CN110030131A - 用于计量流体的阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于计量流体的阀(1)，所述阀尤其用作用于内燃机的燃料喷射阀，所述阀包括电磁致动器(10)和能够由所述致动器(10)操纵的阀针(5)，其中，所述致动器(10)的衔铁(6)在所述阀针(5)上被导向。在所述阀针(5)上布置有止挡元件(7、8)，所述止挡元件限界所述衔铁(6)相对于所述阀针(5)的运动。在所述衔铁(6)与所述止挡元件(7、8)之间布置有至少一个在所述阀针(5)上被导向的减振盘。

Description

用于计量流体的阀
技术领域
本发明涉及一种用于计量流体的阀，尤其是用于内燃机的燃料喷射阀。本发明专门涉及机动车燃料喷射设备的喷射器的领域，在所述机动车中优选将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。
背景技术
由DE 10 2013 222 613 A1已知一种用于计量流体的阀。该已知的阀具有用于操纵阀针的电磁铁，该阀针控制计量开口。所述电磁铁用于操纵能够在阀针上移位的衔铁。在此，所述衔铁具有邻接到所述阀针处的孔，所述孔构成用于预行程弹簧的弹簧接收部。
发明内容
在此提出一种用于计量流体的阀，尤其用于内燃机的燃料喷射阀，所述阀具有电磁致动器和能够由所述致动器操纵的阀针，其中，所述致动器的衔铁在所述阀针处被引导，其中，在所述阀针处布置有至少一个止挡元件，所述止挡元件限界所述衔铁相对于所述阀针的运动。根据本发明，在所述衔铁与所述止挡元件之间布置有至少一个在所述阀针处被引导的减振盘。本发明的阀具有以下优点：能够实现一种改进的构型方案和功能方式。尤其可以减小所述衔铁与布置在所述阀针处的止挡之间的碰撞，而不会损害操纵性能。
通过在优选实施方式中列举的措施能够实现本发明阀的有利扩展方案。
在所述用于计量流体的阀中，用作电磁衔铁的衔铁不与所述阀针固定连接，而是在止挡元件之间活动地受支承，其中，得到衔铁自由位移。至少一个止挡元件能够实现为止挡套筒和/或止挡环。但是，止挡元件也能够与所述阀针一体构造。所述衔铁在静止状态下通过弹簧被移位到止挡的关于所述阀针位置固定的止挡面上，使得所述衔铁贴靠在那里。在操控该阀时，整个衔铁自由位移作为加速路程可供使用，其中，所述弹簧在加速期间被压缩。在运行中，能够从所述衔铁传递更大的打开脉冲到所述阀针上。
在所述止挡元件之一与所述衔铁之间布置有至少一个减振盘。必要时，在另一止挡元件与所述衔铁之间也能够设置有至少一个减振盘。优选，所述至少一个减振盘布置在所述止挡元件上，所述衔铁在阀的关闭状态下静止地处于该止挡元件上。通过所述至少一个减振盘能够实现衔铁的快速静止。由此，一方面能够改进关闭性能，因为避免了不希望的后喷射。另一方面，该衔铁的快速静止使得在短的时间之后已能够重新进行操纵，这缩短了各个操纵过程之间所需的间歇时间，因为所述衔铁自由位移仅在该衔铁的静止状态下才能可靠地作为加速路程供使用。
