用于控制流体的电磁阀的制作方法

本发明涉及一种用于控制流体的电磁阀、尤其燃料喷射电磁阀。

背景技术：

在这样的电磁阀中设置有用于控制阀元件、例如针的电磁衔铁。在此，通常电磁衔铁不与阀元件固定地连接，而是活动地支承在两个止挡之间。在电磁衔铁和两个止挡之间设置有轴向间隙，该轴向间隙被称为衔铁自由行程。压力弹簧负责，根据电磁阀的(向外或者向内打开的)构型，电磁衔铁在静止状态中总是贴靠在所述止挡之一上并且因此在操控电磁阀时提供完整的衔铁自由行程作为“加速路段”。在电磁阀关闭时，电磁衔铁可以在碰到相应的止挡上之后又回弹。在此，能够发生：再一次经历完整的衔铁自由行程并且电磁衔铁在重新撞击到另外的止挡上时还具有这样大的能量，使得阀元件还再一次短暂地从阀座上抬起。这导致不希望的再喷射，这在车辆中导致增加的污染物排放和增加的消耗。即使电磁衔铁在回弹时未经历完整的衔铁自由行程，电磁衔铁也需要一些时间直至其静止。如果在电磁衔铁最终静止之前重新操控电磁阀(例如，具有在多个喷射之间的短暂停止时间的多次喷射时)，则引起的衔铁运动取决于在操控时刻电磁衔铁的位置和速度矢量。因此在上面所描述的状况中不能够确保稳健的阀功能。在最坏的情况下，电磁阀不打开，因为止挡冲击不足以克服关闭力。在电磁阀的使用寿命上，在电磁衔铁的止挡上形成一定磨损。通过敲击的接触，电磁衔铁和衔铁止挡的表面在接触部位上这样相互适应，使得形成平滑部或者说“啮合部”。该过程主要在最初的50兆至100兆次负载变换中发生(在整个运行时间上发生大约500兆至1000兆次负载变换)。这导致阀特性由于在止挡上增大的液压减振而变化。所述增大的液压减振根据所观察到的功能有利地或不利地起作用。提高的减振导致在电磁阀关闭之后衔铁运动较快的衰减。附加地，改变的减振引起特性曲线由于改变的打开特性和关闭特性而偏移，这主要在小量的配量时能够导致大的问题。在这里，能够出现与新状态相比直至100％的偏差。

技术实现要素：

根据本发明的用于控制流体的电磁阀包括用于打开或者关闭开口的阀元件、用于操纵阀元件的电磁衔铁，和衔铁止挡，通过该衔铁止挡能够限界电磁衔铁的运动。电磁衔铁具有带有第一衔铁覆层的衔铁基体，该第一衔铁覆层布置在衔铁基体上并且具有比衔铁止挡更低的硬度。替代地，衔铁止挡具有带有第一止挡覆层的止挡基体，该第一止挡覆层布置在止挡基体上并且具有比电磁衔铁更低的硬度。通过设置第一衔铁覆层或者第一止挡覆层能够使电磁衔铁的运动减振。因此，在本发明的范畴内，第一衔铁覆层或者第一止挡覆层可以被理解为减振装置。衔铁运动的提高的减振导致衔铁回弹的减少。衔铁止挡和电磁衔铁的接触面在少量负载变换内的较快适应导致提高的液压减振并且从而导致减少在电磁阀的开口关闭之后的衔铁运动。另一优点是在电磁阀的使用寿命上保持其特性曲线。此外，预计在少量负载循环内的磨损。因此，重要的参数例如电磁阀的特性曲线、无效时间和关闭时间在使用寿命上仅还略微变化。电磁阀可以作为喷射阀使用，其中，当开口被打开时，可以喷射流体。电磁阀尤其是燃料喷射电磁阀、特别优选是汽油高压喷射阀。通常，液压减振的作用原理基于流体从两个表面之间的间隙中挤出。在此，在电磁阀运行时，流体可以从在电磁衔铁和衔铁止挡的相对置的面之间的空间或者说间隙中被挤出。如果电磁衔铁和衔铁止挡朝向彼此运动，则位于这些构件之间的流体从间隙中被挤出，这导致在间隙中提高的压力。流体摩擦越大且间隙越小，则形成的压力越高。反之，当构件彼此分离地运动时，在间隙中形成负压。由此，力作用到电磁衔铁上，该力与电磁衔铁的运动相反地指向并且因此减振地作用。通常如果较硬的表面碰到较软的表面上，则较硬的表面轮廓映射在软的表面中。由此产生表面的啮合，其方式是：填满存在的空腔。由此可以产生大的液压减振，因为明显地减小了在电磁衔铁和衔铁止挡之间的间隙中的有效通流横截面。在这种情况下，第一衔铁覆层或者第一止挡覆层用作“牺牲层”，所述“牺牲层”随着运行时间增加而不再承担承载功能部分，而是取而代之地用作较硬的衔铁基体的粗糙峰或者较硬的止挡基体的粗糙峰之间的填充物。随着时间，衔铁基体和止挡基体也磨损并且相适应。第一衔铁覆层或者第一止挡覆层承担空隙的填充，直至这种适应结束。因此，可以以有利的方式从开始时就确保大的减振，该减振在运行时间期间仅略微变化。无效时间相当于在电磁阀激活之后直至电磁阀打开所逝去的时间。

