CN103119282B - 用于喷射阀的阀组件和喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于喷射阀（10）的阀组件（11），包括：阀主体（14），具有中心纵轴线（L），阀主体（14）包括带有流体入口部分（42）和流体出口部分（40）的空腔（18）；阀针（20），能在所述空腔（18）内轴向移动，阀针（20）在关闭位置防止通过流体出口部分（40）的流体流，且在至少一个其它位置释放通过流体出口部分（40）的流体流；上部保持器（23），设置在空腔（18）内且固定地联接到阀针（20）；和设计成致动阀针（20）的电磁致动器单元（36），电磁致动器单元（36）包括设置在空腔（18）内且能相对于阀针（20）轴向移动的电枢（21），电枢（21）设计成在阀针（20）被致动离开关闭位置时联接到上部保持器（23），其中，当阀针（20）处于关闭位置时，永磁体（22）设置在空腔（18）中靠近电枢（21）位置的位置。本发明还设计包括这种阀组件的喷射阀。

Description

用于喷射阀的阀组件和喷射阀

技术领域

本发明涉及用于喷射阀的阀组件以及喷射阀。

背景技术

喷射阀广泛地使用，尤其是用于内燃发动机，它们可以设置在内燃发动机中以便将流体配量到内燃发动机的进气歧管中或者直接配量到内燃发动机的气缸的燃烧室中。

喷射阀以各种形式制造以便满足各种内燃发动机的各种需要。因而，例如，其长度、其直径以及负责流体配量方式的喷射阀各种元件可以在宽范围内变化。除此之外，喷射阀可容纳致动器，用于致动喷射阀的针，例如，致动器可以是电磁致动器或压电致动器。

为了在不希望排放物生成方面增强燃烧过程，相应喷射阀可适合于在非常高的压力下配量流体。例如，在汽油发动机的情况下，压力可以是一直到200 bar的范围，在柴油发动机的情况下，压力可以是一直到2000 bar的范围。已经在近年来需要在更高燃料压力值下操作内燃发动机。另一方面，重要的是在不同操作状况下给发动机提供不同量的燃料。尤其是在怠速运行状况下操作发动机所需的最小燃料量将在未来减小，以便减少不希望的排放物。

发明内容

本发明的目的是形成在内燃发动机中操作时在许多不同操作状况中的几乎每一个下都利于可靠和精确功能的用于喷射阀的阀组件以及喷射阀。

根据第一方面，本发明特点在于一种用于喷射阀的阀组件，包括：阀主体，所述阀主体具有中心纵轴线，所述阀主体包括带有流体入口部分和流体出口部分的空腔；阀针，所述阀针能在所述空腔内轴向移动，所述阀针在关闭位置防止通过流体出口部分的流体流，且在至少一个其它位置释放通过流体出口部分的流体流；上部保持器，所述上部保持器设置在所述空腔中且固定地联接到所述阀针；和设计成致动阀针的电磁致动器单元，所述电磁致动器单元包括电枢，所述电枢设置在空腔中且能相对于阀针轴向移动，所述电枢设计成在阀针被致动离开关闭位置时联接到所述上部保持器，其中，当阀针处于关闭位置时，永磁体设置在空腔中靠近电枢位置的位置。

永磁体的应用增强了以下两者：在从关闭位置提升时以及在移动到关闭位置时更准确和更快地操作阀针，或多或少地独立于实际操作状况。

根据第二方面，本发明特点在于一种喷射阀，具有根据本发明第一方面的阀组件。

附图说明

本发明的示例性实施例借助于示意性附图在下文阐述。附图如下：

图1、2以纵向截面图示出了具有阀组件的喷射阀，

图3、4示出了图2的阀组件的部段的放大图，

图5示出了本发明的另一个实施例，

图6示出了图5的实施例的细节，

图7示出了本发明的另一个实施例，和

图8示出了图7的实施例的细节。

在不同视图中出现的具有相同设计和功能的元件由相同附图标记表示。

具体实施方式

特别适合于将燃料配量到内燃发动机的喷射阀10在图1中以纵向截面图示出。它具体地包括阀组件11。

阀组件11包括具有中心纵轴线L的阀主体14和壳体16。壳体16围绕阀主体14部分地设置。空腔18设置在阀主体14中。

空腔18容纳阀针20、上部保持器23和电枢21。上部保持器23固定地联接到阀针20。电枢21能在空腔18中相对于阀针20轴向移动。电枢21在轴向方向从阀针20断开。上部保持器23形成为围绕阀针20的项圈。主弹簧24设置在入口管12内配置的凹部26中。主弹簧24机械地联接到上部保持器23。上部保持器23固定地联接到阀针20，且能够在入口管12内在轴向方向引导阀针20。

过滤器元件30设置在入口管12中且形成主弹簧24的另一座。在喷射阀10的制造过程期间，过滤器元件30可以轴向移动到入口管12中，以便以期望方式预加载主弹簧24。籍此，主弹簧24在阀针20上朝向喷射阀10的喷射喷嘴34施加力。

