CN109154261A - 用于喷射阀的阀组件以及喷射阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于喷射阀（1）的阀组件（3）。它包括：阀体（4）；阀针（11）；上保持元件（24），所述上保持元件固定地连接到阀针（11）；以及衔铁（23）。衔铁（23）包括阀针（11）延伸通过其的中心轴向开口（26）并且能够在阀针（11）上滑动。上保持元件（24）限制了衔铁（23）的轴向移位能力。衔铁（23）包括若干轴向槽（27），这些轴向槽布置成邻近于中心轴向开口（26）并与其连接，轴向槽（27）在轴向方向上延伸通过衔铁（23）。

Description

用于喷射阀的阀组件以及喷射阀

本公开涉及一种用于喷射阀的阀组件以及一种喷射阀，例如，车辆的燃料喷射阀。本公开尤其涉及螺线管喷射阀。

即使在高燃料压力的情况下，此类喷射阀也必须能够定剂量配给流体。确保这点的一种设计是“自由升降（free-lift）”设计，在文献EP 2 333 297 B1中公开了该设计的实施例。根据这种设计，电磁致动器单元的衔铁在其接合阀针以打开喷射器之前行进约“预行程间隙”。因此，在实际打开之前得以累积动能。

然而，在此类喷射阀的关闭瞬态期间，必须耗散掉衔铁的动能以便避免弹跳和后喷射事件。

US 2011/198419 A1公开了一种燃料喷射阀，其包括：具有接合部分的针阀和能移动芯，所述能移动芯具有待与针阀的接合部分接合的接合部分。相应地，针阀的接合部分和能移动芯的接合部分中的一个由凹部的在轴向方向上彼此相对的两个内面限定，而另一个接合部分由突出部的与内面相对的两个外面限定。在突出部位于凹部中的状态下，突出部在轴向方向上在内面之间能移动。

EP 2597296 B1涉及一种用于喷射阀的阀组件，其具有：包括中心纵向轴线的阀体，所述阀体包括具有流体入口部分和流体出口部分的腔；在腔中能轴向移动的阀针，所述阀针在关闭位置中防止流体流动通过流体出口部分并且在另外的位置中释放流体流动通过流体出口部分；上保持器，其布置在腔中并且固定地联接到阀针；被设计成用于致动阀针的电磁致动器单元，所述致动器单元包括布置在腔中并且相对于阀针能轴向移动的衔铁布置，该衔铁布置被设计成当阀针被致动以离开关闭位置时联接到上保持器，该衔铁布置被设计和布置成当阀针到达关闭位置时由于其惯性而与上保持器机械脱离。

由JP 2015-124612A公开的燃料喷射阀旨在在具有单独地由阀体和锚固件组成的阀部分的燃料喷射阀中抑制在打开阀时产生的阀体的过冲，而不使响应性变坏。它具有阀部分，其中，阀体和锚固件能够在主体的轴向方向上相对地移动，阀体在主体的轴向方向上形成并且打开/关闭喷嘴端口，并且锚固件安置在阀体的外周边上，通过向电磁线圈通电而被吸到固定芯并且通过停止向电磁线圈通电而与固定芯分离。在锚固件与阀体之间形成燃料贮器，并且锚固件被形成有用于连通燃料贮器和燃料通路的限制通道。当锚固件被吸到固定芯时，限制通道截断与燃料通路的连通。

本公开的目的是提供一种用于喷射阀的阀组件，其克服了上文提到的困难和/或即使在高流体压力的条件下其也提供稳定的性能。

这个目的借助于根据独立权利要求的阀组件实现。

在从属权利要求、以下描述和附图中详细说明了有利的实施例和发展。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于喷射阀的阀组件，所述阀组件包括：阀体，所述阀体包括具有流体入口部分和流体出口部分的腔；以及阀针，所述阀针在腔中能轴向移动。阀针在关闭位置中防止流体流动通过流体出口部分并且在另外的位置中释放流体流动通过流体出口部分。

阀组件包括上保持元件，所述上保持元件固定地连接到阀针并且在径向方向上延伸，即，尤其是从阀针径向向外延伸。保持元件优选地布置在阀针的面向远离（即尤其是远离）流体出口部分的轴向区域中。

阀组件还包括衔铁。在一个实施例中，阀组件包括电磁致动器单元，所述电磁致动器单元能操作以致动阀针并且包括衔铁。

衔铁在腔中相对于阀体能轴向移动。它包括中心轴向开口，阀针延伸通过该中心轴向开口。衔铁能够在阀针上滑动，上保持元件限制衔铁相对于阀针的轴向能移位性，尤其是在第一轴向方向上。在一个实施例中，在与第一轴向方向相反的第二轴向方向上衔铁相对于阀针的轴向能移位性受到止动件的限制，所述止动件可在衔铁的远离上保持元件的侧部上固定地连接到阀针抑或阀体。在一个实施例中，阀针在两个轴向方向上从中心轴向开口突出，且尤其是从衔铁突出。

