專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的具有高操作穩(wěn)定性的燃料注射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的具有高操作穩(wěn)定性的燃料注射器，其 具有通常由開/關(guān)元件經(jīng)由彈性構(gòu)件保持關(guān)閉的定量給料伺服閥。
背景技術(shù)：
如已知，定量給料伺服閥包括用于控制用于管理注射的通常桿的腔。 控制腔具有用于輸入經(jīng)加壓燃料的孔，和至少一個排放孔，所述排放孔 由開/關(guān)元件在電磁體的錨的控制下打開/關(guān)閉。排放孔在錨由電磁體致 動時打開，從而克服作用于開/關(guān)元件上的彈性構(gòu)件的作用。
在已知注射器中，在伺服閥關(guān)閉期間，開/關(guān)元件抵靠界定排放孔的 關(guān)閉位置的掣子而經(jīng)受一串具有減小幅值的回彈。 一般來說，第一回彈 具有相當(dāng)大的幅值且促使控制腔重新打開，其中壓力因此臨時減小，因 此增加注射的持續(xù)時間且因此增加所注射燃料量。同樣，后續(xù)回彈可進(jìn) 一步增加所注射燃料的體積。
在伺服閥關(guān)閉后，開/關(guān)元件的回彈因此全局地促使所注射燃料量相 對于用于調(diào)整注射的通常電子控制單元所設(shè)想的量的增加。另外，在存 在蒸氣的情況下發(fā)生的所述串回彈快速使對應(yīng)于伺服閥的密封區(qū)域的表 面惡化，因此縮短注射器的壽命。最后，此串回彈發(fā)生所處的模式取決 于許多因素，其中之一是伺服閥的壽命。實(shí)際上，在注射器的伺服閥中， 存在不漏流體的動態(tài)耦合件，其特征在于在具有幾微米范圍內(nèi)的配合的 相對運(yùn)動中滑動的表面。因此，機(jī)械加工誤差需要前幾小時操作中的某 一摩擦；因而，由于不可避免的磨損，這些表面呈現(xiàn)較少摩擦且因此所 述串回彈的幅值和長度更加加重。
將了解在任何情況下所有這些如何危及注射器操作的穩(wěn)健性。實(shí)際 上，由于影響回彈的大量因素的緣故，引入的過多燃料是不可預(yù)知的，
6使得不可能(例如)通過為電磁體的激勵時間引入校正因子而對其進(jìn)行 自動補(bǔ)償。因此，尤其在引擎空轉(zhuǎn)時，過多燃料促使空氣與燃料比變化， 所述空氣與燃料比偏離最佳值，從而在排放時導(dǎo)致進(jìn)入環(huán)境中的過多的 污染放射物。
從文獻(xiàn)US 5 820 101己知一種燃料注射器，其中球形開/關(guān)元件由固 定襯套所引導(dǎo)的軸向閥桿控制并由第一彈簧推動到伺服閥的關(guān)閉位置 中。錨由所述閥桿引導(dǎo)且通常由于第二彈簧的作用而抵靠由閥桿承載的 掣子而安置。當(dāng)電磁體被去激勵時，第一彈簧將閥桿帶入關(guān)閉位置，從 而連同其一起拖拉錨。在開/關(guān)元件停滯于關(guān)閉位置后，錨由于慣性而抵 抗第二彈簧的作用繼續(xù)其行程，第二彈簧接著使其恢復(fù)與闔桿的掣子接 觸。因此，錨不能減少開/關(guān)元件的回彈。
還已提議一種具有平衡型定量給料伺服閥的注射器，其中處于關(guān)閉 位置的開/關(guān)元件經(jīng)受大體上零軸向壓力作用，使得可能減小彈簧的預(yù)載 和電磁體的力兩者。此伺服閥的閥主體包括軸向閥桿，其經(jīng)設(shè)計(jì)以軸向 引導(dǎo)電磁體的錨，所述軸向閥桿具備用于控制腔的排放導(dǎo)管，所述導(dǎo)管 延展到閥桿的側(cè)表面上。開/關(guān)元件由由非磁性材料制成的襯套形成，所 述襯套以不漏流體的方式與閥桿嚙合。錨相對于與其分離的襯套為固定 的，且由磁性材料制成以便簡化其生產(chǎn)。
事實(shí)上，由于襯套必須與閥桿的側(cè)表面形成密封且由于開/關(guān)元件必 須經(jīng)由與環(huán)形掣子的嚙合而關(guān)閉排放導(dǎo)管，所以需要對非常硬的高質(zhì)量 材料進(jìn)行極端精度機(jī)械加工。
在此伺服閥中，盡管開/關(guān)元件的沖程僅幾微米，但所涉及的力和加 速度始終引起關(guān)閉期間開/關(guān)元件的至少一個回彈。零件的高等級硬度、 存在與存在高壓力梯度情況下燃料流動相關(guān)聯(lián)的蒸氣，以及沿1毫米的 百分之1-2寬度的環(huán)接觸的減小表面都有利于所述回彈，使得通常發(fā)生 控制腔的重新打開以及對應(yīng)排空。
另外，在已知注射器中，開/關(guān)元件的磨損以及伺服圓Xvf應(yīng)停滯于關(guān)閉位置中的磨損致使在注射器壽命期間伺服閥的操作可惡化，因?yàn)殚_/
關(guān)元件的關(guān)閉行程以及因此控制腔的打開持續(xù)時間變化。因此，用于管
理注射器的控制單元中作出的所有設(shè)定均不能考慮由于磨損引起的變化 (其完全不可預(yù)知)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料注射器，其中伺服閥的 操作將呈現(xiàn)高穩(wěn)定性，從而排除由于開/關(guān)元件的回彈引起的缺點(diǎn)并減少 零件的磨損。
本發(fā)明的以上目的由一種用于內(nèi)燃機(jī)的具有高操作穩(wěn)定性的燃料注 射器提供，所述燃料注射器具有通常由開/關(guān)元件經(jīng)由彈性構(gòu)件保持關(guān)閉 的伺服閥，所述開/關(guān)元件可移動預(yù)設(shè)沖程以通過與所述彈性構(gòu)件相反而 起作用的電致動器的錨來打開所述伺服閥，所述錨與所述開/關(guān)元件分離 且可移動大于所述預(yù)設(shè)沖程的沖程，所述注射器特征在于所述錨和所述 開/關(guān)元件的重量以及所述沖程的長度經(jīng)定尺寸以使得關(guān)閉所述伺服閥 后所述錨將使所述開/關(guān)元件的回彈衰減。


