CN1340133A - 燃料喷射阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀(1),具有一个电磁线圈(8),一个在关闭方向上被一个复位弹簧加载的衔铁(21)以及一个与该衔铁(21)构成传力链地连接的阀关闭体,该阀关闭体与一个阀座面构成一个密封座,其中,衔铁(21)以一个衔铁止挡面(42)止挡在一个磁导体(43)的磁极面(44)上,衔铁止挡面(42)具有一个与该内边缘(47)邻接的、内部的环状第一边缘区(31a)以及一个与该外边缘(46)邻接的、外部的环状第二边缘区(31b),该第一边缘区(31a)相对于一个垂直于衔铁(21)纵轴线(30)的平面向内倾斜,所述第二边缘区(31b)相对于一个垂直于衔铁(21)纵轴线(30)的平面向外倾斜。

Description

燃料喷射阀
技术水平
本发明涉及独立权利要求所述类型的一种燃料喷射阀。
由DE 3535438A1公开了一种可电磁操作的燃料喷射阀，它在一个壳体中具有一个环包围一个铁磁性铁心的电磁线圈。在一个与壳体固定连接的阀座架与壳体的端面之间安置了一个扁平衔铁。该扁平衔铁通过两个工作空隙与壳体以及铁心配合作用，并且借助于一个环握一个阀关闭件、与壳体固定的导向膜片被径向地导向。在扁平衔铁与阀关闭件之间的连接通过一个包围该阀关闭件的环形成，该环与所述扁平衔铁焊接。该阀关闭件被一个螺旋弹簧施加一个关闭压力。燃料通道以及扁平衔铁的几何形状、特别是与燃料通道相邻区域的下凹使得燃料可以环绕衔铁流动。
由DE 3535438A1公开的燃料喷射阀的缺点特别是，由于燃料穿流过的空腔大因而气蚀倾向大，在这些空腔中形成流动和涡旋。在吸衔铁时发生的燃料排出由于高的流动阻力而延迟，并且因此对燃料喷射阀的打开时间有不利的作用。此外，所述气蚀由于通流孔的位置而被加强，这些通流孔不是在顶点、而是设在扁平衔铁的侧面上。
在DE 3143849 C2中，在一个燃料喷射阀中使用了一种类似成形的扁平衔铁。在此，虽然通流孔被设置在扁平衔铁的顶点上，但是液力特性没有本质的改善，这是由于衔铁的与以往相同地拉高的边缘的原因，它平行于衔铁止挡面定向并且使得燃料不可能向衔铁边缘区域排出。
由EP 0683862 B1公开了一种可电磁操作的燃料喷射阀，其衔铁的特点是，与内极相对的衔铁止挡面稍微锥形地构成，以便使得打开燃料喷射阀时的液压阻尼和在关断激励电磁线圈的电流时的液压附着力最小或着完全消除。此外，通过合适的措施如蒸镀和渗氮来构型衔铁止挡面，使其耐磨，这样，所述止挡面在燃料喷射阀的整个使用寿命期间具有相同的尺寸，并且不会不利地影响燃料喷射阀的功能方式。
由EP 0683862 B1公开的燃料喷射阀的缺点特别是，尽管衔铁止挡面最佳化了，但是与以前一样，在吸衔铁时在工作空隙中存在有液压阻尼力。如果在电磁线圈上施加一个激励电流，则衔铁向内极方向运动，并且在此排挤出存在于内极与衔铁之间的燃料。由于摩擦和惯性效应，在此建立了一个局部的压力场，它在衔铁止挡面上产生一个液压力，该力逆着衔铁的运动方向起作用。由此使得燃料喷射阀的打开和配量时间延长。
本发明的优点
相比而言，具有独立权利要求所述特征的本发明燃料喷射阀的优点是，通过对衔铁进行合适的几何构型，大大降低液压阻尼力，并因此可以更快地打开燃料喷射阀，它使得配量时间及配量量精确。
衔铁止挡面的有利几何形状通过反向斜切衔铁止挡面边缘区实现。所述衔铁具有两个环状边缘区，其中内部的边缘区向内朝内半径倾斜，而外部的边缘区向外朝外半径倾斜。因此，衔铁止挡面由倾斜的面构成边界。边缘面的倾斜角影响处于工作间隙中的燃料的流动特性。衔铁止挡面通过所述几何构型被减小，由此使得磨损面很小。
