燃料喷射器的阀
阅读说明：本技术 燃料喷射器的阀 (Valve for fuel injector ) 是由 R·皮尔克 R-S·斯廷赫 M·赛德尔 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种燃料喷射器的阀,其用于选择性地将燃料的高压区域与低压区域断开,所述阀包括：座板中的开口；电枢,其设计成关闭所述座板的所述开口；弹簧元件,其沿关闭所述开口的位置的方向预压缩所述电枢；以及电磁体,其用于将所述电枢从关闭所述开口的位置提升到释放所述开口的位置,其特征在于,包括可弹性压缩的阻尼元件,其用于在所述电枢从所述座板上升到所述释放位置的情况下限制电枢冲程。(The present invention relates to a valve of a fuel injector for selectively disconnecting a high pressure region from a low pressure region of fuel, the valve comprising: an opening in the seat plate; an armature designed to close the opening of the seat plate; a spring element that pre-compresses the armature in a direction of a position that closes the opening; and an electromagnet for lifting the armature from a position closing the opening to a position releasing the opening, characterized by comprising a resiliently compressible damping element for limiting the armature stroke in case the armature is lifted from the seat plate to the release position.)
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射器的阀。燃料喷射器，也称为喷射阀，是每个内燃机的重要组件，因为所需数量的燃烧燃料经由它们引入燃烧室。这里，对于清洁燃烧来说，在喷射器的整个使用寿命期间，尽可能快地保持喷射器的打开和关闭以便能够连续供应精确数量的燃料是非常重要的。
背景技术
技术人员知道的是，为了从喷射器的关闭状态转换到打开状态，存在将燃料的高压区域与低压区域分开的阀。如果这些区域通过阀移动到其打开位置而彼此连接，这会导致喷射器经由液压机械事件链进行燃料的喷射过程。
根据这里的现有技术，通常使用电磁阀。在关闭状态下，在引导件中引导的可磁化部件(电枢)借助于弹簧元件通过预加载力起作用，该预加载力促使电枢朝向具有开口的座板、在轴向方向上远离磁体。电枢通过朝向座板推动电枢来关闭开口，使得关闭延伸穿过开口的燃料的高压区域和低压区域的连接。这通常是通过面对座板的电枢的密封板关闭座板中的开口来实现的，使得高压区域与低压区域分开。这里的高压区域对应于其中燃料喷射到燃烧室的系统压力。这里的低压区域对应于储罐压力，或者也对应于环境压力。
在打开状态下，通过电枢在磁体方向上的轴向运动释放经由座板中的开口的、在高压区域和低压区域之间的连接，使得燃料能够从高压区域流入低压区域。经由已经简要提及的液压机械事件链释放从喷射器进入燃烧室的至少一个燃料入口，使得燃料进入燃烧空间。
在电枢从关闭状态上升到打开状态时，根据现有技术，通常电枢抵靠磁体的邻接表面，并且在这样做时撞到邻接表面，这导致了电枢的高磨损。碰撞也是不利的，因为碰撞极大地损害了电枢的开关时间。
发明内容
因此，本发明的目的是最小化电枢在磁体的邻接处上的电枢碰撞，从而可以减轻或克服伴随的缺点。
这借助于具有权利要求1的所有特征的燃料喷射器的阀来实现。可以在从属权利要求中找到该阀的有利实施例。
根据本发明，用于选择性地将燃料的高压区域与低压区域分离的燃料喷射器的阀包括：座板中的开口；电枢，其配置成关闭座板的开口；弹簧元件，其在关闭开口的位置的方向上对电枢进行预加载；以及电磁体，其用于将电枢从关闭开口的位置提升到释放开口的位置。根据本发明的阀的特征在于，它还包括可弹性压缩的阻尼元件，以在电枢从座板上升到释放位置中时限制电枢冲程。
这种可弹性压缩的阻尼元件相应地在激活磁体时衰减电枢的运动，并且将电枢从由此产生的开口处拉开，从而避免或减轻磁体和电枢之间的碰撞。
