CN108028118A - 电磁致动器、电磁阀以及高压燃料泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁致动器（26），其包括具有停止面（46）的锚（38），并且包括具有配对停止面（48）的极靴（40），其中，所述停止面（46）和所述配对停止面（48）在几何构型上被构造成是相互互补的，以使得所述停止面（46）和所述配对停止面（48）在所述锚（38）朝向所述极靴（40）运动时彼此锁定，并且使布置在所述停止面（46）和所述配对停止面（48）之间的介质移位。本发明还涉及具有电磁致动器（26）的电磁阀（24）以及具有电磁阀（24）的高压燃料泵（12）。

Description

电磁致动器、电磁阀以及高压燃料泵

技术领域

本发明涉及一种电磁致动器，涉及具有此类电磁致动器的电磁阀以及涉及具有此类电磁阀的高压燃料泵。

背景技术

例如从DE 10 2011 090 006 A1中已知电磁致动器和用作燃料喷射系统内的高压燃料泵的入口阀的电磁阀。

在燃料喷射系统的低压区域和高压区域之间的接口处的高压燃料泵的流速，例如在高压燃料泵上的流速，借助于数字致动的阀、具体地例如电磁阀被调节。该电磁阀借助于电磁体被相应地打开或者闭合。为此，电磁阀具有极靴和锚，借助于电磁体，极靴和锚朝向彼此运动。在锚和极靴之间存在用于设定磁体的尺寸的限定的空气间隙。在锚和极靴的相对相互运动中，这个间隙被克服，以致被设置在锚上且面向极靴的停止面和设置在极靴上、面向锚且与停止面相对的配对停止面彼此撞击。当电磁阀接通时，借助于相邻部件（例如高压燃料泵的部件）作为声音发射的振动由冲击生成，其由刚性、行程受限部件中的相应运动部件引起。这被认为是干扰噪声。不仅在相互相对的停止面和配对停止面的相互撞击中导致大声的操作噪声，而且撞击还能够另外地导致相互撞击的面被损坏，特别是在电磁阀具有快速闭合速度的情况下。因此，在某些情况下限制了电磁阀的相应的使用寿命或操作寿命，并且电磁阀必须以相对短的间隔被检查或更换。

例如，已知锚在极靴中的撞击将通过基于软件的技术方案而得到减小，在该方案中，相应地，对电磁体的激励得到永久地减小或者甚至被切断，或者施加反向电压以便使得锚减速。

从DE 10 2012 214 910 A1中已知例如提供阻抑锚在极靴中的撞击的阻抑层。

另外，从DE 10 2013 219 439 A1中已知例如随着锚移出得到降低的撞击冲力。

发明内容

本发明的目标是提出一种具有较小噪声排放的替代性电磁致动器。

该目标由具有权利要求1的特征的组合的电磁致动器实现。

进一步的目标是提供一种具有此类致动器的电磁阀以及具有此类电磁阀的高压燃料泵。

具有电磁致动器的电磁阀和具有电磁阀的高压燃料泵是替代性独立权利要求的主题。本发明的有利改进是从属权利要求的主题。

电磁致动器包括极靴和锚，所述锚能够借助于电磁体沿极靴的方向运动。锚具有面向极靴的停止面，并且极靴具有与停止面相对且面向锚的配对停止面。停止面和配对停止面在几何构型方面被构造成是相互互补的，使得所述停止面和所述配对停止面在锚沿朝向极靴的方向运动期间彼此接合，以致将位移力施加在设置于停止面和配对停止面之间的介质上。

由于这两个面在几何构型方面相互互补且由此导致的彼此接合的特殊构造，当锚和极靴会聚时存在于这两个面之间的介质以放大方式移位。由于介质的移位，锚在撞击之前被减速，冲击被阻抑，并且产生的振动降低，并且因此也降低了噪声的排放。锚在极靴中的撞击因此不以基于软件的方式而是以基于硬件的方式得到调整。这是有利的，因为针对电磁致动器的致动可以使用任意电子致动系统和软件，并且因此通常不确保使用对于降低噪声排放而言的最佳设定。然而，在硬件方面的实施例的情况下，对撞击的阻抑独立于致动周边设备（Peripherie）并且可以在任意时间被保证。也不必要有附加的另外的元件，例如在锚上或极靴上的阻抑涂层。