下面示出本发明的优选的扩展方式。

优选地，第一衔铁覆层或者第一止挡覆层是金属的。替代地，第一衔铁覆层或者第一止挡覆层可以是非金属的。优选地，第一衔铁覆层或者第一止挡覆层陶瓷地构造或者由塑料构成。

在电磁衔铁上，优选在衔铁基体和第一衔铁覆层之间布置有第二衔铁覆层，该第二衔铁覆层具有比第一衔铁覆层更高的硬度。替代地，优选在衔铁止挡上在止挡基体和第一止挡覆层之间布置有第二止挡覆层，该第二止挡覆层具有比第一止挡覆层更高的硬度。因此，可以通过第二衔铁覆层保护衔铁基体或者通过第二止挡覆层保护止挡基体免受磨损。

根据一个优选的构型，衔铁止挡具有带有止挡覆层的止挡基体，所述止挡覆层具有比第一衔铁覆层更高的硬度。替代地，衔铁优选具有带有衔铁覆层的衔铁基体，所述衔铁覆层具有比第一止挡覆层更高的硬度。

此外，第一衔铁覆层的厚度优选小于第二衔铁覆层的最大粗糙峰的高度的80％，其中，最大粗糙峰的高度从第二衔铁覆层的粗糙轮廓的中位线起测量。在仅设置有第一衔铁覆层的情况下，第一衔铁覆层的厚度优选小于衔铁基体的最大粗糙峰的高度的80％，其中，最大粗糙峰的高度从衔铁基体的粗糙轮廓的中位线起测量。

替代地，第一止挡覆层的厚度优选小于第二止挡覆层的最大粗糙峰的高度的80％，其中，最大粗糙峰的高度从第二止挡覆层的粗糙轮廓的中位线起测量。在仅设有置第一止挡覆层的情况下，优选第一止挡覆层的厚度小于止挡基体的最大粗糙峰的高度的80％，其中，最大粗糙峰的高度从止挡基体的粗糙轮廓的中位线起测量。

除第一衔铁覆层或者第一止挡覆层(所述第一衔铁覆层或者第一止挡覆层如已经说明地分别相当于减振装置)之外，在电磁阀中可以设置有附加的独立的减振装置。在这里，该独立的减振装置设置为用于使电磁衔铁的运动减振。因此，通过独立的减振装置增强电磁衔铁的运动的减振。

如果电磁衔铁设有第一衔铁覆层和/或第二衔铁覆层，以有利的方式，第一衔铁覆层的硬度小于100hv、优选小于150hv、特别优选小于200hv，和/或第二衔铁覆层的硬度高于800hv、优选高于900hv、特别优选高于1000hv。根据本发明的一个优选的构型，第一衔铁覆层的硬度小于200hv并且第二衔铁覆层的硬度大于1000hv。