衔铁还包括若干轴向槽，这些轴向槽布置成邻近于中心轴向开口并与其连接，这些槽在轴向方向上延伸通过衔铁。有利地，每个槽可在中心轴向开口的整个长度范围内延伸，该长度是在轴向方向上的延伸。尤其，槽在轴向方向上完全地延伸通过衔铁。槽“与中心开口连接”尤其意指槽在其整个长度上连接到中心轴向开口并且通向中心轴向开口，该长度是在轴向方向上的延伸。换句话说，槽“与中心开口连接”尤其意指每个槽均具有将该槽流体连接到中心开口的接口，所述接口在槽的整个长度范围内延伸。

这种阀组件的优点是，在阀关闭期间流体可被挤压通过槽，由此耗散掉衔铁的能量并对衔铁阻尼。通过槽的流体流动减小了衔铁与上保持元件之间的液压卡紧（hydraulicsticking），但同时保持了衔铁与上保持元件之间的冲击面，这有助于防止零件表面耐久性的降低。

槽布置成邻近于中心开口，使得它们与中心开口流体连接。尤其，槽从中心轴向开口径向向外延伸。因此，槽沿衔铁的内径形成流动路径。

可仅提供一个单槽或更多数量的槽。为了保持对阀针的安全引导，发现在大多数设计中数量为大约三到八个均匀间隔的槽可能是有利的。

在一个实施例中，衔铁与阀针滑动机械接触，尤其是在中心轴向开口的区域中。换句话说，衔铁的限定中心轴向开口的表面部分能操作以沿阀针的外圆周表面滑动以用于轴向地引导衔铁。

在另一个实施例中，上保持元件具有轴向地延伸到衔铁的中心轴向开口中的部分，使得上保持元件布置成径向地在阀针与衔铁之间。在这种情况下，衔铁优选地与上保持元件滑动机械接触，尤其是在中心轴向开口的区域中。换句话说，衔铁的限定中心轴向开口的表面部分能操作以沿上保持元件的上文提到的部分的外圆周表面滑动以用于轴向地引导衔铁。

在该上下文中，“用于轴向地引导衔铁”可尤其暗示：阀针相对于阀体被轴向地引导，例如借助于上保持元件与阀体或阀组件的另一部分的滑动接触，所述另一部分相对于阀体是位置固定的（诸如，致动器单元的极片）。然而，还应包括此类实施例，其中衔铁实际上引导阀针，并且衔铁自身通过衔铁的外表面与阀体的滑动机械接触而相对于阀体被轴向地引导。

可通过这些实施例实现衔铁/阀针引导的尤其小的公差，而不会增加弹跳。这有助于减小喷射器的尺寸。阀针引导的质量不会因槽而降低。

在一个实施例中，上保持元件在径向向外方向上突出超过中心轴向开口。在一项发展中，上保持元件在第一轴向方向上布置成在中心轴向开口之后或者具有在第一轴向方向上布置成在中心轴向开口之后的一部分并且在径向向外方向上突出超过中心轴向开口。以这种方式，衔铁能操作以与上保持元件以形状配合连接接合，以用于使阀针轴向地移位。

在一个实施例中，槽在径向向外方向上突出超过上保持元件。以这种方式，能实现上保持元件与衔铁之间的尤其小的液压卡紧。

根据一个实施例，轴向槽的横截面是半圆形的。术语“半圆形”还应表示不完全是半圆形的圆形横截面。在其他实施例中，轴向槽还可具有不同的横截面，例如横截面是矩形的。只要槽不变得太窄，由此提供相当大的流动阻力，槽的横截面形式就对流体流动仅具有较小的影响。因此，横截面形式可选择成以便简化衔铁的制造。

轴向槽可以是直的并且平行于阀针延伸。根据另一个实施例，它们可在轴向方向上以弯曲的方式延伸。弯曲可以是或可以不是轴向对称的。

例如，轴向槽可在轴向方向上沿螺旋曲线延伸。根据这个实施例，槽以成螺旋形弯曲的方式围绕中心开口扭转。

根据一个实施例，槽在中心轴向开口的至少四分之一的圆周范围内延伸。这尤其意指所有的槽一起在中心轴向开口的至少四分之一的圆周范围内延伸。如果槽在近似50%的圆周范围内延伸，则这可能例如是有利的。换句话说，衔铁具有由中心轴向开口和槽构成的中心轴向通路。中心轴向通路尤其被简单地连接。中心轴向开口及其与槽的接口优选地限定了假想筒形表面。槽与中心轴向开口的接口优选地构成了至少四分之一的假想筒形表面，例如约50％的假想筒形表面。

