本發(fā)明涉及一種用于計量流體的閥，尤其是用于內(nèi)燃機的燃料噴射閥。本發(fā)明特別涉及用于機動車燃料噴射設(shè)備的噴射器的領(lǐng)域，在所述噴射器的情況下，優(yōu)選直接將燃料噴射進內(nèi)燃機的燃燒室中。

背景技術(shù)：

由DE 103 60 330 A1已知用于內(nèi)燃機燃料噴射設(shè)備的燃料噴射閥。該已知的燃料噴射閥包括：閥針，該閥針與閥座面形成密封配合地共同起作用；和與該閥針連接的銜鐵，該銜鐵被復(fù)位彈簧朝關(guān)閉方向加載并且與電磁線圈共同起作用。該銜鐵布置在磁回路的外極的槽口中并且具有凸緣，該凸緣具有三角形橫截面地于周邊上構(gòu)造在所述銜鐵上。通過凸緣的該形狀，產(chǎn)生對該銜鐵的與密封相關(guān)的液壓阻尼。該阻尼關(guān)于打開運動進行，而關(guān)閉運動近乎無阻礙地進行，使得所述燃料噴射閥能被快速關(guān)閉。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1特征的閥的優(yōu)點在于：使得能實現(xiàn)改進的構(gòu)型和工作方式。尤其在構(gòu)型有銜鐵自由路徑的情況下可在短的暫停時間的情況下實現(xiàn)改善的多重噴射能力。

通過在從屬權(quán)利要求中列舉的措施能實現(xiàn)對權(quán)利要求1中給出的閥的有利擴展。

在所述用于計量流體的閥中，用作電磁銜鐵的銜鐵并非固定地與所述閥針連接，而是在止擋部之間可活動地受支承?？梢酝ㄟ^止擋套筒和/或止擋環(huán)來實現(xiàn)這種止擋部。通過至少一個彈簧將所述銜鐵在靜止狀態(tài)中調(diào)整到相對于所述閥針位置固定的止擋部上，由此所述銜鐵貼靠在那里。在操控閥時，則存在完整的銜鐵自由路徑以供作為加速度路段使用。

與所述銜鐵與閥針的固定連接不同，在打開時可以利用由于銜鐵加速而形成的沖擊。因此，在磁性力相同的情況下，在壓力更高時也能可靠地打開所述閥針。因此產(chǎn)生動態(tài)的機械增強。還進行參與質(zhì)量的脫耦，使得在密封配合處產(chǎn)生的止擋力被分成兩個沖擊。

然而，產(chǎn)生與這種可活動的銜鐵支承相關(guān)聯(lián)的特定問題。在關(guān)閉所述閥時產(chǎn)生如下問題：所述銜鐵在碰撞在所述止擋部上之后又回彈，使得在極端情形下可能出現(xiàn)再一次走過完整的銜鐵自由路徑并且所述銜鐵在緊接著止擋在對置的止擋部上時仍具有的能量多到使得所述閥針再一次短暫地從它的座被抬起。由此可能出現(xiàn)不希望的后噴射，其除了導(dǎo)致更大的消耗之外也導(dǎo)致有害物質(zhì)排放增多。但是，即使當(dāng)不完全走過完整的銜鐵自由路徑時，銜鐵仍需要一些時間，直至它再次靜止并且到達起始位置。在此期間進行操控時，則不能形成特別是對在噴射之間具有短的暫停時間的多重噴射的情況有意義的、穩(wěn)健的閥功能。例如所述止擋沖擊可能變大或變小，并且在不利的情形下所述閥甚至完全不能再打開，因為止擋沖擊對此而言不再足夠大。

通過在所述閥針上帶有間隙地對銜鐵進行導(dǎo)向以及通過閥針上的止擋面與銜鐵的端面之間的角度錯開量，有利地實現(xiàn)：在所述銜鐵碰撞到所述止擋面上時，一部分平移運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動或擺動運動(Taumelbewegung)，使得由此產(chǎn)生阻尼。這種阻尼必要時可以輔助已存在的阻尼和/或?qū)崿F(xiàn)方向相關(guān)的分量。此外，可通過所述角度錯開量實現(xiàn)將更少的能量傳遞到閥針上，這降低特別是在密封配合處的機械磨損。

