用于噴射閥的閥組件和噴射閥的制作方法
【專利摘要】公開了用于噴射閥(10)的閥組件(12)。所述閥組件(12)包括：具有中心縱向軸線(L)的閥體(14)，閥體(14)包括具有流體入口部分(42)和流體出口部分(40)的腔體(18)；能夠在腔體(18)軸向移動(dòng)的閥針(20)，閥針(20)防止流體流通過處于關(guān)閉位置的流體出口部分(40)并且將流體流通過處于另外的位置的流體出口部分(40)釋放；電磁致動(dòng)器單元(36)，其設(shè)計(jì)成將閥針(20)致動(dòng)，電磁致動(dòng)器單元(36)包括能夠在腔體(18)中軸向移動(dòng)的電樞(22)；以及盤元件(48)，其布置在腔體(18)中并且固定地聯(lián)接到閥針(20)，盤元件(48)在閥針(20)的徑向方向上延伸，以限制電樞(22)相對于閥針(20)在軸向方向上朝流體出口部分(40)的軸向位移。所述閥組件還包括電樞彈簧(46)，電樞彈簧(46)能夠操作用于在遠(yuǎn)離盤元件(48)的方向上偏置電樞(22)，以用于在電樞(22)和盤元件(28)之間建立流體填充的間隙(52)。電樞(22)能夠?qū)闺姌袕椈?46)的偏置相對于閥針(20)朝盤元件(28)軸向移置，以用于減小間隙(52)的軸向尺寸。此外，公開了具有所述閥組件(12)的噴射閥(10)。
【專利說明】用于噴射閥的閥組件和噴射閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于噴射閥的閥組件和噴射閥。

【背景技術(shù)】
[0002]本專利申請要求歐洲專利申請12167049.1號的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容以引用方式并入本文中。
[0003]噴射閥被廣泛地使用，特別是用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，其中它們可以布置成以便將流體配料到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中或直接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸的燃燒室中。
[0004]噴射閥制造成各種形式，以便滿足各種燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的各種需求。因此，例如，它們的長度、它們的直徑以及負(fù)責(zé)流體配料方式的噴射閥的各種元件可以廣泛地變化。除此之夕卜，噴射閥可以適應(yīng)用于致動(dòng)噴射閥的針的致動(dòng)器，該致動(dòng)器可以例如是電磁致動(dòng)器或壓電致動(dòng)器。
[0005]為了在不期望的排放物的形成方面改善燃燒過程，相應(yīng)的噴射閥可被調(diào)適以在非常高的壓力下配料流體。該壓力可以是在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中例如在高達(dá)200巴的范圍內(nèi)和在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中在超過2000巴的范圍內(nèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是創(chuàng)造有利于可靠且精確的功能的閥組件。
[0007]該目的由具有權(quán)利要求1的特征的閥組件實(shí)現(xiàn)。有利實(shí)施例和發(fā)展在從屬權(quán)利要求中給出。
[0008]根據(jù)第一方面，規(guī)定了用于噴射閥的閥組件。閥組件包括具有中心縱向軸線的閥體。閥體包括具有流體入口部分和流體出口部分的腔體。閥組件包括在腔體中能軸向移動(dòng)的閥針。閥針在關(guān)閉位置阻止流體流通過流體出口部分并在另外位置釋放流體流通過流體出口部分。閥組件包括設(shè)計(jì)成使閥針致動(dòng)的電磁致動(dòng)器單元。電磁致動(dòng)器單元包括相對于閥體且相對于閥針在腔體中能軸向移動(dòng)的電樞。盤元件布置在腔體中并且固定地聯(lián)接到閥針。盤元件在閥針的徑向方向上延伸以限制電樞相對于閥針的軸向移動(dòng)。