停止面优选地具有朝向极靴指向的凸起，并且配对停止面具有背离锚指向的凹部。然而，替代地，配对停止面也可以具有朝向锚指向的凸起，并且停止面可以具有背离极靴指向的凹部。在这种情况下的凸起和凹部均被构造成使得它们两个彼此精确接合，并且因此在停止面和配对停止面之间构造位移区域，介质在该位移区域中以放大方式移位并且因此以阻抑方式对锚的运动起作用。

凸起特别优选地被设置成相应地居中在停止面上或者配对停止面上。此外，同样优选的是凹部被设置成相应地居中在停止面上或者配对停止面上。由此，以居中方式形成介质从此处移位的位移区域，而停止面和配对停止面分别如先前已知的那样以平面方式相对于所述位移区域侧向地伸展，其中，介质在这里也必须以向外方式移位，虽然程度较小。因此在中心实现最大位移，而设置成从此处移位的介质流动到平面区域中并且从此处还朝向外侧移位。总之，相比具有平面相互相对的停止面和配对停止面的设计实施例，导致了对锚运动的阻抑的增大。

在一种示例性实施例中，凸起在这里被形成为是球形的，而凹部被形成为是穹顶形的，具体地是球状穹顶形的。凸起和凹部因此以球形方式彼此接合。

凸起在替代性实施例中被形成为是锥形的，其中，凹部也被形成为是锥形的。

在一种进一步的替代性实施例中，凸起具有双重锥体的形状，而凹部具有简单锥形形状。

在凸起和凹部分别具有锥形和双重锥形设计的实施例的两种实施例中，在这里锥体可以具有相同或不同倾斜角。

在一种进一步的有利的设计实施例中，停止面上或配对停止面上的凸起被构造为突出平台，突出平台具有被设置成与停止面或与配对停止面平行的平面接合面并且具有被设置成基本垂直于停止面或配对停止面的侧向面。同时，停止面上或配对停止面上的凹部被构造为凹入平台，凹入平台具有被设置成与停止面或与配对停止面平行的平面接收面，并且具有被设置成基本垂直于停止面或配对停止面的侧向面。

上文提到的所有几何构型均具有如下效果：凹部和凸起之间的位移区域中存在的介质比在两个平面状的面之间更加强烈地移位，由此，实现了对锚运动的放大阻抑。在这里，停止面上（也就是说锚上）和配对停止面上（也就是说极靴上）的相应几何构型是能够互换的。

上文描述的几何配对是特别优选的；然而也能够构想出将几何构型彼此或其变型进行组合。这意味着球形形状也可以相应地与锥形形状或者与双重锥形形状相互作用，或者锥体或双重锥体相应可以与穹顶形状相互作用。此外也可能的是，相应结合突出平台与穹顶形或锥形或双重锥形凹入，或者结合凹入平面平台与球形形状或者锥形形状或双重锥形形状。

电磁阀包括具有弹簧力的弹簧和如上所描述的电磁致动器，在操作时，该电磁致动器导致与弹簧力相反地作用的致动器力。电磁阀此外还具有能够借助于致动器被激活的阀构件并且具有闭合元件，为了使阀闭合，该闭合元件与阀座相互作用。阀构件或者关于致动器和弹簧被设置成使得阀借助于致动器力可以抵抗弹簧力被打开，或者关于致动器和弹簧设置成使得阀借助于致动器力可以抵抗弹簧力闭合。电磁阀因此可以被构造为当不被激励时闭合的阀，或者当不被激励时打开的阀。

高压燃料泵有利地具有入口阀以允许燃料进入到高压燃料泵的加压空间中，其中，入口阀被构造为如上所描述的电磁阀。

附图说明

借助于附图在下文更加详细地解释了本发明的有利构造。在附图中：

图1示出了燃料喷射系统的具有高压燃料泵和设置在高压燃料泵上的入口阀的部件区域的示意图；

图2示出了第一实施例中的图1的入口阀的纵向截面细节图；

图3示出了第二实施例中的图1的入口阀的纵向截面细节图；

图4示出了第三实施例中的图1的入口阀的纵向截面细节图；

图5示出了第四实施例中的图1的入口阀的纵向截面细节图；

图6示出了第五实施例中的图1的入口阀的纵向截面细节图；以及

图7示出了现有技术的入口阀的纵向截面图。

具体实施方式

图1示出了燃料喷射系统10的具有高压燃料泵12的部件区域的示意图。除了高压燃料泵12之外，燃料喷射系统10具有用于存储燃料16的箱14、以初级压力冲击燃料16并将燃料16运输到高压燃料泵12的初级泵18，并且在高压燃料泵16上具有入口阀20，入口阀20相应地允许燃料16进入到高压燃料泵10的加压空间（未示出）中或者阻挡入口。一旦在高压燃料泵12中的燃料16已经被加载以高压，则所述燃料借助于出口阀22被继续运输到例如轨道，并且由此被运输到喷射器以用于喷射到内燃发动机的燃烧室中。

