用于喷射流体的喷射器的制作方法

本发明涉及用于喷射流体的喷射器，并且特别地涉及用于将燃料喷射至内燃机中的喷射器。

背景技术：

喷射阀被广泛地使用，特别是用于内燃机，在内燃机中喷射阀可以被设置成以便将流体分配至内燃机的进气歧管中或者直接地分配至内燃机的气缸的燃烧室中。

喷射阀以各种形式被制造以便满足各种燃烧发动机的各种需求。因此，例如，喷射阀的长度、直径以及负责流体分配方式的喷射阀的各种元件可以在宽的范围内变化。除此之外，喷射阀可以容纳用于致动喷射阀的阀针的致动器，该致动器可以例如是电磁致动器。

为了在减少不期望的排放的方面改善燃烧过程，相应的喷射阀可以适于在非常高的压力下分配流体。在汽油发动机的情况中，该压力可以在例如在高达500巴的范围内，并且在柴油发动机的情况中可以在高达3500巴的范围内。

技术实现要素：

本发明的一个目标是提供用于喷射流体的喷射器，该喷射器有助于被喷射流体的量的可控性并且能够实现喷射器的高效操作。

该目标由独立权利要求的特征实现。在从属权利要求中给出了本发明的另外的实施例。

根据本发明的一个方面，用于喷射流体的喷射器包括具有阀体和阀针的阀组件。阀体具有纵向轴线并且包括具有阀座的腔体。阀针特别地是实心的，即不是中空的。

此外，阀针包括以固定的方式联接至阀针的电枢保持器。此外，电枢保持器包括电枢保持器收缩表面。

腔体可操作以容纳阀针。在阀针的闭合位置中，腔体和阀针可操作以防止流体从腔体喷射至喷射器的外部，在该闭合位置中，阀针置于阀座上。此外，当阀针与闭合位置间隔分开时，腔体和阀针可操作以能够实现流体的喷射。

喷射器进一步包括电磁致动器组件，该电磁致动器组件可操作以施加力从而用于影响阀针的位置。该电磁致动器组件包括极靴和电枢。极靴容纳在腔体中并且相对于阀体在位置上固定。极靴包括面向电枢的极靴收缩表面。

电枢容纳在腔体中并且可操作以相对于极靴轴向地移位。电枢进一步可操作以当朝向极靴移位时与电枢保持器一起移动。

液压有效限制优选地形成在电枢保持器收缩表面和极靴收缩表面之间，特别地至少在阀针从远离闭合位置的最大位移到限制位移的轴向位移的范围中。液压有效限制特别地实现施加在阀针上的第一阻尼力。在该上下文中，“限制位移”特别地是在闭合位置和对应于远离该闭合位置的最大位移的轴向位置之间的阀针的轴向位置。

换句话说，流体通道由被称为电枢保持器收缩表面的电枢保持器的表面和被称为极靴收缩表面的极靴的表面限定。该流体通道也能够被称为间隙。液压有效限制特别地由所述流体通道表示。在优选实施例中，在阀体的流体入口端进入腔体并且流动到阀体的流体出口端的流体必须经过所述流体通道，阀座定位在该流体出口端处。

所述流体通道的液压直径取决于阀针从闭合位置开始的轴向位移。具体地，随着阀针从闭合位置开始的位移增大，液压直径减小。例如，当阀针处于闭合位置时，流体通道的液压直径是当阀针处于远离闭合位置的最大位移时的液压直径的至少两倍，在一个实施例中至少是三倍或四倍。由于电枢保持器抵抗流体通道中的流体的液压力的移动所引起的液压直径的减小可以产生第一阻尼力。

有利地，阀针的速度被第一阻尼力减小，使得被喷射流体的量被适当地影响。特别地，第一阻尼力有助于在喷射器的打开阶段的发射阶段中的喷射器的可控性。特别地，在给定的时间窗口内的被喷射流体的量的变动被保持得低。换句话说，这有助于被喷射流体的量的可控性。

阀针远离闭合位置的限制位移可以是大于零；例如，该限制位移具有最大位移的三分之或更大的值。此外，其中形成液压有效限制的范围可以大于零；例如，该范围可以是最大位移的15%或更大的值，特别地是30%或更大的值。特别地，限制位移及相应的范围的尺寸被设计成以便使得能够将期望的阻尼力施加在阀针上。