回弹行为原则上能够受到参与的接触面的尺寸的影响。一般而言，较大的接触面导致较大的减振并因此导致回弹的减小，但是同时也导致液压粘连或者气动粘连增大，这在操纵时造成动态性减小。尤其在燃料含乙醇的情况下和/或在低温时，产生强烈的液压粘连效应。尤其，由此可能对阀的打开过程产生负面影响。在下面，不再区分液压粘连效应与气动粘连效应，而是液压粘连效应的概念也能够同义地理解为气动粘连的概念。根据本发明的一个扩展方案，所述至少一个减振盘布置在所述衔铁的端面与所述止挡元件的止挡面之间。该扩展方案具有以下优点：相对于所述衔铁直接贴靠在该止挡元件的止挡面处的状况，在操纵通过所述至少一个减振盘支撑在所述止挡面处的衔铁时能够减小液压粘连效应。此外，在此在该衔铁抬升时，间隙打开，由此减小液压粘连效应。优选，在此，在所有可能的减振间隙(间隙)中发生液压粘合的倾向最小的那个间隙有规律地打开。在抬升之后、尤其在打开阀针和喷射开始之后，优选一个或多个另外的间隙也有规律地打开。在关闭时，至少两个间隙同时起作用并且由此增强减振作用，所述间隙是挤压间隙并且存在于所述减振盘与所述衔铁之间以及在所述减振盘与所述止挡元件之间以及必要时存在于相邻的减振盘之间。由于液压阻尼力，在关闭时自动发生在此起挤压间隙作用的间隙的对称，而在打开时优选首先仅一个间隙打开。由此，能够以有利的方式实现明显缩短的后回弹持续时间，而不会特定地在操纵开始时增强衔铁的液压粘连。由此，不仅能够改善在操纵开始时的操纵性能而且还能够改善在该衔铁静止时的操纵性能。在此尤其有利的是，根据另一有利扩展方案，这样构造所述衔铁、所述至少一个减振盘和所述止挡面，使得在运行中，所述减振盘或者最靠近所述止挡面的减振盘有时与所述止挡面脱离，而有时贴靠在所述止挡面处。此外尤其有利的是，根据另一有利扩展方案，当所述衔铁离开所述止挡元件地运动时，所述减振盘或者最靠近所述止挡面的减振盘与所述止挡元件的所述止挡面之间的液压粘连效应小于所述减振盘与所述衔铁的面向所述减振盘的端面之间的液压粘连效应，或者分别小于各两个相邻的减振盘之间的和最靠近所述衔铁的端面的减振盘与所述衔铁的端面之间的液压粘连效应。
根据另一有利扩展方案设置，所述衔铁具有至少一个流通通道，至少在所述衔铁在衔铁室中运动时，位于所述衔铁室中的流体流动穿过所述流通通道，并且至少一个减振盘在沿着所述阀针的纵轴线的投影中观察与所述至少一个流通通道在所述衔铁的面向所述减振盘的端面处的至少一个开口横截面重合。该扩展方案具有以下优点：通过液态流体的流动穿过所述流通通道的流体流能够辅助减振盘与所述衔铁彼此脱离或者辅助这些减振盘彼此脱离。这在结合以下有利扩展方案的情况下尤其是有利的，在该有利扩展方案中设置，在所述衔铁与所述止挡元件之间布置有多个在所述阀针处被引导的减振盘，在沿着所述阀针的纵轴线的投影中观察，所述减振盘中的每一个不完全与其余减振盘的投影组合(Vereinigung)重合。然而，也能够通过穿过充注有液态流体的衔铁室的运动产生使所述减振盘彼此脱离的效应。
在一个有利扩展方案中，在所述衔铁与所述止挡元件之间布置有多个在所述阀针处被引导的减振盘，在沿着所述阀针的纵轴线的投影中观察，所述减振盘分别成对地彼此不同。在另一有利扩展方案中，在每个减振盘中，在所述阀针的径向外部构型有至少一个流通开口，尤其流通孔，并且所述减振盘构型有在所述减振盘之间成对地彼此不同的数量的流通开口。在另一有利扩展方案中，在每个减振盘处构造有关于所述阀针的纵轴线径向向外延伸的突出部，尤其突块，并且所述减振盘构型有在所述减振盘之间成对地彼此不同的数量的突出部。在以上三个有利扩展方案中，所述减振盘中的每一个的投影不与其余减振盘的投影组合完全重合。在此，在这些有利扩展方案中给出的特征能够单独地、然而也能够以适合的组合来实现。
在另一有利扩展方案中给出用于构型减振盘的有利可能方案，其中，沿着所述阀针的纵轴线观察，所述减振盘具有厚度，所述厚度从大约30μm至大约250μm的范围中选择，和/或，所述减振盘由金属膜构成，所述金属膜优选基于钢，尤其奥氏体钢。