因此，視所述閥的構(gòu)型而定可以防止銜鐵碰撞，在短的暫停時間的情況下實現(xiàn)穩(wěn)健的多重噴射能力和/或在關(guān)閉時獲得更小的止擋沖擊。特別地，在關(guān)閉時的更小的止擋沖擊在此還具有在銜鐵、止擋套筒或類似物上以及在閥關(guān)閉體以及閥座面上的磨損更小方面的優(yōu)點。由此同樣降低使用壽命上的功能變化以及可能的噪聲發(fā)出。

通過特別在與閥的關(guān)閉相關(guān)的止擋部上的改善的阻尼，產(chǎn)生顯著的優(yōu)點。即可以確保小的回彈高度，由此避免銜鐵碰撞并從而防止不希望的后噴射。銜鐵的更快靜止還使得能實現(xiàn)改善的多重噴射性能。

特別地，對銜鐵進行與方向相關(guān)的阻尼的可能性使得能實現(xiàn)進一步的優(yōu)點。特別可以實現(xiàn)上述優(yōu)點，如關(guān)閉時的更小的止擋沖擊和由此實現(xiàn)的更小的磨損以及改善的多重噴射能力，而打開性能不會由于產(chǎn)生的、但可能不希望的阻尼而受影響。因此優(yōu)選，特別在關(guān)閉所述閥時實現(xiàn)阻尼。

根據(jù)權(quán)利要求2所述的構(gòu)型一方面具有以下優(yōu)點：所述銜鐵例如可以構(gòu)型有互相平行的端面。由此，尤其可實現(xiàn)所述銜鐵的在很大程度上軸對稱的構(gòu)型，這對打開和關(guān)閉性能有利。另一方面，在這種構(gòu)型中可簡單地通過附加止擋元件確定所述角度錯開量，該附加止擋元件例如與所述閥針焊接。

在根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)型中，可有利地在關(guān)閉時對所述銜鐵進行阻尼，以便減小回彈。

根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的擴展方案還具有如下優(yōu)點：可通過所述銜鐵的旋轉(zhuǎn)運動和/或擺動運動實現(xiàn)有利的阻尼。在此，特別當(dāng)所述銜鐵在液態(tài)流體中旋轉(zhuǎn)和/或擺動時，可通過該液態(tài)流體進行附加的阻尼。

根據(jù)權(quán)利要求6所述的擴展方案具有如下優(yōu)點：必要時可通過環(huán)形縫隙實現(xiàn)阻尼。在此，所述環(huán)形縫隙可以這樣選擇，使得一方面可實現(xiàn)基于被銜鐵擠壓而從旁邊流過的流體的節(jié)流，而另一方面殼體內(nèi)壁不會被銜鐵碰觸。

根據(jù)權(quán)利要求7的構(gòu)型具有如下優(yōu)點：可實現(xiàn)所述閥針的簡單構(gòu)型以及可適配于對應(yīng)的應(yīng)用情形。所述止擋元件例如可以傾斜地焊接到所述閥針上。在此，所述止擋元件可以有利地根據(jù)權(quán)利要求7構(gòu)型，其中，在傾斜焊接的變型中，具有傾斜的環(huán)或傾斜的套筒的構(gòu)型也是可能的。

通過計算機模擬或?qū)嶒炐?，可與對應(yīng)的應(yīng)用情形協(xié)調(diào)，使得根據(jù)權(quán)利要求9所述的構(gòu)型能被實現(xiàn)。在根據(jù)權(quán)利要求10的可能的構(gòu)型中實現(xiàn)：在所述閥針上或者說所述閥針的縱向軸線上進行的銜鐵對準在打開時進行，其中，所述銜鐵為此可以與相對于所述閥針位置固定的另一止擋面和/或與相對于所述殼體位置固定的另一止擋面共同起作用。在后面關(guān)閉時則通過碰撞在存在所述角度錯開量的止擋面上而產(chǎn)生用于阻尼的可重復(fù)的性能。

