用于控制阀的阀组件和控制阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于控制阀(10)的阀组件(12)，包括包含中心纵轴线(L)的阀体(14)，阀体(14)包括：具有流体入口部分(42)和流体出口部分(40)的空腔(18)；在空腔(18)内可轴向移动的阀针(20)，在闭合位置，阀针(20)防止流体流穿过流体出口部分(40)并且在另外位置释放流体流使其穿过流体出口部分(40)；以及电磁致动器单元(36)。电磁致动器单元(36)被设计成致动阀针(20)。电磁致动器单元(36)包括：相对于阀体(14)固定地设置的极件(30)；和耦接到阀针(20)并且在空腔(18)中可轴向移动的电枢(28)。电磁致动器单元(36)包括永磁体(50)，所述永磁体(50)耦接到阀体(14)并且设置在如下的位置：在该位置中永磁体(50)在电枢(28)上施加力，所述力起作用以有助于将阀针(20)移动到闭合位置内。
【专利说明】用于控制阀的阀组件和控制阀
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种用于控制阀的阀组件和一种控制阀。
[0002]本专利申请要求欧洲专利申请号11187874.0的优先权，其公开内容在此通过参考引入。
【背景技术】
[0003]控制阀具有广泛分布的用途。具体地，控制阀用于内燃发动机，其中控制阀可以被设置以将流体计剂(dose)到内燃发动机的进气歧管中。流体可以被引导进入喷射阀，所述喷射阀可以将流体计剂到内燃发动机的气缸的燃烧室中。
[0004]考虑到不期望的排放物的产生，为了增强燃烧过程，喷射阀可以适于在非常高的压力下计剂流体。例如，在汽油发动机的情形中，压力可以在高达200bar的范围中，在柴油发动机的情形中，可以在高于2000bar的范围中。
[0005]为了限制内燃发动机的不期望的排放物，需要计剂到内燃发动机燃烧室的流体的压力的高准确度。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的在于详细说明一种控制阀的阀组件以及一种控制阀，其有助于控制阀的可靠和精确的功能。
[0007]这些目的通过独立权利要求的特征来实现。本发明的有益的实施例在从属权利要求中给出。
[0008]根据第一个方面，详细说明了一种用于控制阀的阀组件。阀组件包括包含中心纵轴线的阀体。阀体包括具有流体入口部分和流体出口部分的空腔。
[0009]阀组件包括在空腔内可轴向移动的阀针。阀针在闭合位置防止流体流穿过流体出口部分并且在另外位置释放流体流使其穿过流体出口部分。
[0010]阀组件包括被设计成致动阀针的电磁致动器单元。电磁致动器单元包括:相对于阀体固定地设置的极件，以及耦接到阀针并且在空腔中可轴向移动的电枢。电磁致动器单元包括永磁体，所述永磁体耦接到阀体并且设置在如下位置:在该位置中永磁体在电枢上施加力，所述力起作用以有助于将阀针移动到闭合位置内。
[0011]这具有这样的优点:永磁体的磁场可以有助于电枢的移动，并因此有助于阀针在阀针的闭合位置和另外位置之间移动。当永磁体在电枢中产生磁场时(所述磁场与通过在电磁致动器单元的线圈中的电流而可控的磁场具有同一方向)，用以获得在电枢中的磁场改变的作用力可以保持是小的。因而，永磁体允许致动器单元的电功率消耗量可以是少的。因而，致动器单元的电效率可以是高的。而且，通过在电磁致动器单元的线圈中的电流而可控的磁场可以很快地产生，并因此，打开和关闭的过程可以在很短的时间内实施。因此，阀组件打开和关闭的过程可以非常精确地受到控制。而且，在阀针的打开和关闭的过程期间的操作力可以是非常高的。[0012]在一个实施例中，阀组件包括主弹簧。尤其地，主弹簧和永磁体是能操作的以通过与电枢的相互作用协作用于在朝向闭合位置的方向上偏压阀针。主弹簧可以与电枢机械地相互作用。永磁体可以磁性地与电枢相互作用。
[0013]在一个实施例中，阀组件包括校准弹簧。线圈可以是能操作的以产生电磁力并且校准弹簧(44)可以是能操作的以产生弹簧力，通过电枢(28)作用在阀针(20)上的电磁力和弹簧力在相反的方向上，即，在远离闭合位置的方向上。
[0014]在有益的实施例中，电枢组件包括固定地耦接到阀体上的壳体。所述壳体具有液压地与空腔分离的凹部。永磁体设置在壳体的凹部内。
[0015]具有液压分离的凹部的壳体具有这样的优点:永磁体与空腔通过流体分开。因而，磁性质可以不依赖于流体的化学特性。具体地，在永磁体和流体之间的直接接触的情况下，如果流体特性可以影响永磁体材料的磁性质，这是重要的。