為了更好地理解本發(fā)明，本文僅借助非限定性實(shí)例在附圖的幫助下 描述其一些優(yōu)選實(shí)施例，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于內(nèi)燃機(jī)的高穩(wěn)定性燃料注射器 的局部垂直截面；
圖2是放大比例的圖1的細(xì)節(jié)；
圖3是進(jìn)一步放大比例的圖2的一部分；
圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖2的細(xì)節(jié)的垂直截面；
圖5是進(jìn)一步放大比例的圖4的一部分；
圖6是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的圖2的細(xì)節(jié)的垂直截面；
圖7是進(jìn)一步放大比例的圖6的一部分；
圖8是根據(jù)本發(fā)明具有高操作穩(wěn)定性的另一類型的注射器的局部垂直截面；以及
圖9-11是本發(fā)明的注射器的操作的比較圖表。
具體實(shí)施例方式
參看圖1，用于內(nèi)燃機(jī)(明確地說，柴油機(jī))的燃料注射器總體由1 表示。注射器1包括中空主體或殼2，其沿縱軸3延伸且具有側(cè)入口 4， 所述側(cè)入口 4經(jīng)設(shè)計(jì)以連接到用于在高壓力(例如，1800巴范圍內(nèi)的壓 力)下攝入燃料的導(dǎo)管。殼2以用于在上述高壓力下注射燃料的噴嘴或 霧化器(在圖中不可見)終止，所述噴嘴或注射霧化器經(jīng)由導(dǎo)管4a與入 口 4連通。
殼2具有軸向室6，其中容納定量給料伺服閥5，所述定量給料伺服 閥5包括具有軸向孔9的閥主體7。桿10可以針對壓力下的燃料不漏流 體的方式在孔9中軸向滑動，以便控制注射。殼2具備另一室14，其與 室6共享相同軸且容納電致動器15，電致動器15包括經(jīng)設(shè)計(jì)以控制呈 有凹口盤形式的錨17的電磁體16。明確地說，電磁體16包括磁芯19， 其具有垂直于軸3的極表面20且由支撐件21固持于適當(dāng)位置。
電致動器15具有軸向室22，其與伺服閥5向通常燃料槽的排放口 連通。由螺旋壓縮彈簧23界定的彈性構(gòu)件容納于室22中。彈簧23經(jīng)預(yù) 載以便在與由電磁體16 (當(dāng)其被激勵時)施加的吸引力相對的方向上在 錨17上施加推力作用。彈簧23通過中間體(總體由12a表示)對錨17 起作用，所述中間體包括由由具有用于引導(dǎo)彈簧23的一端的銷12的單 片制成的凸緣24形成的嚙合構(gòu)件。由非磁性材料制成的薄片13位于錨 17的頂部平面表面17a與芯19的極表面20之間，以便保證錨17與芯 19之間的某一間隙。
閥主體7包括用于控制待注射燃料的劑量的腔26，其包含由孔9的 側(cè)表面徑向定界的空間?？刂魄?6的體積軸向地由桿10的類似截頂圓 錐體形狀的端表面25以及由孔9本身的端壁27定界。控制腔26經(jīng)由制 造于主體2中的導(dǎo)管32和制造于閥主體7中的入口導(dǎo)管28而永久地與入口4連通。導(dǎo)管28具備經(jīng)校準(zhǔn)伸展29，其在端壁27的附近延展到控 制腔26中。在閥主體7的外側(cè)上，入口導(dǎo)管28延展到環(huán)形腔30中，導(dǎo) 管32也延展到所述環(huán)形腔30中。
閥主體7此外包括容納于室6的部分34中的凸緣33，其具有加大 的直徑。凸緣33軸向設(shè)定為以不漏流體的方式通過旋擰于室6的部分 34的內(nèi)螺紋37上的螺紋環(huán)螺母36而與室6的肩部35接觸。
如在以下內(nèi)容中將更清楚看到，錨17與由引導(dǎo)元件軸向引導(dǎo)的襯套 41相關(guān)聯(lián)，所述引導(dǎo)元件由軸向閥桿38形成，所述襯套41由具有閥主 體7的凸緣33的單片制成。閥桿38以懸臂方式在與孔9相對的一側(cè)上 (即，朝向室22)從凸緣33本身延伸。閥桿38具有圓柱形側(cè)表面39， 所述圓柱形側(cè)表面39引導(dǎo)襯套41的軸向滑動。明確地說，襯套41具有 圓柱形內(nèi)表面40，其以大體上不漏流體的方式例如以小于4 、m的直徑 游隙或另外借助環(huán)形密封元件的插入而耦合到閥桿38的側(cè)表面39。
控制腔26還具有用于燃料的出口通路42a，其具有限制或經(jīng)校準(zhǔn)伸 展53，所述限制或經(jīng)校準(zhǔn)伸展53—般具有在150與300 、m之間的直徑。 出口通路42a與制造于凸緣33和閥桿38內(nèi)部的排放導(dǎo)管42連通。導(dǎo)管 42包括隱蔽的軸向伸展43，其具有大于經(jīng)校準(zhǔn)伸展53的直徑的直徑； 以及與軸向伸展43連通的至少一個大體上徑向伸展44。有利地，可設(shè) 想以恒定角距離設(shè)定的兩個或兩個以上徑向伸展44，其延展到由閥桿38 的側(cè)表面39的凹槽形成的環(huán)形腔46中。圖1中，提供兩個伸展44，其 朝向錨17相對于軸3傾斜。