[0009]盤元件特別地能夠操作用于例如借助于電樞和盤元件經(jīng)由電樞的表面部分與盤元件的表面部分的機(jī)械相互作用而限制電樞相對于閥針在朝流體出口部分的方向上的軸向位移，電樞的表面部分面朝流體出口部分，盤元件的表面部分背對流體出口部分。這些表面部分在下文中分別表示“電樞的下表面”和“盤元件的上表面”。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，閥組件包括保持器。保持器能夠操作用于限制電樞相對于閥針在遠(yuǎn)離流體出口部分的方向上的軸向位移。特別地，保持器固定地聯(lián)接到閥針或與閥針成一體件。保持器和盤元件優(yōu)選地定位在電樞的相對側(cè)。
[0011]電樞可以操作用于經(jīng)由保持器與閥針機(jī)械相互作用以將閥針移置遠(yuǎn)離關(guān)閉位置。例如，為了將閥針移出關(guān)閉位置，電樞和保持器可設(shè)計(jì)成在面朝流體出口部分的保持器的表面與背對流體出口部分的電樞的表面之間建立形配合連接。在一個(gè)發(fā)展中，保持器可與閥體相互作用以在閥體內(nèi)在軸向方向上引導(dǎo)閥針。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，閥組件包括電樞彈簧，其能夠操作用于在遠(yuǎn)離盤元件的方向上偏置電樞，以用于在電樞和盤元件之間建立流體填充的間隙。電樞彈簧優(yōu)選地也可以操作用于在遠(yuǎn)離流體出口部分的方向上偏置電樞，以用于將電樞壓迫成與保持器接觸。該間隙特別地建立在電樞的下表面和盤元件的上表面之間。
[0013]閥組件特別地包括主彈簧，其與閥針和/或與保持器相互作用以將閥針朝流體出口部分偏置。在主彈簧和電樞彈簧之間的力平衡被選擇成使得當(dāng)致動(dòng)器單元被去激勵(lì)時(shí)閥針保持在關(guān)閉位置。
[0014]電樞能抵抗電樞彈簧的偏置相對于閥針朝盤元件軸向移置，以減小間隙的軸向尺寸且特別地將流體在徑向方向上擠出間隙。在一個(gè)實(shí)施例中，間隙的尺寸的最大軸向尺寸(即，特別地當(dāng)電樞鄰接保持器時(shí)間隙的軸向尺寸)為ΙΟΟμπι或更小。間隙的軸向尺寸特別地為電樞的下表面和盤元件的上表面之間的距離。
[0015]這樣的優(yōu)點(diǎn)是，在閥針移入其關(guān)閉位置期間，電樞的最大軸向位移可由盤元件限制。電樞的動(dòng)能可借助于流體被擠出電樞和盤元件之間的間隙而被有效地耗散。因此，電樞的動(dòng)力可被阻尼。因此，當(dāng)閥針在其關(guān)閉位置移動(dòng)時(shí)，可以避免電樞的跳動(dòng)和閥針的跳動(dòng)。因此，可以防止通過流體出口部分的不期望的流體流。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，電樞具有特別由電樞的下表面表不的面向流體出口部分的平表面。盤元件具有特別地由盤元件的上表面表示的面向電樞的表面的平表面。在一個(gè)實(shí)施例中，電樞的下表面和盤元件的上表面為共平面的，每個(gè)表面具有特別地平行于縱向軸線的表面法線。在一個(gè)實(shí)施例中，電樞和盤元件設(shè)計(jì)成在電樞的下表面和盤元件的上表面之間建立形配合連接。在一個(gè)實(shí)施例中，電樞的下表面和盤元件的上表面為未穿孔的。
[0017]這樣的優(yōu)點(diǎn)是，在閥針移入其關(guān)閉位置期間，電樞的動(dòng)力可由位于電樞的表面和盤元件的表面之間的流體的壓縮和/或擠壓限制或阻尼。這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)電樞的動(dòng)能的特別有效的耗散。因此，可以避免電樞的跳動(dòng)和閥針的跳動(dòng)。此外，在閥針移出其關(guān)閉位置期間，電樞的動(dòng)力可通過由在電樞的平表面和盤元件的平表面之間的粘附造成的粘滯效應(yīng)限制或阻尼。
