用于喷射阀的阀组件和喷射阀的制作方法
【专利说明】用于喷射阀的阀组件和喷射阀
[0001]本发明涉及用于喷射阀的阀组件和用于燃烧发动机的燃烧室的喷射阀。
[0002]喷射阀被广泛地使用，特别是用于内部燃烧发动机，在那里，其可被布置以便向内部燃烧发动机的进气歧管中或者直接地向内部燃烧发动机的汽缸的燃烧室中定量给予流体。
[0003]喷射阀被以各种形式制造以便满足针对各种燃烧发动机的各种需要。因此，例如，负责定量给予流体的方式的喷射阀的其长度、其直径以及其各种元件可在大范围内改变。除此之外，喷射阀可容纳用于对喷射阀的针进行致动的致动器，其可以例如是电磁致动器或压电致动器。
[0004]为了鉴于不想要的排放的产生而增强燃烧过程，各喷射阀可适合于在非常高的压力下定量给予流体。例如，压力在汽油发动机的情况下可在达到300巴的范围内，并且在柴油机的情况下在超过2000巴的范围内。
[0005]WO 2004/074673 Al公开了一种具有用于调节燃料流量的活动销、电枢和插在电枢与销之间的防回弹装置的燃料喷射器。防回弹装置具有可变性弹性板，其在形状方面是环形的，在中心被连接到销，并被横向地连接都电枢。该弹性板包括允许燃料通过的通孔。
[0006]本公开的目的是提供一种促进可靠且精确的功能的阀组件。
[0007]根据本发明的一方面，一种用于喷射阀的阀组件包括阀体，其具有中心纵向轴线，并包括具有流体进口部分和流体出口部分的腔体。阀组件包括在腔体中可轴向活动的阀针，即特别地，该阀针可相对于阀体轴向地活动。阀针防止在闭合位置上的通过燃料出口部分的流体流动，并在其它位置上释放通过燃料出口部分的流体流动。
[0008]阀组件包括可操作用于对阀针进行致动、特别是用于使得阀针远离闭合位置轴向地移位的电磁致动器单元。该致动器单元包括电枢。该电枢在腔体中可轴向地活动。有利地，电枢可相对于阀体且相对于阀针轴向地移位。电枢包括主体和被固定地联接到主体的液压阻尼器。优选地，该液压阻尼器是单体元件。
[0009]该液压阻尼器具有面对主体的内表面。该内表面可有利地背对流体出口端。内表面被布置成与阀针接触，即内表面特别地可操作用于阻止电枢在远离流体出口部分的方向上相对于阀针的轴向运动。例如，阀针可具有具有用于与液压阻尼器机械地相互作用的诸如套环之类的突出部分一一特别是在背对流体出口部分的其末端处。这样，电枢可操作用于在其从流体出口部分离开时随其一起带着阀针一一特别是借助于液压阻尼器与套环之间的机械相互作用一一以便使阀针移位离开闭合位置。
[0010]在有利实施例中，阀针的突出部分与液压阻尼器的内表面的重叠面积在包括内表面的平面中，其以面对中心纵向轴线的内轮廓和远离中心纵向轴线的外轮廓为界。该重叠面积特别是在在沿着纵向轴线朝向流体出口部分的顶视图中被阀针覆盖的液压阻尼器的内表面的那部分。
[0011]该液压阻尼器具有第一开口，阀针延伸通过该第一开口。例如，在这种情况下，内轮廓可对应于开口的侧面的边缘，该边缘被液压阻尼器的内表面包括。该边缘可具有环形形状。重叠面积的外轮廓在沿着中心纵向轴线的顶视图中可适合于阀针的突出部分的外轮廓。
[0012]被外轮廓包围的面积含量优选地具有为被内轮廓包围的面积含量的值的至少三倍的值。在一个改进中，被外轮廓包围的面积含量是被内轮廓包围的面积含量的十倍或更少。例如，以下适用于被外轮廓包围的面积含量Ao和被内轮廓包围的面积含量Ai的比:
3( Ao/Ai ( 7，特别地3.24 ( Ao/Ai ( 6.25。重叠面积的面积含量优选地是被外轮廓包围的面积含量与被内轮廓包围的面积的差。
[0013]在一个实施例中，重叠面积具有环形形状，其具有内直径Ri和外直径Ro，其中，
1.5彡Ro/Ri彡3，特别地1.8彡Ro/Ri彡2.5。例如，内直径具有在3_与6_之间、优选地在4mm与5mm之间的值，其中，在每种情况下包括极限。外直径可具有在8mm与12mm之间、优选地在9mm与1mm之间的值，其中，在每种情况下包括极限。