環(huán)形腔46制造于鄰近于凸緣33的軸向位置中且由襯套41的端部分 打開/關(guān)閉，所述端部分形成用于所述環(huán)形腔46且因此還用于導(dǎo)管42的 徑向伸展44的開/關(guān)元件47。開/關(guān)元件47與用于關(guān)閉伺服閥5的對應(yīng) 掣子協(xié)作。明確地說，開/關(guān)元件47以具有向下擴(kuò)張的類似截頂圓錐體 45 (圖2)形狀的內(nèi)表面的伸展終止，且所述伸展經(jīng)設(shè)計(jì)以抵靠設(shè)定于 凸緣33與閥桿38之間的類似邀頂圓錐體形狀的連接器49而停止。有利地，連接器49具有由環(huán)形凹槽50分離的類似截頂圓錐體形狀 的表面49a和49b兩個部分，其具有大體上類似直角三角形形狀的橫截 面。開/關(guān)元件47的類似截頂圓錐體形狀的表面45以不漏流體的方式與 類似截頂圓錐體形狀的表面49a的部分嚙合，其抵靠該部分而停止于關(guān) 閉位置。由于這些表面45與49a之間的磨損，在某一時間之后，開/關(guān) 元件47的關(guān)閉位置需要襯套41朝向連接器49的較大沖程，從而始終界 定等于環(huán)形凹槽50的圓柱形伸展的直徑的密封表面的最大直徑。
錨17由磁性材料制成且由不同片組成，即與襯套41分離。其具有 帶有平面底部表面57的中心部分56,和具有朝向外部傾斜的橫截面的 有凹口環(huán)形部分58。中心部分56具有軸向孔59，借助于所述軸向孔59， 錨17沿襯套41的軸向部分以某一程度的軸向游隙嚙合，所述軸向部分 抵抗彈簧23作用于開/關(guān)元件47上以打開伺服閥5。
根據(jù)本發(fā)明，襯套41的軸向部分具有一突起，所述突起經(jīng)設(shè)計(jì)以由 錨17的表面57嚙合，以便允許后者進(jìn)行大于開/關(guān)元件47的沖程的軸 向沖程。在圖1-3的實(shí)施例中，襯套41的軸向部分由制造于襯套41的 凸緣60上的頸部61形成。頸部61具有小于襯套41且因此還小于凸緣 60的直徑。
凸緣24具有平面表面65，其經(jīng)設(shè)計(jì)以與錨17的與表面57相對的 表面17a嚙合。襯套41的突起由肩部62組成，肩部62形成于頸部61 與凸緣60之間，且以某一方式設(shè)定以便以凸緣24的表面65為錨17產(chǎn) 生外殼A，使得產(chǎn)生預(yù)設(shè)量的軸向間隙G (圖3)以便實(shí)現(xiàn)錨17與襯套 41之間的相對軸向位移。
另外，中間體12a包括用于與襯套41連接的軸向銷63，其由具有 凸緣24的單片制成，且在對應(yīng)座40a(圖2)中剛性固定到襯套41。有 利地，座40a具有稍大于襯套41的內(nèi)表面40的直徑的直徑。以此方式， 將經(jīng)研磨以提供與閥桿38的表面39的不漏流體的接觸的表面40具有減 小的長度，其具有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點(diǎn)。連接銷63在與引導(dǎo)銷12相對的方向上從凸緣24的平面表面65軸 向延伸。在閥桿38的表面39與襯套41的表面40之間， 一般存在某一 量的燃料泄漏，其延展到閥桿39的末端與連接銷63之間的隔室48中。 為了實(shí)現(xiàn)泄漏到隔室48中的燃料朝向室22的排放，中間體12a具備軸 向孔64。
凸緣24的表面65與襯套41的肩部62之間的距離或空間組成錨17 的外殼A (同樣見圖3)。凸緣24的平面表面65對襯套41的頸部61的 端表面66施加壓力，使得唯一地界定外殼A。在肩部62與開/關(guān)元件47 之間，襯套41具有外表面68，所述外表面68具有中間部分67，中間部 分67具有減小的直徑，以便減小襯套41的慣性。
假定薄片13相對于芯19的極表面20固定，當(dāng)襯套41由彈簧23 通過中間體12a固持于伺服閥5的關(guān)閉位置時，平面表面17a距薄片13 的距離組成錨17的沖程或提升量C，其始終大于所述錨17在其外殼A 中的間隙G。因此發(fā)現(xiàn)錨17抵靠肩部62安置于圖1-3中指示的位置中， 如在以下內(nèi)容中將更清楚地看到。實(shí)際事實(shí)上，由于薄片13為非磁性的， 所以其可占據(jù)不同于所假設(shè)軸向位置的軸向位置。
開/關(guān)元件47的打開的沖程或提升量I等于錨17的提升量C與間隙 G之間的差。因此，凸緣24的表面65通常從薄片13向下突起等于開/ 關(guān)元件47的提升量I的距離，錨17沿所述距離向上拖拉凸緣24。錨17 因此可沿頸部61執(zhí)行等于所述間隙G的超沖程，其中錨17的軸向孔59 由頸部61軸向引導(dǎo)。
以下內(nèi)容中描述圖1-3的伺服閥5的操作。
當(dāng)電磁體16未經(jīng)由作用于主體12a上的彈簧23被激勵時，開/關(guān)元 件47固持為以其類似截頂圓錐體形狀的表面45抵靠連接器49的類似截 頂圓錐體形狀的部分49a而安置，使得伺服閥5關(guān)閉。假定由于重力和/ 或先前關(guān)閉沖程(其在下文中將看到)的緣故，發(fā)現(xiàn)錨17從薄片13脫 離并抵靠肩部62安置。然而，此假設(shè)不影響本發(fā)明的伺服閥5的操作的有效性，伺服閥5的操作與電磁體16被激勵的瞬間錨17的軸向位置無 關(guān)。
因此在環(huán)形腔46中，已設(shè)置燃料壓力，其值等于注射器1的供應(yīng)的 壓力。當(dāng)電磁體16被激勵以執(zhí)行伺服閥5的打開步驟時，芯19吸引錨 17，其在開始時執(zhí)行等于圖3中說明的間隙G的無負(fù)載行程，直到其與 凸緣24的表面65接觸為止，大體上不會影響襯套41的位移。接下來， 錨17上電磁體16的作用克服彈簧23的力，且經(jīng)由凸緣24和固定銷63 朝向芯19拖拉襯套41，使得開/關(guān)元件47打開伺服閥5。因此，在此階 段中，錨17和襯套41共同移動且遵循對于錨17所允許的整個沖程C 的伸展I。