[0018]在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，盤元件為深沖壓部件。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，盤元件可以以非常經(jīng)濟(jì)的方式制造。
[0019]根據(jù)第二方面，規(guī)定了具有根據(jù)第一方面的閥組件的噴射閥。
[0020]閥組件和噴射閥的有利實(shí)施例和發(fā)展將從下文結(jié)合附圖描述的示例性實(shí)施例變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1以縱向剖視圖示出了具有閥組件的噴射閥；
圖2以縱向剖視圖示出了閥組件的第一實(shí)施例；
圖3以縱向剖視圖示出了閥組件的另一個(gè)實(shí)施例；
圖4示出了閥組件的放大視圖；以及圖5示出了閥組件的另一個(gè)放大視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]在不同圖示中出現(xiàn)的相同設(shè)計(jì)和功能的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。
[0023]特別適合將燃料配料到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射閥10特別地包括閥組件12。閥組件12包括具有中心縱向軸線L的閥體14。外殼16部分地圍繞閥體14布置。閥體14包括腔體18。腔體18具有流體出口部分40。流體出口部分40與設(shè)置在閥體14中的流體入口部分42連通。流體入口部分42和流體出口部分40特別地定位在閥體14的相對的軸向端處。
[0024]腔體18接納閥針20。閥針20為中空的并且具有凹部21，凹部21在閥針20的軸向長度的一部分上或在閥針20的整個(gè)軸向長度上在中心縱向軸線L的方向上延伸。
[0025]閥組件12包括電樞22。電樞22能夠在腔體18中軸向移動(dòng)。電樞22與閥針20分離并且能夠相對于閥針20和閥體14軸向移動(dòng)。電樞22具有面朝流體出口部分40的下表面24。
[0026]此外，閥組件12包括保持器26。保持器26形成為圍繞閥針20的箍并且固定地聯(lián)接到閥針20。備選地，保持器26可與閥針為一體件，例如，閥針20可具有軸部分和在面朝流體入口部分42的軸的端部處的表示保持器26的箍部分。保持器26與電樞22分離。保持器26與閥體14的內(nèi)表面相互作用，以在閥體14內(nèi)部在軸向方向上引導(dǎo)閥針20。例如，保持器26可與閥體14的內(nèi)表面接觸，特別是滑動(dòng)接觸，以用于軸向引導(dǎo)閥針20。
[0027]主彈簧28布置在閥體14的腔體18中。保持器26形成用于主彈簧28的第一底座。過濾元件30布置在閥體14中且形成用于主彈簧28的另一底座。在噴射閥10的制造過程期間，過濾元件30可在閥體14中軸向移動(dòng)，以便以所需方式預(yù)加載主彈簧28。通過這樣，主彈簧28在閥針20上朝噴射閥10的噴射噴嘴34施加力。
[0028]在閥針20的關(guān)閉位置，其密封地?cái)R置在具有至少一個(gè)噴射噴嘴34的座板32上。流體出口部分40布置在座板32附近。在閥針20的關(guān)閉位置，通過至少一個(gè)噴射噴嘴34的流體流被阻止。噴射噴嘴34可以是例如噴射孔。然而，它也可以是適合配料流體的某些其它類型。
[0029]閥組件12設(shè)有優(yōu)選地為電磁致動(dòng)器的致動(dòng)器單元36。電磁致動(dòng)器單元36包括線圈38,其優(yōu)選地布置在外殼16內(nèi)部。此外，電磁致動(dòng)器單兀36包括電樞22。外殼16、閥體14和電樞22的零件形成電磁回路。