可基于喷射器构型来优化槽的尺寸、形状和数量。由槽形成的流动路径的液压直径应足够大，以防止衔铁与上保持元件之间的液压卡紧。

在一个实施例中，阀组件还包括至少一个外轴向槽-优选地，一个或多个通孔-所述外轴向槽在径向方向上与中心轴向开口和槽间隔开并且在轴向方向上（例如，平行于或斜向纵向轴线）延伸通过衔铁。利用槽和外轴向槽一起能实现特别大的液压直径。

在一个实施例中，阀针是实心（即，非空心）体。至少在这个实施例中，阀针不包括凹部，所述凹部轴向地延伸通过阀针的一部分以用于使得流体流动能够通过衔铁。这有助于使阀组件的制造具有成本效益并且特别精确。以这种方式，阀针可尤其稳健。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有所描述的阀组件的喷射阀。所述喷射阀可尤其是车辆的燃料喷射阀。

用于喷射阀的阀组件、流体喷射阀和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从下文结合示意图描述的示例性实施例变得显而易见。

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剖视图；

图2示出了根据图1的喷射阀1的衔铁的第一实施例的横截面详细视图；以及

图3示出了根据图1的喷射阀1的衔铁的第二实施例的横截面详细视图。

图1示出了喷射阀1，其尤其适合于将燃料定剂量配给至内燃机。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部分地围绕阀体4布置。

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接收阀针11。阀针11包括针阀杆15和焊接到针阀杆15的末端的密封球13。

在阀针11的关闭位置中，其密封地安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上施加力，从而使阀针11朝向关闭位置偏置。流体出口部分7布置在座板17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。喷射喷嘴可以是例如喷射孔。然而，它也可以是适合于定剂量配给流体的某种其他类型的。

喷射阀1设有电磁致动器单元19。电磁致动器单元19包括线圈21，所述线圈优选地布置在壳体6内部，位于阀体4的外部。此外，电磁致动器单元19包括衔铁23，所述衔铁尤其也是阀组件3的一部分。壳体6、阀体4的多个部分和衔铁23形成电磁回路。电磁致动器单元19还包括固定到阀体4或由阀体4表示的极片25。

衔铁23在腔9中能轴向地移动。衔铁23相对于阀针11能轴向地移动，即，它可在阀针11上滑动，并且衔铁23也相对于阀体4能轴向地移动。

在阀针11的轴向端部22处，阀组件3包括上保持元件24。上保持元件24被形成为围绕阀针11的轴向端部22的套环。上保持元件24固定地联接到阀针11的轴向端部22。

阀针11由衔铁23中的中心轴向开口26引导。更具体地，上保持元件24的一部分轴向地延伸到中心轴向开口26中，使得其布置成径向地在阀针11与衔铁26之间。所述部分的外表面与衔铁23的内圆周表面滑动机械接触，所述内圆周表面限定中心轴向开口。

弹簧元件46布置成轴向地在上保持元件24与衔铁23之间。例如，弹簧元件46布置在衔铁23的位于上保持元件24与衔铁23的凸起29之间的凹部28中。弹簧元件46使得能够在衔铁23的凸起29与上保持元件24之间传递力。弹簧元件46被预加载，使得在喷射阀1的关闭位置中，衔铁23与上保持元件24间隔开并且尤其与下保持元件48接触。

下保持元件48（也称为“液压阻尼盘”）轴向地定位在衔铁23的远离上保持元件24的侧部上。在本实施例中，下保持元件48在腔9中布置成轴向地在阀体4的内表面的台阶44与衔铁23之间。下保持元件48可被形成为围绕阀针11的套环并且固定地附接到阀针11。它对本发明的其他实施方案也是有用的。

下保持元件48能够在阀针11停止在关闭位置中并且衔铁23由于其惯性而与上保持元件24脱离并且进一步移动朝向流体出口部分7时降低衔铁23的速度且最终使衔铁23停下来。

衔铁23具有若干轴向槽27，这些轴向槽布置成邻近于中心轴向开口26并与其连接，这些轴向槽27在轴向方向上延伸通过衔铁23。在图1中所示的实施例中，轴向槽27是直的并且一直平行于中心轴向开口26延伸。在图1中，仅示出了一个轴向槽27。然而，衔铁23可包括更多数量的轴向槽27。

若干外轴向槽30也布置在衔铁23中。外轴向槽30不直接流体连接到中心开口。换句话说，它们在径向方向上与中心轴向开口26和轴向槽27间隔开。外轴向槽30为燃料提供流动路径并且能够帮助防止涡流。优选地，外轴向槽30由在轴向方向上延伸通过衔铁23的通孔表示。

