CN105579696A - 流体喷射阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有阀针（20）和电磁致动器组件（30）的流体喷射阀（1），该电磁致动器组件（30）包括极片（34）和电枢（36）。阀针（20）包括保持器元件（24），该保持器元件（24）用于限制电枢（36）相对于阀针（20）在第一轴向方向（D1）上的轴向位移。极片（34）具有带有阶梯（346）的中心开口（340），使得其具有第一部分（342）和用于接纳保持器元件（24）的第二部（244）的第二部分（344），在所述第一部分中布置有保持器元件（24）的第一部（242）。中心开口（340）的第一部分（342）具有小于第二部分（344）的截面面积。

Description

流体喷射阀

技术领域

本公开涉及一种流体喷射阀，具体地涉及用于内燃发动机的流体喷射阀。

背景技术

例如，流体喷射阀可以用于将燃料配给到内燃发动机的燃烧室中。流体喷射阀可具有一阀针，用于密封和开启流体喷射阀的喷射开口。阀针可由包括电枢的电磁致动器组件所致动。

例如，EP2333297A1公开了一种具有电枢的喷射阀，该电枢经由弹簧联接到阀针。阀针与电枢相对于彼此的可移动性可能与在喷射阀的打开阶段不可控制的针移动有关。

EP2634412A1公开了一种喷射阀，该喷射阀包括具有喷射开口的壳体、定位成相对于壳体固定的内极、磁性作用在内极上的螺线管、以及可相对于壳体线性移动的磁电枢。阀针可相对于壳体线性并且抵靠磁电枢线性移动，并且与壳体一起形成阀座。第一止动表面定位成相对于壳体在内极上固定而形成。第二止动表面形成在阀针上。在最大针提升处的阀针的端位置，第二止动表面邻接第一止动表面。

发明内容

因此，本发明的目的是具体说明一种有助于可靠且精确的功能的流体喷射阀。

这个目的是由具有独立权利要求1的特征的流体喷射阀而实现。在从属权利要求、以下的描述和附图中具体说明了流体喷射阀的有利实施例和改进方案。

本文具体说明了一种流体喷射阀。该流体喷射阀包括阀体。阀体具有中心纵向轴线。阀体限定将流体喷射阀的流体进口部与流体喷射阀的流体出口部液压联接的腔体。特别地，该腔体延伸从流体进口部经过阀体延伸到流体出口部。

流体喷射阀还包括阀针。该阀针布置在腔体中。阀针可操作成在闭合位置中密封流体出口部。阀针可在第一轴向方向上相对于阀体轴向地移位，以用于开启流体出口部。在向内打开阀的情况下，第一方向是从流体出口部引导朝向流体进口部。特别地，阀针具有针尖，该针尖与阀座相互作用，以用于密封和开启流体出口部，特别地控制经过流体喷射阀的一个或多个喷射开口的流体流动。

流体喷射阀还包括电磁致动器组件。该电磁致动器组件包括极片和电枢。极片的位置相对于阀体固定。电枢布置在腔体中并且可相对于极片且相对于阀针轴向地移位。特别地，当给致动器组件通电时由极片吸引电枢，使得电枢可方便地在第一轴向方向上朝向极片移动。特别地，借助于与极片机械接触的电枢来限制电枢相对于极片的轴向位移。极片和阀针优选地构造成使得阀针可相对于电枢轴向地移位，同时电枢机械地接触极片。

阀针包括保持器元件。该保持器元件可操作成与电枢相互作用，以用于限制电枢相对于阀针在第一轴向方向上的轴向位移。特别地，保持器元件借助于直接机械接触而限制电枢相对于阀针的轴向位移。保持器元件可操作成接触极片，以用于限制阀针相对于极片在第一轴向方向上的轴向位移。根据一个实施例，保持器元件呈在阀针的轴周围周向地延伸的轴环的形状。

以此，在流体喷射阀的打开暂态期间，在电枢已与极片接触之后继续的阀针的行进可由与极片相互作用的保持器元件阻止。以此，可以特别快速地阻止阀针相对于电枢行进并且可以特别良好地加以控制。以此，流体喷射阀的打开暂态可具有特别高的可重复性。流体喷射阀的性能可以是特别稳定的并且可喷射特别小的流体剂量。