因此，例如可以將止擋套筒以限定程度傾斜地焊接到所述閥針上，使得所述電磁銜鐵在閥關(guān)閉階段的平移運動在撞擊到所述止擋套筒時部分被轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。通過所述電磁銜鐵在液態(tài)流體中的旋轉(zhuǎn)或擺動可以附加地阻尼所述銜鐵。所述銜鐵與所述止擋套筒之間傾斜地止擋還使得更少的能量傳遞到所述閥針上并從而引起所述閥座(密封配合)上的更小的機械磨損。

附圖說明

本發(fā)明的優(yōu)選實施例在后續(xù)說明中參照附圖更詳細地闡述，在所述附圖中相應(yīng)的元件設(shè)有一致的附圖標記。附圖示出：

圖1以相應(yīng)于本發(fā)明的一個實施例的、扼要的示意性剖面圖示出閥；

圖2示出信號走向圖，所述信號走向圖具有多個用于闡述在圖1中示出的閥實施例的工作方式和構(gòu)型的曲線圖。

具體實施方式

圖1以相應(yīng)于一個實施例的、扼要的示意性剖面圖示出用于計量流體的閥1。該閥1尤其可以構(gòu)造為燃料噴射閥1。一種優(yōu)選的應(yīng)用情形是燃料噴射設(shè)備，在該燃料噴射設(shè)備中，多個這樣的燃料噴射閥1構(gòu)造為高壓噴射閥1并且用于將燃料直接噴射進配屬的內(nèi)燃機燃燒室中。在此，可以使用液態(tài)或氣態(tài)燃料來作為燃料。

閥1具有促動器2，該促動器2包括電磁線圈3、極體4和銜鐵5。在此，極體4位置固定地布置在殼體6中，該殼體6部分地由鐵磁性材料構(gòu)成，因為該殼體6是磁回路的一部分。

通過給電磁線圈3通電使磁回路關(guān)閉，由此進行朝打開方向7操縱銜鐵5。在此，在起始位置中，銜鐵5以端面8位于止擋環(huán)11的止擋面10上。在走過銜鐵自由路徑12之后，銜鐵5以其背離端面8的另一端面13止擋在另一止擋環(huán)15的另一止擋面14上，這在圖1中示出。銜鐵5具有通孔21，閥針16延伸穿過該通孔21，其中，銜鐵5在閥針16上被導(dǎo)向。

在圖1中示出的情況中，可由閥針16操縱的閥關(guān)閉體17與閥座面18之間的密封配合仍是封閉的，以該情況為出發(fā)點，銜鐵5攜動閥針16走過升程h，其中，銜鐵5的升程通過縫隙寬度s設(shè)定。因為在走過所述縫隙寬度s之后，銜鐵5以其另一端面13止擋在另一止擋面19上，該另一止擋面19構(gòu)造在極體4上并且因此是位置固定的。

然而，閥針16的慣性可能導(dǎo)致閥針16的升程h進一步增大，其中，閥針16在一定程度上振動。在電磁線圈3不通電時，由于復(fù)位彈簧20而引起復(fù)位運動，在該復(fù)位運動中，閥針16首先攜動銜鐵5。當(dāng)閥關(guān)閉體17止擋在閥座面18上時，則密封配合再次被封閉。緊接著，銜鐵5止擋在止擋環(huán)11的止擋面10上。

與垂直于閥針16的縱向軸線25取向的其他止擋面14、19不同，止擋面10相對于縱向軸線25以角度錯開量26傾斜。在此示出向量(箭頭)27，其在止擋面10平坦時可以被視為法向量27。該向量27相對于縱向軸線25以角度錯開量26傾斜。為此，止擋環(huán)11可以傾斜地焊接到閥針16上。

