专利名称：用于计量流体介质的尤其在燃料高压泵中的流量控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于计量流体介质的尤其在燃料高压泵中的流量控制阀 (Mengensteuerventil)。
背景技术：
用于内燃机的燃料系统在市场上是已知的，在这些燃料系统中通过流量控制阀来 影响向高压泵输入的燃料量。这样的流量控制阀通常通过电磁铁操作并且具有例如磁衔铁 和阀针的刚性耦合的复合体。在此，磁衔铁的工作行程相当于阀针的工作行程。此外，参考以下公开文献DE102007034038A1, DE 102007028960A1, DE 102005022661A1,DE 102004061798A1,DE 2004016554A1,DE 10327411A1,DE 19834121A1, EP 1701031A1, EP 1471248A1 和 EP 1296061A2。
发明内容
本发明所要解决的技术问题通过根据本发明的流量控制阀解决，有利的扩展方案 在下面给出。该流量控制阀具有阀元件，该阀元件包括阀体、阀针和可借助电磁铁运动的衔 铁，阀针至少暂时地在打开方向上对阀体加载并且可在关闭位置区域与打开位置区域之间 运动，衔铁的运动至少在关闭方向上被止挡限制，其中，阀针包括在关闭方向上与衔铁协同 作用的携动件，止挡被这样地定位，使得衔铁在阀针到达关闭位置区域之前到达止挡，并且 使得阀针相对于衔铁具有自由路程，该自由路程至少这么大，使得当衔铁到达止挡时该阀 针能够继续运动到关闭位置区域中。此外，对本发明重要的特征在下面的说明书和附图中， 其中，这些特征可能不仅单独地而且以不同的组合对于本发明是重要的，无需对此再次明 确指出。根据本发明的流量控制阀具有以下优点可以减小衔铁行程，其中，衔铁、阀针和 止挡的载荷被减小。同时，运动的质量可以被减小，使得电磁铁也可以较弱地确定尺寸。由 此降低了流量控制阀在制造中的价格。此外，由于衔铁行程被减小，衔铁的终点速度也被减 小，使得噪声同样被减小，衔铁在碰撞到止挡上时具有终点速度。根据本发明，衔铁和阀针作为分开的元件实现，也就是说，它们不构成刚性的复合 体。取代构成刚性的复合体，衔铁和阀针可在轴向方向上相对移动，其中，衔铁和阀针通过 弹簧被加载并且至少在一个方向(衔铁的吸动方向)上可通过携动件相互耦合。流量控制阀具有衔铁，该衔铁可在静止座与衔铁止挡之间轴向移动。在未通电的 初始状态中，衔铁被衔铁弹簧压靠在静止座上。阀针可移动地设置在衔铁的轴向孔中，该阀 针通过与其固定连接的盘(“携动件”)被阀弹簧压靠在衔铁上。由此得到一个打开位置区 域，其中该阀针可以作用在阀体上，以至少暂时地将阀体从阀座抬离。如果由此出发给衔铁通电，则衔铁从静止座被抬离并且向着衔铁止挡运动，其中 衔铁以强制方式借助盘带动阀针。当衔铁到达衔铁止挡时，阀针可能由于其惯性并且逆着 阀弹簧对衔铁加载的力继续运动并且暂时地从衔铁抬离，以运动到关闭位置区域中。该关闭位置区域包括当阀体支承在阀体的阀座上时阀针所处的所有区域。根据本发明，衔铁止 挡被这样地定位，使得衔铁在阀针到达关闭位置区域之前到达衔铁止挡。因此，阀针具有 相对于衔铁的所谓的自由行程，阀针能够以该自由行程与衔铁无关地继续在关闭方向上运 动。阀针至少在阀针不支承在衔铁上的那些运动阶段中具有减小的速度。因此，避免 了流量控制阀中的压力波动并且降低了机械振荡的激励，由此也得到减小的噪声形成。此 外，本发明需要的附加结构空间小或不需要附加结构空间，并且可以有利地组合在流量控 制阀的已有的实施方案中。此外提出，阀针借助支撑在壳体区段上的弹簧在打开方向上被加载。