當(dāng)電磁體16的激勵停止時，彈簧23經(jīng)由主體12a促使襯套41朝向 圖1-3的位置執(zhí)行沖程I以關(guān)閉伺服閥5。在此關(guān)閉沖程I的第一伸展期 間，凸緣24以表面65連同其一起拖拉錨17，錨17因此與襯套41且因 此與開/關(guān)元件47—起移動。在沖程I結(jié)束時，開/關(guān)元件47抵靠閥主體 7的連接器49的類似截頂圓錐體形狀的表面49a的部分沖擊其圓錐形表 面45。
由于應(yīng)力類型、小接觸面積以及開/關(guān)元件47和閥主體7的硬度， 在沖擊后開/關(guān)元件47克服彈簧23的作用而回彈。還因?yàn)樵诖嬖谙喈?dāng)大 量的燃料蒸氣的情況下發(fā)生沖擊，而有利于回彈。事實(shí)上，錨17繼續(xù)其 朝向閥主體7的行程，從而恢復(fù)存在于外殼A中部分56的平面表面57 與凸緣60的肩部62之間的間隙G。
在發(fā)生第一沖擊的瞬間，開/關(guān)元件47顛倒其運(yùn)動方向且開始朝向 錨17移動，從而執(zhí)行第一回彈。彈簧23現(xiàn)再次朝向螺線管閥的關(guān)閉位 置推動襯套41。因此以對應(yīng)回彈發(fā)生第二沖擊，等等，使得產(chǎn)生具有減 小的幅值的一串回彈，如圖9中的虛線所指示。
在從第一沖擊起某一時間之后，接著發(fā)生部分56的平面表面 對 襯套41的肩部62的沖擊。由于此沖擊的緣故，且還由于錨17的較大動量(歸因于其具有比沖程I大的長度的沖程C)，且由于錨17的軸3的 方向上較大的流體-動態(tài)阻力，襯套41的回彈明顯減小或甚至消失。
有利地，錨17和襯套41的重量、錨17的沖程C，以及開/關(guān)元件 47的沖程I經(jīng)定尺寸，使得錨17對襯套41的沖擊(由圖9中點(diǎn)P表示) 將在電磁體16去激勵之后立即在第一回彈期間發(fā)生，所述第一回彈是具 有最大幅值的回彈。在此情況下，錨17對肩部62的沖擊阻止第一回彈， 使得進(jìn)一步回彈也證明是具有較小幅值。
為了獲得第一回彈期間的沖擊P，如果錨17的重量大體上等于襯套 41的重量，那么開/關(guān)元件47的沖程I可在12與30 、m之間，且間隙G 可在6與30、m之間，使得沖程C將在18與60、m之間。因此，錨17 的提升量C與開/關(guān)元件47的沖程I之間的比率C/I可在1.5與2之間， 而提升量I與間隙G之間的比率I/G可在0.4與5之間。出于圖形清晰 的原因，在圖中，沖程I、 G和C不與所界定的值的范圍成比例。
圖9和IO展示圖1-3的螺線管閥5的操作的圖，其與根據(jù)已知技術(shù) 的螺線管閥的操作進(jìn)行比較。在圖9中，與錨17分離的開/關(guān)元件47相 對于閥主體7的位移由實(shí)線指示，作為時間t的函數(shù)。錨17和襯套41 兩者已每一者制造成具有約2g的重量。坐標(biāo)軸Y上指示的值"I"表示 對于開/關(guān)元件47所允許的最大沖程I。而根據(jù)已知技術(shù)的開/關(guān)元件的 行程由虛線指示在此元件中，錨相對于襯套固定或由具有襯套的單片 制成，且總重量在4g范圍內(nèi)。通過顯示開/關(guān)元件47的有效位移來獲得 兩個圖。從兩個圖中顯然，主要由于錨17與襯套41分離的事實(shí)，根據(jù) 本發(fā)明的開/關(guān)元件47的打開運(yùn)動與根據(jù)已知技術(shù)的開/關(guān)元件的打開運(yùn) 動相比以較迅速的響應(yīng)發(fā)生。
在關(guān)閉運(yùn)動結(jié)束時，根據(jù)已知技術(shù)的開/關(guān)元件執(zhí)行具有減小幅值的 一系列回彈，其中第一回彈的幅值顯然相當(dāng)大。而對于根據(jù)本發(fā)明的開/ 關(guān)元件47，由于沖擊P的緣故，第一回彈的幅值證明是比已知技術(shù)的第 一回彈的幅值減小到近似三分之一。同樣，后續(xù)回彈較快地衰減。在圖9中坐標(biāo)軸Y上，所給定的值"C"等于對于錨17所允許的最 大沖程。在圖9中，此外以點(diǎn)劃線指示錨17的位移，其除開/關(guān)元件47 的沖程I外還執(zhí)行等于錨17與凸緣24之間的間隙G的超沖程。在錨17 的關(guān)閉沖程C即將結(jié)束時，在由點(diǎn)P表示的瞬間，錨17沖擊襯套41的 肩部62，而此執(zhí)行第一回彈使得襯套41由錨17朝向關(guān)閉位置推動。從 此沖擊的瞬間起，錨17保持與肩部62接觸，從而與襯套41 一起不易察 覺地振蕩。
圖10中以非常放大的比例指示圖9的圖，大體上從其中發(fā)生第一回 彈的伸展開始。因此清楚地顯現(xiàn)，在錨17沖擊肩部62之后，襯套41 與所述錨17事實(shí)上一起振蕩，實(shí)質(zhì)上不重新打開環(huán)形腔46，因此防止 控制腔26突然排空。以此方式，減小或排除針對控制腔26中的壓力設(shè) 想的變化梯度的任何更改，以及因此霧化器的針的關(guān)閉的任何延遲。
一般來說，給定開/關(guān)元件47的相同沖程I，錨17與凸緣24之間的 間隙G越大，其行程相對于襯套41的行程的延遲就越大，使得圖10的 點(diǎn)劃線朝右移位。開/關(guān)元件47的第一回彈的程度證明是較大，直到開/ 關(guān)元件47的重新打開行程期間發(fā)生沖擊點(diǎn)P為止。然而，由于錨17已 獲得較大速度(由于較大動量的緣故)，所以沖擊抵消了回彈階段中襯套 41的動能，襯套41現(xiàn)可在較低速度下朝向關(guān)閉位置返回，而實(shí)質(zhì)上沒 有任何進(jìn)一步回彈，或僅具有有可忽略幅值的開/關(guān)元件47的幾個回彈。