如果衔铁止挡设有第一止挡覆层和/或第二止挡覆层，优选第一止挡覆层的硬度小于100hv、优选小于150hv、特别优选小于200hv，和/或第二止挡覆层的硬度高于800hv、优选高于900hv、特别优选高于1000hv。根据本发明的一个优选的构型，第一止挡覆层的硬度小于200hv并且第二止挡覆层的硬度大于1000hv。

本发明的另一方面涉及一种具有之前所说明的电磁阀的内燃机。

此外，本发明涉及一种车辆，该车辆包括之前所说明的内燃机。

附图说明

下面参照附图详细地说明本发明的优选实施例，其中，相同或者功能相同的构件分别设有相同的附图标记。在附图中示出：

图1示出根据本发明的第一实施例的电磁阀的示意性的截面视图，

图2示出在图1中所示的电磁阀的局部的放大示图，

图3示出根据本发明的第二实施例的电磁阀的示意性的截面视图，

图4示出根据本发明的第三实施例的电磁阀的示意性的截面视图，

图5示出根据本发明的第四实施例的电磁阀的示意性的截面视图，

图6示出根据本发明的第五实施例的电磁阀的示意性的截面视图，

图7示出在图6中所示的电磁阀的局部的放大示图，

图8示出根据本发明的第六实施例的电磁阀的示意性的截面视图，

图9示出根据本发明的第七实施例的电磁阀的示意性的截面视图，

图10示出根据本发明的第八实施例的电磁阀的示意性的截面视图。

具体实施方式

下面参照图1和2详细地说明根据本发明的第一实施例的用于控制流体的电磁阀1。

电磁阀1构造为喷射阀。电磁阀1尤其是燃料喷射电磁阀、特别优选是汽油高压喷射阀。电磁阀1设置为用于将燃料喷射到内燃机10的燃烧室11中。

如从图1中可见，电磁阀1包括用于打开或者关闭开口3的阀元件2、用于操纵阀元件2的电磁衔铁4，和衔铁止挡5，通过该衔铁止挡能够限界电磁衔铁4的运动。在该实施例中，电磁阀1构造为向内打开的阀。也就是说，当阀元件2朝电磁阀1内部的方向运动时，开口3被打开。此外，衔铁止挡5这样布置，使得限界电磁衔铁4在关闭过程中的运动。

阀元件2构造为针并且不与电磁衔铁4固定地连接。电磁衔铁4活动地支承在衔铁止挡5和另一衔铁止挡6之间。衔铁止挡5尤其构造为安装在阀元件2上的止挡套筒。另一衔铁止挡6优选构型为固定在阀元件2上的止挡环。此外，衔铁止挡5朝向内燃机10的燃烧室11，其中，另一衔铁止挡6朝向内燃机的轨或者分配器。为了使电磁衔铁4运动，优选设置有电磁线圈8和内极9。在电磁线圈8通电时，电磁线圈8将电磁衔铁4朝内极9的方向吸引。通过电磁衔铁4与另一衔铁止挡6的接触来操纵阀元件2，这在向内打开的电磁阀1的情况下导致电磁阀1的打开。

之前说明的阀元件2和电磁衔铁4的相对彼此的布置具有以下优点：通过电磁衔铁4在打开时产生的冲击在相同磁力的情况下在燃料压力较高时也能够可靠地打开阀元件2。这被称为机械式助推。此外，使阀元件2和电磁衔铁4的质量去耦合，由此，在电磁阀1的阀座中的撞击力被分配给两次冲击。因此，可以减少阀座的磨损。阀元件2和电磁衔铁4的质量的去耦合也导致在高动态的喷射阀的情况下较小的回弹倾向。

