流体喷射器的制造方法
【专利说明】流体喷射器
[0001]本公开涉及流体喷射器，尤其所述流体喷射器可操作以将燃料喷射到燃烧发动机中，特别是在机动车辆中的燃烧发动机。
[0002]用于将燃料喷射到燃烧发动机中的燃料喷射器包括用于控制进入发动机的燃料的流动的阀组件和用于操作所述阀组件的致动器。所述致动器是螺线管型致动器，并且包括围绕所述喷射器的纵向轴线缠绕的线圈和相对于所述线圈可轴向移动的电枢。当所述线圈由电流供电时，生成磁场，该磁场使所述电枢在轴向方向上移动。响应于该移动，所述阀组件打开并且允许预定流动的燃料进入发动机。
[0003]由于所述磁场的不完美性，施加在所述电枢上的力不是完全轴向的，而是可能还具有径向分量。径向力可以推动所述电枢抵靠壳体，并在该处产生摩擦。伴随这样的摩擦的缺点之中有早期磨损、增加的阀组件打开的时间、降低的喷射可重复性、降低的最大操作压力、寿命内的静态和动态流动偏移或喷射不稳定性。
[0004]为克服这些问题，可以使用窄容差来避免电枢的径向移动。替代地，可以在电枢和壳体之间引入径向空气间隙以减少磁力的波动。然而，窄容差可能导致高的生产成本，并且所述径向空气间隙可能不足以稳定电枢，尤其是在发动机如在正常运行条件下可能经历的那样正在经受强烈的振动时。此外，一旦电枢在径向方向上移动了一定量，所述空气间隙就将失去其作用。
[0005]US 4,313,571 A示出了一种用于内燃发动机的电磁致动的喷射器。在所述致动器的邻接元件之间使用抗磁性材料作为耐磨材料。
[0006]本发明的目的是提供一种带有在螺线管型致动器的可轴向移动的电枢上的减小的径向力的喷射器。该目的通过具有独立权利要求的特征的流体喷射器实现。所述流体喷射器的有利实施例和改进在从属权利要求中、在下面的描述中和在附图中具体说明。
[0007]根据本发明，用于燃烧发动机的燃料喷射器包括管状主体。尤其，所述管状主体将所述喷射器的流体入口端液压地连接到所述喷射器的流体出口端。例如，所述管状主体是所述喷射器的阀体。
[0008]所述燃料喷射器进一步包括附连在所述主体内部的磁芯。尤其，所述磁芯借助于与所述管状主体的摩擦装配连接附连到所述管状主体。
[0009]此外，所述燃料喷射器包括在所述管状主体的外侧上的螺线管。所述螺线管可以包括绕线管，所述螺线管的绕圈围绕所述绕线管缠绕。额外地，可轴向移动的电枢布置在所述管状主体内部。
[0010]所述燃料喷射器具有阀组件，所述阀组件用于控制通过所述管状主体的燃料的流体流动，尤其是轴向流动并且其包括阀针。所述阀针配置成由所述电枢操作。尤其，所述阀针与在所述流体喷射器的流体出口端处的阀座相互作用以控制所述流体流动。优选地所述管状主体或座元件包括所述阀座，所述座元件插入所述管状主体的在流体出口端处的开口中。
[0011 ]另外，所述流体喷射器包括抗磁性材料的套筒。所述套筒径向地定位在所述电枢和所述主体之间。优选地，所述套筒和所述电枢轴向地重叠。
[0012]抗磁性材料具有产生与外部施加的磁场相对的磁场的性能。安置在所述电枢的径向方向上的抗磁性套筒可以减小由螺线管产生的磁场的径向力。这样，所述电枢可以在轴向方向上更加自由地移动，即，摩擦和/或磨损可以特别地小。这样，所述喷射器可以具有增加的寿命；由于可允许的容差可能增大，所以生产成本可能降低;可以提高所述阀组件的打开和关闭特性的可重复性;可以改善流体喷射稳定性;可以在更高的燃料压力下操作所述喷射器;和/或可以减小寿命内的静态和动态流动偏移。
[0013]与用于将电枢居中的其它装置相比，所述电枢越靠近所述主体，所述抗磁性套筒将生成偏置所述电枢远离所述管状主体的增加的力。因此，创造了稳定的平衡，其中，所述电枢特别好地在所述套筒的中间居中。
[0014]优选地，所述套筒的质量和磁化率选择成使得当所述螺线管通电时，抵消在电枢上的径向力-或至少大体上抵消。换言之，所述套筒的尺寸被设计成使得其产生与外部施加的磁场相对的磁场的能力恰好与由所述螺线管产生的磁场的径向分量同样大或甚至更大。这样，可以完全地抵消径向力。
[0015]在优选实施例中，所述阀针包括延伸到芯的对应腔中的电枢保持器，以轴向地引导所述阀针。由于抗磁性间隔圈将所述电枢居中，所以通过所述电枢传递到所述阀针的径向力特别地小。因此，有利地，在所述电枢保持器的区域中的磨损和/或摩擦特别地小。
[0016]所述电枢保持器的材料可以选择成使得其在所述芯的表面上自由滑动。磁性的或电的考虑可能是不必要的。所述阀针的在所述喷射器内部的支承面可以因此是精密且光滑的。
