阀体5的流体进口端，并且基体的流体出口侧11也是阀体5的流体出口端。优选地，在流体喷射器1的操作期间，流体从流体进口侧12经过凹部132流动到流体出口侧11，以便在流体出口侧11将流体从流体喷射器1分配出。

外壳300容纳线轴310，该线轴310具备流体喷射器1的电磁致动器组件30（参见下文）的电磁线圈312。外壳300构成致动器组件30的电磁电路（参见下文）尤其是磁轭的一部分。在本实施例的情况下，电磁电路还包括电枢330、极片340和垫圈110。本实施例的极片340是分离件，该分离件刚性地联接到基体10并且被纳在凹部132中。在另一个实施例中，极片340也可以与进口管20成为一体。

在本实施例的情况下，外壳300（优选地作为磁轭）、基体10、电枢330、极片340（进口管20）、基体10和任选的被安装在基体10处的垫圈110（优选地作为磁轭）构成喷射阀1的电磁电路（参见图2）。也可想到电磁致动器30和/或电磁电路的不同布置。

将电磁致动器组件30的阀针120和电枢330布置在凹部132中。针120和电枢330可以往复的方式在纵向方向L上相对于阀体5移动。

在针120的闭合位置，针120以密封的方式紧靠流体喷射器1的基座，由此防止燃料流动经过流体喷射器1的燃料出口侧11。基座可以与基体10成为一体或者可刚性地联接到基体10。针120优选地被布置流体出口侧11处并且具体地在流体出口侧11将凹部132密闭。

将主弹簧342布置在凹部132中，具体地布置在进口管20和/或极片340的中心开口中。主弹簧342机械联接到针120并且可操作地使针120在纵向方向L上朝向流体出口侧11移动进入其闭合位置。过滤元件350被布置在进口管20和/或极片340的中心开口中并且形成用于主弹簧342的另一个基座。利用过滤元件350预先向主弹簧342加载荷，以便使针120朝向基座配置。

电枢330机械联接到阀针120以便可操作地使阀针120在纵向方向上朝向流体进口侧12位移从而对抗主弹簧342的偏置。这样，阀针120可借助于电枢330在相同方向上的纵向位移而轴向地从闭合位置移动到打开位置。在针120的打开位置（在该位置通过当为致动器组件30通电时与电枢330的机械相互作用而使针120移动从而对抗主弹簧342的偏置）可经过流体出口侧11喷射燃料。流体出口侧11与喷射阀1或基体10的燃料进口或上游侧12流体连通。

具体的，为了机械联接到电枢330，针120包括导向装置122，该导向装置122被纵向地布置在与电枢330相邻的位置并且优选地形成为针120的颈圈或套管。导向装置122优选地位于针120的上游端的附近。导向装置122可以是分离件，该分离件固定地联接到针120的筒体，如本示例性实施例中。可替代地，具有导向装置122的针120可以是一体。导向装置122优选地与极片340的中心开口的内侧机械接触，以便在纵向方向L上引导针120。

在本实施例中，电枢330和针120可相对于彼此纵向位移，以便当针120接触到基座时电枢330可以与导向装置122分离并且沿针120的筒体滑动。电枢330的动能可被位于电枢330下游位置的电枢弹簧332所吸收。这里，电枢弹簧332也优选地被容纳在凹部132中。另外，当电枢330接触到极片340时，针120可以相对于电枢330轴向地移动以便针的动能可以被主弹簧342所吸收。在一个替代实施例中，电枢330可刚性地联接到针120。

在下文中描述了流体喷射器1的功能。燃料经由过滤元件350经过进口管20被引导进入凹部132并且朝向流体出口侧11。当为电磁致动器组件30的线圈312通电时，获得作用于电枢330的电磁力。电枢330被极片340磁力所吸引并且在纵向方向L上移动远离流体出口侧11。电枢22借助于与导向装置122机械相互作用而携带针120，以便针120在纵向方向L上从其闭合位置移动到打开位置。这样，在针120与其基座之间形成了燃料路径，并且在流体出口侧11将燃料经过基座从流体喷射器1中分配出。