定义的力以 这种方式作用在阀针上，阀针在它那方面将该定义的力传递到衔铁和/或阀体上。因此，流 量控制阀的行为可很好地再现。流量控制阀的一种构型提出，弹簧特性被这样地选择，使得只要跨越所述阀体的 压差不低于极限值，则在输送阶段期间即便衔铁位于打开位置中该阀体仍保持在关闭位置 中。因此，根据本发明阀针虽然能够对阀体的关闭过程的开始产生影响，但是该阀之后保持 关闭，只要压差的极限值没有被超过。因此，可以使用相对弱的阀弹簧，因此也可以使用相 对小的电磁铁。当衔铁被支撑在壳体区段上的弹簧在打开方向上加载时，流量控制阀的结构更简 单。该弹簧可以被保护地安置在衔铁止挡的空槽中，使得在衔铁被止挡时该弹簧不被压坏。 也有利的是，阀的打开无电流地发生。相应地为此提出，当衔铁被通电时，该衔铁在关闭方向上实施一行程。然后，衔铁 可以吸动并且以强制方式带动阀针，使得有利地在流量控制阀的关闭过程中也得到上述作用。当衔铁的在关闭方向上作用的止挡是磁极铁芯时，流量控制阀的价格降低。因此， 不仅能够省去专门的止挡，而且衔铁和磁极铁芯紧密地相碰，从而建立相应高的磁通量。流量控制阀的另一种构型提出，阀针不包括与衔铁在打开方向上协同作用的携动 件。因此，携动件仅在关闭方向上作用，也就是说，阀针仅在关闭方向上能够被衔铁强制引 导。而在打开方向上，阀针通过阀弹簧被加载并且被阀弹簧驱动，如果衔铁的位置始终允许 的话。
下面参照附图阐述本发明的示例性实施方式。在附图中示出图1示出内燃机的燃料系统的简图；图2以截面图示出在第一运行状态中的流量控制阀的简图；图3根据图2的在第二运行状态中的流量控制阀；图4根据图2的在第三运行状态中的流量控制阀；和图5根据图2的在第四运行状态中的流量控制阀；在所有的图中，对于功能等同的元件和量即便在不同的实施形式中也使用相同的 附图标记。具体实施例方式图1以非常简化的视图示出内燃机的燃料系统1。作为燃料既可以考虑汽油也可 以考虑柴油。未详细说明且构造为活塞泵的高压泵3在上游通过抽吸管路4、预输送泵5和 低压管路7与燃料箱9连接。在下游，高压储存器13 ( “共轨”)通过高压管路11连接到高 压泵3上。具有电磁操作装置15(以下称为电磁铁15)的流量控制阀14液压地设置在低 压管路7与高压泵3之间。在图1中没有示出其它元件，例如高压泵3的阀。显然，流量控 制阀14可以构造成具有高压泵3的结构单元。例如，通过流量控制阀14能够以强制方式 打开高压泵3的入口阀。在燃料系统1的运行中，预输送泵5将燃料从燃料箱9输送到低压管路7中。在 此，流量控制阀14确定从高压泵3向高压储存器13输入的燃料量，其方式是该流量控制阀 在排流行程期间暂时地、强制地保持高压泵3的入口阀打开。接下来的图2至5表示流量控制阀14的四个在时间上先后相续的运行状态，这些 运行状态对应于高压泵3在所谓的满载供给中的工作循环。满载供给理解为流量控制阀14 的一种运行，在该运行中向高压储存器13计量最大的燃料量，也就是说高压泵3的入口阀 在很大程度上在整个输送阶段期间是关闭的。此时，流量控制阀14的这些元件被电磁地操 作并且是有效的，尽管这些元件当前在控制或调节的意义上对计量的燃料量没有显著的影 响。图2和3表示在高压泵3的抽吸阶段期间的运行状态，而图4和5表征接下来的 输送阶段的特征。在时间上在图3和4之间实现从抽吸阶段到输送阶段的快速但连续的过 渡。下面借助图2描述流量控制阀14的重要元件，在接下来的图3至5中对这些重要元件 仅在为了阐述工作原理需要的范围内重复。图2在流量控制阀14的示意性剖面图中仅示出一些对本发明重要的元件。这些元 件具有基本上径向对称的结构。