通过在从属权利要求中列出的措施可以对独立权利要求中给出的燃料喷射阀进行有利的进一步构造和改进。
特别有利的是，在衔铁中设置轴向通道，由此使得处于工作间隙中的燃料可以在衔铁被操作时通过这些通道被排出。这些通道以有利的方式被设置在凹部中，由此进一步改善流动特性(Stroemungsverhalten)，因为燃料可以无延迟地通过衔铁被排出。
这种效应也可以通过在衔铁外边缘上以规则的间距设置的槽获得。在这种情况下，由于衔铁止挡面的向外斜切的形状，燃料被排挤到燃料喷射阀的容纳衔铁的中心孔的外边缘上，并且可以通过在衔铁上的槽排流出。
所述凹部可以由一个斜的和一个垂直的面构成边界。另一种可行的变型方案在于使得突起的环状顶点有不同的高度，这些顶点由倾斜的面构成，这样，仅仅只有最小的面被用作衔铁止挡面。
在磁极面上电磁线圈区域中的环状凹槽的作用在于，通过局部地放大工作间隙，有利地对液压阻尼产生影响。
附图
在附图中简单示出了本发明的实施例，并且在以下的说明书部分中进一步说明。其中，
图1是现有技术中燃料喷射阀的一个轴向剖视图，
图2是通过本发明燃料喷射阀的衔铁的第一实施例的示意性、放大剖视图，
图3是图2中衔铁的衔铁止挡面的俯视图，
图4是本发明燃料喷射阀衔铁的第二实施例的示意性、放大剖视图，
图5是本发明燃料喷射阀衔铁的第三实施例的示意性、放大剖视图，
图6是本发明燃料喷射阀衔铁的第四实施例的示意性、放大剖视图，
图7是本发明燃料喷射阀衔铁的第五实施例的衔铁止挡面俯视图。
实施例的描述
在结合图2至图7对本发明燃料喷射阀衔铁的多个实施例进行详细描述之前，应结合图1对已经公开的燃料喷射阀针对其主要部件简单说明，以便更好地理解本发明。
燃料喷射阀1被实施成用于混合压缩、强迫点火内燃机燃料喷射装置的喷油阀的形式。该燃料喷射阀1特别适合于将燃料喷入内燃机的进气管7中。然而，在以下详细描述的用于减少液压的衔铁阻尼的措施同样也适合于直接向燃烧室中喷油的高压喷油阀。
燃料喷射阀1包括一个铁心25，它被环绕注塑上一个塑料外壳16。一个阀针3与一个阀关闭体4相连，该阀关闭体与一个设置在阀座体5上的阀座面6配合作用构成一个密封座。在实施例中涉及一个向内打开的燃料喷射阀1，它向一个进气管7中喷油。铁心25构成了一个磁通回路的内极11。一个电磁线圈8被装在塑料外壳16之中，并且被绕制在一个线圈架10上，该线圈架靠置在铁心25上。铁心25和一个用作外极的喷嘴体2被通过一个缝隙12相互分开，并且被支承在一个非磁性的连接构件13上。电磁线圈8经一个电导线14被可通过插接触头15输入的电流激励。磁通回路通过一个例如弓形的回流体17封闭。
在阀针3上支撑着一个复位弹簧18，它在燃料喷射阀的该结构形式中被一个套筒19预压。阀针3通过一道焊缝20与一个衔铁21构成传力链地相连。
燃料通过一个中心的燃料输入件23经一个过滤器24被输入。
在燃料喷射阀1的静止状态，复位弹簧18逆着衔铁21的提升方向对衔铁这样加载，使得阀关闭体4保持密封地靠置在阀座6上。在电磁线圈8被激励时，它建立一个磁场，该磁场使得衔铁21逆着复位弹簧18的弹簧力在提升方向上运动。衔铁21带着阀针3同样在提升方向上运动。与阀针3相连的阀关闭体4由阀座面6上抬起，燃料经阀针3上的径向孔22a、阀座体5中的一个凹槽22b以及阀关闭体4上的削平结构22c输送到密封座。
如果关断线圈电流，在磁场足够地衰减后，衔铁21被复位弹簧18的压力作用从内极11上降下，由此，与衔铁21相连的阀针3逆着提升方向运动，阀关闭体4座置到阀座面6上，并且关闭燃料喷射阀1。