当停止为电磁致动器组件30供电时，主弹簧342迫使针120 在纵向方向L上移动进入其闭合位置。当针120到达其闭合位置时，电枢330与导向装置122分离。电枢330的移动被电枢弹簧332减弱。电枢330相对于阀针120朝向流体出口侧11的纵向位移可被限位元件所限制。在本实施例中，限位元件被固定到位于电枢330下游位置的针120的筒体。

因为基体10是由铁磁材料制成，所以磁路的磁通31、32 被分为期望的第一磁通31和不期望的第二磁通32，该第二磁通32也可称为寄生磁通或者磁通旁路（参见图2）。磁通旁路32使喷射阀1的动态响应恶化。鉴于基体10是铁磁性的，经过基体10（例如在纵向方向L上经过其侧壁130）磁通旁路32应当尽可能小，以便获得喷射阀1具有良好动态响应。

基体10的侧壁130具有薄部102，该薄部102具有减小的壁厚以便实现有利地在纵向方向L上经过基体10的特别小的磁体旁路32。有利地，薄部102使在径向方向R上的主磁通31大体上不受影响。基体10的薄部102的局部减小的壁厚可形成经过侧壁130的磁通量的瓶颈，该瓶颈能够利用磁饱和来减小磁通旁路32。

此外，阀体5包括在基体10的薄部102的纵向高度处的顺磁性或非磁性的加强护套320。有利地，在不显著增加寄生磁通32的情况下，加强护套320在薄部102的区域使阀体5机械性地稳定化，在该薄部102中基体10的结构抗力将会由于减小的壁厚而减弱。这样，流体喷射器1具有特别高的磁效率。同时，流体喷射器1可以在特别高的燃料压力下操作，具体地在将会损坏没有加强护套320的薄部102区域中的基体10的燃料压力下。

在本实施例中，薄部102是由侧壁130的内表面中的沟槽所形成。在公开的上下文中，侧壁130的“内表面”是指面向纵向轴线L的表面。

为了补偿基体10由于沟槽所造成的弱化，将加强护套320例如顺磁性管320收缩在基体10上。在本发明的实施例中，可以在基体10内部设置加强护套320（未图示）。优选地，将加强护套320设置在基体10的外侧，具体地设置在基体10中与设置沟槽的一侧相对的径向侧。在本实施例中，将加强护套320设置在外表面上，背离基体10的纵向轴线L。

基体10与护套320优选地位于护套320的大体的整个长度和周向的上方，彼此紧密地间隔，即以紧密配合的方式。可对护套320的尺寸进行选择以便护套320施加径向机械力于基体10上。具体地，护套320在径向向内方向上在基体10中形成挤压，因此使基体10能够承载较高的燃料压力。加强护套320起到基体10壁厚的加强作用同时不允许高磁通旁路32。

薄部102优选地与加强护套320相同的纵向高度上在纵向轴线L周围延伸并且优选地覆盖整个周向的C延伸部。在纵向方向L上的薄部102的尺寸优选地是在径向方向R上的其厚度的倍数。

优选地，加强护套320是由金属或合金制成，其中护套320的感应加热可用于将护套320组装到基体10从而限制最大所需力以及变形；将护套320加箍在基体10上。另外，可将护套320制作成压入配合衬套，其中在护套320在基体10上的安装位置，由护套320将表面压力施加于基体10上。即，可将护套320过渡配合或者压入配合到基体10。此外，在本发明的一个实施例中，可利用焊接将护套320连接到基体10从而实现对纵向应力的更好的抗性并且将外壳300阻挡就位。

优选地，相比基体10中的沟槽102，加强护套320进一步延伸进入在基体10处的安装位置，具体地在基体10处的两个纵向方向L上。这里，可将护套320的自由端（面向基体10的出口侧11）在纵向方向L上与面向基体10的进口侧12（参见图2）的护套320的相反自由端相比，布置在更加靠近沟槽102的位置。也可以相反地布置（未图示）。此外，加强护套320可在基体10出在纵向方向L上纵向地延伸达与线轴320或线圈312相同的长度。此外，护套320可长于（未图示）或短于（参见图2中点线）线轴320或线圈312。