在阀针20的关闭位置，其密封地安置在座板32上，籍此防止通过至少一个喷射喷嘴34的流体流。喷射喷嘴34可以是例如喷射孔。然而，其还可以是适合于配量流体的一些其它类型。阀组件11设置有致动器单元36，致动器单元36优选为电磁致动器。电磁致动器单元36包括线圈38，线圈38优选设置在壳体16内部。此外，电磁致动器单元36包括电枢21。壳体16、入口管12、阀主体14和电枢21形成电磁电路。

电枢21设计成在阀针20被致动离开关闭位置时联接到上部保持器23，且设计成在阀针20被致动移动到关闭位置时从上部保持器断开。

空腔18包括设置在座板32附近的流体出口部分40。流体出口部分40与设置在阀主体14中的流体入口部分42连通。

在电枢下方，在朝向流体出口部分的方向，设置有永磁体22。其固定地联接到阀主体14。固定可以例如通过在流体入口部分42的区域中焊接到阀主体14的内表面或者通过在流体入口部分42处配置台阶44且将永磁体22联接到所述台阶44来实现。

图2示出了喷射阀的另一个实施例。对于该实施例，阀组件11还配置有垫圈46，垫圈46设置在流体入口部分42中在台阶44和永磁体22之间。为了能够精确地操作阀针20，需要将永磁体22和垫圈46（在配置垫圈时）放置在流体入口部分42内这样的位置，其中，在阀针20处于其关闭位置时且因而在电枢21坐置在永磁体22上时的情况下，在电枢21的面向入口管12的端部的表面和入口管12的所述端部之间留下间隙48，间隙48的长度至少等于阀针20在提离关闭位置时的升程最大值。

在下文参考图3和4详细描述喷射阀10的功能。在这些示例中，假定永磁体22具有这样的磁极性，使得磁性正极朝向电枢21且磁性负极朝向流体出口部分40。磁体存在的磁极和由于激励（或去激励）致动器单元的线圈38得到的磁极在图3和4中通过“+”和“-”符号示出。磁通量在图3和4中通过窄箭头示出，而电枢21和永磁体22的磁性力的方向通过粗箭头示出。

流体从流体入口部分42朝向流体出口部分40引导。在阀针20的关闭位置，阀针20防止通过阀主体14中的流体出口部分40的流体流。在阀针20的关闭位置以外，阀针20允许通过流体出口部分40的流体流。在阀针20的关闭位置，致动器单元36未被激励。由于通过永磁体22施加的磁性力，电枢21朝向永磁体22拉动。由于永磁体22的磁性取向，电枢21的面向永磁体22的表面具有负极型，而电枢21的面向入口管12的表面具有正极型。弹簧朝向上部保持器23施加力，继而将阀针20朝向关闭位置施压。

在具有线圈38的电磁致动器单元36被激励时的情况下，致动器单元36将在电枢21的面向入口管12端部的表面处产生（通过磁通量引起的）磁性负极，且在入口管12的端部处产生磁性正极。因而，在电枢21的面向永磁体22的表面处产生正极，面向永磁体22的正极。因而，电枢21不仅被具有线圈38的电磁致动器单元36吸引且在轴向方向远离流体出口部分40移动，而且还通过永磁体22朝向上部保持器23推动。因此，电枢21比在没有永磁体22的常规情况下移动更快。因而，阀针20比在没有永磁体22支持的情况下更快地推离关闭位置；即，其更快地打开。

最后，在阀针20的关闭位置之外，在阀主体14和阀针20之间在喷射阀10的背离致动器单元36的轴向端部处的间隙形成流体路径且流体可以通过喷射喷嘴34。

在致动器单元36去激励时的情况下，主弹簧24促使上部保持器23和因而阀针20（因为其固定地联接到上部保持器23）在轴向方向移动到阀针20的关闭位置。由于致动器单元36的去激励以及永磁体22的存在，电枢21的磁性取向颠倒，且电枢21的面向永磁体22的表面变为负极取向。因此，电枢21通过永磁体22朝向永磁体22拉动，因为永磁体22的面向电枢21的表面的磁性取向是正极取向。

因而，阀针20比在没有永磁体22的情况下更快地到达关闭位置，因为主弹簧24的力通过永磁体22施加的力支持。

因而，通过给常规阀组件和喷射阀提供本文所述的永磁体，在阀关闭以及打开之前，阀被支撑，从而打开和关闭可以更快地完成；阀组件和喷射阀可以更精确地以更高速度操作。

对于本发明，阀主体14可以由磁性材料或非磁性材料形成。

图5示出了根据本发明的阀组件和喷射阀的另一个实施例；其中，对于图2的阀组件和喷射阀，垫圈46在朝向流体出口部分40的方向设置在永磁体22上方，在图5的实施例中，垫圈46设置在电枢21和永磁体22之间。这更详细地在图6中示出。在又一个实施例中，其中，垫圈46设置在电枢21和永磁体22之间，使得垫圈46固定地联接到阀针20也是有利的。