这里有利的是，阻尼元件是软弹性阻尼元件。如稍后将参考附图的描述所示，阻尼元件相对于电枢的振荡振动运动的软弹性设计特别适合于抑制振荡振动，该设计导致了对阻尼元件的撞击，并产生了持续的吸引磁力而使阻尼元件远离开口。
根据本发明的可选修改，阻尼元件的刚度小于电枢的刚度。
根据本发明还可以规定，阻尼元件是阻尼销，该阻尼销具有基本上圆柱形的形状，该阻尼销优选地在其两个端表面之间具有缩小的横截面。两个端表面中的一个配置成用作电枢的邻接表面。可以对两个端表面中的另一个端表面规定，使销布置在磁体的切口中。缩小的横截面在这里可以表示围绕销的外圆周延伸的槽，并且优选完全围绕外圆周延伸。为了实现提高的长期耐久性，可以规定在横截面中观察时，周向槽具有弧形形式，所述弧形形式在槽过渡处呈圆形。
根据本发明的另一可选修改，阻尼元件在其与电枢的接触表面处具有球形部分，以最小化与电枢的接触表面。
一方面，由此产生了与电枢的小接触表面，这对于尽可能小的磁体的剩磁力是理想的。这里，接触表面上的磁通量尽可能小是有利的。另一方面，通过球形接触表面有利地实现的是，由于公差导致的阻尼元件的倾斜位置，使得总是相同的接触表面作用在阻尼元件和电枢之间。
还可以规定，在阻尼元件的松弛状态下，电磁体的磁极和阻尼元件的接触电枢的端侧被设置在公共平面内。换句话说，当电枢处于其松弛状态并且未受到磁体吸引时，面对电枢的磁极的端部部分和阻尼元件的接触电枢的端侧被布置在公共平面内。
根据本发明的进一步发展，阻尼元件与燃料喷射器的壳体分离。因此，可以规定安装阻尼元件并通过按压配合保持就位。可以例如通过在磁体中设置切口来实现按压配合，其中阻尼元件容纳在该切口中。
根据本发明还可以规定，优选地可以经由垫板来设置弹簧元件的预加载力，以改变弹簧元件相对于阻尼元件和/或电枢的位置。因此，可以精确地设定弹簧预加载力，并且实际上也可以根据弹簧力与预期弹簧力的不期望的偏差的存在来设定。
根据本发明的进一步发展，阻尼元件的远离电枢的端侧被设计为平座。这里可以规定，平座布置在磁体中。
根据本发明的可选修改，电枢在其面向阻尼元件的表面中具有升高部分，其中电枢在该升高部分处撞击阻尼元件。因此，在处于吸引状态下，即当磁体激活且电枢处于释放位置时，某些情况下，可以在磁体的极芯和电枢的未设有升高部分的端侧之间提供间距。这防止了电枢和磁体之间的接触。
此外，电枢可以设计成多个部分，使得它包括电枢部分和座部分或者由这些部分组成。
根据本发明的另一优选实施例，弹簧元件是螺旋弹簧，其优选以螺旋方式围绕阻尼元件延伸或者以螺旋方式围绕阻尼元件缠绕。因此，阻尼元件部分地或完全地容纳在由弹簧元件的螺旋形状所限定的空间中。
根据本发明还可以规定，电枢仅在从关闭开口的位置转换到释放开口的位置时与阻尼元件接触。在仍然密封的状态下，电枢的密封表面自然地接触座板，并且也接触弹簧元件，弹簧元件施加弹簧力，弹簧力施加在开口方向上。然而，在磁体或由磁体形成的邻接表面之间不会产生直接接触。
还可以规定，阀的设计相对于旋转轴线可旋转对称(rotationssymmetrisch)或旋转对称(drehsymmetrisch)，该旋转轴线优选地与阻尼元件的旋转轴线相同。
本发明还涉及一种燃料喷射器，其具有根据上述列出的变型的阀，特别是涉及一种柴油燃料喷射器。
借助于上述发明，可以减少电枢在磁体的邻接处上的电枢碰撞，从而实现更稳定的喷射量调节。较小的电枢碰撞还允许设定较小的电枢冲程，使得电枢在撞击阻尼元件时具有较小的冲量，由此可以再次减轻电枢碰撞的问题。这些积极效果带来的结果是，可以在不同的喷射器之间以及在喷射器的不同喷射过程之间实现较小的喷射量分散。最后，借助于本发明，由于电枢和阻尼元件处的触点之间的剩磁力较小，可以加速电磁阀的断开时间。这是因为与诸如现有技术中通常发现的具有较大接触表面的情况相比，由于阻尼元件和电枢之间的接触表面减小，较小的磁通量流过阻尼元件。
附图说明
本发明的其它特征、细节和优点将参考以下附图说明进行解释。附图示出为：
图1：根据本发明的通过阀查看的半截面图；
图2：电枢在其两个位置之间转换的力图；以及
图3：根据阻尼元件的不同弹性的电枢冲程的表示。
具体实施方式
这里，图1示出了根据本发明的阀1的局部纵向横截面视图。将高压区域(在下侧)与低压区域(在上侧)分开的座板3具有开口2，该开口能够将燃料的高压区域和低压区域彼此连接。这里，该开口2由电枢4关闭，电枢的密封表面15在其关闭状态下密封开口2。当磁体6激活时，电枢4可以从该位置升起，并从而将电枢4从开口2中拉出。在磁体6的去激活状态下，螺旋弹簧5具有将电枢4的密封表面15压向开口2的效果。磁体6具有线圈61和线圈套62，使得可以通过流经线圈61的电流产生磁力。在由螺旋弹簧5限定的空间中，布置有阻尼元件7，该阻尼元件对应于所示附图中的阻尼销。该阻尼销7具有面向电枢4的第一端侧8。端侧8在这种情况下是圆形的或者对应于球体的一部分，使得在电枢4撞击阻尼元件7时，在电枢4和阻尼元件7之间仅产生尽可能小的接触区域。还可以认识到，阻尼元件7在其周边具有切口14，该切口提供较小的刚度并因此为阻尼元件7提供一定的弹性。这里，该切口14可以设置成圆形，如可以在附图标记12处看到的。阻尼元件7可以通过按压配合保持在磁体6中。还可以提供垫板11来设定弹簧元件5的预加载力，其中弹簧可以通过该垫板在其轴向方向上的位置上移动。