图2在一个简要的轴向剖视图中示出了燃料喷射阀1的按照本发明构型的一个第一实施例。在放大的视图中仅仅示出了对于本发明有重要意义的元件。其余元件的结构可以与公知的燃料喷射阀1、例如与图1中示出的燃料喷射阀1相同。已经描述的元件的参考标号一致，这样避免了重复说明。
已经在图1中描述的衔铁21在图1中作为所谓的插入式衔铁21构成，而在图2至图7中衔铁的形式为扁平衔铁21。在图2至图6中，仅仅分别示出了在对称轴线30右边的衔铁21的半部。
在图2中衔铁21具有两个边缘区31a，31b，它们的特点是具有相互反向倾斜的面32。在此，靠内的边缘区31a的面32被扁平衔铁21的构成中心孔48的边界的内边缘47构成边界，并且该面32向所述内边缘47倾斜，而靠外的边缘区31b的面32被一个外边缘46构成边界并且向该外边缘46倾斜。
在边缘区31a，31b之间构成了两个凹部34，它们的特点是分别具有两个向内倾斜的面32。凹部34与轴向通道35相连接，这些轴向通道平行于衔铁21的纵轴线30伸展，并且穿透衔铁21。
在一个磁导体(Magnetkoerper)43的磁极面44上、在电磁线圈8区域具有一个凹槽36，它为环状构成，并且局部放大了在衔铁止挡面42与磁极面44之间的一个工作间隙37。凹槽36在此可以延伸到电磁线圈8。也可以设置一个另外的、将电磁线圈8与燃料隔开的构件来代替磁导体43。
如果给电磁线圈8输入一个激励电流，则衔铁21向磁导体43方向运动，并且在此排挤出存在于工作间隙37中的燃料。燃料经倾斜的面32被排挤到通道35中或者排挤到内边缘47和外边缘46上，并且可以经衔铁21排流走。通过将燃料分配到通道35以及衔铁21的外、内区域中，使得在工作间隙37中存在的液体迅速排流出，这些液体不会干扰燃料喷射阀1的打开过程。
图3在一个部分俯视图中示出了按照本发明构型的燃料喷射阀1的在图2实施例中示出的衔铁21的俯视图。
倾斜的面32在突起的集中的顶点33上彼此交界，这些顶点构成了三个环状的剩余衔铁止挡面38。因此，在打开过程的最后阶段衔铁21不再以整个衔铁止挡面42止挡在磁导体43上，而是通过由这些顶点33构成的环状剩余衔铁止挡面38止挡在磁导体43上。由此使得关闭过程加速，因为这些更小的剩余衔铁止挡面38受到的液压附着力更小，因此，衔铁21更容易由磁导体43上脱下。
凹下的集中的底点39位于凹部34中。通道35以规则的间距位于凹部34中，它们平行于衔铁21的纵轴线30穿透衔铁21。在此，这些通道35的直径可以变化，这样，相应于附属区直径的增加，在每个凹部34中设置了不同尺寸的通道35。
通道35的数量和尺寸对燃料的流动特性有很大的影响。因此在图3中示出了，在更靠近衔铁21外边缘46的凹部34中的通道35的直径更大，而在更靠内的凹部34中，通道35的直径更小。通道35的一个特别有利的配置在于，这些通道位于沿半径方向的一个直线上。
图4在一个部分轴向剖视图中示出了按照本发明构型的燃料喷射阀1的第二实施例。
与图2不同的是，凹部34在此不是由两个彼此交界、倾斜的面32构成。这两个凹部34分别具有一个倾斜的面32和一个与衔铁21的纵轴线30平行伸展的面40。通道35以及磁导体43的处于电磁线圈8区域的环状凹槽36的构型与图2第一实施例中的相同。凹部34的锯齿形构型是衔铁21的可特别简单制造的实施形式。
图5在一个部分轴向剖视图中示出了按照本发明构型的燃料喷射阀1的第三实施例。
这里描述的实施例是图2中实施例的简单变型。衔铁止挡面42在此也具有两个边缘区31a，31b，它们各由两个相互反向倾斜的面32构成边界。在位于它们之间的唯一的凹部34中有通道35。