如果设置有多个减振盘，那么这些减振盘能够分别具有相同的厚度和/或由相同的材料、尤其金属膜构成。但是根据应用情况而定，原则上也能够考虑的是，设置不同地构造的减振盘，所述减振盘在其厚度和/或其材料方面彼此不同。
附图说明
在下面的说明书中参照附图更详细地阐述本发明的优选实施例，在所述附图中，相应的元件设有一致的附图标记。附图示出：
图1在简要的示意性截面图中相应于第一实施例的、在初始位置中的阀；
图2在简要的示意性截面图中相应于第一实施例的、在操纵时的阀；
图3在简要的示意性截面图中相应于第一实施例的、在操纵时的阀；
图4在简要的示意性截面图中相应于第一实施例的、在关闭过程中的阀；
图5在简要的示意性截面图中相应于第二实施例的、在关闭过程中的阀；
图6至12阀的减振盘的可能构型方案和
图13多个减振盘在沿着阀的阀针的纵轴线的观察方向上的布置，用以阐述阀的可能构型方案。
具体实施方式
图1示出在简要的示意性截面图中相应于第一实施例的、在初始位置中的阀1，该阀用于计量流体。阀1尤其能够构造为燃料喷射阀1。一种优选的应用情况是燃料喷射设备，在该燃料喷射设备中，这样的燃料喷射阀1构造为高压喷射阀1并用于将燃料直接喷射到内燃机的配属的燃烧室中。在此，液态或者气态燃料能够用作燃料。相应地，阀1适合于计量流体。
阀1具有壳体2(阀壳体)，在该壳体中位置固定地布置有内极3。通过壳体2确定了纵轴线4，其中，阀针5以适合的方式沿着纵轴线4被导向。
在阀针5上布置有衔铁6(电磁衔铁)。此外，在阀针5上还布置有止挡元件7和另外的止挡元件8。在止挡元件7、8上构造有止挡面7'、8'。在此，衔铁6能够在操纵时在止挡元件7、8之间运动，其中，预先给定衔铁自由位移9。衔铁6、内极3以及未示出的电磁线圈和同样未示出的外极是电磁致动器10的组成部分。
在阀针5上构造有阀关闭体11，该阀关闭体与阀座面12共同作用形成密封座。在操纵衔铁6时，该衔铁朝向内极3的方向被加速，如图2所示。当衔铁6止挡在止挡元件7的止挡面7'上并由此操纵阀针5时，燃料13'能够经由打开的密封座和至少一个喷嘴开口13被喷射到室、尤其燃烧室中，如图3所示。阀1具有复位弹簧14，该复位弹簧在磁场消失时通过止挡元件7将阀针5移位到其在图1所示的初始位置中，在该初始位置中，所述密封座是关闭的。
衔铁6基于具有贯通孔21的圆柱形基本形状20，其中，衔铁6在阀针5上在贯通孔21处被导向。在此，衔铁6具有面向止挡元件7的止挡面7'以及面向内极3的端面22和面向止挡元件8的止挡面8'的端面23。衔铁6的端面22、23彼此背离。
衔铁6具有弹簧接收部25。弹簧接收部25在此在衔铁6的端面22处是打开的。在操纵衔铁6时，在衔铁6处于初始位置中时部分地布置在弹簧接收部25中的弹簧26相对于其起始长度被压缩，其中，该弹簧能够完全沉入到弹簧接收部25中。弹簧26确保衔铁6在其初始位置中尽可能地靠近止挡元件8，并且因此为下一次操纵提供衔铁自由位移9作为加速路程。在关闭过程中，在关闭该密封座之后，衔铁6被弹簧26朝向止挡8的方向移位，如图4所示。
在该实施例中，在衔铁6与止挡元件8之间布置有减振盘27。在图1中所示的初始位置中，减振盘27在一侧贴靠在衔铁6的端面23上，并且在另一侧贴靠在止挡元件8的止挡面8'上。在操纵衔铁6时，优选减振盘27与衔铁6的端面23之间的粘连效应占优势，使得减振盘27在该操纵开始时随着衔铁6沿打开方向31被移位，如图2所示。在此，设置在衔铁室32中的流体、尤其液态燃料流入到在减振盘27与止挡面8'之间形成的间隙33中，如在图2中通过箭头33A、33B所示那样。在此，在止挡元件8上能够构造有面向减振盘27的凹部34，该凹部减小止挡面8'的大小。因此，刚好能够在该操纵开始时避免液压粘连效应，该液压粘连效应会降低衔铁6沿打开方向31的加速度。