此外，在电磁阀1中设置有弹簧元件7。该弹簧元件7这样设置，使得在电磁衔铁4的静止状态中，电磁衔铁4贴靠在衔铁止挡5上。在该实施例中，弹簧元件7是压力弹簧，该压力弹簧朝衔铁止挡5的方向或者说朝电磁阀1的关闭方向施加力到阀元件2上。

在本发明的范畴内，衔铁止挡5可以被理解为第一衔铁止挡，并且，另一衔铁止挡6可以被理解为第二衔铁止挡。

在电磁衔铁4和两个衔铁止挡5,6之间设置有轴向间隙101，该轴向间隙被称为衔铁自由行程。在图1中示出在关闭状态中的电磁阀1，在该关闭状态中，电磁衔铁4贴靠在衔铁止挡5上。因此，在该状态中，轴向间隙101相当于电磁衔铁4和另一衔铁止挡6之间的缝隙。关闭状态相应于电磁衔铁4的静止状态。当电磁衔铁4贴靠在另一衔铁止挡6上(在电磁阀1的打开状态中是这种情况)，轴向间隙101相当于在电磁衔铁4和衔铁止挡5之间的缝隙。在关闭状态和打开状态之间的状态中，轴向间隙101相当于由在该时刻存在的电磁衔铁4和衔铁止挡5之间的缝隙和在该时刻存在的电磁衔铁4和另一衔铁止挡6之间的缝隙的组合。

电磁衔铁4具有带有第一衔铁覆层41的衔铁基体40，其中，衔铁止挡5具有止挡基体50。在此，第一衔铁覆层41直接布置在衔铁基体40上并且具有比衔铁止挡5或者止挡基体50更低的硬度。在该实施例中，衔铁止挡5不具有覆层。

电磁衔铁4和衔铁止挡5能够通过第一衔铁覆层41接触。即第一衔铁覆层41的硬度小于衔铁止挡5的能够与第一衔铁覆层41接触的部分的硬度。

第一衔铁覆层41尤其是金属的。替代地，第一衔铁覆层41可以陶瓷地构造或者由塑料构成。

此外，第一衔铁覆层41的硬度小于100hv、优选小于150hv、特别优选小于200hv。

图2是在图1中所示的电磁阀1的局部的放大示图。从图2中可见，在第一衔铁覆层41的较软的轮廓中形成止挡基体50的较硬的轮廓。因此，通过填满在第一衔铁覆层41上的空腔实现了衔铁基体40和止挡基体50之间的啮合。

此外，第一衔铁覆层41的厚度d1(图1)小于衔铁基体40的最大粗糙峰的高度h1的80％，其中，最大粗糙峰的高度h1从衔铁基体40的粗糙轮廓的中位线m1起测量(图2)。

通过电磁衔铁4以及衔铁止挡5的上面所说明的结构得到明显的优点。电磁衔铁4和衔铁止挡5的接触的表面(即第一衔铁覆层41和止挡基体50)在最初的一千次负载变换内快速地相互适应，这导致好的减振特性。同时，电磁衔铁4的位于其下方的较硬的衔铁基体40保证磨损保护，该磨损保护在运行时间期间保护电磁衔铁4。液压减振的变化从而在运行时间开始时就发生，该运行时间也还可以在工厂中就开始。从而也可以在长运行时间期间保证电磁阀1的保持不变的特性。尤其避免由于电磁衔铁4回弹到衔铁止挡5上而引起的不希望的再喷射。

图3示出根据本发明的第二实施例的用于控制流体的电磁阀1。

在这里，电磁衔铁4与第一实施例相比还具有第二衔铁覆层42，该第二衔铁覆层布置在衔铁基体40和第一衔铁覆层41之间。第二衔铁覆层42具有比第一衔铁覆层41更高的硬度。

第一衔铁覆层41的厚度d1(图3)小于第二衔铁覆层42的最大粗糙峰的高度h1的80％，其中，最大粗糙峰的高度h1从第二衔铁覆层42的粗糙轮廓的中位线m1起测量(附图标记42在图2中置于括号中)。