在高压燃料泵16上的入口阀20可以例如被构造为电磁阀24，下文参考图7描述了其实质部件部分，图7示出了现有技术的电磁阀24。

电磁阀24这里具有电磁致动器26和可以由电磁致动器26激活的阀构件28。阀构件28与阀座32相互作用，使得电磁阀24的闭合元件30在阀构件28和阀座32之间存在任意接触的情况下打开。

电磁致动器26包括电磁体36的线圈34以及设置在外壳42内的锚38和极靴40。线圈34这里被设置成围绕外壳42。

在本实施例中在锚38上沿朝向闭合元件30的打开位置的方向施加弹簧力的弹簧44被设置在锚38和极靴40之间。因为锚38和阀构件28被固定地互连，所以阀构件28和设置在阀构件28上的闭合元件30受弹簧力迫使到达打开位置。由此，在电磁阀24上的闭合元件30打开。

如果线圈34现在被加载以电压，则形成沿朝向极靴40的方向拉锚38的电磁场。由此，弹簧44的弹性力被抑制，并且锚38和阀构件28运动离开阀座32。因此能够由闭合元件30实现电磁阀24的闭合。

被构造在锚38上且面向极靴40的停止面46和面向锚38且与停止面46相对的配对停止面48在锚38朝向极靴40运动时相互撞击，这潜在地导致形成高水平的噪声，其特别是通过激发燃料喷射系统10内的静止部件而产生。

因此现在提出了分别代替根据图7的现有技术中的平面停止面46和平面配对停止面48的停止面46和配对停止面48，停止面46和配对停止面48在几何构型方面将被构造成相互互补，使得所述停止面46和所述配对停止面48彼此接合，其中，设置在停止面46和配对停止面48之间的位移区域50中的介质从该位移区域50移位并且由此产生对锚运动的阻抑作用。

图2这里示出了电磁阀24的第一实施例的纵向截面图，其中锚38在其停止面46上具有凸起52，凸起52被设置成朝向配对停止面48指向。同时，极靴40在其配对停止面48上具有背离锚38指向的凹部54。凸起52和凹部54这里彼此接合，并且在它们两者彼此接合的这个区域中因此构造了位移区域50，由于该位移区域50，被设置在其内的介质在锚38朝向极靴40运动时以放大方式移位。

凸起52和凹部54这里被构造成分别居中在停止面46和配对停止面48上，使得分别绕凸起52和凹部54构造平面环状面56。这里同样，在锚38朝向极靴40运动时介质朝向外侧移位，具体地以径向向外方式移位，但不像在位移区域50中那样强烈，这是因为所述介质仅沿一个方向移位，而所述介质在位移区域50中必须克服各种空间方向，具体地首先朝向侧面的径向方向且之后与锚38的运动方向相反的轴向方向，由此产生较大的阻抑作用。

根据锚38、极靴40和弹簧44的彼此的布置结构，电磁阀24被构造为在不受激励时打开的阀24或在不受激励时闭合的阀24。电磁阀24在本实施例中被构造为当不受激励时闭合的阀24。然而，也能够构想出所述阀24在不受激励时打开的构造模式。

图2中的停止面46和配对停止面48的互补几何形状通过凹部54的穹顶形和凸起52的球形形成。

图3示出了替代性实施例，其中凸起52不被设置在锚38上而是被设置在极靴40上，并且凹部54不被设置在极靴40上而是被设置在锚38上，因此从原理上讲是图2的布置结构的颠倒的布置结构。这里同样，凹部54被构造成具有穹顶形状，并且凸起52被构造成具有球形形状。这种实施例的优点在于，相比图2的实施例质量得到减小，并且因此可以仅由于减小的质量导致较小的噪声排放。

在下文实施例的情况下，每种情况下仅示出一个版本，即凹部54在锚38中，并且凸起52在极靴40中；然而，可能的是，凹部54和凸起52被提供在相应其他元件中。

图4在这里示出了一种实施例，其中凹部54以及凸起52二者被构造成锥形，其中，这两个锥体具有相同倾斜角。也将能够构想出的是，两个锥体被构造成具有不同的倾斜角。

图5示出了一种实施例，其中凹部54被构造成具有简单的锥形形状，而凸起52被构造成具有双重锥形形状，也就是说凸起52沿着电磁阀24的纵向轴线58具有第一锥体区域60和第二锥体区域62，所述锥体区域具有不同倾斜角。