而如果錨17與凸緣24之間的間隙G較小，那么在開/關(guān)元件47的 第一回彈處，肩部62立即遇到錨17。錨17因此可被向前拖拉，顛倒其 運(yùn)動并對彈簧23施加反作用力。在此情況下，第一回彈之后的回彈串可 在時間上較長。然而，這些后續(xù)回彈也證明是很大程度上衰減，即具有 小很多的程度，使得其不能引起控制腔26中的壓力的減小。因此，不存 在控制腔26中燃料的壓力的異常重構(gòu)。最后，錨17同樣由于重力而保 持與肩部62接觸。
優(yōu)選地，錨17和開/關(guān)元件47的沖程可經(jīng)選擇使得錨17對肩部62的沖擊確切地在開/關(guān)元件47在第一回彈之后重新關(guān)閉螺線管閥5的瞬 間，即在點(diǎn)P與第一回彈的結(jié)束重合的瞬間(如圖11的圖中所指示)發(fā) 生。出于所述目的，在上文描述的圖1-3的注射器的情況下，假定開/關(guān) 元件47呈現(xiàn)近似2.5 mm的密封直徑，彈簧23的預(yù)載近似50 N且其硬 度近似35 N/mm，且錨17和襯套41的總重量近似2 g，開/關(guān)元件47的 提升量I可在18與22 、m之間，間隙G可為近似10 、m使得沖程C將 在28與32、m之間。因此，錨17的提升量C與開/關(guān)元件47的提升量 I之間的比率C/I可在1.45與1.55之間，而提升量I與間隙G之間的比 率I/G可在1.8與2.2之間。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是，即使錨17對已靜止的肩部62執(zhí)行具有較小 幅值的一串進(jìn)一步回彈，但事實(shí)上總體避免開/關(guān)元件47在連接器49的 停滯表面49a上的后續(xù)回彈。這些回彈，除對控制腔26中壓力的發(fā)展(即， 對伺服閥5的關(guān)閉以及對所述關(guān)閉的瞬間的精度)沒有任何影響外，也 不具有例如對具有不滲透性且具有相互滑動的表面的磨損的一致性因 此，伺服闊5將隨時間呈現(xiàn)高操作穩(wěn)定性，其即使在開/關(guān)元件47和表 面49a磨損的情況下也不會減小。另外，由于錨17的表面57的沖擊對 臨時靜止的肩部62發(fā)生，所以在所述沖擊中，兩個表面之間的相對速度 減小。此解決方案的額外優(yōu)點(diǎn)在于以下事實(shí)表面57在肩部62上的沖 擊的機(jī)械效果減小，使得注射器的服務(wù)壽命增加。
在圖4-8的實(shí)施例中，與圖1-3的實(shí)施例的零件類似的零件由相同 參考標(biāo)號表示，且將不再進(jìn)一步描述。已針對圖1-3中說明的實(shí)施例獲 得圖9-11的伺服閥的操作的圖。然而，其非常適于定性描述其它實(shí)施例 的工作原理。
根據(jù)圖4和5的實(shí)施例，為了減少打開開/關(guān)元件47的次數(shù)，尤其 當(dāng)在低壓力下對注射器1進(jìn)行供應(yīng)時，在錨17的部分56的表面57與閥 主體7的凸緣33的頂部表面的凹陷51之間插入螺旋壓縮彈簧52。彈簧 52經(jīng)預(yù)載以便施加遠(yuǎn)低于由彈簧23施加的力但足以保持錨17以表面17a與凸緣24的表面65接觸的力，如圖4和5中所指示。
為了實(shí)現(xiàn)在第一回彈期間錨17沖擊肩部62的操作，如圖9和10 中所說明，在開/關(guān)元件47的沖程在12與30 、m之間的情況下，在此實(shí) 施例中，錨17的間隙G可選擇在10與30 、m之間，使得沖程C-I+G 在22與60、m之間，比率C/I在1.83與2之間，且比率I/G在1與1.2 之間。在此實(shí)施例中，在電磁體16激勵后，錨17—方面遵循朝向芯19 的較短行程，且另一方面連同其一起立即拖拉襯套41。因此實(shí)現(xiàn)開/關(guān)元 件47的較快打開，即開/關(guān)元件47對于對應(yīng)命令的較快響應(yīng)。
為了實(shí)現(xiàn)在第一回彈結(jié)束時錨17沖擊肩部62的操作，如圖11中所 說明，開/關(guān)元件47的沖程可在18與22、m之間，且錨17的間隙G可 等于近似10 、m，使得同樣在此情況下，沖程C=I+G將在28與32 、m 之間，比率C/I在1.45與1.55之間，且比率I/G在1.8與2.2之間。出 于圖形清晰的原因，在圖1-7中，沖程I、 G和C不與上文所界定的值的 范圍成比例。
在圖6和7的實(shí)施例中，襯套41與錨17之間的嚙合構(gòu)件由由具有 襯套41的單片制成的輪緣或環(huán)形凸緣74表示。明確地說，凸緣74具有 平面表面75，其經(jīng)設(shè)計(jì)以與由錨17的平面表面17a的環(huán)形凹陷77形成 的肩部76嚙合。
錨17的中心部分56此處能夠在襯套41的軸向部分82上滑動，鄰 近于輪緣74。另外，輪緣74鄰近于襯套41的端表面80，其與凸緣24 的表面65接觸。顯然，環(huán)形凹陷77具有比輪緣74的厚度大的深度，以 便實(shí)現(xiàn)錨17朝向電磁體16的芯19的整個沖程。錨17的肩部76通常通 過壓縮彈簧52以與已針對圖4和5的實(shí)施例看到的方式類似的方式保持 與輪緣74的平面表面75接觸。
在圖8的實(shí)施例中，閥主體7的凸緣33此處具備圓錐形凹陷83， 控制腔26的出口通路42a的經(jīng)校準(zhǔn)部分53在其中延展。此伺服閥的開/ 關(guān)元件由球84組成，球84由閥桿85通過引導(dǎo)板86控制。閥桿85包括部分87，其能夠在又由具有具備軸向孔90的凸緣89的單片制成的套管 88中滑動，所述凸緣89通過螺紋環(huán)螺母91抵靠閥主體7的凸緣33保 持固定?？?0具有實(shí)現(xiàn)從控制腔26朝向室22排放燃料的目的。