[0030]臺(tái)階44布置在閥體14內(nèi)部。電樞彈簧46布置在腔體18中。臺(tái)階44形成電樞彈簧46的底座。換句話講，腔體18具有形成電樞彈簧46的底座的臺(tái)階44。電樞彈簧46優(yōu)選地為卷簧。
[0031]圖2和圖3示出了閥組件12的零件。閥組件12具有盤元件48。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，盤元件48為車削零件(圖2)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，盤元件48為深沖壓部件(圖3)。盤元件48布置在腔體18中。盤元件48固定地聯(lián)接到閥針20。盤元件48在閥針20的徑向方向上延伸。保持器26和盤元件28以這樣的方式定位:即，使得電樞22能夠相對于閥針20在保持器26和盤元件28之間軸向移置例如至少50 μ m。
[0032]如圖4和圖5所示，盤元件48具有面向電樞22的下表面24的上表面50，即，盤元件48的上表面50背對流體出口部分40。優(yōu)選地，電樞22的下表面24和盤元件48的上表面50為平表面。電樞22的下表面24和盤兀件48的上表面50優(yōu)選地取向成彼此共平面。特別優(yōu)選地，電樞22的下表面24和盤元件48的上表面50在俯視圖中沿縱向軸線L疊合。
[0033]電樞彈簧46能夠操作用于將電樞22偏置成在遠(yuǎn)離流體出口部分且遠(yuǎn)離盤元件28的軸向方向上與保持器26接觸，以在電樞22和盤元件28之間建立流體填充的間隙52。
[0034]在下文中，詳細(xì)描述噴射閥10的功能。
[0035]流體經(jīng)由閥體14的腔體18和閥針20的凹部21從流體入口部分42引向流體出口部分40。
[0036]在閥針20的關(guān)閉位置，閥針20阻止流體流通過閥體14中的流體出口部分40。在閥針20的關(guān)閉位置之外，閥針20允許流體流通過流體出口部分40。更具體地，閥針的頂端部分與座板32機(jī)械地相互作用以將噴射噴嘴34密封和解封。頂端部分可包括用于與座板32相互作用的密封元件。密封元件可以例如球形的(參見圖1至圖3)。
[0037]當(dāng)噴射閥10在電磁致動(dòng)器單元36被去激勵(lì)的情況下休息時(shí)，主彈簧28將閥針20朝流體出口部分40偏置并且迫使閥針20與座板32接觸，以使得閥針20處于關(guān)閉位置。電樞22在軸向方向上被電樞彈簧46偏置遠(yuǎn)離流體出口部分40，并且因此被迫接觸保持器26。保持器26限制電樞22在遠(yuǎn)離流體出口部分40的方向上相對于閥針20的軸向移動(dòng)。主彈簧28具有比電樞彈簧46大的剛度，以使得電樞彈簧46不能單獨(dú)地操作用于將閥針20移出關(guān)閉位置。
[0038]閥針20是否處于其關(guān)閉位置取決于在由具有線圈38的致動(dòng)器單元36在閥針20上引起的力與由主彈簧28在閥針20上引起的力之間的力平衡。在具有線圈38的電磁致動(dòng)器單元36被激勵(lì)的情況中，線圈38可在電樞22上產(chǎn)生電磁力。電樞22被線圈38吸引并且在軸向方向上遠(yuǎn)離流體出口部分40移動(dòng)。由于保持器26限制電樞22相對于閥針20在遠(yuǎn)離流體出口部分40的方向上的軸向移動(dòng)，電樞22帶動(dòng)閥針20，使得閥針20對抗主彈簧28的偏置在軸向方向上移動(dòng)離開關(guān)閉位置。
[0039]在閥針20的關(guān)閉位置之外，在背對致動(dòng)器單元36的噴射閥10的軸向端處，在閥體14和閥針20之間建立間隙，該間隙形成流體路徑并且流體可穿過噴射噴嘴34。換句話講，在關(guān)閉位置之外，閥針20不與座板32接觸，使得噴射噴嘴34被解封以從閥組件(12)分配流體。流體可從流體入口部分42流至閥針20的凹部21，進(jìn)一步通過閥針20的凹部21和閥體14的腔體18之間的通道至流體出口部分40。