该流量控制阀14当前是没有详细阐述的高压泵3的组成 部分。只要电磁铁没有通电，则可轴向移动的衔铁20被衔铁弹簧22压靠在静止座M上。 该静止座M当前通过置入的止挡板实现。在图的左边，衔铁弹簧22进入到衔铁止挡沈的 空槽25中，该衔铁止挡沈当前也是磁极铁芯28。阀针30穿过衔铁20的轴向孔可移动地 导向。在阀针30的(在图左侧的)端部区段附近，构成携动件的盘32固定地设置在阀针 30上。阀弹簧34支撑在壳体区段36上并且在图中向右在打开方向上顶压盘32和由此顶 压阀针30，并且在所示的运行位置中也将它们压靠在静止的衔铁20上。该阀针30和衔铁 20整体属于一个阀元件(没有附图标记)，该阀元件又属于高压泵3的入口阀。该阀针30 和衔铁20不构成固定的复合体。表示阀体的阀盘38设置在图2的右侧部分中，该阀盘同 样是阀元件的部分。该阀盘38可在壳体侧的阀座40与阀止挡42之间轴向移动。在图中， 阀座40在阀盘38左边，而阀止挡42在阀盘38右边。阀盘弹簧没有被连带示出，该阀盘弹 簧以比较小的力将阀盘38压靠在阀座40上。在图中，阀区域44位于阀座40左边，而高压泵3的输送室46位于阀座40右边。 阀区域44和输送室46被填充流体，即被填充燃料。在运行中，在抽吸行程期间在入口阀打 开的情况下，燃料从阀区域44被输送到输送室46中。为此所需的前提条件是阀盘38被打 开，也就是说阀盘必须从它的阀座40抬离。阀盘38的位置受到以下影响阀区域44与输送室46之间的压差；衔铁20和阀针30的位置和运动能量；衔铁弹簧22、阀弹簧34、阀盘弹簧(未示出)；和阀盘38区域中 的液体流。在高压泵3的抽吸阶段期间，流量控制阀14在图2中位于初始位置中。在该抽吸 阶段期间，阀区域44中的压力高于输送室46中的压力。在此，阀盘38由于当前的压力和 流动关系在没有阀针30的协助的情况下也被压靠在阀止挡42上。也就是说，流量控制阀 14是打开的。线段48表示可能的衔铁行程，线段50表示阀盘38的可能行程。可看出，可 能的衔铁行程48小于阀盘38的可能行程。图3示出在抽吸阶段期间接着图2的状态中的流量控制阀14。电磁铁15在此期 间被通电，使得衔铁20朝着衔铁止挡沈加速。在此，起携动件作用的盘32和由此该阀针 30被强制地带动。正好示出了这样的时间点，在该时间点衔铁20撞击到衔铁止挡沈上。 此时，阀针30的盘32仍支承在衔铁20上。可看出，阀针30仍以超出量52伸出超过阀座 40。在图2和3中，阀针30位于打开位置区域中。图4示出在时间上紧接着图3的状态中的流量控制阀14。图4同时表示输送阶段 的早期的特征。由于在输送室46中快速建立压力，压力关系颠倒，使得阀盘38在此期间贴 靠在阀座40上。入口阀现在也是关闭的。该衔铁20保持止挡在衔铁止挡沈上，但是阀针 30的盘32由于阀针的惯性而暂时地以自由路程55从衔铁20抬离，也就是说，阀针30 (在 图中向左)过冲。阀针30的右端部与阀盘38之间的间隙M同样说明了这一点。但是，这 样的间隙M绝不是必需的。然而，自由路程55必须至少与在图3中的阀针的超出量52 — 样大。图5示出在输送阶段期间在时间上接着图4的状态中的流量控制阀14。该电磁 阀15不再通电并且衔铁20借助衔铁弹簧22返回到衔铁的静止座M上。阀针30在它的 在图右侧的端部处贴靠在阀盘38上。输送室46中的压力仍足够大，以便也克服阀弹簧34 的力将阀盘38继续压在阀座40上并且由此保持入口阀或流量控制阀14关闭。箭头56说 明了输送室中的作用在阀盘38上的高压力。在图4和5中，阀针30位于关闭位置区域中。通过接着输送阶段的抽吸阶段，在 图2至5中描述的循环重复并且以图2继续。