图6示出了进一步的实施例，其中凸起52和凹部54借助于平面几何构型彼此接合，其中，凸起52被构造为突出平台64，突出平台64具有平面接合面66和被设置成与纵向轴线58平行的垂直侧向面68，而凹部54被构造为凹入平台70，凹入平台70具有平面接收面72和被构造成与纵向轴线58平行的垂直侧向面68。

上文已经描述的所有的几何构型均可以彼此结合。也能够构想出提供例如具有其他角度的衍生例。

Claims (9)

1.一种电磁致动器（26），包括：

- 极靴（40）；

- 锚（38），所述锚（38）能够借助于电磁体（36）沿所述极靴（40）的方向运动；

其中，所述锚（38）具有面向所述极靴（40）的停止面（46），并且其中，所述极靴（40）具有与所述停止面（46）相对并且面向所述锚（38）的配对停止面（38）；

其中，所述停止面（46）和所述相反停止面（48）在几何构型方面被构造成是相互互补的，使得所述停止面（46）和所述配对停止面（48）在所述锚（38）沿朝向所述极靴（40）的方向运动时彼此接合以致将位移力施加在设置于所述停止面（46）和所述配对停止面（48）之间的介质上。

2.根据权利要求1所述的电磁致动器（26），

其特征在于，所述停止面（46）具有朝向所述极靴（40）指向的凸起（52），并且所述配对停止面（48）具有背离所述锚（38）指向的凹部（54），或者在于，所述配对停止面（48）具有朝向所述锚（38）指向的凸起（52），并且所述停止面（46）具有背离所述极靴（40）指向的凹部（54）。

3.根据权利要求1和2中的任一项所述的电磁致动器（26），

其特征在于，所述凸起（52）被设置成居中在所述停止面（46）上和/或所述配对停止面（48）上，并且在于，所述凹部（54）被设置成居中在所述停止面（46）上和/或所述配对停止面（48）上。

4.根据权利要求2和3中的任一项所述的电磁致动器（26），

其特征在于，所述凸起（52）是球形的，其中，所述凹部（54）是穹顶形的，特别是球状穹顶形的。

5.根据权利要求2和3中的任一项所述的电磁致动器（26），

其特征在于，所述凸起（52）是锥形的，其中，所述凹部（54）是锥形的。

6.根据权利要求2和3中的任一项所述的电磁致动器（26），

其特征在于，所述凸起（52）具有双重锥体的形状，其中，所述凹部（54）是锥形的。

7.根据权利要求2和3中的任一项所述的电磁致动器（26），

其特征在于，所述停止面（46）上的或所述配对停止面（48）上的凸起（52）被构造为突出平台（64），所述突出平台（64）具有被设置成与所述停止面（46）或与所述配对停止面（48）平行的平面接合面（66），并且具有被设置成基本垂直于所述停止面（46）或所述配对停止面（48）的侧向面（68），其中，所述停止面（46）上的或所述配对停止面（48）上的凹部（54）被构造为凹入平台（70），所述凹入平台（70）具有被设置成与所述停止面（46）或与所述配对停止面（48）平行的平面接收面（72），并且具有被设置成基本垂直于所述停止面（46）或所述配对停止面（68）的侧向面（68）。

8.一种电磁阀（24），具有：

- 具有弹簧力的弹簧（44）；

- 根据权利要求1-7中的任一项所述的电磁致动器（26），其具有在操作中起到抵抗所述弹簧力的作用的致动器力；

- 阀构件（28），所述阀构件（28）能够借助于所述致动器（26）致动并且具有闭合元件（30），所述闭合元件（30）与阀座（32）相互作用以用于使所述阀（24）闭合；

其中，所述阀构件（28）或者关于所述致动器（26）和所述弹簧（44）被设置成使得所述阀（24）借助于所述致动器力能够抵抗所述弹簧力（24）而打开，或者关于所述致动器（26）和所述弹簧（44）被设置成使得所述阀（24）借助于所述致动器力能够抵抗所述弹簧力而闭合。

9.一种高压燃料泵（12），所述高压燃料泵（12）具有入口阀（20）以允许燃料（16）进入到所述高压燃料泵（12）的加压空间中，其中，所述入口阀（20）被构造为根据权利要求8所述的电磁阀（24）。