CN107587963B - 用于喷射阀的阀组件以及喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于喷射阀的阀组件以及喷射阀。公开了用于喷射阀(1)的阀组件(3)。其包括：阀体(4)，该阀体包括具有流体入口部分(5)和流体出口部分(7)的腔(9)；阀针(11)；能够在阀针(11)上滑动的电枢(23)；以及定位成限制电枢(23)相对于阀针(11)的轴向移位能力的盘状元件(40)。盘状元件(40)包括在轴向方向上延伸通过盘状元件(40)的盘形部分(43)的多个通道(44)。通道(44)向在远离流体出口通道(7)的方向上传递的流体提供第一流动阻力并且在朝向流体出口通道(7)的方向上提供第二流动阻力，其中，第二流动阻力大于第一流动阻力。

Description

用于喷射阀的阀组件以及喷射阀

技术领域

本发明涉及用于喷射阀的阀组件以及喷射阀，例如，车辆的燃料喷射阀。其尤其涉及螺线管喷射阀。

背景技术

有时，喷射阀包括盘状元件，有时被称为“液压盘”，其布置在阀针的面向流体出口部分的轴向区域中并且固定地连接到阀针。盘状元件限制了电枢的运动。此外，由于流体被挤压通过电枢和盘状元件之间的间隙，所以在阀的关闭阶段期间其操作以消散电枢的动能。因此，盘状元件有助于减少阀针的反弹和后喷射。

当电磁致动器单元的线圈通电时，盘状元件的大直径使电枢开始更缓慢地运动。因此，在实际打开之前可以积累较少的动能，这降低了阀的最大燃料压力。

另一方面，在阀关闭后电枢朝向盘状元件运动，从而在电枢和上部保持器和盘状元件之间的空隙中产生流体流动，导致产生用于阀的附加关闭力。该附加关闭力有助于减小反弹和后喷射，且在盘状元件的直径更大时更大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于喷射阀的阀组件，其克服了上述困难并且其提供了具有高的最大压力的稳定性能。

该目的借助于根据独立权利要求的阀组件实现。

有利的实施例和发展在从属权利要求中被具体指出。

根据本发明的方面，提供了一种用于喷射阀的阀组件，其包括阀体，阀体包括具有流体入口部分和流体出口部分的腔。阀组件还包括可在腔中轴向地运动的阀针，阀针防止在关闭位置中流体流动通过流体出口部分，并且在另外的位置中释放所述流体流动通过流体出口部分。

阀组件进一步包括用于电磁致动器单元的可在腔中轴向地运动的电枢。电枢包括中心轴向开口，阀针延伸通过该开口，以便电枢能够在轴向方向上在阀针上滑动。有利地，致动器单元被构造和布置为致动阀针。

在一个实施例中，阀组件包括上部保持元件，其固定地连接到阀针并且在径向方向上，尤其是在从阀针径向向外的方向上延伸。上部保持元件被定位成在朝向流体出口部分的方向上限制电枢相对于阀针的轴向移位能力。优选地，其被布置在阀针的面向远离流体出口部分的轴向区域中。上部保持元件也可以与阀针成一体件。致动器单元可以可操作以借助于上部保持元件与电枢之间的机械相互作用-尤其是借助于形式配合接合-在轴向方向上远离关闭位置使阀针移位。

阀针进一步包括盘状元件。盘状元件固定地连接到阀针并且被定位成在朝向流体出口部分的方向上限制电枢相对于阀针的轴向移位能力。在一个实施例中，其被布置在阀针的面向流体出口部分的轴向区域中。

盘状元件包括邻接阀针的轴环部分和从轴环部分径向向外延伸的盘形部分。电枢和盘形部分可以有利地具有共面的接触表面，盘状元件可操作以通过接触表面的形式配合接合而在朝向盘状元件的方向上停止电枢相对于阀针的轴向移位。

盘形部分包括在轴向上延伸通过盘形部分的多个通道，其中，通道向在远离流体出口通道的方向上传递的流体提供第一流动阻力，并且在朝向流体出口通道的方向上提供第二流动阻力，其中，第二流动阻力大于第一流动阻力。