图7部分地示出了本发明的另一个实施例。对于该实施例，永磁体22通过环状非磁性元件28（看起来像一种壳体）包围。该元件28固定地联接到阀主体14。如果环状非磁性元件28由弹性体材料（如塑料材料或金属材料）制成，这将是有利的。永磁体22可以由塑料磁性材料制成。此外，永磁体22可以包覆模制到环状非磁性元件28上。

一个益处在于，这种环状非磁性元件28可以配置有沿阀针20的轴向和径向方向延伸的侧切口29。在图8中，示出了配置有所述侧切口29的环状非磁性元件28。

这种设置的更大益处在于，组装这种阀组件11的各部分变得更容易，没那么复杂，且还显著地减少组装过程本身引起的污染物的产生。

在将配置有所述侧切口29和永磁体22的环状非磁性元件28安装到阀主体14时，可以将环状非磁性元件28的侧壁压到一起，直到在永磁体22与环状非磁性元件28一起必须安装的位置处其外直径小于阀主体14的流体入口部分42的内直径。然后，环状非磁性元件28和永磁体22的设置可以带入阀主体14中到所述位置，且施压可以完成。因而，环状非磁性元件28的直径增加至其先前值，应当设计成大于流体入口部分42的所述内直径的值。由此，所述设置固定到流体入口部分42，从而在它们之间存在良好的干涉。

另一个益处是以下成本：将永磁体22直接固定地联接到流体入口部分42需要磁体由能够以非常精确尺寸在非常小公差的情况下生产永磁体22的材料制成。然而，这种材料非常昂贵。然而，与此相反，当将永磁体与所述环状非磁性元件28安装到流体入口部分42时，引起永磁体22的更大公差的材料可以用于制造永磁体22。这种材料通常比在所述非常小公差的情况下得到永磁体的所述材料便宜很多。

附图标记

10：喷射阀

11：阀组件

12：入口管

14：阀主体

16：壳体

18：空腔

20：阀针

21：电枢

22：永磁体

23：上部保持器

24：主弹簧

26：入口管的凹部

28：环状非磁性元件

29：侧切口

30：过滤器元件

32：座板

34：喷射喷嘴

36：致动器单元

38：线圈

40：流体出口部分

42：流体入口部分

44：台阶

46：垫圈

48：间隙

L：纵向中心轴线

Claims (14)

1.一种用于喷射阀（10）的阀组件（11），包括：

阀主体（14），所述阀主体（14）具有中心纵轴线（L），所述阀主体（14）包括带有流体入口部分（42）和流体出口部分（40）的空腔（18）；

阀针（20），所述阀针（20）能在所述空腔（18）内轴向移动，所述阀针（20）在关闭位置防止通过流体出口部分（40）的流体流，且在至少一个其它位置释放通过流体出口部分（40）的流体流；

上部保持器（23），所述上部保持器（23）设置在空腔（18）内且固定地联接到阀针（20）；和

设计成致动阀针（20）的电磁致动器单元（36），所述电磁致动器单元（36）包括设置在所述空腔（18）内且能相对于阀针（20）轴向移动的电枢（21），所述电枢（21）设计成在阀针（20）被致动离开关闭位置时联接到上部保持器（23），

其中，当阀针（20）处于关闭位置时，永磁体（22）设置在空腔（18）中靠近电枢（21）位置的位置，

所述永磁体（22）至少部分地由固定地联接到阀主体（14）的环状非磁性元件（28）包围。

2.根据权利要求1所述的阀组件（11），其中，所述永磁体（22）固定地联接到阀主体（14）。

3.根据权利要求1所述的阀组件（11），其中，所述环状非磁性元件（28）由弹性体材料制成。

4.根据权利要求3所述的阀组件（11），其中，所述弹性体材料是塑料或金属材料。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的阀组件（11），其中，永磁体（22）由塑料磁性材料制成。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的阀组件（11），其中，永磁体（22）包覆模制到所述环状非磁性元件（28）上。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的阀组件（11），其中，所述环状非磁性元件（28）包括在阀针（20）的轴向和径向方向延伸的侧切口（29）。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的阀组件（11），其中，阀主体（14）由磁性材料形成。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的阀组件（11），其中，阀主体（14）由非磁性材料形成。

10.根据前述权利要求1-4中任一项所述的阀组件（11），其中，空腔（18）包括台阶（44）。

11.根据权利要求10所述的阀组件（11），其中，垫圈（46）设置在永磁体（22）和台阶（44）之间。

12.根据权利要求10所述的阀组件（11），其中，垫圈（46）设置在永磁体（22）和电枢（21）之间。

13.根据权利要求12所述的阀组件（11），其中，垫圈（46）固定地联接到阀针（20）。

14.一种喷射阀（10），具有根据前述权利要求中任一项所述的阀组件（11）。