閥桿85此外包括具有減小的直徑的部分92，錨17能夠在部分92 上滑動，所述錨17通常由于彈簧93的作用而抵靠插入在閥桿85的凹槽 95中的C形環(huán)94安置。凹槽95使閥桿85的部分92與包括彈簧23在 上面起作用的凸緣24的端部分12a以及用于引導(dǎo)彈簧23本身的末端的 銷12分離。彈簧23因此通過包括凸緣24和闊桿85的嚙合構(gòu)件而作用 于開/關(guān)元件84上。
經(jīng)設(shè)計(jì)以由錨17的中心部分56的表面57嚙合的突起構(gòu)件由設(shè)定于 閥桿85的兩個部分87與92之間的環(huán)形肩部97組成。肩部97以一方式 設(shè)定以便以C形環(huán)94的底部表面界定錨17的外殼A。另外，肩部97 以錨17的部分56的表面57形成錨17的間隙G。
事實(shí)上，錨17的頂部表面17a以電磁體16的極表面20上的薄片 13形成閥桿85以及因此還有開/關(guān)元件84的沖程I，而錨17的沖程C 以與已針對圖4和5的實(shí)施例看到的方式類似的方式由間隙G與沖程I 之和形成。最后，閥桿具有底部凸緣98，其經(jīng)設(shè)計(jì)以在大于開/關(guān)元件 84的沖程I的沖程h之后與板86嚙合。凸緣98經(jīng)設(shè)計(jì)以在從凹槽95 移除C形環(huán)94的情況下被套管88的凸緣89阻止。
圖8的伺服閥5的操作類似于圖4和5的實(shí)施例的伺服閥的操作， 且此處將不重復(fù)。在開/關(guān)元件或球84的關(guān)閉行程中，此連同板86和閥 桿85 —起經(jīng)受回彈。錨17接著沖擊閥桿85的肩部97，從而衰減或排 除其回彈。沖程I和C以及間隙G的值可經(jīng)選擇以便根據(jù)圖11的圖使 回彈衰減。
在圖8的注射器(其具有開/關(guān)元件84，所述開/關(guān)元件84為球形且 具有近似1.33 mm的直徑和0.65 mm的密封直徑，錨重量近似為2 g， 閥桿85重量近似為3 g，彈簧23的預(yù)載為80 N且其硬度為50 N/mm)的特定情況下，可能以在30與45 、m之間的開/關(guān)元件84的沖程I實(shí)現(xiàn) 根據(jù)圖11的圖的操作。此處還假定等于近似10 、m的間隙G，獲得在 40與55 、m之間的沖程C，使得比率C/I可在1.2與1.3之間，而比率 1/G可在3與4.5之間。同樣在圖8的情況下，出于圖形清晰的原因，沖 程I、 G和C不與所界定的值的范圍成比例。
從上文所見看出，根據(jù)本發(fā)明的注射器1與已知技術(shù)的注射器相比 的優(yōu)點(diǎn)很明顯。首先，與開/關(guān)元件(即，與引導(dǎo)襯套41 (圖l-7)或與 引導(dǎo)閥桿85 (圖8))分離且可獨(dú)立于開/關(guān)元件47 (個別地為84)而移 位的錨17實(shí)現(xiàn)減小或排除在關(guān)閉行程結(jié)束時開/關(guān)元件的回彈。以此方 式，避免需要注射大于所設(shè)想燃料體積的燃料體積、且避免需要改變空 氣-燃料比例，且因此不再存在減少引擎廢氣造成的環(huán)境污染的問題。
明確地說，根據(jù)本發(fā)明，在錨17和開/關(guān)元件的沖程以一方式定尺 寸而使得錨17對襯套41或閥桿85的沖擊在第一回彈結(jié)束時發(fā)生的情況 下，對應(yīng)表面的任何磨損減少，且第一回彈之后的所述串回彈被排除， 使得注射器的壽命以及注射器的操作隨時間的穩(wěn)定性兩者增加。
顯然，可對注射器1作出其它修改和改進(jìn)，而不會脫離本發(fā)明的范 圍。舉例來說，在圖1-5的實(shí)施例中，可排除襯套41的凸緣60。為了 調(diào)節(jié)外殼A中錨板17之間的間隙G，可能插入至少一個具有適當(dāng)模塊 化厚度(例如，以5、m等級)的盤狀間隔件，其與錨板17本身同軸。
在圖6和7的實(shí)施例中，保持環(huán)78也可焊接于襯套41上，代替以 可移除方式安裝。另外，在此實(shí)施例中，可能排除彈簧52而使得錨板 17如在圖1-3的實(shí)施例的情況下那樣起作用。薄片13又可具有小于凸 緣24的外徑且在等于錨板17的內(nèi)徑的限度內(nèi)的內(nèi)徑。在此情況下，薄 片13保持約束于外殼A中且因此不能經(jīng)歷任何徑向位移。顯然，在此 情況下，外殼A的軸向長度必須增加薄片13本身的厚度。
另外，圖1-7的閥桿38與閥主體7的凸緣33之間的連接器49可沒 有凹槽50，且開/關(guān)元件47的類似截頂圓錐體形狀的表面45可由尖銳邊緣代替。最后，在圖8的實(shí)施例中，肩部97可由類似于圖6和7的實(shí)施 例的環(huán)81的環(huán)代替。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的具有高操作穩(wěn)定性的燃料注射器，其具有通常由開/關(guān)元件(47、84)經(jīng)由彈性構(gòu)件(23)保持關(guān)閉的伺服閥(5)，所述開/關(guān)元件(47、84)可移動預(yù)設(shè)沖程(I)以通過與所述彈性構(gòu)件(23)相反而起作用的電致動器(15)的錨(17)來打開所述伺服閥(5)，所述錨(17)與所述開/關(guān)元件(47、84)分離且可移動大于所述預(yù)設(shè)沖程(I)的沖程(C)，所述注射器特征在于所述錨(17)和所述開/關(guān)元件(47、84)的重量以及所述沖程(C、I)的長度經(jīng)定尺寸以使得關(guān)閉所述伺服閥(5)后所述錨(17)將使所述開/關(guān)元件(47、84)的回彈衰減。