该阀组件的优点在于，盘状元件对于不同方向上的流体流动表现不同。因此，在朝向流体出口通道的方向上的相对大的流动阻力在阀针上产生了大的附加关闭力。另一方面，在相反方向上相对低的流动阻力不会阻碍电枢的向上运动，即，在远离盘状元件的方向上电枢相对于阀针的运动。当电枢进行预行程并且相对于阀针从关闭构型(其中，电枢与盘状元件形式配合接合并且与上部保持元件轴向间隔开)朝向上部保持元件行进以与上部保持元件以形式配合接触接合时，这是特别有利的。在预行程期间可实现电枢的特别高的速度，以便当撞击上部保持元件时，电枢可以将特别大的推动力传递到上部保持元件。

因此，盘状元件的直径可以被选择为相当大，从而产生大的附加关闭力，而不会产生对于电枢的打开运动的非期望的大阻尼。

根据本发明的一个实施例，阀被布置成用于每个通道，从而减少或防止在朝向流体出口通道的方向上流体流动通过通道。阀可以被布置在通道中或之前/之后，以调整通过通道的流体流动。通过使用阀，可以将两个方向上的流动阻力调整到合适的值。

阀可以是挡板阀。挡板阀是一种技术简单且便宜的部件，其防止在一个方向上的流体流动并且在被动“挡板”的帮助下使流体在相反的方向通过，被动“挡板”由于一个方向上的流体流动打开通道并且在相反方向上流动的流体的影响下关闭通道。

根据一个实施例，挡板阀被布置在盘状元件和电枢之间的环形盘(例如金属板)所包括。因此，阀能够以单个部件被制造并安装。喷射器的总体设计不必改变，因为可以是环形的金属板能够被装配到盘状元件的凹部中。

替代地或附加地，通道的直径在朝向流体出口通道的方向上减小。这也会在相反的流动方向上引起不同的流动阻力(或沿着流动路径的压降)。该实施例具有优点，即其不需要单独的部件来形成阀。然而，具有变化的直径的通道比例如具有恒定直径的圆筒形通道在制造方面稍微要更精细。

具有变化的直径的通道可以与通道中的阀组合。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有所述阀组件的喷射阀。喷射阀可以尤其是车辆的燃料喷射阀。喷射阀可以有利地还包括具有电枢的电磁致动器单元。

附图说明

从下面结合示意图描述的示例性实施例，用于喷射阀的阀组件，流体喷射阀以及用于制造流体喷射阀的方法的另外的优点、有利的实施例和发展将变得显而易见。

图1示出了根据本发明的一个实施例的具有阀组件的喷射阀的截面图；

图2示出了根据图1的喷射阀1的盘状元件的第一实施例的横截面详细视图；

图3示出了相据图2的盘状元件的俯视图；

图4示出了根据图1的喷射阀1的盘状元件的第二实施例的横截面详细视图；

图5示出了根据图4的盘状元件的佣视图以及

图6示出了根据第一实施例传递通过盘状元件的流体的流动特性的曲线图。

具体实施方式

图1以纵向截面视图示出了尤其适用于向内燃机定量给予燃料的喷射阀1。喷射阀1包括阀组件3。阀组件3包括具有中心纵向轴线L的阀体4。壳体6部分地布置为围绕阀体4。

阀体4包括腔9。腔9具有流体出口部分7。流体出口部分7与设置在阀体4中的流体入口部分5连通。流体入口部分5和流体出口部分7尤其定位在阀体4的相对的轴向端部处。腔9接纳阀针11。阀针11包括针轴15和焊接到针轴15的末端的密封球13。

在阀针11的关闭位置中，密封球13密封地搁置在具有至少一个喷射喷嘴的座板17上。预加载的校准弹簧18在阀针11上朝向关闭位置施加力。座板17布置在流体出口部分7附近。在阀针11的关闭位置中，防止流体流动通过至少一个喷射喷嘴。阀针11可轴向地移位远离关闭位置，以使得流体流动通过喷射喷嘴。喷射喷嘴可以是，例如，喷射孔。然而，其也可以是适用于定量给予流体的一些其他类型的喷嘴。