随着操控持续时间增加、尤其在打开该密封座之后，减振盘27与衔铁6的端面23脱离。在该实施例中，衔铁6具有多个流通通道35、36，其中，减振盘27到端面23中的投影与流通通道35、36在端面23处的开口横截面35'、36'重合。因此，经由通过衔铁6的流通通道35、36流向减振盘27的流体的流动，至少辅助减振盘27与衔铁6的端面23脱离，如在图3中通过箭头37A、37B所示那样。
如果致动器10的磁场消失并且衔铁6至少在关闭该密封座之后通过其在关闭该密封座的时间点存在的脉冲和弹簧26进一步沿关闭方向38被移位，那么优选，一方面在减振盘27与衔铁6的端面23之间产生间隙39，另一方面在减振盘27与止挡元件8的止挡面8'之间产生间隙33。在此，间隙33、39作为挤压间隙33、39起作用，其中，在这些间隙中存在的流体通过衔铁6的运动被压缩并且被挤出。由于这种压力情况，减振盘27优选不是单侧地贴靠到衔铁6上或者止挡元件8上。优选，减振盘27留在止挡元件8与衔铁6之间的中间位置中，直至减振盘27在衔铁6的沿关闭方向38进行的复位运动结束时被夹紧，如图4所示。由此，在衔铁6复位时，两个减振间隙33、39平行地作用到止挡元件8上，由此液压阻尼被增强并且尤其在衔铁6与止挡元件8的间距较大时已开始。
图5示出在简要的示意性截面图中相应于第二实施例的阀1，其中，示出了在关闭过程期间的状态。在该实施例中，设置有多个减振盘28、29、30。在此，减振盘28至30中的每一个都能够相应于第一实施例的阀1的减振盘27来构造。在此，减振盘28至30能够在其各自的厚度方面并且在所选择的材料方面彼此相对应。在几何形状方面，减振盘28至30能够以相同或者不同的方式构型。在沿着打开方向31的打开过程中，衔铁6与减振盘28之间的间隙39、减振盘28至30之间的间隙40、41和减振盘30与止挡元件8之间的间隙33打开。
优选，间隙33、39、40、41在操纵开始时不是对称地打开。优选，在衔铁6的抬升过程中，最靠近止挡元件8的减振盘30与止挡元件8之间的间隙33首先打开。由此，减振盘28至30首先随着衔铁6被移位。接下来发生脱离过程，在所述脱离过程中，减振盘28至30与衔铁6脱离并且这些减振盘彼此脱离。由此产生间隙33、39至41，所述间隙在沿着关闭方向的复位运动中用作挤压间隙33、39至41。在衔铁6复位时，位于间隙33、39至41中的流体被压缩并被挤出，由此产生与间隙33、39至41的数量相应地被增强的减振作用。在此，出现的液压力如此作用到减振盘28至30上，使得在减振盘28至30之间出现对称条件、尤其出现可类比的间距。由此，尤其在复位运动结束时产生优化的减振，在所述复位运动中，衔铁6借助于减振盘28至30止挡在止挡元件8处。
图6至12示出减振盘27和减振盘28至30的可能构型方案。在此，原则上每个减振盘27至30都能够根据图6至12所示的构型方案之一来构造。下面更详细地说明减振盘27或者减振盘28至30的优选构型方案。
减振盘27优选圆环形地构型，如图6所示。在此，减振盘27具有轴向的贯通孔45，在已装配的状态下，阀针5延伸穿过该贯通孔。减振盘27能够以有利的方式在阀针5上被导向。