上保持元件24在径向向外方向上延伸超过中心轴向开口26，使得其在沿纵向轴线的俯视图中与衔铁23的面向极片25的表面重叠。尤其，阀针11和上保持元件24一起与中心轴向开口26完全重叠。在喷射阀1的关闭位置中，在上保持元件24与衔铁23之间存在轴向间隙。

当线圈21通电时，衔铁23经历磁力并且朝向极片25向上滑动，从而在轴向方向上远离流体出口部分7移动。在已行进到使间隙闭合之后，衔铁23经由其面向极片25的表面与上保持元件24的形状配合接合而带着阀针11一起朝向极片25移动。因此，阀针11在轴向方向上移出喷射阀1的关闭位置。

在阀针11的关闭位置之外，在喷射阀1的面向远离电磁致动器单元19的轴向端部处阀体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在轴向方向上移动到其关闭位置中。在关闭瞬态结束时，衔铁23与上保持元件24分离。通过被挤压通过轴向槽27的燃料来促进该分离。

需要耗散掉衔铁23的动能以避免阀针弹跳，阀针弹跳可能导致不期望地重新打开喷射阀1。可通过将燃料挤压通过槽27和30来耗散掉一部分动能。

图2示出了根据图1的喷射阀1的衔铁23的第一实施例的横截面详细视图。

衔铁23具有布置成邻近于中心轴向开口26的四个槽27。槽27和中心轴向开口26在轴向方向上彼此完全重叠。换句话说，中心轴向开口26和槽27的轴向端部布置在相同的轴向位置处。槽27的横截面是半圆形的，槽27的半圆形形状的开口表示与中心轴向开口26相连接。槽27的横截面相对于沿纵向轴线L的平移尤其是平移不变的。槽27在中心轴向开口26的近似一半的圆周范围内延伸。

图3示出了根据图1的喷射阀1的衔铁23的第二实施例的横截面详细视图。这个实施例与第一实施例的不同之处仅在于槽27的横截面是矩形的。

在一些实施例中，上保持元件24在沿纵向轴线L的俯视图中与槽27完全重叠。然而，优选地，槽27在径向向外方向上突出超过上保持元件24。

Claims (10)

1.一种用于喷射阀（1）的阀组件（3），所述阀组件包括：

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

-在所述腔（9）中能轴向移动的阀针（11），所述阀针（11）在关闭位置中防止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）；

-固定地连接到所述阀针（11）的上保持元件（24），所述上保持元件在径向方向上延伸并且布置在所述阀针（11）的远离所述流体出口部分（7）的轴向区域中；

-能操作以致动所述阀针（11）的电磁致动器单元（19），所述电磁致动器单元（19）包括在所述腔（9）中相对于所述阀体（4）能轴向移动的衔铁（23）， 所述衔铁（23）包括中心轴向开口（26），所述阀针（11）延伸通过所述中心轴向开口，所述衔铁（23）能够在所述阀针（11）上滑动，所述上保持元件（24）限制所述衔铁（23）的轴向能移位性，

其中，所述衔铁（23）包括若干轴向槽（27），所述轴向槽布置成邻近于所述中心轴向开口（26）并与其连接，所述轴向槽（27）在轴向方向上延伸通过所述衔铁（23），并且

所述上保持元件（24）在径向向外方向上突出超过所述中心轴向开口（26），并且所述轴向槽（27）在径向向外方向上突出超过所述上保持元件（24）。

2.根据前述权利要求所述的阀组件，其中，所述衔铁（23）在所述中心轴向开口（26）的区域中与所述阀针（11）或所述上保持元件（24）滑动机械接触，并且所述轴向槽（27）从所述中心轴向开口（26）径向向外延伸。

3.根据前述权利要求中的一项所述的阀组件（3），其中，所述轴向槽（27）的横截面是半圆形的。

4.根据权利要求1或2所述的阀组件（3），其中，所述轴向槽（27）的横截面是矩形的。

5.根据前述权利要求中的一项所述的阀组件（3），其中，所述轴向槽（27）是直的并且平行于所述阀针（11）延伸。

6.根据权利要求1至4中的一项所述的阀组件（3），其中，所述轴向槽（27）在轴向方向上以弯曲的方式延伸。

7.根据前述权利要求所述的阀组件（3），其中，所述轴向槽（27）在轴向方向上沿螺旋曲线延伸。

8.根据前述权利要求中的一项所述的阀组件（3），其中，所述轴向槽（27）在所述中心轴向开口（26）的至少四分之一的圆周范围内延伸。

9.根据前述权利要求中的一项所述的阀组件（3），其还包括至少一个外轴向槽（30），所述外轴向槽在径向方向上与所述中心轴向开口（26）和所述轴向槽（27）间隔开并且在轴向方向上延伸通过所述衔铁（23）。

10.一种喷射阀（1），其具有根据前述权利要求中的一项所述的阀组件（3）。