此外，第一衔铁覆层41的硬度小于100hv、优选小于150hv、特别优选小于200hv，和/或第二衔铁覆层42的硬度高于800hv、优选高于900hv、特别优选高于1000hv。尤其，第一衔铁覆层41的硬度小于200hv并且第二衔铁覆层42的硬度大于1000hv。

图4示出根据本发明的第三实施例的用于控制流体的电磁阀1。

在这里，除在衔铁基体40上的第一衔铁覆层41之外，如在第一实施例中那样，止挡覆层53直接布置在止挡基体50上。在此，止挡覆层53具有比第一衔铁覆层41更高的硬度。电磁衔铁4和衔铁止挡5能够通过第一衔铁覆层41和止挡覆层53相互接触。第一衔铁覆层41和止挡覆层53彼此相对置地布置。

图5示出根据本发明的第四实施例的用于控制流体的电磁阀1。

在这里，如在第二实施例中那样设置有两个衔铁覆层，即第一衔铁覆层41和第二衔铁覆层42。此外，如在第三实施例中那样，止挡覆层53布置在止挡基体50上。

下面参照图6和7说明根据本发明的第五实施例的用于控制流体的电磁阀1。

衔铁止挡5具有带有第一止挡覆层51的止挡基体50，该第一止挡覆层直接布置在止挡基体50上并且具有比电磁衔铁4或者衔铁基体40更低的硬度。在此，在电磁衔铁4上不设置覆层。

此外，第一止挡覆层51的厚度d2(图6)小于止挡基体50的最大粗糙峰的高度h2的80％，其中，最大粗糙峰的高度h2从止挡基体50的粗糙轮廓的中位线m2起测量(图7)。

此外，第一止挡覆层51的硬度小于100hv、优选小于150hv、特别优选小于200hv。

图8示出根据本发明的第六实施例的电磁阀1。

在这里，止挡体5还具有第二止挡覆层52，该第二止挡覆层布置在止挡基体50和第一止挡覆层51之间。第二止挡覆层52具有比第一止挡覆层51更高的硬度。

第一止挡覆层51的厚度d2(图8)小于第二止挡覆层52的最大粗糙峰的高度h2的80％，其中，最大粗糙峰的高度h2从第二止挡覆层52的粗糙轮廓的中位线m2起测量(附图标记52在图7中置于括号中)。

此外，第一止挡覆层51的硬度小于100hv、优选小于150hv、特别优选小于200hv，和/或第二止挡覆层52的硬度高于800hv、优选高于900hv、特别优选高于1000hv。尤其，第一止挡覆层51的硬度小于200hv并且第二止挡覆层52的硬度大于1000hv。

图9示出根据本发明的第七实施例的电磁阀1。

在这里，除在止挡基体50上的第一止挡覆层51之外，衔铁覆层43直接布置在衔铁基体40上。在此，衔铁覆层43具有比第一止挡覆层51更高的硬度。

图10示出根据本发明的第八实施例的电磁阀1。

在这里设置有两个止挡覆层，即第一止挡覆层51和第二止挡覆层52，其中，第二止挡覆层52布置在第一止挡覆层51和止挡基体50之间。此外，衔铁覆层43直接安装在衔铁基体40上。

一般性地，通过本发明提出一种具有第一构件(电磁衔铁或者衔铁止挡)和第二构件(衔铁止挡或者电磁衔铁)的电磁阀，所述第一构件和第二构件能够彼此相接触，其中，它们的相互接触的表面的硬度不同。这通过在所述构件之一上设置有层或者覆层来实现，所述层或覆层比另一构件的相对置的表面更软。通过这种结构，相互接触的表面在最初的一千次负载变换内快速地相互适应，这导致良好的减振特性。

应注意，借助向内打开的阀来阐述了本发明。然而，电磁阀1可以构造为向外打开的阀。在这种情况下，上面所说明的实施方式在止挡覆层方面代替衔铁止挡5而涉及所述另一衔铁止挡6并且在衔铁覆层方面(如果存在)涉及电磁衔铁4的朝向所述另一衔铁止挡6的面。