阀组件3设置有电磁致动器单元19。电磁致动器单元19包括优选地布置在壳体6内部的线圈21。致动器单元19进一步包括极片25。此外，电磁致动器单元19包括电枢23。壳体6(阀体4的部分)、极片25和电枢23形成磁路。

电枢23可在腔9中轴向地运动；具体地，其可以往复的方式相对于阀体4轴向地移位。阀针11延伸通过电枢23中的中心轴向开口26。电枢23可相对于阀针11轴向地运动，即，其可以在阀针11上滑动。

阀组件3包括上部保持元件24。上部保持元件24被形成为围绕阀针11的轴向端部的轴环。上部保持元件24固定地连接到阀针11的轴向端部。

盘状元件40被形成为在电枢23与流体出口部分7之间围绕阀针11的轴环。盘状元件40固定地连接到阀针11。其包括压配合和/或焊接到阀针11的套筒形轴环部分42和在轴环部分42的一个轴向端部处从轴环部分42径向向外延伸的盘形部分43。

在电枢23的凹部28中，弹簧元件46轴向地布置在上部保持元件24和电枢23的突出部之间。弹簧元件46将电枢23偏置远离上部保持件元件24并且与盘状元件40成形式配合连接。

盘状元件40的盘形部分43包括若干通道44，该通道44在轴向方向上延伸通过盘形部分43以形成用于通过盘状元件40的流体的流动路径。

在图2至图5中更详细地示出了通道44。

图2示出了根据本发明的第一实施例的盘状元件40的横截面视图。根据该实施例，通道44是锥形的，即，它们的直径在盘状元件40的上侧47处更大，并且朝向盘状元件40的下侧48减小。附图标记45表示盘状元件40的中心开口，阀针11被引导通过该开口。

图3示出了根据图2的盘状元件40的俯视图。在该实施例中，在盘状元件40中布置有五个均匀间隔开的通道44。还可能提供更多或更少数量的通道40。在该实施例中，通道具有圆形横截面。还将可能提供具有不同形状的横截面的通道44。

图4和图5示出了根据本发明的第二实施例的盘状元件40的视图。该实施例与第一实施例的不同之处在于，通道44是圆筒形的，即，在其长度上直径不变化。然而，根据该实施例，环形盘50布置在盘状元件40与电枢之间，其提供了用于每个通道44的阀52。阀52是挡板阀，具有仅在一个方向上打开的挡板57。挡板57布置在通道44上以使远离流体出口部分7的流体流动通过，同时防止沿相反方向的流体流动通过。

环形盘50被焊接到盘状元件40，焊接点由附图标记54指示。环形盘50的直径小于盘状元件40的直径，环形盘50覆盖全部通道44。

从图4可以看出，环形盘50可以布置在盘状元件40的顶侧47中的凹部56中。

根据在图2至图5中所示的第一和第二实施例的通道为在远离流体出口通道7的方向上传递的流体提供第一流动阻力并且在朝向流体出口通道7的方向上提供第二流动阻力。第二流动阻力大于第一流动阻力，即，流体在远离流体出口部分7的方向上更容易流动。

在阀1的关闭构型中，当致动器单元3断电时，由于弹簧元件46的偏置，所以在上部保持元件24与电枢23之间存在间隙。当线圈21通电时，电枢23承受磁力，并且沿着阀针11向上(即，在朝向极片25的轴向方向上)滑动，从而在轴向方向上运动远离流体出口部分7，同时阀针11仍然静止。在已经走过间隙之后，电枢23以形式配合连接与上部保持元件24接合，并且经由上部保持元件24将阀针11随其带走。因此，阀针11在轴向方向上运动离开阀1的关闭位置。

当电枢23开始向上行进时，在电枢23和盘状元件40之间形成间隙。流体从侧面流入该间隙中并且通过通道44。在没有通道40的情况下，电枢23和盘状元件40之间的液压卡紧可以阻止电枢23的向上运动。此外，从侧面到开口间隙中的流体流动将经受大的流动阻力，这也将减小电枢23的动能。在远离流体出口部分的方向上流体流动通过通道40的相对小的流动阻力有利于电枢23在阀1的预打开阶段中向上运动。