特别地，限制位移及相应的范围的尺寸进一步被设计成使得阀针的速度在喷射器的打开阶段的第一部分中基本上不受影响，因此能够实现喷射器的高效操作。

在一个实施例中，至少当阀针在从远离闭合位置的最大位移到限制位移的范围内轴向地移位时，电枢保持器收缩表面和极靴收缩表面包括在极靴与电枢保持器之间的最小距离。特别地，当阀针轴向地移位到最大位移和/或限制位移时，电枢保持器收缩表面和极靴收缩表面可以包括在极靴和电枢保持器之间的最小距离。

特别地，当阀针处于打开位置时（在打开位置中电枢邻接极靴），可以达到阀针远离闭合位置的最大位移。

根据一个实施例，电枢保持器收缩表面具有第一倾斜形状。根据另外的实施例，极靴收缩表面具有第二倾斜形状。第一和/或第二倾斜形状可以是锥形形状，例如，特别地是截头锥形形状。第二倾斜形状可以与第一倾斜形状同等地倾斜；在这种情况中，流体通道的宽度（即，在两个收缩表面之间的距离）特别地与沿流体通过流体通道的流动方向的流体通道中的位置无关。特别地，具有其第一倾斜形状的电枢保持器收缩表面和具有其第二倾斜形状的极靴收缩表面彼此面对，从而使得液压有效限制能够适当地形成。

根据另外的实施例，电枢保持器收缩表面具有第一曲率。有利地，该第一曲率有助于防止电枢保持器的卡阻，特别是当阀针倾斜时。特别地，电枢保持器至少在电枢保持器收缩表面处被构造成凸形。

根据另外的实施例，极靴收缩表面具有第二曲率。有利地，该第二曲率有助于防止电枢保持器的卡阻，特别是当使阀针倾斜时。特别地，极靴至少在极靴收缩表面处被构造成凹形。

根据另外的实施例，第二曲率小于或等于第一曲率。这能够仅利用电枢保持器的小的区段实现有效液压限制，因此有助于喷射器的可靠操作，特别是在阀针倾斜的情况中。

根据另外的实施例，施加在阀针上的第一阻尼力取决于阀针的位置。有利地，这允许可靠地减小阀针的速度从而实现适当可控量的被喷射流体，特别是在阀针的最大位移和限制位移之间的范围内，同时在喷射器的打开阶段的第一时刻保持阀针的速度基本上不受影响，这有助于喷射器的高效操作。

根据另外的实施例，电枢保持器包括电枢保持器导向表面。此外，极靴包括极靴导向表面。电枢保持器可操作以轴向地导向阀针，其中，当阀针轴向地移位时，电枢保持器导向表面沿着极靴导向表面滑动。换句话说，电枢保持器具有被称为电枢保持器导向表面的侧表面，并且极靴具有被称为极靴导向表面的侧表面，该侧表面处于滑动接触状态以用于轴向地导向阀针。有利地，阀针的轴向导向有助于防止阀针的倾斜，因此能够实现喷射器的高效操。

根据另外的实施例，电枢保持器导向表面相对于阀针凸形弯曲。电枢保持器导向表面的凸形曲率有助于防止电枢保持器的卡阻，特别是当阀针倾斜时。因此，能够实现喷射器的高效操。

根据另外的实施例，电枢保持器导向表面是基本上球形形状，即其具有球形的基本形状。有利地，电枢保持器导向表面的球形曲率有助于可靠地防止电枢保持器的卡阻，特比是当阀针倾斜时，因此能够实现喷射器的高效操作。

根据另外的实施例，电枢保持器导向表面包括至少一个轴向通道以用于使流体流能够轴向地通过腔体。这具有的优点是，能够实现阀针的可靠导向同时也能够实现喷射器的高效操作。

根据另外的实施例，电枢能够相对于阀针轴向地移动。有利地， 特别是当电枢邻接极靴时或者当阀针与阀座接触时，阀针的轴向移动可以与电枢的轴向运动分离。这例如有助于防止电枢将不期望的弹跳传输至阀针，因此能够实现喷射器的高效操作。

