燃料喷射阀的制作方法

专利名称：燃料喷射阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，特别是一种将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀。基本上，本发明不仅可以在直接喷射的发动机中应用而且可以在喷射到进油管中的常规的发动机中应用。
根据本发明的燃料喷射阀具有燃料入口，该燃料入口如此设置，即使得燃料能够进入到燃料喷射阀中；电驱动的致动装置，其与阀装置共同作用，从而使燃料能够以直接或间接控制的方式由燃料出口流入燃烧室中。另外，电磁的致动装置具有需供电的电磁线圈装置、基本上与该电磁线圈装置共同作用的软磁的磁轭装置以及基本上与该磁轭装置共同作用的软磁的磁电枢装置。
机动车内燃发动机工业面临废气排放法规不断提高要求以及进一步降低限制值的挑战，通过优化燃油进入到燃烧室的喷射过程，进而在其形成有害物质的位置优化有害物质的形成。特别是氧化氮以及颗粒的排放是十分不利的。通过开发具有一直较高的喷射压力及高动力学的喷射器的喷射系统，以及通过冷却的废气再循环及氧化催化剂还是能够维持在当前的限制值上。不过，以前用于降低排放量的方法的潜能已经被完全释放。因此，可变化的喷射过程形式是关注的焦点。在此，燃油喷射率可选地通过多次喷射或通过喷油针冲程的针对性的调整来变化。
背景技术：
上述类型的燃料喷射阀以不同的设计方案由多个制造商(Robert Bosch、Siemens VDO Automotiv)公开。然而，这种公开的装置的缺点在于，即内燃机的每个工作循环的行程数量非常有限。因此，特别在高速运行的内燃机中不能提供对于有效率的发动机管理所必需的每个工作循环的必须数量的多次喷射数量。阀针冲程的精确变化在该装置中也会受到非常大的限制。以这两方面来看，传统的电磁的致动装置被证明是有效地改进燃料喷射阀的限制因素。
用于克服该限制的已知的方法在于，设置压电式线性致动器来代替电磁致动装置。压电式线性致动器除了高成本及需要相对大的结构空间以外，其在非常接近内燃机的燃烧室的附近的温度依赖特性也是不利的。当前结构类型的压电驱动器在内燃发动机的每个工作循环中仅允许大约3到5次的喷射过程，其中可以实现大约100微秒的开启周期/关闭周期。总的来说，以前的这类燃料喷射阀在较大类型的机动车系列中的应用是不成功的。此外，压电式线性致动器的冲程路线在预定的结构长度上是非常受限的，并且该冲程路线通常借助于昂贵的杠杆装置扩大约100到200微米。最后根据前述，喷油针冲程借助于压电式线性致动器在高动力时以及在燃烧室中增加的高压力时，特别是在柴油发动机直接喷射时难以提供精确的调整。
在DE 100 05 182 A1中公开了一种用于控制喷射到内燃机中的燃油量的电磁喷射阀，该喷射阀具有可由电磁线圈系统控制的阀体，其中阀体与电磁线圈系统的电枢共同作用。该装置的基本特征在于，即电磁线圈系统具有至少两个与中心纵向轴线对称及同心地设置的具有相同特征值的线圈，该线圈这样集成到磁路中，即两个相邻的线圈之间分别设置第一极体，并且内线圈和外线圈分别相邻于第二极体。该极体设置在电枢的同一侧面上。另外重要的是，极体这样来确定尺寸，即中间的第一极体的径向截面符合于相邻的第二极体的截面的总和。总而言之，在该装置中，功能明显要取决于电磁线圈系统的空间设计的对称性。此外，电场及磁场建立的延时主要取决于磁路的几何形状，特别要取决于场扩散及产生的涡电流。
然而，在该装置中必需的电磁线圈系统的结构及电/磁对称性，例如极体彼此的径向截面的尺寸大小或比例都表现出明显的局限性。此外，鉴于前述的要求，在这种公开的装置中的有效的阀切换时间、阀路及阀关闭力度在任何情况下都是不充分的。