[0016]壳体可以是能操作的以预加载所述校准弹簧。有益地，校准弹簧的校准可以在永磁体处于它的预定位置的情况时实施。因此，校准可以是特别精确的。
[0017]根据第二个方面，详细说明了一种具有根据第一方面的阀组件的控制阀。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]控制阀和阀组件的示例性实施例借助于示意图在下面解释。
[0019]唯一的图以纵截面视图的方式示出了具有阀组件的控制阀。
【具体实施方式】
[0020]控制阀10尤其适于将燃料计剂到内燃发动机。例如，它可以构造成将燃料计剂到高压泵。高压泵可以是能操作的以提供燃料给内燃发动机的燃料轨和/或在燃料轨中将燃料增压，例如在一个实施例中增压到高达200bar的压力，在另一个实施例中增压到高达500bar的压力且在又一个实施例中增压到大于2000bar的压力。
[0021]控制阀10包括阀组件12。阀组件12包括具有中心纵轴线L的阀体14。外壳16部分地围绕阀体14设置。空腔18设置在阀体14内。空腔18收纳有阀针20。阀针20是中空的并且具有凹部24，所述凹部24在中心纵轴线L的方向上设置跨过阀针20的轴向长度的一部分。阀体14的空腔18、阀针20的凹部24以及在阀体14的空腔18和阀针20的凹部24之间的通道26形成流体线路。
[0022]空腔18收纳有电枢28。电枢28在空腔18内可轴向移动。电枢28固定地耦接到阀针20。电枢28形成为围绕阀针20的项圈。电枢28与阀体14的内表面接触并且能够在阀体14的内侧在轴向方向上引导阀针20。
[0023]极件30设置在空腔18内并且固定地耦接到阀体14。
[0024]主弹簧31设置在空腔18内。主弹簧31机械地与电枢28耦接。电枢28形成用于主弹簧31的第一座。用于主弹簧31的另外的座通过极件30形成。
[0025]在阀针20的闭合位置中，阀针20密封地搁在座板32上，藉此防止流体流穿过喷嘴34。喷嘴34例如可以是孔。然而，它也可以是一些其它适于计剂流体的类型。
[0026]阀组件12设有致动器单元36，其优选为电磁致动器。电磁致动器单元36包括电枢28和极件30。而且，电磁致动器单元36包括线圈38，其固定地设置在(优选通过模制)外壳16内侧。外壳16、阀体14的部分、电枢28和极件30形成电磁回路。
[0027]空腔18包括流体出口部分40，出口部分40靠近座板32设置。流体出口部分40与流体入口部分42连通，入口部分42设置在阀体14内。
[0028]校准弹簧44，其优选地是盘簧，设置在阀体14的空腔内。校准弹簧44机械地与电枢28耦接。电枢28形成用于校准弹簧44的第一座。
[0029]壳体46设置在空腔18内。壳体46形成用于校准弹簧44的第二座。在控制阀10的制作过程期间，实施校准过程。在校准过程期间，壳体46能够在阀体14内轴向移动以便以期望的方式对校准弹簧44预加载。藉此，校准弹簧44在电枢28上施加力以使得阀针20在到流体出口部分40的方向上可以施加预定力。在校准过程结束时，壳体46固定地耦接到阀体14上。
[0030]壳体46具有凹部48，其液压地从空腔18分离。结果，凹部48可以保持免于流体。
[0031]永磁体50与阀体14稱接。优选地,永磁体50设置在壳体46的凹部48内。永磁体50以这样的方式定位:电枢28可以在极件30和永磁体50之间在轴向方向上移动。具体地，沿着中心纵轴线L以此顺序设置永磁体50、电枢28和极件30。
[0032]接下来，将详细描述控制阀10的功能:
[0033]流体从流体入口部分42朝向流体出口部分40被引导。
[0034]在阀针20的闭合位置，阀针20防止流体流穿过在阀体14内的流体出口部分40。
[0035]在阀针20的闭合位置的外侧，流体能够从流体入口部分42流到流体出口部分40。
[0036]在这种情况下，当电磁致动器单元36被去激励(de-energize)时,永磁体50导致电枢28基本磁化。电枢28朝向永磁体50的方向上被牵拉并且阀针20处于其闭合位置。
[0037]在这种情况下，当带有线圈38的电磁致动器单元36得以激励时，致动器单元36的极件30可以在电枢28上实现电磁力。由于由极件30的磁化所导致的电磁力，电枢28在到极件30的方向上轴向移动。电枢28带动阀针20与其一起，从而使得阀针20在轴向方向上移动离开闭合位置。在阀针20的闭合位置的外侧，在背离致动器单元36的控制阀10的轴向端部处在座板32和阀针20之间的间隙形成流体路径，并且流体能够穿过喷嘴34。