图5在一个部分轴向剖视图中示出了按照本发明构型的燃料喷射阀1的第四实施例。
与图5中的变型方案相比，图6中所述形式的特点在于，一个突出的顶点33降下。这导致了有效的衔铁止挡面38的进一步变小，由此，衔铁21仅仅在顶点33之一上止挡，并且衔铁21在磁导体43上的附着被进一步减小。此外，一个突起的顶点33的降下在那里起到加大工作间隙37的作用，它有利于存在于工作间隙37中的燃料的流动特性。
图7在衔铁止挡面42的一个俯视图中示出了按照本发明构型的燃料喷射阀1的第五实施例。
为了改善存在于工作间隙37中的燃料的分配和排出，在衔铁21的外边缘46上设置了槽41。它同样导致有效的衔铁止挡面38的减小以及燃料在边缘区31b倾斜面32上的边缘侧的贯穿排出。
本发明不局限于所示出的实施例，它也可以在多种其它结构形式的燃料喷射阀中实现。特别是本发明也可以用于插入式衔铁21中。

Claims (9)

1.一种用于内燃机燃料喷射装置的燃料喷射阀(1)，具有一个电磁线圈(8)，一个在关闭方向上被复位弹簧(18)加载的衔铁(21)以及一个与该衔铁(21)构成传力链地连接的阀关闭体(4)，该阀关闭体与一个阀座面(6)构成一个密封座，其中，衔铁(21)以一个衔铁止挡面(42)止挡在一个磁极面(44)上，其中，该衔铁(21)具有一个外边缘(46)和一个构成中心孔(48)的边界的内边缘(47)，
其特征在于，
衔铁止挡面(42)具有一个与该内边缘(47)邻接的、内部的环状第一边缘区(31a)以及一个与该外边缘(46)邻接的、外部的环状第二边缘区(31b)，其中，该第一边缘区(31a)相对于一个垂直于衔铁(21)纵轴线(30)的平面向内倾斜，所述第二边缘区(31b)相对于一个垂直于衔铁(21)纵轴线(30)的平面向外倾斜。
2.按照权利要求1的燃料喷射阀，其特征在于，在环状的倾斜边缘区(31a，31b)之间至少构造了一个凹部(34)。
3.按照权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于，每个凹部(34)由两个倾斜的面(32)构成边界，它们相对于所述垂直于衔铁(21)纵轴线(30)的平面相反地倾斜。
4.按照权利要求2的燃料喷射阀，其特征在于，在倾斜的边缘区(31a，31b)之间的每个凹部(34)都由一个倾斜的第一面(32)和一个第二面(40)构成边界，所述倾斜的第一面(32)相对于所述垂直于衔铁(21)纵轴线(30)的平面倾斜，所述第二面(40)相对于衔铁(21)纵轴线(30)平行地伸展。
5.按照权利要求3或4的燃料喷射阀，其特征在于，衔铁止挡面(42)具有突起的顶点(33)和凹入的底点(39)，衔铁止挡面(42)与磁极面(44)之间的间距在这些顶点上最小，衔铁止挡面(42)与磁极面(44)之间的间距在这些底点上最大。
6.按照权利要求5的燃料喷射阀，其特征在于，在凹入的底点(39)上设置轴向的通道(35)，它们穿透衔铁(21)。
7.按照权利要求6的燃料喷射阀，其特征在于，在这些突起的顶点(33)上，衔铁止挡面(42)与磁极面(44)之间的间距是不相同的。
8.按照前述权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于，衔铁(21)在其外边缘(46)上具有至少一个槽(41)。
9.按照前述权利要求之一的燃料喷射阀，其特征在于，磁极面(44)在电磁线圈(8)的区域具有一个环状的凹槽(36)。
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