在一种可能的构型方案中，减振盘28至30能够相应于图7至9来构造。在此，减振盘28至29分别具有流通开口46至48，其中，为了简化该示图，仅分别标记出流通开口46至48之一。流通开口46至48在该实施例中构型为流通孔46至48。对于减振盘28至30中的每一个而言，流通开口46至48的数量彼此不同。在此，流通开口46至48如此构造在减振盘28至30上，使得在一个减振盘28至30的两个相邻的流通开口46至48之间分别预先给定了相同的角距49至51。优选，最靠近衔铁6的减振盘28具有最多数量的流通开口48并因此具有最小的角距51。相应地，在最靠近止挡元件8的减振盘30中得到最小数量的流通开口46并因此得到最大的角距49。因此，沿从衔铁6向着止挡元件8的方向，流通开口46至48的数量优选减小，而角距49至51优选增加。
通过这些不同的几何形状来改进减振盘28至30彼此的脱离。在此，通过流通开口46至48得到来自流体的辅助。优选，在此更靠近衔铁6的减振盘28、29没有被完全覆盖。此外有利的是，减振盘28至30至少在流动37A、37B的各个区域中从衔铁6的流通通道35、36中露出来。
图10至12示出减振盘28至30的可能构型方案，利用所述构型方案尤其能够辅助减振盘28至30的彼此分开。在此，减振盘28至30具有径向向外延伸的突出部55至57，其中，为了简化示图，分别只标记出所述突出部55至57之一。突出部55至57在该实施例中构造为突块55至57。减振盘28至30分别具有不同数量的突出部55至57，所述突出部优选均匀地分布在各个减振盘28至30的周边上。由此，在各个减振盘28至30的分别相邻的突出部55至57之间得到角距58至60，所述角距从最靠近衔铁6的减振盘28至最靠近止挡元件8的减振盘30减小。相应地，突出部55至57的数量从减振盘28向减振盘30的方向增加。
根据图7至9所述的流通开口46至48和根据图10至12所述的突出部55至57也能够以适合的方式共同在减振盘28至30上实现。此外可考虑的是，个别减振盘28至30设置有流通开口46至48，而其它减振盘设置有突出部55至57。此外，流通开口46至48的各个横截面必要时也能够改变。此外，在各个减振盘28至30的流通开口46至48或者突出部55至57之间，角距49至51或者角距58至60不必一定是一致的。此外，突出部55至57不必一定关于径向轴线对称地构型。此外，各个减振盘28至30的突出部55至57也能够彼此不同。相应地，流通开口46至48能够具有不同的和不一定一致的几何形状。
图13直观阐明在沿着阀1的阀针5的纵轴线4的观察方向上在图10至12中所示的减振盘28至30的可能布置。这样预先给定角距58至60，使得在关闭方向38上沿着纵轴线4观察，在每个减振盘28至30处，所述减振盘的上表面的至少一部分可被自由触及并且因此暴露于所述流动中。
本发明不限于所述实施例。

Claims (10)

1.一种用于计量流体的阀(1)、尤其用于内燃机的燃料喷射阀，具有电磁致动器(10)和能够由所述致动器(10)操纵的阀针(5)，其中，所述致动器(10)的衔铁(6)在所述阀针(5)上被导向，其中，在所述阀针(5)上布置有至少一个止挡元件(7、8)，所述止挡元件限界所述衔铁(6)相对于所述阀针(5)的运动，
其特征在于，
在所述衔铁(6)与所述止挡元件(7、8)之间布置有至少一个在所述阀针(5)上被导向的减振盘(27至30)。
2.根据权利要求1所述的阀，
其特征在于，