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射器，其中所述開/關(guān)元件(47、 84)與 對應(yīng)掣子(49、 83)協(xié)作以關(guān)閉所述伺服閥(5)，所述注射器特征在于 所述錨(17)被帶入關(guān)閉位置，以便與所述開/關(guān)元件(47、 84)嚙合延 遲以致反抗抵靠所述掣子(49、 83)的所述開/關(guān)元件(47、 84)的回彈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的注射器，特征在于所述回彈是緊接在所述 電致動器(15)去激勵之后的第一回彈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的注射器，特征在于所述錨(17)在所述開/ 關(guān)元件(47、 84)在所述第一回彈之后重新關(guān)閉所述螺線管閥(5)的瞬 間與所述開/關(guān)元件(47、 84)嚙合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射器，其中所述伺服閥(5)具有閥主體 (7)，所述閥主體(7)包括控制腔(26)，所述控制腔(26)具備用于燃 料的經(jīng)校準(zhǔn)出口 (29)且具備經(jīng)設(shè)計(jì)以由所述開/關(guān)元件(47、 84)關(guān)閉 的出口通路(42a),所述注射器特征在于所述錨(17)由對應(yīng)引導(dǎo)元件 (61、 82、 92)沿所述較大沖程(C)軸向引導(dǎo)，所述彈性構(gòu)件(23)通 過嚙合構(gòu)件(24、 74、 94)而作用于所述開/關(guān)元件(47、 83)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的注射器，特征在于所述錨(17)包括平面 表面(57)，所述平面表面(57)經(jīng)設(shè)計(jì)以與由所述引導(dǎo)元件(61、 82、 92)承載的突起構(gòu)件(62; 78, 81; 97)軸向嚙合，以便界定所述錨(17) 的軸向外殼(A)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的注射器，特征在于所述較大軸向沖程(C) 在18與60、m之間，所述軸向沖程(C)與所述間隙(G)之間的差等 于所述預(yù)設(shè)沖程(1)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的注射器，特征在于為了在對應(yīng)于所述開/關(guān) 元件(47、 84)的所述第一回彈的點(diǎn)處獲得所述沖擊，所述軸向沖程(C) 與所述預(yù)設(shè)沖程之間的比率(C/I)在1.5與2之間，所述預(yù)設(shè)沖程(I) 與所述間隙(G)之間的比率(I/G)在1與2之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射器，特征在于所述引導(dǎo)元件由由具有 所述開/關(guān)元件(47)的單片制成的襯套(41)形成，所述彈性構(gòu)件(23) 通過中間體(12a)作用于所述襯套(41)上，以將所述開/關(guān)元件(47) 帶入所述關(guān)閉位置中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的注射器，特征在于所述伺服閥(5)具有 閥主體(7)，所述閥主體(7)包括用于引導(dǎo)所述襯套(41)的軸向閥桿 (38)，所述控制腔(26)的所述出口通路(42a)包括由所述軸向閥桿(38) 承載的排放導(dǎo)管(42)，所述排放導(dǎo)管(42)包括延展到所述閥桿(38) 的側(cè)表面(39)上的至少一個大體上徑向伸展(44);所述襯套(41)可 在所述伸展(44)的關(guān)閉位置與打開位置之間滑動。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的注射器，特征在于所述突起構(gòu)件(62; 78、 81)由所述襯套(41)承載于一位置中以使得在所述電致動器(15)操 作后，所述錨(17)將所述開/關(guān)元件(47)帶入所述打開位置中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的注射器，特征在于所述錨(17)包括中 心部分(56)，所述中心部分(56)具有經(jīng)設(shè)計(jì)以與突起構(gòu)件(62; 78、 81)軸向嚙合的平面表面(57),所述襯套(41)的端表面(66、 80)與 所述中間元件(12a)的平面表面(65)接觸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的注射器，特征在于所述嚙合構(gòu)件由所述 中間體(12a)的凸緣(24)形成，所述襯套(41)剛性連接到所述中間 體(12a)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的注射器，特征在于所述突起構(gòu)件(62; 78、 81)包括由所述襯套(41)的頸部(61)形成的環(huán)形肩部(62)，所述錨(17)的所述中心部分(56)可在所述頸部(61)上滑動，所述凸緣(24) 具備經(jīng)設(shè)計(jì)以界定所述預(yù)設(shè)沖程(I)的平面表面(65)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的注射器，特征在于所述錨(17)的與所 述平面表面(57)相對的另一表面(17a)經(jīng)設(shè)計(jì)以由所述凸緣(24)的 所述平面表面(65)嚙合，所述頸部(61)的端表面(66)與所述凸緣(24)的所述平面表面(65)接觸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的注射器，特征在于所述嚙合構(gòu)件由所述 