这里，电枢4可以具有升高的部分，电枢4在该升高的部分处撞击阻尼元件7的接触表面8。
电枢引导件16设置成使得电枢在其密封位置的转换过程中被引导到释放开口2的位置。这里，间隔环17将电枢4与燃料喷射器的壳体10隔开。由附图标记9标记磁体6的磁极。
对称轴13示出了阀1以镜像对称和/或旋转对称来设置。
在关闭状态下，可磁化部分(这里是电枢4)在电枢引导件16中借助弹簧元件5通过力(预加载力)起作用，该力可经由垫板11限定，垫板朝向座板3的密封部分、远离磁体6、在轴向方向上关闭电枢4。如所述的，座板3将燃料的高压区域与低压区域分开。
在打开状态下，通过电枢4在磁体6的方向上的轴向运动释放经由座板3中的开口2在高压区域和低压区域之间的连接，使得燃料能够从布置在图1中的底部处的高压区域流入布置在图1中的座板3上方的低压区域。经由液压机械事件链释放从喷射器进入燃烧室的至少一个燃料入口，并且将燃料供应到燃烧空间中。
通过电压源产生流经线圈16的绕组的电流以打开电磁阀1，即在关闭状态和打开状态之间的转换。由线圈套62包围线圈61的绕组，线圈套又由铁磁芯6径向向内和向外包围，铁磁芯用于增强由线圈61中的电流感应的磁场。
由于磁场而使力作用在磁体6的磁极9和电枢4之间。利用足够强的功率信号和足够长的控制持续时间，磁极9和电枢4之间的磁吸引力超过弹簧5的相反预加载力。结果，随后在磁体6的方向上沿轴向方向拉动电枢，使得释放座板3中的开口2。
电枢4随着距离的减小不断地由增加的磁吸引力进一步加速，直到电枢4抵靠在阻尼元件7处。这样做，电枢4撞击阻尼元件7的接触表面8，该阻尼元件由上述销构造。
阻尼销7用作非常硬的弹簧，但是与电枢4相比具有相对较小的刚度。这里，可以规定阻尼销或阻尼元件的刚度比电枢4的刚度小70％，优选地小50％，更优选地小30％。阻尼销7完全制动电枢4，其中阻尼销7被弹性压缩。这样做，除了电枢4和销7之间的接触之外，电枢4和磁体6之间没有进一步的机械接触。
在销7的最大压缩之后，弹簧5和销7的回复力导致销7在座板3的开口2的方向上膨胀。在振荡过程中，采用了销7的变形，直至其中作用在电枢4上的力的总和(由于弹簧5和销变形而产生的磁吸引力和排斥回复力)在力平衡中相互抵消的程度。
当关断电压电源时，再次减小电流和磁场。吸引电枢4的磁力因此非常迅速地减小，并且不再能够克服弹簧的回复力。于是，电枢由弹簧5推回到关闭状态，使得座板3中的开口2由电枢4关闭，并且高压空间(座板3下方)再次与低压空间(座板3上方)分离，使得从喷射器进入燃烧空间的一个或多个燃料入口经由液压机械事件链再次关闭，并且不再将燃料引入燃烧空间。
如图2所示，电枢4在相对软的弹性阻尼元件7处的邻接的实现产生了电枢4的非常有利的行为。如果电枢4撞击阻尼元件7，则其仅在可管理的时间段内以非常小的振荡幅度振荡。
图3示出了与阻尼元件7的不同弹性相比、电枢关于电枢冲程h的这种振荡行为。这里，由实线表示硬弹性，而由虚线实施例表示阻尼元件7的软弹性。可以认识到，软弹性实施例的振荡幅度Δhwe小于硬弹性实施例的振荡幅度Δhhe。这是由于阻尼元件7在电枢撞击下的变形导致磁体6和电枢4之间的距离被首先进一步减小到比力的静态平衡下采用的距离更小的距离。这导致电枢4和吸引电枢4的磁体6之间的磁力F磁与由弹簧和阻尼元件7引起的线性增加的回复力F回相比不成比例地增加。力的不成比例的增加极大地削弱了阻尼元件7的弹性效果，从而减少了电枢邻接磁体时的碰撞。
这在图3中以图形方式示出，其中实线表示磁力F磁的量，以及虚线表示回复力F回的量。如果在具有硬弹性阻尼元件的实施例中，现在由于磁力仅将电枢4吸引到距离xA1，则产生的磁力FA1基本上小于磁力FA2，该磁力FA2是在具有软弹性阻尼元件的实施例中将电枢4吸引到位置xA2时产生的。
然而，由于在具有软弹性阻尼元件的实施例中，与硬弹性实施例的情况相比，总体上更大的力作用在电枢4上，电枢4的振荡行为显著减少，这种振荡行为持续直至已达到力的静态平衡。由此，可以实现喷射量的更稳定的调节，这实现了燃料喷射器的整体改进。
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