根据另外的实施例，电枢保持器包括电枢保持器限制表面以用于限制电枢相对于阀针的轴向位移。电枢保持器限制表面是面向电枢且远离阀针侧向地延伸的电枢保持器的表面。根据另外的实施例，电枢包括面向电枢保持器限制表面的电枢撞击区域。电枢保持器限制表面可操作以与电枢撞击区域接合。换句话说，电枢保持器特别地可操作以借助于在电枢的表面部分（被称为电枢撞击区域）和电枢保持器限制表面之间的形状配合接合来限制电枢相对于阀针的轴向位移。

特别地，电枢保持器限制表面允许电枢至阀针的可靠的力的传输。特别是在电枢能够相对于阀针轴向地移动的情况中，电枢保持器限制表面使得阀针能够与电枢接合并且当电枢朝向极靴轴向地移位时与电枢一起移动。在喷射器进一步包括盘状元件的情况中，其中，该盘状元件以固定的方式联接到阀针以用于限制电枢相对于阀针远离极靴的轴向位移，电枢可以通过该盘状元件联接到阀针和电枢保持器限制表面，使得电枢在电枢保持器限制表面和盘状元件之间具有轴向游隙。

在一个实施例中，电枢保持器限制表面远离阀针的侧向延伸被构造成使得在电枢和电枢保持器之间的相对运动被阻尼。

有利地，电枢保持器限制表面有助于防止阀针的弹跳，特别是当电枢邻接极靴时。这有助于喷射器的高效操作。例如，电枢撞击区域和电枢保持器限制表面可以是平行的。特别地，电枢撞击区域远离阀针的侧向延伸被构造成使得在电枢和电枢保持器之间的相对运动被阻尼。为了这个原因，电枢撞击区域的侧向延伸可以大于或等于电枢保持器限制表面的侧向延伸。

在一个实施例中，电枢保持器限制表面和电枢保持器收缩表面由电枢保持器的止动件部分组成，并且在止动件部分的相反的轴向侧上。电枢保持器限制表面和电枢保持器收缩表面优选地相对于彼此倾斜或弯曲，使得止动件部分在径向向外的方向上渐细。

在一个改进方案中，电枢保持器进一步具有导向部分，该导向部分包括电枢保持器导向表面作为其外表面或者作为其外表面的一部分。该导向部分可以有利地被设置在止动件部分的轴向侧上，该轴向侧远离电枢并且特别地与止动件部分合并。优选地，电枢保持器在其中导向部分和止动件部分合并的区域中具有收缩部。

在有利的改进方案中，止动件部分以及因此特别地电枢保持器限制表面和电枢保持器收缩表面（这两个表面优选地径向延伸至止动件部分的外轮廓）径向地突出超出导向部分。优选地，止动件部分的最大径向尺寸是导向部分的最大径向尺寸的至少两倍。这样的尺寸对于电枢和电枢保持器之间的相对运动的高效阻尼是特别有利的。

根据另外的实施例，喷射器包括返回弹簧，该返回弹簧可操作以在远离电枢保持器的轴向方向上偏压电枢。例如，电枢返回弹簧以预压缩的方式被放置成抵靠电枢保持器和电枢。

有利地，当电枢与电枢保持器接触时，能够实现将大的冲力传递至阀针。这也能够实现仅利用有限的致动器功率来抵靠大的液压负荷而打开阀针。返回弹簧可以特别地置于电枢保持器限制表面上。

附图说明

下面借助于示意图和附图标记来说明本发明的示例性实施例。相同的附图标记表示具有相同功能的元件或部件。其中：

图1是喷射器的第一实施例的纵向截面图；

图2是根据图1的喷射器的放大的纵向截面图；

图3a是根据图1的喷射器的被喷射流体的量随时间变化的第一曲线图；以及

图3b是相应的另外的喷射器的被喷射流体的相应量随时间变化的第二曲线图和第三曲线图。

具体实施方式

图1示出了具有阀组件3和电磁致动器组件19的喷射器1的第一实施例。阀组件3包括阀体5和阀针7。阀体5具有纵向轴线9并且包括具有阀座13的腔体11。

阀针7容纳在腔体11中并且能够相对于阀体5轴向地移动。阀针7包括以固定方式联接到阀针7的电枢保持器15。阀针7可以进一步包括盘状元件41，盘状元件41轴向地移位至电枢保持器15并且以固定的方式联接到阀针7。