根据一个实施例，阀针还包括阀瓣元件。该阀瓣元件构造成限制电枢相对于阀针在与第一轴向方向相反的第二轴向方向上的轴向位移。该阀瓣元件特别地定位于电枢的背对保持器元件的侧上。换句话说，电枢轴向地定位于保持器元件与阀瓣元件之间，使得电枢具有给定的游隙，从而允许电枢相对于阀针在保持器元件与阀瓣元件之间的轴向移动。

阀瓣元件定位成使得当电枢和保持器元件两者与极片机械接触时阀瓣元件与电枢间隔，以用于分别限制阀针和电枢在第一轴向方向上的轴向位移。换句话说，当电枢与极片机械接触时，使得极片阻止电枢在第一轴向方向上相对于极片的移动，并且保持器元件与电枢机械接触使得电枢阻止阀针在第二轴向方向上的移动时，在保持器元件与极片之间存在具有第一高度的剩余轴向间隙，并且在阀瓣元件与电枢之间存在具有第二高度的另外的剩余轴向间隙，第二高度大于第一高度。剩余轴向间隙的高度特别地是由阀针可以在第一轴向方向上在第一高度情况下—极片或者在第二高度情况下—电枢分别阻止阀针相对于极片或电枢的进一步移动之前所行进的各自距离所限定，而没有会阻碍阀针位移的流体喷射阀的其它元件。

以此，当保持器元件碰撞极片时，在电枢与阀瓣元件之间保留了流体间隙。这可以有利地避免阀针的阀瓣元件附着到电枢，这可减慢阀针在第二轴向方向上的移动。因此，保持器元件可特别迅速地与极片分离。

根据一个实施例，保持器元件具有延伸进入极片的中心开口中以用于轴向地引导阀针的第一部。优选地，保持器元件具有径向地突出超过第一部的第二部。根据一个实施例，极片的中心开口具有阶梯。借助于该阶梯而限定中心开口的第一部分并且限定中心开口的第二部分，在所述第一部分中布置有保持器元件的第一部，所述第二部分构造成接纳保持器元件的第二部。第一部分具有小于第二部分的截面面积。保持器元件的第二部可有利地径向地突出超过极片的中心开口的第一部分。以此，阶梯可有利地可操作成限制阀针在第一轴向方向上相对于极片的轴向位移。

优选地，保持器元件借助于保持器元件的第二部与中心开口的阶梯之间的形状配合接合而可操作成限制阀针相对于极片在第一轴向方向上的轴向位移。可利用背向电枢的第二部的表面而形成保持器元件的第二部与极片的形状配合接合。优选地，保持器元件也构造成用于通过第二部与电枢之间的形状配合接合而限制电枢相对于阀针在第一轴向方向上的轴向位移。因此，可实现特别具有成本效益的轴向位移限制。

附图说明

从以下结合附图所描述的示例性实施例，流体喷射阀的另外的优点及优选实施例和改进方案将变得明显。

在附图中：

图1中示出了根据一示例性实施例的处于闭合构型中的流体喷射阀的一部分的纵向局部视图；

图2中示出了处于开启构型中的图1的流体喷射阀的纵向局部视图。

在示例性实施例和附图中，相同、相似或起类似作用的构成部分提供有相同的附图标记。

具体实施方式

图1以纵向截面视图示出了处于闭合构型中的流体喷射阀1的一部分。

流体喷射阀1包括阀体10。阀体10具有纵向轴线L。阀体10限定腔体16，该腔体16沿纵向轴线L延伸并且将流体喷射阀1的流体进口部12与流体出口部14液压联接。在本实施例中，流体喷射阀1还包括进口管18，该进口管18沿阀体10在纵向方向L上朝向流体进口部12延伸。