在銜鐵5與打開方向7相反地運動時，首先在端面8的一個部位28上與止擋面10形成接觸。隨后銜鐵5傾斜。

銜鐵5具有通孔21，閥針16延伸穿過該通孔21。在此通過環(huán)形縫隙29直觀示出銜鐵5的通孔21與閥針16之間的間隙。該間隙允許銜鐵5在殼體6中傾斜和擺動。

在銜鐵5的外側(cè)31與殼體6的內(nèi)壁32之間還設(shè)置有環(huán)形縫隙30。在此，環(huán)形縫隙30這樣設(shè)置，使得防止殼體6的內(nèi)壁32被銜鐵5碰觸。這意味著，環(huán)形縫隙30足夠?qū)挕?/p>

殼體6的布置銜鐵5的內(nèi)室33可以被充注以液態(tài)流體。所述液態(tài)流體可以涉及液態(tài)燃料或單獨的壓力流體。通過在被充注以液態(tài)流體的內(nèi)室33中的擺動運動產(chǎn)生另一阻尼，該另一種阻尼附加于由沿著縱向軸線25的平移運動到旋轉(zhuǎn)運動或擺動運動的轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的阻尼。

為了在關(guān)閉狀態(tài)下使銜鐵5保持在初始位置，還設(shè)置有銜鐵自由路徑彈簧34。該銜鐵自由路徑彈簧34通過彈簧罩35作用于銜鐵5上，其中，彈簧罩35在凸緣22上與銜鐵5的端面8連接。彈簧罩35可以具有合適的開口36、37，以便使得能夠?qū)崿F(xiàn)流體、尤其燃料的通流，所述流體流過銜鐵5的通孔38、39。此外，開口40、尤其圓形開口40這樣預(yù)給定，使得銜鐵5的傾斜不受彈簧罩35阻礙。

在圖1中示出向量41，該向量41可以被視為相對于銜鐵5的端面13的法向量41。在此，也如對于向量27那樣，重要的是向量41的取向。當(dāng)向量41平行于縱向軸線25取向時(也包括向量41位于縱向軸線25上)，則銜鐵5相對于閥針16或閥針的縱向軸線25軸向?qū)?。以所述軸向?qū)蕿槌霭l(fā)點可以使銜鐵5傾斜，這導(dǎo)致向量41例如以傾斜角度α傾斜為向量41′。當(dāng)然，這些圖示在此僅僅用于直觀示出并且不能理解為按比例尺繪制。

圖2示出信號走向圖，所述信號走向圖具有多個曲線圖D1至D4，用于闡述在圖1中示出的閥實施例的工作方式和構(gòu)型。在此，在橫坐標上繪制共同的時間t。曲線圖D1和D2示出對于相應(yīng)于所述實施例的閥1的升程h和傾斜角度α。曲線圖D3和D4示出根據(jù)內(nèi)部現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)構(gòu)型的升程h和傾斜角度α。相應(yīng)地，傾斜角度α在曲線圖D4中恒定且等于0。

作為考慮機械和液壓參數(shù)的數(shù)字計算的結(jié)果，可以得到在曲線圖D1至D4中給出的曲線。由此，閥1的協(xié)調(diào)可以由計算機進行。然而，閥1的協(xié)調(diào)也可以根據(jù)實驗進行，其方式是，例如感測后噴射的出現(xiàn)或閥針16的升程h。

在曲線圖D1和D3中應(yīng)將閥針16的從值h₁起的升程h視為打開升程，而銜鐵5從值h₀開始其升程h。通過給電磁線圈3通電，銜鐵5的升程h從值h₀提高，從值h₁起，閥針16被攜動(這相應(yīng)于在圖1中示出的狀態(tài))。隨后不僅銜鐵5而且閥針16運動直至升程h₂。在那里，銜鐵5止擋在另一止擋面19上，使得銜鐵5的路徑受限。閥針16的過振動是可能的，因為閥針16基于其慣性不必與銜鐵同時停住。然后，相應(yīng)于電磁線圈3的通電地，升程h2被保持一定時間段。隨后再關(guān)閉所述閥，其中，在時刻t₁時，閥針16以其閥關(guān)閉體17止擋在閥座面18上。短時間之后，銜鐵5止擋在止擋環(huán)11的止擋面10上。