[0040]在致動(dòng)器單元36被去激勵(lì)的情況下，主彈簧28可迫使保持器26和閥針20在軸向方向上朝流體出口部分40移動(dòng)，直到到達(dá)閥針20的關(guān)閉位置。在閥針20關(guān)閉期間，電樞22可相對于閥針20和保持器26在軸向方向上移動(dòng)，并且可以從保持器26脫離以進(jìn)一步朝流體出口部分40行進(jìn)。電樞22相對于閥針20朝流體出口部分40的移動(dòng)被電樞彈簧46減速，電樞彈簧46最終迫使電樞22與保持器26再次接觸。
[0041]更具體地，在閥針20關(guān)閉期間，即，在閥針20相對于閥體14朝關(guān)閉位置軸向移動(dòng)期間，保持器26帶動(dòng)電樞22。當(dāng)閥針20到達(dá)座板32時(shí)，閥針20的軸向移動(dòng)停止。電樞22繼續(xù)其在朝流體出口部分40的方向上相對于閥針20和閥體13的移動(dòng)，從而壓縮電樞彈簧46，電樞彈簧46利用其軸向端中的一個(gè)施壓于腔體18的臺(tái)階44，并且利用另一個(gè)軸向端承靠電樞22。
[0042]通過電樞彈簧46的壓縮，移動(dòng)的電樞22的動(dòng)能的第一部分被轉(zhuǎn)化為電樞彈簧46的勢能。在下文中，儲(chǔ)存在電樞彈簧46中的勢能允許電樞22相對于閥針20和閥體14在相對的方向上(即，遠(yuǎn)離流體出口端40)朝保持器26移動(dòng)。
[0043]盤元件48允許耗散移動(dòng)的電樞22的動(dòng)能的第二部分。盤元件48安裝成可以獲得特別地在電樞22的下表面24和盤元件48的上表面50之間的盤元件48到電樞22的預(yù)定距離D。預(yù)定距離特別地在電樞22與保持器26接觸(參見圖4)時(shí)獲得。優(yōu)選地，距離D在約70-100 μ m的范圍內(nèi)。換句話講，預(yù)定距離D特別地為電樞22和盤元件48之間的流體填充間隙的最大軸向尺寸。
[0044]由于這個(gè)原因，電樞22能夠在保持器26和盤元件48之間移動(dòng)。在關(guān)閉操作期間，在閥針20已接觸座板32之后，電樞22繼續(xù)其在到盤元件48的上表面50的方向上的移動(dòng)，從而壓縮位于盤元件48和電樞42之間的流體層52。這樣減小了流體填充的間隙52的軸向尺寸。由此通過傳遞到流體層52而耗散了電樞22的動(dòng)能。流體層52至少部分地從盤元件48和電樞22之間的間隙向流體流動(dòng)方向F離開(圖4)。特別地，流體在徑向方向上被擠出間隙。由于流體層52的移置，電樞22的動(dòng)能可被減小，使得當(dāng)電樞彈簧46將電樞22推向其接觸保持器26的初始關(guān)閉位置時(shí)，電樞22可以特別輕柔地撞擊保持器26，從而可以避免重新打開噴射閥10。
[0045]所提出的閥組件12的主要優(yōu)點(diǎn)在于，由于盤元件48，可以避免噴射閥10的跳動(dòng)和噴射后操作。電樞22可以在關(guān)閉操作的早期階段移動(dòng)至其初始關(guān)閉位置。因此，可以在兩次連續(xù)的噴射過程之間以較小延遲進(jìn)行噴射閥10的多次噴射。
[0046]另外，可以減少在閥針20的打開操作期間閥針20的過沖。更具體地，當(dāng)電樞22在其打開瞬間結(jié)尾處停止朝流體入口部分42移動(dòng)時(shí)，閥針20從保持器26分離并且對抗主彈簧28的偏置相對于閥體14和電樞22進(jìn)一步朝流體入口部分42移動(dòng)。閥針20相對于電樞22的這種相對移動(dòng)以與此前所述類似的方式減小盤元件48的上表面50和電樞22的下表面24之間的間隙的軸向尺寸。因此，閥針20的動(dòng)能的一部分通過流體在徑向方向上被擠出間隙而耗散。因此，閥針20比單獨(dú)由主彈簧28更快地減速，從而減小閥針20的過沖。
【權(quán)利要求】