[0038]在本实施例中，控制阀10是朝外打开的类型。在这种情况下，阀针20朝向流体出口部分40在轴向方向上移动远离闭合位置，并且朝向流体入口部分42轴向地移动，即远离流体出口部分40而至闭合位置。
[0039]在这种情况下，当致动器单元36得以去激励时，主弹簧31和永磁体50能够迫使电枢28远离流体出口部分40在轴向方向上移动。电枢28带动阀针20随其一起，直到达到阀针20的闭合位置为止。其取决于在一方面地由致动器单元36-具体地由通过线圈38产生的电磁力_(通过所述电枢28)并由校准弹簧44所引起的在阀针20上的力与另一方面地由主弹簧31和永磁体50所引起的在阀针20上的力之间的力的平衡，而无论阀针20是否在其闭合位置中。
[0040]尤其地，在本实施例中，主弹簧31和永磁体50协作以朝向闭合位置(即在朝向流体入口部分42的轴向方向上)偏压阀针20。当线圈38被激励时，线圈38尤其地是可操作的以在相反的方向上经由极件30在给电枢28上施加电磁力。电磁力在与校准弹簧44的弹簧力相同的方向上作用在电枢28上。
[0041]由于永磁体50，可以获得具有阀针20的短的打开和关闭时间的阀针20运动的良好控制。例如，由于永磁体50，将阀针20偏压朝向其闭合位置的力可以具有非线性分量。当阀针20处于闭合位置时，电枢28相当靠近永磁体50，并且吸引电枢28的永磁体的磁力是相当大的。这样，为了引发阀针20移动离开其闭合位置而由致动器单元36所必须产生的电磁对抗力的阈值也是相当大的。然而，当阀针20已经开始远离闭合位置移动时，其带动电枢28随其一起远离永磁体50。因而，在电枢28上的电磁力减小。由于相对于距离改变的磁力不平衡的(overproportional)减小,该大的电磁力可以尤为强烈地加速阀针20,以使得后者特别快速地移动到打开位置。
[0042]结果，在阀针20的打开期间，可以得到非常精确的流体量。而且，永磁体50允许:操作控制阀10所需的能量可保持是小的。
[0043]控制阀10是对于具有向外打开式阀针20的阀组件12来描述的。然而，理解的是，具有永磁体50的致动器单元36可以应用于具有向内打开式阀针20的阀组件12的相应配置。
[0044]本发明不限于在所述示例性实施例的基础上所描述的具体实施例，而是包括不同实施例的要素的任何组合。
[0045]而且，本发明包括权利要求的任何组合以及权利要求书所公开的特征的任何组
口 ο
【权利要求】
1.用于控制阀(10)的阀组件(12)，包括: -包括中心纵轴线(L)的阀体(14)，阀体(14)包括具有流体入口部分(42)和流体出口部分(40)的空腔(18)， -在空腔(18)内可轴向移动的阀针(20)，在闭合位置，阀针(20)防止流体流穿过流体出口部分(40)并且在另外位置释放流体流使其穿过流体出口部分(40)，以及 -设计成致动所述阀针(20)的电磁致动器单元(36),电磁致动器单元(36)包括: -相对于阀体(14)固定地设置的极件(30)，以及 -耦接到阀针(20)并且在空腔(18)中可轴向移动的电枢(28)， 其中，电磁致动器单元(36)包括永磁体(50)，所述永磁体(50)耦接到阀体(14)并且被设置在如下位置:在该位置中永磁体(50)在电枢(28)上施加力，所述力起作用以有助于将阀针(20)移动到闭合位置中。
2.根据权利要求1的阀组件(12)，其中， -阀组件(12)包括主弹簧(31)和校准弹簧(44)， -主弹簧(31)和永磁体(50)是能操作的以通过与电枢(28)的相互作用协作用于在朝向闭合位置的方向上偏压所述阀针(20)， -线圈(38)是能操作的以产生电磁力并且校准弹簧(44)是能操作的以产生弹簧力，电磁力和弹簧力在相反的方向上通过电枢(28)作用在阀针(20)上。
3.根据权利要求1或2的阀组件(12)，包括固定地耦接到阀体(14)的壳体(46)，壳体(46)具有液压地从空腔(18)分离的凹部(48)和设置在壳体(46)的凹部(48)内的永磁体(50) ο
4.根据从属于权利要求2的权利要求3的阀组件(12)，其中，壳体(46)是能操作的以预负载所述校准弹簧(44)。
5.控制阀(10)，具有根据前述权利要求之一所述的阀组件(12)。
【文档编号】F02M51/06GK103975157SQ201280054186
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年10月31日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】M·格兰迪, V·波利多里, S·菲利皮 申请人:大陆汽车有限公司