由DE102 60 825 A1公开了磁力控制的燃油喷射阀，在该喷射阀中，燃油管的开口横截面被改变，该燃油管插入到燃油中，并被限定为作为燃油箱的内表面与在燃油箱中的针状部件的外表面之间的空间。为此，针状部件通过由电磁装置产生的吸力或磁力在纵向方向上移动。电磁装置具有第一和第二磁路，通过这两个磁路可彼此独立地控制拉力或磁力。
其他的背景技术由文件US 6 065 684、US 5 035 360、US 4 156506、US 5 207 410、JP 10-335139、DE 2237 746.4以及US2001/0019085公开。

发明内容
本发明要解决的技术问题因此，在已公开的燃料喷射阀中存在的问题在于，提出一种燃料喷射阀的紧凑的结构且廉价的装置，该装置能够长时间稳定并有效地在大批量生产中应用，并且能够利用所需的开启力度/关闭力度实现内燃机的每个工作周期的足够高的冲程数。本发明的目的在于提出一种燃料喷射阀，其能够进一步有助于降低内燃发动机的燃油消耗，进而提高内燃机的热动力效率。
根据本发明的解决方案本发明在前面所述类型的阀装置中实现了这样的该目的，即磁轭装置由至少两个磁轭盘构成，每个磁轭盘在其至少一个端面上具有至少一个极片，该极片在磁电枢装置上与电磁线圈装置共同作用，并且每个磁轭盘由至少两个包括熟铁的部分磁轭组成，该部分磁轭至少部分地围绕承载磁电枢装置的致动杆。
同样，意外地表现出，即不需要由作为阀驱动装置的电磁的致动装置转变为具有其本身固有的全部缺点及问题的压电式线性致动器。
如果电磁的致动装置的组件可以根据本发明的设计方案实现，即燃料喷射阀在每个工作周期的非常多的行程(大约是现有结构类型的压电式线性致动器的两倍)时，不仅能够利用电磁的致动装置提供汽油发动机所需的开启力度/关闭力度，甚至于还能够提供柴油发动机直接喷射所需的开启力度/关闭力度。另外，在以较小的直径可快速提供高的开启力度/关闭力度时，整体装置构造得非常紧凑。此外，根据本发明的设计方案允许带有细微公差及较低废品率的有效率的批量生产。
根据本发明的阀装置能够实现大约40-50微秒或者更小的开启周期/关闭周期。因此，用于有效的发动机管理的多次喷射过程不仅能够用于汽油发动机，也能够用于柴油发动机。此外，燃料流通量也可以利用燃料喷射阀这样提高，即利用根据本发明的阀装置，阀构件的冲程路线在可比较的冲程时间内可以是现有结构类型的压电式线性致动器的大约3到6倍。另外，根据本发明的装置能够在整个时间上精确地控制冲程路线的运行。
背景技术：
(在例如DE10005182 A1中)要求极片具有中心对称的几何形状。在此，外部的铁环还具有比内环更小的横截面。这对磁枢产生不利的影响。相对而言，本发明允许电磁线圈以及磁电枢装置的磁轭不受尺寸的约束，由此，在本发明中可以实现具有改善的阀动力的相对较轻重量的电枢。
本发明的改进方案及设计方案在本发明的优选实施例中，每个部分磁轭与至少一个间隔件共同作用，该间隔件至少共同确定两个磁轭盘之间的空腔的尺寸。一个或每个间隔件可以设置在磁轭盘的外周缘表面区域中，或支撑在两个磁轭盘的端面之间。间隔件与部分磁轭或磁轭盘(激光-)焊接或粘住。可选地，间隔件也可以至少在一个端部与部分磁轭或磁轭盘一体地制造。
此外，在磁轭盘的外周缘表面区域中可以设置或安排用于电磁线圈装置的电连接件。借此，电磁线圈装置的独特的线圈可以以简单的方式供电。