所述至少一个减振盘(27至30)布置在所述衔铁(6)的端面(22、23)与所述止挡元件(7、8)的止挡面(7'、8')之间。
3.根据权利要求1或2所述的阀，
其特征在于，
这样构造所述衔铁(6)、所述至少一个减振盘(27至30)和所述止挡面(7'、8')，使得在运行中，所述减振盘(27)或者最靠近所述止挡面(7'、8')的减振盘(30)有时与所述止挡面(7'、8')脱离，而有时贴靠在所述止挡面(7'、8')上。
4.根据权利要求3所述的阀，
其特征在于，
当所述衔铁(6)离开所述止挡元件(7、8)地运动时，所述减振盘(27)或者最靠近所述止挡面(7'、8')的减振盘(30)与所述止挡元件(7、8)的所述止挡面(7'、8')之间的液压粘连效应小于所述减振盘(27)与所述衔铁(6)的面向所述减振盘(27)的端面(22、23)之间的液压粘连效应，或者分别小于各两个相邻的减振盘(28至30)之间的液压粘连效应和最靠近所述衔铁(6)的端面(22、23)的减振盘(28)与所述衔铁(6)的端面(22、23)之间的液压粘连效应。
5.根据权利要求3或4所述的阀，
其特征在于，
所述衔铁(6)具有至少一个流通通道(35、36)，至少在所述衔铁(6)在衔铁室(32)中运动时，位于所述衔铁室(32)中的流体流动穿过所述流通通道，并且，至少一个减振盘(27至30)在沿着所述阀针(5)的纵轴线(4)的投影中观察与所述至少一个流通通道(35、36)在所述衔铁(6)的面向所述减振盘(27至30)的端面(22、23)上的至少一个开口横截面(35'、36')重合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的阀，
其特征在于，
在所述衔铁(6)与所述止挡元件(7、8)之间布置有多个在所述阀针(5)上被导向的减振盘(28至30)，在沿着所述阀针(5)的纵轴线(4)的投影中观察，所述减振盘(28至30)中的每一个不完全与其余减振盘(27至30)的投影组合重合。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的阀，
其特征在于，
在所述衔铁(6)与所述止挡元件(7、8)之间布置有多个在所述阀针(5)上被导向的减振盘(28至30)，在沿着所述阀针(5)的纵轴线(4)的投影中观察，所述减振盘(28至30)分别成对地彼此不同。
8.根据权利要求6或7所述的阀，
其特征在于，
在每个减振盘(28至30)中，在所述阀针(5)的径向外部构型有至少一个流通开口(46至48)，尤其流通孔(46至48)，并且所述减振盘(28至30)构型有在所述减振盘(28至30)之间成对地彼此不同数量的流通开口(46至48)。
9.根据权利要求6或7所述的阀，
其特征在于，
在每个减振盘(28至30)处构型有关于所述阀针(5)的纵轴线(4)径向向外延伸的突出部(55至57)，尤其突块(55至57)，并且所述减振盘(28至30)构型有在所述减振盘(28至30)之间成对地彼此不同数量的突出部(55至57)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的阀，
其特征在于，
沿着所述阀针(5)的纵轴线(4)观察，所述减振盘(27至30)具有厚度，所述厚度从大约30μm至大约250μm的范围中选择，和/或，所述减振盘(27至30)由金属膜构成，所述金属膜优选基于钢，尤其奥氏体钢。
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