如附图中所示，将加强护套320和限定基体10薄部102的沟槽布置在基体10的不同侧上。因此，优选的是将护套320布置在基体10的外侧，并且将减小的壁厚102布置在基体10的内侧。优选的是在基体10的外表面与护套320的内表面之间存在非常小的空间（参见上文），优选地尽可能小的空间，其中基体10和加强护套320优选地构成复合部件，尤其是压制的复合部件。此外，基体10和加强护套320各自构成阀体5的一部分。

Claims (14)

1.用于流体喷射器（1）的阀体（5），其具有中心纵向轴线（L）并且包括一体式的基体（10），所述一体式的基体（10）具有侧壁（130），所述侧壁（130）限定从所述阀体（5）的流体进口端（12）延伸到流体出口端（11）的凹部（132），其中

所述侧壁（130）具有薄部（102），所述薄部（102）相对于所述侧壁（130）的其它部分具有减小的壁厚（102），其在纵向方向（L）中分别朝向所述流体进口侧（12）和所述流体出口侧（11）邻接所述薄部（102），并且所述阀体（5）包括金属加强护套（320），其被刚性地联接到所述基体（10）并且轴向地覆盖具有所述减小的壁厚（102）的所述薄部（102）。

2.如前述权利要求所述的阀体（5），其特征在于，所述薄部（102）的减小的壁厚来自于所述基体（10）中的周向沟槽。

3.如前述权利要求中任一项所述的阀体（5），其中，所述沟槽包括所述侧壁（130）的内周向表面，并且所述加强护套（320）与所述侧壁（130）的外周向表面相邻接。

4.如前述权利要求中任一项所述的阀体（5），其中，将所述加强护套（320）加箍、压入配合和/或焊接到所述基体（10）。

5.如前述权利要求中任一项所述的阀体（5），其特征在于，以如下方式来选择所述加强护套（320）的尺寸：所述加强护套（320）在径向向内的方向中施加压缩机械应力于所述基体（10）上。

6.如前述权利要求中任一项所述的阀体（5），其特征在于，所述加强护套（320）在所述薄部（102）的整个纵向（L）延伸部的上方覆盖所述薄部（102）。

7.如前述权利要求中任一项所述的阀体（5），其特征在于，所述加强护套（320）在朝向所述流体进口侧（12）和/或朝向所述流体出口侧（11）的纵向方向（L）中突出超过所述薄部（102）。

8.如前述权利要求中任一项所述的阀体（5），其特征在于，所述薄部（102）位于所述加强护套（320）的纵向（L）中部或者所述加强护套（320）的纵向端部，其面向所述基体（10）的所述出口（11）或进口侧（12）。

9.如前述权利要求中任一项所述的阀体（5），其特征在于，所述加强护套（320）是由顺磁性或非磁性材料制成，并且所述基体（10）至少部分地由铁磁材料制成。

10.流体喷射器（1），其包括如权利要求1至9中任一项所述的阀体（5）。

11.如权利要求10所述的流体喷射器（1），还包括电磁致动器组件（30），所述电磁致动器组件（30）包括电磁线圈（312），其特征在于，将具备所述电磁线圈（312）的线轴（300）安装在所述阀体（5）的外侧，其中将所述加强护套（320）设置在所述基体（10）和所述线轴（300）之间。

12.如权利要求11所述的流体喷射器（1），其特征在于，在所述加强护套（320）的纵向（L）端，所述线轴（300）在纵向方向（L）中与所述基体（10）相间隔。

13.如权利要求11或12所述的流体喷射器（1），其特征在于， 所述电磁致动器组件（30）构成电磁电路，其包括

－所述基体（10），

－所述电磁线圈（312），

－电枢（330），所述电枢（330）可以以往复的方式在所述基体（10）中移动，以及

－磁极片（340）。

14.如权利要求13所述的流体喷射器（1），其特征在于，所述加强护套（320）轴向地与所述电枢（330）和/或与所述磁极片（340）重叠。