优选地，分别面向磁电枢装置的相同侧面的电磁线圈装置被串联或并联地连接，用于同相位的电致动。因此，阀装置能够电控制地开启、关闭及保持，而不需要止动弹簧。在此，止动弹簧理解为具有高弹性系数的弹簧，其能够抵制运行压力(输送燃料的或者在内燃机中的)将阀装置保持在一个位置中。就此而言区别在于，弹簧在未通电的阀装置中及错误的工作压力时，能够使得阀构件保持在关闭位置，从而燃料不能通过阀装置流入燃烧室中。
本发明允许，阀装置不仅能够电控制地打开，也能够电控制地关闭，并且保持在两个位置中(但也可以保持中间位置中)，其中，相应地设置于电枢装置的两个端面的线圈装置被供电。因此，阀构件也能够在两个终点位置之间的路线上实现制动和减速。其结果是，阀构件能够明显“柔和”地提升到阀座或相对设置的终点位置中。这导致阀构件或阀座具有较小的机械负荷，从而该组件不会很快地关闭。该阀构件允许较小而坚固的尺寸，以及较小的喷油针直径，进而降低了必要的开启力度/关闭力度。其结果是，能够实现准确地分配燃料，并且由于较小的移动质量能够利用每个工作周期的多个开启周期/关闭周期实现比在压电式致动器中更高的移动率。此外，压电式致动器的力-路线-特性明显比在应用根据本发明的致动装置时更为不利并且明显更容易受影响。
在根据本发明的燃料喷射阀的第一设计方案中，极片具有栅距，该栅距比磁轭装置和磁电枢装置之间形成的、在致动装置的初始位置中的气缝大约2到30倍，优选地5到20倍，特别优选地约10倍。极片的栅距和气缝之间的比例，也就是尺寸，该尺寸共同确定了极片的磁性作用面积，并且气缝是明显影响阀的功能性的尺寸。本发明就此提出，即比例应在约2到30的范围内，其中每个比例值位于本发明范围内的该极限值之间，并且首先取决于结构上的事实情况或必要条件(可使用的安装直径、长度、所需的阀冲程、阀构件的动力学、等等)。
其中，极片具有基本上对称于燃料喷射阀的中心纵向轴线的形状，以避免制造的不精确性或在产生磁场时的波动或者温度波动导致的不理想的工作状态。而磁轭或电磁线圈的与中心纵向轴线非旋转对称的形状基本上是不敏感的。
此外，在本发明的实施例中，极片具有相对于燃料喷射阀的中心纵向轴线的螺旋形的形状。在本发明的另一个实施例中，极片具有基本上是多边形的，优选是四边形的或多边形的形状，并且其一个接一个地设置，从而构成用于容纳电磁线圈装置的间隙，其中极片优选地彼此平行地设置。
在最后一种情况中，至少两个相邻的极片由至少一个电磁线圈装置至少部分地曲线式地包围。此外可选地，每个部分磁轭分别由含钴铁的材料形成并且分别具有至少一个极片，该极片由至少一个电磁线圈装置至少部分地包围。
本发明的特征在于，至少一个电磁线圈装置能够至少部分地包围非圆形的极片。在制造中非常有效的结构形式允许一个实施例，在该实施例中，在两个由包含有熟铁的板的层之间设置有传导电流的带以及包含有熟铁的金属带，该传导电流的带用于形成电磁线圈装置，该包含有熟铁的金属带用于形成定子磁轭端头(Stator-Jochruecken)。传导电流的带以及包含有熟铁的金属带绝缘地彼此限制在各自的长边上。
为了实现具有较大维持力度和关闭力度的特别纤细或拉长的结构形状，沿着阀装置的运动轴线设置有多个阀传动机构的(Kaskadierung)，在该级联中，致动装置具有一个以上的组件，该组件通过电磁线圈装置、磁轭装置、以及磁电枢装置形成。因此，这些组件共同作用到阀装置上(或同向或反向)，以便于将阀构件从阀座抬高或制动、压回阀座。
根据本发明，致动装置作用移动的阀构件上，以使得该阀构件相对于与阀构件共同作用的、并设置在燃料入口下游的、位置固定的阀座，在开启位置和关闭位置之间移动。借此能够实现直接接通的阀装置。