阀针20布置在腔体16中。在闭合位置中，阀针20可操作地密封流体出口部14。具体地，在闭合位置中，阀针20的针尖安设在阀座上（在附图中未示出）。优选地，阀座是由座元件（未示出）组成，该座元件在流体出口部14处固定到阀体10。该座元件优选地包括一个或多个喷射孔（未示出），流体喷射阀1可操作地将流体（例如燃料）经过该一个或多个喷射孔分配到外部，特别地到内燃发动机的燃烧室中。

流体喷射阀1还包括回位弹簧40，用于使阀针20朝向闭合位置偏压。阀针20可在第一轴向方向D1上相对于阀体10轴向地移位，从而抵靠回位弹簧40的偏压而开启流体出口部14。具体地，当阀针20在第一轴向方向D1上远离闭合位置的移动时，针尖移动远离阀座，从而开启流体出口部14，并且流体喷射阀1经过一个或多个喷射孔分配流体。

此外，流体喷射阀1包括电磁致动器组件30。该致动器组件13包括线圈32、极片34、电枢36、和壳体38。极片34被接纳在阀体10的腔体16中。极片34的位置相对于阀体10而固定，例如借助于摩擦配合。线圈32在阀体10和极片34的周围周向地延伸。线圈32布置在壳体38中，该壳体38可表示为电磁致动器组件30的磁轭。

电枢36布置在腔体16中。电枢36可相对于极片34—并因此也相对于阀体10以往复移动的方式轴向地移位，阀体10的位置相对于极片34且相对于阀针20而固定。具体地，电枢36在阀针20的针轴22的周围周向地延伸。换句话说，针轴22轴向地延伸经过电枢36的中心开口。

阀针20包括保持器元件24，该保持器元件24可操作成与电枢36相互作用，从而限制电枢36相对于阀针20在第一轴向方向D1上的轴向位移。在本实施例中，保持器元件24是单独制造的部件，该部件在针轴22的朝向流体进口部12的一端处固定到针轴22。优选地，保持器元件24呈在针轴22周围延伸的轴环的形状。在一替代实施例中，保持器元件24是与针轴22一体的轴环。

有利地，保持器元件24也表示为用于回位弹簧40的弹簧座。作为用于回位弹簧40的第二弹簧座，流体喷射阀1可包括校准管42，在本实施例中通过摩擦配合将该校准管42固定到极片34。燃料过滤器（在附图中未示出）可由校准管42组成。

借助于与保持器元件24的下游表面的形状配合接合，电枢36可操作成在第一轴向方向D1上携带阀针20。这样，电磁致动器组件13可操作成使阀针20移位远离闭合位置。

保持器元件24接纳在极片34的中心开口340中。更具体地，保持器元件24具有第一部242和第二部244。第二部244面向电枢36并且第一部242在远离电枢36的轴向方向上布置在第二部244之后。在本实施例中，保持器元件24的下游表面由其第二部244包括。极片34的中心开口340具有阶梯346，该阶梯346将中心开口314轴向地划分为第一部分342和第二部分344。中心开口340的第二部分344面向电枢36并且第一部分342在远离电枢36的方向上被轴向地布置在第二部分344之后。保持器元件24的第一部242被布置在极片34的中心开口340的第一部分342中，用于轴向地引导阀针20。

保持器元件24的第二部244径向地突出超过保持器元件24的第一部242并且也径向地突出超过极片34的中心开口340的第一部分342。第二部分344构造成接纳保持器元件24的第二部244。因此，第二部分344具有大于第一部分342的截面面积。阶梯346可表示为第二部分344的底表面。在俯视图中沿纵向轴线L，第二部244与第二部分344的底表面重叠。

极片34和阀针20构造成使得阀针20可相对于电枢36轴向地移位，同时电枢36与极片34机械接触。

这在图2的纵向局部视图中更详细地示出。图2中示出了处于流体喷射阀1的打开构型中的图1的阀针20、极片34和电枢36，其中电枢36与极片34直接机械接触。为了更好的表示性和/或理解，图2中将流体喷射阀1的另外的元件省略。

在此构型中，电枢36已通过与保持器元件24的第二部244的机械相互作用而使阀针20在远离闭合位置的第一轴向方向D1上发生移位。回位弹簧14的力抵靠电枢36按压保持器元件24的第二部244的下游表面。