在傳統(tǒng)的構(gòu)型中，未設(shè)置止擋環(huán)11的止擋面10相對于縱向軸線25的傾斜。此外，銜鐵5這樣在閥針16上被導(dǎo)向，使得相對于縱向軸線25不能顯著地傾斜。這意味著，在曲線圖D3中描述一種情況，在這種情況下角度錯開量26消失并且不會出現(xiàn)不消失的傾斜角度α。因此，在閥1的關(guān)閉階段期間，銜鐵5筆直地止擋在止擋環(huán)11上。因此，銜鐵5在碰撞到止擋環(huán)11上時必然不傾斜，并且在回彈之后甚至到達另一止擋環(huán)15，這在時刻t₃也導(dǎo)致閥針16的重新抬起(如在曲線圖D3的區(qū)域43中直觀示出的那樣)。因此在時刻t₃時出現(xiàn)不希望的后噴射。接著，銜鐵5靜止下來并且達到其靜止位置h₀。

在相應(yīng)于所述實施例的閥1的構(gòu)型中，設(shè)定不消失的角度錯開量26。由此，在關(guān)閉階段期間形成銜鐵5的所述旋轉(zhuǎn)運動和擺動運動。因此，在時刻t₃，銜鐵5在回彈時不再能到達另一止擋環(huán)15。即在曲線圖D1的區(qū)域44中，與曲線圖D3相比出現(xiàn)幅值的阻尼。因此，銜鐵5的升程h在時刻t₂之后小于值h₁，使得不再次操縱閥針16。因此在時刻t₂之后，密封配合對于操控封閉。同樣還出現(xiàn)銜鐵5的靜止，使得銜鐵5又回到其靜止位置，該靜止位置相應(yīng)于升程h₀。

在曲線圖D2中繪制傾斜角度α，該傾斜角度α在一定程度上表示銜鐵5相對于縱向軸線25的取向。在操控開始時，銜鐵5靜止在以角度錯開量26傾斜的止擋面10上，使得出現(xiàn)正的傾斜角度α。如在曲線圖D2中在區(qū)域45示出的那樣，在銜鐵5加速并且隨后碰撞在相對于閥針16位置固定的另一止擋面14上時，形成銜鐵5的新取向，這導(dǎo)致短暫地傾斜到負的區(qū)域中，即在圖1中向量41朝向縱向軸線25的右邊。最遲，在極體4上的止擋使銜鐵5對準。在與打開反向7相反地運動時，銜鐵5的取向在這里首先保持不變。在時刻t₂，閥針16落到閥針16的座中，從該時刻t₂開始必然出現(xiàn)銜鐵5的相應(yīng)于角度錯開量26的傾斜，這在曲線圖D2的區(qū)域45中示出，并且出現(xiàn)隨后的旋轉(zhuǎn)運動和擺動運動。傾斜角度α的振蕩直觀示出：平移能量的一部分被轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能量。這導(dǎo)致區(qū)域44中的上面已提到的阻尼。在此，銜鐵5可以經(jīng)歷附加的運動并從而經(jīng)歷液態(tài)流體(液態(tài)介質(zhì))中的液壓阻尼。還通過傾斜止擋使更少的能量傳遞到止擋環(huán)11上并從而減小閥關(guān)閉體17與閥座面18之間的機械磨損。

通過將曲線圖D1及D2與曲線圖D3及D4進行比較明顯看出：平移能量向旋轉(zhuǎn)能量的轉(zhuǎn)化以及阻尼在相應(yīng)于本發(fā)明的所述實施例的閥1中進行，而這樣的轉(zhuǎn)化在傳統(tǒng)構(gòu)型中(曲線圖D3和D4)不發(fā)生。

本發(fā)明不局限于所述實施例。