[0014]此类重叠面积的一个优点是位于阀针的突出部分与液压阻尼器的内表面之间的间隙中的流体使得能够实现阀针与电枢之间的相对运动的阻尼。另一优点是由于流体位于阀针的突出部分与液压阻尼器的内表面之间的间隙中，所以当液压阻尼器的内表面运动至不与阀针接触时，可发生阀针与液压阻尼器之间的卡紧效果。例如，当突出部分与液压阻尼器相互远离地运动时，流体流入重叠面积中的区域的液压阻尼器的内表面与阀针的突出部分之间的间隙中。此流体运动可导致逆着增加突出部分与液压阻尼器之间的间隙而作用的吸引特别是流体动力力。这样，能量由于重叠面积的相当大的面积含量而被以特别高效的方式耗散。因此，可实现分别地阀针相对于电枢或电枢相对于阀针的相对运动的特别快速的减速度。
[0015]液压阻尼器包括至少一个第二开口。第二开口提供从流体进口部分到流体出口部分的流体通道。第二开口优选地相对于阀针横向地偏移。
[0016]这具有优点，即阀针的运动的动态可以非常好。特别地，由于主体、液压阻尼器和能够从液压阻尼器断开联接的阀针的布置，可以在阀针从其闭合位置运动出来时避免阀针的运动的过冲(overshoot)。此外，避免了闭合之后的针重新打开(回弹)，特别是由于电枢可操作用于在阀针到达闭合位置时从阀针断开联接。因此，可以非常精确的方式来控制喷射流体的量。
[0017]由于阀针和液压阻尼器的内表面被设计成相互接触，所以位于内表面与阀针之间的流体使得能够实现液压阻尼器与阀针之间的相对运动的阻尼。阀针与液压阻尼器的内表面由于液压卡紧而被联接在一起。在阀组件的闭合阶段期间，针和电枢一起运动。例如，阀组件具有校准弹簧，其将迫使阀针朝着流体出口部分，并且阀针借助于与液压阻尼器的机械相互作用、特别是借助于阀针的套环与液压阻尼器的机械相互作用而带着电枢随之一起。当阀针撞击注射器座时，阀针的运动停止，但是电枢可从阀针断开联接，并自由地进一步向下运动。因此，针的回弹和阀组件的不想要的重新打开的风险是特别小的。
[0018]例如，在电枢相对于阀针朝着流体出口部分的轴向行进期间，电枢的动能由于阀针与液压阻尼器的内表面之间的卡紧效果而被耗散。该耗散在针撞击座时达到最大值。因此，闭合时刻的电枢的减速度是特别大的。这改善了在闭合阶段期间使用电磁致动器单元作为传感器以精确地检测闭合时刻的可能性一一特别是通过测量由于电枢的速度变化而在电磁致动器单元的线圈中感生的电压。当使用电磁致动器单元作为传感器时，可以以电子方式修正每个喷射阀的性质以改善性能。借助于电子控制单元(ECU)检测到的电压降的振幅和锐度取决于电枢的按时间的速度变化。由于电枢在阀组件闭合时由于阀针与液压阻尼器的内表面之间的液压卡紧效果而快速地减速度，所以电压降的信号是尖锐的。因此，阀组件可以被很好地用作传感器以精确地检测闭合时刻。
[0019]由于液压阻尼器和阀针可以断开联接，所以在该闭合时刻和电枢的主要减速度之后，电枢可以相对于阀针进一步向下运动一一即朝着流体出口部分。
[0020]因此，由于回弹而引起的阀针的不想要的附加运动的风险可以是特别小的，并且可以获得阀针的非常好的闭合特性。
[0021]当液压阻尼器特别是相对于阀体和阀针朝着流体出口部分运动时，此运动由于流体位于电枢内部而被阻尼。流体只能流过第二开口，并且因此使液压阻尼器和电枢的主体的运动减慢。因此，电枢相对于阀针的运动被阻尼，并且可以获得阀针的非常好的闭合特性。
[0022]根据其它实施例，电枢的主体包括凹部。液压阻尼被布置在凹部中。因此，可实现电枢的紧凑设计。
[0023]根据其它实施例，该液压阻尼器包括指向纵向轴线方向的侧表面。换言之，在侧表面上的任何法向矢量垂直于纵向轴线。该侧表面完全与主体接触。另外，液压阻尼器包括垂直于纵向轴线并包括内表面以及第一开口和第二开口的部分。液压阻尼器被完全布置在电枢的主体的内部。液压阻尼器的侧表面被提供为用于将液压阻尼器固定在主体中使得不可能进行液压阻尼器相对于主体的相对运动。例如，液压阻尼器在侧表面处被焊接到主体。
[002