在闭合位置中（在该位置中阀针7置于阀座13上），阀针7可操作以防止流体从腔体11喷射至喷射器1的外部，例如喷射至燃烧室中。当阀针7离开闭合位置时，阀针7进一步可操作以能够实现流体的喷射。喷射器1可以包括阀弹簧43以用于朝向闭合位置偏压阀针7，例如从而有助于喷射器1的密封性。

电磁致动器组件19包括位于壳体中的极靴21、电枢23和磁线圈45（特别是螺线管），该壳体侧向地环绕阀体5的至少一部分。当磁线圈45通电时，磁线圈45连同电枢23和极靴21形成电磁致动器组件19的磁路。在该上下文中，电磁致动器组件19可以进一步包括磁轭47以用于使电磁致动器组件19的磁路成形。

因此，电磁致动器组件19可操作以施加力从而用于影响阀针7的位置。特别地，可以通过电磁致动器组件19而使阀针7相对于阀体5轴向地移位，例如以往复的方式。

图2示出根据图1的喷射器的放大的纵向截面图，特别是电磁致动器组件19的放大的纵向截面图。极靴21容纳在腔体11中并且相对于阀体5在位置上固定。在其它实施例中，极靴21可以由阀体5组成。电枢23容纳在腔体 11中并且可操作以相对于极靴21轴向地移位。当朝向极靴21移位时，电枢23进一步可操作以与电枢保持器15一起移动。

在该实施例中，电枢23能够相对于阀针7轴向地移动，特别地在电枢保持器15和盘状元件41之间移动，电枢保持器15和盘状元件14两者限制电枢23相对于阀针7的轴向位移。在该上下文中，电枢23可以包括返回弹簧39，从而当电枢23与电枢保持器15接触时能够实现将大的冲力传递至阀针7。返回弹簧可以进一步实现在有限的致动器功率（例如350巴）的情况下抵抗大的液压负荷而使阀针7打开。在其它实施例中，电枢23可以被设置成在位置上被固定到阀针7。电枢23可以进一步包括至少一个孔，从而允许轴向流体流通过腔体11。

在该实施例中，极靴21包括极靴导向表面33。此外，电枢保持器15可以包括电枢保持器导向表面31。在该上下文中，极靴21可以包括具有极靴导向表面33的凹槽以便利用电枢保持器15的电枢保持器导向表面31而容纳电枢保持器15。阀针7的轴向导向由此被提供，其中，当阀针7轴向地位移时，电枢保持器导向表面31沿着极靴导向表面33滑动。

特别地，电枢保持器导向表面31相对于阀针7凸形地弯曲。特别地，导向表面31例如基本上是球形的形状，从而避免当阀针7倾斜时电枢保持器15的卡阻。

特别地，电枢保持器导向表面31包括至少一个通道以用于使得流体流轴向地通过腔体11。至少一个通道可以是电枢保持器15的轴向凹槽。在图2的图示中，能够在电枢保持器15的左侧和右侧上看到通道，因此在图2中球形的基本形状是不可见的。

电枢保持器导向表面31限定电枢保持器15的导向部分。在导向部分的下游轴向端，导向部分与电枢保持器15的止动件部分合并。在导向部分和止动件部分之间的界面区域中，电枢保持器15具有周向收缩。在本实施例中，止动件部分采用具有圆形外轮廓的盘状件的基本形状。在另一个实施例中，该止动件部分在纵向截面图中具有楔形的形状，即止动件部分在径向向外的方向上渐细。

电枢保持器23的止动件部分包括电枢保持器15的电枢保持器限制表面35以用于限制电枢23相对于阀针7的轴向位移。电枢保持器限制表面35例如能够实现与电枢23的电枢撞击区域37的接合，从而允许当电枢23朝向极靴21轴向地移位时阀针7与电枢23一起移动。

特别地，电枢保持器限制表面35远离阀针7侧向地延伸，特别地远离电枢保持器导向表面31而突出。电枢保持器限制表面35的侧向延伸被构建使得电枢23和电枢保持器15之间的相对运动被液压地阻尼。在本实施例中，这是通过电枢保持器限制表面35的径向延伸（该径向延伸也是电枢保持器15的止动件部分的径向延伸）而实现，该径向延伸是电枢保持器15的导向部的径向延伸的至少两倍。