1.一種用于噴射閥(10)的閥組件(12)，包括: -閥體(14)，其具有中心縱向軸線(L)，所述閥體(14)包括具有流體入口部分(42)和流體出口部分(40)的腔體(18)， -閥針(20)，其能夠在所述腔體(18)中軸向移動(dòng)，所述閥針(20)在關(guān)閉位置防止流體流通過所述流體出口部分(40)，并且在另外位置釋放所述流體流通過所述流體出口部分(40)， -電磁致動(dòng)器單元(36)，其設(shè)計(jì)成將所述閥針(20)致動(dòng)，所述電磁致動(dòng)器單元(36)包括能夠在所述腔體(18)中軸向移動(dòng)的電樞(22)，以及 -盤元件(48)，其布置在所述腔體(18)中并且固定地聯(lián)接到所述閥針(20)，所述盤元件(48)在所述閥針(20)的徑向方向上延伸，以限制所述電樞(22)相對于所述閥針(20)在軸向方向上朝所述流體出口部分(40)的軸向位移， 其中 所述閥組件還包括電樞彈簧(46)，所述電樞彈簧(46)能夠操作用于在遠(yuǎn)離所述盤元件(48)的方向上偏置所述電樞(22)，以用于在所述電樞(22)和所述盤元件(28)之間建立流體填充的間隙(52)，并且所述電樞(22)能夠抵抗所述電樞彈簧(46)的所述偏置相對于所述閥針(20)朝所述盤元件(28)軸向移置，以用于減小所述間隙(52)的軸向尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥組件(12)，其中，所述電樞(22)具有面向所述流體出口部分(40)的平坦的下表面(24)，并且所述盤元件(48)具有面向所述電樞(22)的所述下表面(24)的平坦上表面(50)，以用于建立所述流體填充的間隙(52)，并且所述電樞(22)的所述下表面(24)和所述盤元件(48)的所述上表面(50)彼此共平面地取向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥組件(12)，其中，所述電樞(22)的所述下表面(24)和所述盤元件(28)的所述上表面(50)是未穿孔的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的閥組件(12)，還包括保持器(26)，所述保持器(26)能夠操作用于限制所述電樞(22)相對于所述閥針(20)在遠(yuǎn)離所述流體出口部分(40)的方向上的軸向位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥組件(12)，其中，所述保持器(26)固定地聯(lián)接到所述閥針(20)或與所述閥針(20)為一體件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5中的一項(xiàng)所述的閥組件(12)，其中，所述電樞彈簧(46)能夠操作用于將所述電樞(22)壓迫成與所述保持器(26)接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中的一項(xiàng)所述的閥組件(12)，其中，所述保持器(26)和所述盤元件(28)布置在所述電樞(22)的相對側(cè)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的一項(xiàng)所述的閥組件(12)，其中，所述流體填充的間隙(52)的最大軸向尺寸⑶為100 μ m或更小。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的閥組件(12)，其中，所述盤元件(48)為深沖壓部件。
10.具有根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的閥組件(12)的噴射閥(10)。
【文檔編號】F02M51/06GK104411963SQ201380036501
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月8日
【發(fā)明者】I.羅密歐 申請人:大陸汽車有限公司