在本实施例中，保持器元件24的第二部244完全地定位于极片34的中心开口340的第二部分344中。阶梯346定位成使得在阶梯346与保持器元件24的第二部244的上游表面之间存在剩余轴向间隙G1。借助于剩余轴向间隙G1，阀针20可朝向极片34的中心开口340的阶梯346移动从而不与电枢36接触。保持器元件24（具体地保持器元件24的第二部244的上游表面）可操作成接触极片34（具体地极片34的阶梯346），以用于限制阀针20相对于极片34在第一轴向方向D1上的轴向位移。特别地，借助于保持器元件24的第二部244的上游表面与极片34的阶梯346之间的形状配合接合而限制阀针20相对于极片34—并因此相对于阀体10的轴向位移。

阀针20还包括阀瓣元件26，该阀瓣元件26在电枢36的背对保持器元件24的侧上固定到针轴22。保持器元件24和阀瓣元件26以这样的方式定位在针轴22上，即使得电枢36具有给定的轴向游隙，以便电枢36可以沿针轴22以在保持器元件24与阀瓣元件26之间往复移动的方式轴向地移动。阀瓣元件26可操作成限制电枢36相对于阀针20在与第一轴向方向D1相反的第二轴向方向D2上的轴向位移。

阀瓣元件26定位成使得它与电枢36间隔并且电枢36和保持器元件24两者与极片34机械接触，以用于分别限制阀针20和电枢36在第一轴向方向D1上的轴向位移。换句话说，当电枢36邻接极片34并且保持器元件24邻接电枢36使得在极片34的阶梯346与保持器元件24的第二部244之间存在剩余轴向间隙G1时，在电枢36与阀瓣元件26之间存在另外的剩余轴向间隙G2。另外的剩余轴向间隙G2的高度大于剩余轴向间隙G1的高度。

在下面更详细地描述根据本实施例的流体喷射阀1的功能。

从图1的闭合构型开始，通过将电流进给到线圈32中而给致动器组件30通电，从而使线圈32产生磁场。借助于所产生的磁场，极片34在第一轴向方向D1上影响电枢36。电枢在第一轴向方向D1上相对于阀体10且相对于阀针20移动，直到电枢与保持器元件24接触。在其在第一轴向方向D1上的进一步行进中，电枢36借助于与保持器元件24的形状配合连接抵靠回位弹簧40的偏压而携带阀针20。

当电枢36与极片34接触时，阻止电枢36在第一轴向方向D1上的轴向行进。然而，这并不阻止阀针20在第一轴向方向D1上的行进。更确切地说，阀针20由于其惯性抵靠回位弹簧40的偏压继续其在该方向上的行进。剩余轴向间隙G1的尺寸设计成使得在阀针20的动能被完全地消耗并且/或者被转换成回位弹簧40的势能之前，该剩余轴向间隙G1阻止阀针20在第一轴向方向D1上相对于电枢36和阀体10的轴向行进。换句话说，在极片34的阶梯346与保持器元件24的第二部244之间没有形状配合连接的情况下，阀针将会远离电枢36行进比由剩余轴向间隙G1的高度所限定距离更大的距离。

随后，回位弹簧40推动阀针20在第二轴向方向D2上移动返回，直到保持器元件24再次与电枢36接触。在此打开构型中，可经过流体喷射阀1的一个或多个喷射孔分配流体—特别是燃料。

当给致动器组件30断电时，极片34不再吸引电枢36并且回位弹簧14推动阀针20在第二轴向方向D2上反向移动返回到闭合位置。借助于保持器元件24与电枢36之间的形状配合接合，阀针20在第二轴向方向D2上携带电枢36。

当阀针20的针尖碰撞阀座时，阻止阀针20在第二轴向方向D2上的行进。电枢36由于其惯性而与保持器元件24分离，并且在第二轴向方向D2上相对于阀体10和阀针20朝向阀瓣元件26进一步行进。