[0017]在一个实施例中，所述阀针轴向延伸通过所述电枢，尤其是通过所述电枢的中心开口。所述电枢可以相对于所述阀针轴向地位移，并且借助于所述电枢保持器机械地联接到所述阀针。所述中心开口的尺寸尤其以这样的方式被设计成使得可操作所述阀针以轴向地引导所述电枢。通过将所述电枢保持器和所述磁芯的腔用作横向引导件，所述电枢不需要与所述套筒或所述主体有物理接触。
[0018]所述电枢保持器可以被成形成使得其允许所述电枢相对于所述芯发生预定倾斜。这可以避免所述芯的超静定支承面。其也可以允许所述电枢朝向或远离套筒的一部分发生一定程度的径向移动。如上所述，作用在所述套筒和所述电枢之间的力的量取决于二者之间的距离。通过允许一定程度的倾斜，对于所述电枢而言可能更易于找到其力平衡的径向位置。
[0019]在一个实施例中，所述抗磁性套筒附连到所述主体的内部径向表面。例如，将抗磁性材料应用到所述内部径向表面以形成所述套筒。在这种情形中，所述管状主体、所述套筒以及所述电枢的尺寸优选地以这样的方式设计成使得在所述抗磁性套筒和所述电枢之间存在环形间隙。所述环形间隙可以是空气间隙，并且用来稳定所述电枢。而且，所述间隙可以使得所述电枢能够相对于所述套筒径向移动。术语“空气间隙”尤其指的是不带有在操作中分配的流体的喷射器。在所述喷射器的操作中，所述环形间隙尤其由流体填充。
[0020]在替代实施例中，所述抗磁性套筒可以附连到所述电枢的外部径向表面。例如，将抗磁性材料应用到外部径向表面以形成套筒。在这种情况中，所述管状主体、所述套筒和所述电枢的尺寸优选地以这样的方式设计成使得在所述抗磁性套筒和所述主体之间存在环形间隙。[0021 ]在一个实施例中，所述套筒包括选自下组中的至少一种抗磁性材料，或由选自下组中的至少一种抗磁性材料构成:铋、热解石墨、钙钛矿铜氧化物、碱金属钨酸盐、钒酸盐、钼酸盐、钛铌酸盐、NaWO3、YBa2Cu3O7 JiBa2Cu3O-LAlxGa1As 以及 Cr、Fe 砸化物。
[0022]在一个实施例中，所述套筒包括具有在其中悬浮的抗磁性材料的聚合物。这样，可以为本要求特定地设计所述套筒的特性。
[0023]在一个实施例中，所述阀针是管的形状，其轴向地延伸通过所述电枢，所述管配置成传输流体。
[0024]参照附图，现在将更详细地描述所述流体喷射器的示例性实施例，其中:
图1示出了根据实施例的流体喷射器的一部分的纵向截面图；
图2示出了图1的流体喷射器的一部分的放大图，以及图3示出了不同的流体喷射器的电枢的能量水平的示意图。
[0025]图1示出了根据本发明的实施例的流体喷射器的纵向截面。所述流体喷射器配置成控制进入内燃发动机的燃料流动，尤其是用在机动车辆中的活塞发动机。换言之，本实施例的流体喷射器是用于内燃发动机的流体喷射器100。特别提供了该喷射器以将燃料直接定量馈送到内燃发动机的燃烧室中。
[0026]燃料喷射器100包括沿纵向轴线110延伸的管状主体105以将喷射器100的流体入口端液压地连接到所述喷射器的流体出口端。
[0027]燃料喷射器100包括致动器组件，该致动器组件包括尤其是螺线管115形状的线圈、磁芯120和可移动电枢125。螺线管115紧接着管状主体105径向地布置在管状主体105的外侧上。所述螺线管通常包括围绕纵向轴线110缠绕的若干绕圈。螺线管115可以附连到主体105的外侧。磁芯120布置在主体105内部，以便其面向螺线管115。芯120是磁性的-S卩，具体地，芯120由比如铁磁材料的磁性材料制成，例如由铁素体钢制成-并且因此，芯120可以帮助引导或控制在通过供给流过螺线管115的绕圈的电流对螺线管115供电时生成的磁场。所述电枢布置在管状主体105内部，轴向地毗邻磁芯120，并且具体地在磁芯120的下游。电枢125相对于管状主体105和磁芯120可沿纵向轴线110以往复方式轴向地位移，磁芯120相对于管状主体105在位置上固定。电枢125也由比如铁素体钢的磁性材料制成，以便当螺线管115产生磁场时，电枢125将被磁芯120吸引。
[0028]燃料喷射器进一步包括阀组件130ο阀组件130包括阀针135。方便地，阀组件130进一步包括阀座(未在图中示出)，该阀座与所述阀针协作以在阀针135的闭合位置中避免流体从所述流体喷射器流出，并且该阀座使得在所述阀针的其他位置中能够通过一个或多个喷射孔分配来自流体喷射器的流体。这样的阀组件对于流体喷射器的任何其它实施例也是有用的。
[0029]电枢1