襯套(41)的環(huán)形輪緣(74)形成，所述中間體(12a)具備具有連接到 所述襯套(41)的銷(63)的凸緣(24)，所述端表面由所述襯套(41) 的端表面(80)形成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的注射器，特征在于所述環(huán)形輪緣(74) 鄰近于所述端表面(80)，所述錨(17)的所述另一表面(17a)包括具 有大于所述環(huán)形輪緣(74)的厚度的深度的環(huán)形凹陷(77)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的注射器，特征在于所述襯套(41)具備 環(huán)形凹槽(79),所述環(huán)形凹槽(79)鄰近于所述軸向部分(82)且經(jīng)設(shè) 計(jì)以容納包含于所述突起(78、 81)中的環(huán)(78)以便嚙合所述錨(17)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的注射器，特征在于所述環(huán)(78)具有模 塊化厚度以便實(shí)現(xiàn)所述較大沖程(C)的調(diào)節(jié)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的注射器，特征在于所述環(huán)(78)經(jīng)設(shè)計(jì) 以支撐具有模塊化厚度以便實(shí)現(xiàn)所述較大沖程(C)的調(diào)節(jié)的至少一個 間隔件(80)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的注射器，特征在于所述中間體(12a)具 備孔(64)，所述孔(64)經(jīng)設(shè)計(jì)以將在所述襯套(41)與所述中間體(12a) 之間的隔室(48)設(shè)定為與用于從所述控制腔(26)排放所述燃料的室(22)連通。
22. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的注射器，特征在于所述錨的重量大體上等 于所述襯套(41)的重量。
23. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的注射器，特征在于為了在所述開/關(guān)元件在 所述第一回彈之后重新關(guān)閉所述螺線管閥(5)的所述瞬間獲得所述沖擊， 所述較大沖程(C)與所述預(yù)設(shè)沖程(I)之間的所述比率(C/I)在1.45 與1.55之間，所述預(yù)設(shè)沖程(I)與所述間隙(G)之間的所述比率(I/G) 在1.8與2.4之間。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射器，特征在于所述開/關(guān)元件由球(84) 形成，所述引導(dǎo)元件由經(jīng)設(shè)計(jì)以控制所述球(84)的閥桿(85)形成， 所述彈性構(gòu)件(23)通過中間體(12a)作用于所述閥桿(84)上以將所 述開/關(guān)元件(84)帶入所述關(guān)閉位置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的注射器，特征在于為了在所述開/關(guān)元件 在所述第一回彈之后重新關(guān)閉所述螺線管閥(5)的所述瞬間獲得所述沖 擊，所述較大沖程(C)與所述預(yù)設(shè)沖程(I)之間的所述比率(C/I)在 1.45與1.55之間，所述預(yù)設(shè)沖程(I)與所述間隙(G)之間的所述比率(I/G)在1.8與2.4之間。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注射器，特征在于彈性元件(52)插入于 所述錨(17)與所述閥主體(7)之間，所述彈性構(gòu)件(23)的作用在所 述彈性元件(52)上占優(yōu)勢，所述彈性元件(52)經(jīng)預(yù)載以便保持所述 錨(17)與所述嚙合構(gòu)件(24、 74、 94)接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的具有高操作穩(wěn)定性的燃料注射器，注射器(1)包括用于控制用于打開/關(guān)閉霧化器的桿(10)的定量給料伺服閥(5)。所述伺服閥(5)具有閥主體(7)，其具有控制腔(26)，所述控制腔(26)具備由可軸向移動的開/關(guān)元件(47)打開/關(guān)閉的出口通路(42a)。所述開/關(guān)元件(47)與電磁體(16)的錨(17)分離且可在軸向引導(dǎo)元件(41)上滑動以關(guān)閉所述出口通路(42a)。所述開/關(guān)元件(47)通過經(jīng)由中間體(12a)起作用的彈簧(23)而固持于關(guān)閉位置。所述錨(17)可在所述中間體(12a)的凸緣(24)與所述引導(dǎo)部件(41)的突起元件(62)之間相對于所述軸向引導(dǎo)元件(41)移位，以便排除在所述螺線管閥(5)關(guān)閉后所述開/關(guān)元件(47)的回彈。
文檔編號F02M61/18GK101614175SQ200910158648
公開日2009年12月30日 申請日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者塞爾吉奧·斯圖奇, 安托尼奧·加維娜, 拉斐爾·里克, 諾費(fèi)奧·迪米歇爾, 馬爾塞洛·加爾加諾, 馬里奧·里克 申請人:C.R.F.索奇埃塔·孔索爾蒂萊·佩爾·阿齊奧尼