在根据本发明的燃料喷射阀的另一个设计方案中，致动装置作用到移动的阀构件上，以使得该阀构件相对于与阀构件共同作用的、并设置在燃料入口下游的、位置固定的阀座在开启位置和关闭位置之间移动。当弹簧加载的第二阀构件没有一同与第二阀座通过在燃烧室中控制的压力开启时，能够实现将燃料控制地排放到回流管道中，当弹簧加载的第二阀构件一同与第二阀座通过在燃烧室中控制的压力开启时，因此而能够实现将燃料控制排放在到燃烧室中。因此而能够实现直接接通的阀装置。
根据本发明，磁轭装置和/或磁电枢装置能够相对于燃料喷射阀的中心轴线离心或不对称地设置。
在优选的实施例中，软磁的磁轭装置由至少两个联结在一起的带有容纳部的壳型部件形成，其中在每个容纳部中分别容纳一个电磁线圈装置，该电磁线圈装置在移动方向上基本上与壳型部件的相应端面齐平，其中端面共同限制一个空腔，在该空腔中容纳沿着中心纵向轴线移动的磁电枢装置。
电磁线圈装置能够在软磁的磁电枢装置的至少一个侧面上通过具有多个电磁线圈装置形成，其与一个半壳体的一个端面大致齐平。
各个的环形线圈具有磁轭铁的大约20％到80％的厚度。此外，各个线圈设置在软磁的磁电枢装置的一个侧面上，以反向地通电。
另外，至少在软磁的磁电枢装置的一个侧面上的各个线圈之间通过相互绝缘的铁片形成了磁轭铁。
本发明基于其原理，使电磁线圈装置和磁电枢装置彼此基本上成直角设置。
根据本发明，电磁线圈装置和磁电枢装置在相对于中心纵向轴线的径向方向上至少部分地，优选全部地重叠。因此而实现了特别有效的磁路，其允许特别少的阀开启时间/阀关闭时间。
在根据本发明的燃料喷射阀的实施例中，磁电枢装置可以设计为基本上圆柱形的软磁的盘体，该盘体具有径向或正切于中心纵向轴线的间隙。该间隙可以是简单的缝隙，或者为了提高磁电枢装置的稳定性，该间隙由这种材料形成，即该材料具有比软磁的盘体材料更高的磁阻。
在根据本发明的燃料喷射阀的另一个实施例中，磁电枢装置由两个或多个空间上相互分离的条状、软磁的切断件构成。在这里，空间上的分离也可以是简单的缝隙，或为了提高磁电枢装置的稳定性由这种材料形成，即该材料具有比软磁的盘体材料更高的磁阻。
磁电枢装置可以设计成带有容纳部的软磁的盘体，该容纳部优选地径向指向的、向着盘体的边缘延伸的缝隙或长孔。在这里，向着盘体的边缘延伸的缝隙或长孔可以是简单的容纳部，或者为了提高磁电枢装置的稳定性由这种材料形成，即该材料具有比软磁的盘体材料更高的磁阻。
磁电枢装置也可以是多层的结构，其中在两个软磁层之间设置陶瓷层。该层结构固定在阀杆上。为了进一步改进稳定性，两个铁层还可以沿着外侧周边彼此连接。
另外，软磁的磁电枢装置和阀构件可以通过致动杆相互连接，并且通过弹簧装置偏压到开启位置或关闭位置中，并且通过对电磁线圈装置通电，而带入关闭位置或开启位置中。
根据本发明燃料喷射阀的另一个实施例，可以设置两个上述的致动装置，该致动装置反向地作用到阀构件上，在致动装置被分别通电时带入关闭位置或开启位置中。
根据本发明，致动杆与在其上设置的、通常(激光)焊接的多个磁电枢装置一同形成一个子组件，该子组件与至少另一个子组件组合，该另一个子组件由堆叠的并保持间距的部分磁轭构成。
另外，根据本发明，耐压的壳体包围着致动装置和阀装置，用于电磁线圈装置的电接口借助于玻璃绝缘套管从该壳体向外引出。玻璃绝缘套管确保了安全的并适合于批量生产的、燃料密封的及鉴于工作压力(直到大约200bar)的耐压的装置，该装置用于燃料喷射阀上的电接口。
另外，根据本发明，电磁线圈装置设计为包含有铜的预形成件，该预形成件借助于陶瓷涂层、氧化铝涂层、电泳漆涂层或类似的涂层来电绝缘，该预形成件围绕极片安装，并且在由各个堆叠的并保持间距的部分磁轭构成的子组件连接到一起后与电接口连接。