在阀针11的关闭位置的外侧，在喷射阀1的面向远离致动器单元19的轴向端部处在阀体4与阀针11之间的间隙形成流体路径，并且流体能够传递通过喷射喷嘴。

当线圈21断电时，校准弹簧18能够推动阀针11在轴向方向上运动到其关闭位置。在关闭瞬间期间，电枢23与上部保持元件24分离并且朝向盘状元件40向下行进，从而关闭电枢23与盘状元件40之间的间隙。

在该关闭瞬间期间，电枢23的动能必须被消散以防止阀针反弹和后喷射。如果流体可以非常容易地流动通过通道40，则仅仅电枢23的少量动能将被消散。因此，通道40为在朝向流体出口通道的方向上的流体流动提供相对大的流动阻力。通道40可以甚至针对该方向上的流体流动关闭，就像它们根据第二实施例所作的那样。因此流体只能从电枢23和盘状元件40之间的关闭间隙中侧向挤出，这提供大的流动阻力并消散电枢23的大量动能。

图6示出了曲线图，其说明根据第一实施例的通过通道44的流体流动的特性曲线。第一曲线图60示出了针对在朝向流体出口通道7的方向上(即，在关闭瞬间结束时)的流体流动，压降P与流速R的关系。第二曲线图62示出了针对在远离流体出口通道7的方向上(即，在预打开阶段中，例如，在电枢23的预行程期间)的流体流动，压降P与流速R的关系。流动阻力对应于压降P的一阶导数。如可以看出的，流动阻力在朝向流体出口通道7的方向上更大。

Claims (6)

1.一种用于喷射阀（1）的阀组件（3），其包括

- 阀体（4），其包括具有流体入口部分（5）和流体出口部分（7）的腔（9），

- 能够在所述腔（9）中轴向地运动的阀针（11），所述阀针（11）防止在关闭位置中流体流动通过所述流体出口部分（7）并且在另外的位置中释放所述流体流动通过所述流体出口部分（7）；

- 用于电磁致动器单元（19）的电枢（23），所述电枢（23）能够在所述腔（9）中轴向地运动，所述电枢（23）包括中心轴向开口（45），所述阀针（11）延伸通过所述中心轴向开口，以便所述电枢（23）能够在所述阀针（11）上滑动，和

- 盘状元件（40），其固定地连接到所述阀针（11）并且定位成在朝向所述流体出口部分（7）的方向上限制所述电枢（23）相对于所述阀针（11）的轴向移位能力，

其中

所述盘状元件（40）包括围绕并邻接所述阀针（11）延伸的轴环部分（42）以及从所述轴环部分（42）径向向外延伸的盘形部分（43），所述盘形部分（43）包括在轴向方向上延伸通过所述盘形部分（43）的多个通道（44），其中，所述通道（44）被构造和布置成向在远离所述流体出口部分（7）的方向上传递的流体提供第一流动阻力并且在朝向所述流体出口部分（7）的方向上提供第二流动阻力，其中，所述第二流动阻力大于所述第一流动阻力，其中，阀（52）被布置用于每个所述通道（44），以减少或防止流体流动在朝向所述流体出口部分（7）的所述方向上通过所述通道（44）。

2.根据权利要求1所述的阀组件（3），其中，所述阀（52）是挡板阀。

3.根据权利要求2所述的阀组件（3），其中，所述挡板阀布置在环形盘（50）中，所述环形盘（50）布置在所述盘状元件（40）与所述电枢（23）之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀组件（3），

其中，所述通道（44）的直径在朝向所述流体出口部分（7）的所述方向上减小。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的阀组件（3），

其中，所述阀组件（3）进一步包括上部保持元件（24），其固定地连接到所述阀针（11）并在径向方向上延伸并且被布置在所述阀针（11）的面向远离所述流体出口部分（7）的轴向区域中，所述上部保持元件（24）被定位成在朝向所述流体出口部分（7）的所述方向上限制所述电枢（23）相对于所述阀针（11）的轴向移位能力。

6.一种喷射阀（1），其具有根据前述权利要求中任一项所述的阀组件（3）和包括所述电枢（23）的所述电磁致动器单元（19）。