例如，可借助于由于与阀瓣元件26的相互作用而形成的液压阻尼而阻抑电枢36的移动，使得电枢36最终安设成与阀瓣元件26相邻。流体喷射阀1还可包括弹性构件，该弹性构件用于使电枢36远离保持器元件24且朝向阀瓣元件26而偏压。

基于所述示例性实施例的描述并非意图将本发明局限于这些具体实施例。

例如，流体喷射阀1可包括一个弹性构件，该弹性构件使电枢偏压成与保持器元件24接触。在这种情况下，在流体喷射阀1的闭合构型中电枢可邻接保持器元件24。该弹性构件可推动电枢36在第一轴向方向D1上移动返回，直到在流体喷射阀1的闭合构型中电枢36与保持器元件24接触，随后在闭合暂态期间电枢36与保持器元件24分离并且其相对于阀针20在第二轴向方向D2上行进。

也可想到例如保持器元件24的第二部244未被接纳在极片34的中心开口340中，但接纳在例如电枢36的凹槽中。

Claims (4)

1.一种流体喷射阀（1），包括：

-阀体（10），所述阀体（10）具有中心纵向轴线（L）并且限定腔体（16），所述腔体（16）将所述流体喷射阀（1）的流体进口部（12）与流体出口部（14）液压联接；

-布置在所述腔体（16）中的阀针（20），所述阀针（20）可操作成在闭合位置中密闭所述流体出口部（14）并且可在第一轴向方向（D1）上相对于所述阀体（10）轴向地移位，以用于开启所述流体出口部（14）；以及

-电磁致动器组件（30），所述电磁致动器组件（30）包括极片（34）和电枢（36），所述极片（34）的位置相对于所述阀体（10）固定，所述电枢（36）布置在所述腔体（16）中并且可相对于所述极片（34）且相对于所述阀针（20）轴向地移位；

其中，

-所述阀针（20）包括保持器元件（24），所述保持器元件（24）可操作成与所述电枢（36）相互作用以限制所述电枢（36）相对于所述阀针（20）在所述第一轴向方向（D1）上的轴向位移，并且所述保持器元件（24）可操作成接触所述极片（34）以用于限制所述阀针（20）相对于所述极片（34）在所述第一轴向方向（D1）上的轴向位移；

-所述保持器元件（24）呈在所述阀针（20）的针轴（22）的周围周向延伸的轴环的形状；

-所述保持器元件（24）具有延伸到所述极片（34）的中心开口（340）中以用于轴向地引导所述阀针（20）的第一部（242）、和径向地突出超过所述第一部（242）的第二部（244），并且

-所述极片（34）的所述中心开口（340）具有阶梯（346），使得所述中心开口（340）具有第一部分（342）和用于接纳所述保持器元件（24）的所述第二部（244）的第二部分（344），在所述第一部分中布置有所述保持器元件（24）的所述第一部（242），所述第一部分（342）具有小于所述第二部分（344）的截面面积。

2.如权利要求1所述的流体喷射阀（1），其中，所述极片（34）和所述阀针（20）构造成使得所述阀针（20）可相对于所述电枢（36）轴向地移位，同时所述电枢（36）与所述极片（34）机械接触。

3.如权利要求1或2所述的流体喷射阀（1），其中，所述阀针（20）还包括用于限制所述电枢（36）相对于所述阀针（20）在与所述第一轴向方向（D2）相反的第二轴向方向（D2）上的轴向位移的阀瓣元件（26），所述阀瓣元件（26）定位成使得当所述电枢（36）和所述保持器元件（24）两者与所述极片（34）机械接触时所述阀瓣元件（26）与所述电枢（36）相互间隔，以用于分别限制所述阀针（20）和所述电枢（36）在所述第一轴向方向（D1）上的轴向位移。

4.如前述权利要求中任一项所述的流体喷射阀（1），其中，借助于所述保持器元件（24）的所述第二部（244）与所述阶梯（346）之间的形状配合接合，所述保持器元件（24）可操作成限制所述阀针（20）相对于所述极片（34）在所述第一轴向方向（D1）上的轴向位移。