在超出量52和间隙M的方面由图3和4的比较看出，在该情况下，通过阀针30 的过冲来支持通过线段48 (见图幻标记的最大衔铁行程。这意味着，衔铁行程以相应的量 小于在由衔铁20和阀针30组成的(在这里没有示出的)固定的复合体的行程。因此，尤 其减少了衔铁20、阀针30、衔铁止挡沈和静止座M的载荷。流量控制阀14的声学激励以 及流体的压力波动可以更小。必要时，电磁铁15也可以较弱地设计。但是，通过自由路程 阳提供了阀针30的对于入口阀的关闭足够的总行程。流量控制阀14的在图2至5中所示的实施方式具有仅在关闭方向上作用的携动 件或盘22，也就是说，阀针30仅可以在关闭方向上被衔铁20强制引导。
权利要求
1.用于计量流体介质的流量控制阀(14)、尤其在燃料高压泵(3)中的流量控制阀，所 述流量控制阀具有阀元件，所述阀元件包括阀体(38)、阀针(30)和可借助电磁铁(15)运 动的衔铁(20)，所述阀针至少暂时地在打开方向上对所述阀体(38)加载并且可在关闭位 置区域与打开位置区域之间运动，所述衔铁的运动至少在关闭方向上被止挡06)限制，其 中，所述阀针(30)包括在关闭方向上与所述衔铁00)协同作用的携动件(32)，其特征在 于，所述止挡06)被这样地定位，使得所述衔铁OO)在所述阀针(30)到达所述关闭位置 区域之前到达所述止挡，并且使得所述阀针(30)相对于所述衔铁OO)具有自由路程(55)， 所述自由路程至少这么大，使得当所述衔铁OO)到达所述止挡06)时所述阀针(30)能够 继续运动到所述关闭位置区域中。
2.根据权利要求1的流量控制阀(14)，其特征在于，所述阀针(30)借助支撑在壳体区 段上的弹簧在打开方向上被加载。
3.根据权利要求2的流量控制阀(14)，其特征在于，所述弹簧的特性被这样地选择，使 得只要跨越所述阀体(38)的压差不低于极限值，则在输送阶段期间即便所述衔铁OO)位 于打开位置中所述阀体(38)仍保持在关闭位置中。
4.根据权利要求2的流量控制阀(14)，其特征在于，所述衔铁OO)被支撑在壳体区段 上的弹簧在打开方向上加载。
5.根据以上权利要求中至少一项的流量控制阀(14)，其特征在于，当所述衔铁被通电 时，所述衔铁OO)在关闭方向上实施一行程。
6.根据以上权利要求中任一项的流量控制阀(14)，其特征在于，所述衔铁OO)的在关 闭方向上作用的止挡06)是磁极铁芯08)。
7.根据以上权利要求中任一项的流量控制阀(14)，其特征在于，所述阀针(30)不包括 与所述衔铁OO)在打开方向上协同作用的携动件(32)。
全文摘要
本发明涉及用于计量流体介质的流量控制阀、尤其在燃料高压泵(3)中的流量控制阀，该流量控制阀具有阀元件，该阀元件包括阀体(38)、阀针(30)和可借助电磁铁(15)运动的衔铁(20)，阀针至少暂时地在打开方向上对阀体(38)加载并且可在关闭位置区域与打开位置区域之间运动，衔铁的运动至少在关闭方向上被止挡(26)限制，其中，阀针(30)包括在关闭方向上与衔铁(20)协同作用的携动件(32)，止挡(26)被这样地定位，使得衔铁(20)在阀针(30)到达关闭位置区域之前到达止挡，并且使得阀针(30)相对于衔铁(20)具有自由路程(55)，该自由路程至少这么大，使得当衔铁(20)到达止挡(26)时该阀针(30)能够继续运动到关闭位置区域中。
文档编号F02M37/00GK102052221SQ201010530450
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者V·福特, W·比泽 申请人:罗伯特·博世有限公司