极靴21进一步包括面向电枢23的极靴收缩表面25。此外，电枢保持器15包括电枢保持器收缩表面17，极靴收缩表面25面向电枢保持器收缩表面17。电枢保持器收缩表面17被设置在止动件部分的轴向侧，该轴向侧是设置电枢保持器限制表面35的轴向侧的相反侧。

特别地，至少当阀针7在从远离闭合位置的最大位移到限制位移的范围内轴向地移位时，电枢保持器收缩表面17和极靴收缩表面25在止动件部分的轴向区域中包括极靴21和电枢保持器23之间的最小距离，从而在电枢保持器收缩表面17与极靴收缩表面25之间形成液压有效限制。

换句话说，在极靴21和电枢保持器15之间的间隙（流体可流动通过该间隙）取决于电枢保持器15的轴向位移而变化。特别地，当电枢保持器15朝向极靴21轴向地移位时，在极靴收缩表面25和电枢保持器收缩表面17之间的轴向距离减小。液压有效限制的液压直径取决于阀针7从闭合位置开始的轴向位移，并且当阀针7处在闭合位置时，该液压直径是当阀针7处于远离闭合位置的最大位移时的液压直径的至少两倍。

特别地，当阀针7处于打开位置时（例如在打开位置中电枢23邻接极靴21），可以达到阀针7远离闭合位置的最大位移。

此外，阀针7远离闭合位置的限制位移可以特别地大于零。特别地，该限制位移以及相应的范围的尺寸被设计成允许在电枢保持器收缩表面17和极靴收缩表面25之间形成液压有效限制，同时仍然使得流体能够流动通过腔体11，使得在轴向方向上的压力差足够小以便允许喷射器1的可靠且高效的喷射。

阀针7是实心的，因此流体需要在阀针的外侧沿阀针7从阀体5的流体入口端轴向地流动通过腔体11，并且因此通过液压有效限制，流动到阀体5的流体出口端流动到阀座13。由于在电枢保持器收缩表面17和极靴收缩表面25之间的液压有效限制，因此当电枢保持器15朝向极靴21轴向地移位时，第一阻尼力被施加在阀针7上。有利地，阀针7的速度由此被降低使得有助于喷射的可控性，特别地有助于喷射器的打开阶段的发射（ballistic）阶段63（参见图3a）。特别地，在给定时间窗口61内的喷射流体的量的变化被保持得低（参见图3a）。

特别地，限制位移以及相应的范围的尺寸被设计成使得期望的阻尼力能够施加在阀针7上。特别地，限制位移的尺寸被进一步设计成使得在喷射器打开阶段的第一时刻阀针的速度基本上不受影响。

在一个实施例中，电枢保持器收缩表面17具有第一倾斜形状。特别地，极靴收缩表面25可以具有第二倾斜形状。这能够实现仅由电枢保持器15的小部分形成有效液压限制，从而允许可靠地提供第一阻尼力，特别是在阀针7倾斜的情况中。第二倾斜形状可以与第一倾斜形状同等地倾斜。

在一个实施例中，电枢保持器收缩表面17具有第一曲率。特别地，极靴收缩表面25具有第二曲率。该第二曲率可以小于或等于第一曲率。这能够实现仅由电枢保持器15的小部分形成有效液压限制，从而允许可靠地提供第一阻尼力，特比是在阀针7倾斜的情况中。此外，这有助于防止阀针7的卡阻。

图3a示出根据图1的喷射器1每次启动时被喷射流体的量随时间变化的第一曲线图49。与快速打开的喷射器的第二曲线图51（图3b）和慢速打开的喷射器的第三曲线图53相比（在该第二和第三曲线图中，在相应的电枢保持器和相应的极靴之间没有形成液压有效限制），能够看到在第一曲线图49的给定的时间窗口61内的被喷射流体的量的相应变化性55、57、59被最小化，类似于在曲线图53中所描绘的慢速打开的喷射器。因此，这有助于喷射的可控性，特别是在发射阶段63中。给定的时间窗61特别地由电脉冲宽度给定。此外，在打开阶段的第一时刻的阀针7的速度被维持，类似于曲线图51中所描述的快速打开的喷射器，因此有助于喷射器1的喷射稳定性。