另外，根据本发明，电磁线圈装置埋置到部分磁轭中或粘合在一起。这提高了燃料喷射阀装置的持续工作稳定性。
根据本发明的燃料喷射阀还可以这样设计和设置尺寸，即可伸入到外部点火的内燃机的燃烧室中或可伸入到自行点火的内燃机的燃烧室中。
最后，本发明涉及一种带有装配单元的装配设备，该装配单元具有对应于燃料喷射阀的磁轭盘数量的轴向间隔的容纳部的数量，该容纳部这样来设置尺寸，即基本上可无间隙地插入并抽出磁轭盘的部分磁轭，其中容纳部的轴向间隔基本上对应于两个相邻的磁轭盘之间的空腔的轴向延伸，并且该空腔允许间隔件与部分磁轭焊接、点焊或粘连在一起。


本发明中的其他优点、设计方案或可能的变体将通过接下来的附图详细说明。
图1示出了根据本发明的第一实施例的燃料喷射阀的示意性截面图。
图2示出了沿着线II-II截取的图1的软磁电枢装置的横截面的示意性俯视图。
图3示出了沿着线III-III截取的图1的软磁的磁轭装置的横截面的示意性俯视图。
图4示出了带有电磁线圈装置的软磁的磁轭装置的示意性俯视图。
图5示出了根据本发明的第二实施例的软磁的磁轭装置和电磁线圈装置的示意性俯视图。
图6示出了根据本发明的第三实施例的软磁的磁轭装置和电磁线圈装置的示意性俯视图。
图7示出了根据图6的软磁的磁轭装置和电磁线圈装置的侧向透视图。
图8示出了具有电枢装置的阀杆的侧向部分纵切的示意图，该阀杆具有箱形轮廓。
图9示出了根据本发明的致动装置的另一个实施例的透视侧示图。
图10以放大的透视侧示图示出了用于图9的根据本发明的致动装置的磁轭盘的部分磁轭。
具体实施例方式
在图1中在示意性纵向截面图中示出了在半开启位置中的燃料喷射阀，其具有基本上旋转对称于中心纵向轴线M的阀壳10。这种燃料喷射阀用于将燃料直接喷射到内燃机的未进一步示出的燃烧室中。燃料喷射阀10具有径向指向的侧向燃料入口12，通过该入口借助于泵(未示出)或特殊的压力释放器使处于压力下的燃料能够流入燃料喷射阀。然而，燃料入口也可以大概地设置在图1中的以14标注的燃料喷射阀的中心上方区域中。从燃料入口12起，中心燃料管道16通过管17达到燃料出口18。在中心燃料管道16的端部上设置有阀装置20，以便于使燃料以受控制的方式通过燃料出口18流入内燃机的燃烧室中。
阀装置20由处于中心燃料管道16中并且向着燃料出口18圆锥状逐渐变细的阀构件20a和与阀构件20a共同作用的阀座20b构成。该阀座以对应于阀构件20a的形状而设计。
阀构件20a通过致动杆22与可电驱动的致动装置24连接，以使得阀构件20a可以在开启位置和关闭位置(图1中为上和下)之间移动。借此，来自燃料入口12的并且通过中心燃料管道16流动的、处于压力下的燃料以受控制的方式通过燃料出口18喷入燃烧室中。
致动装置24由电磁线圈装置24a、与该电磁线圈装置共同作用的软磁的磁轭装置24b、以及与该电磁线圈装置共同作用的软磁的磁电枢装置24c构成。其中，软磁的磁轭装置24b由两个带有容纳部26a、26b的半壳体24b′和24b″形成，两个半壳体大概在切割线II-II的高度上联结在一起。容纳部26a、26b在图1的实施例的俯视图中，具有图4和5中示出的纵向延伸部，并且被相同的大约梯形或平行四边形的极片25a、25b所限定。在容纳部26a、26b中分别容纳一个电磁线圈装置24a′和24a″，该电磁线圈装置与每一个半壳体24b′和24b″的端面27a和27b齐平。
半壳体24b′和24b″的端面27a和27b限制空腔28，磁-电枢装置24c沿着中心轴线M移动地容纳在该空腔中。
在图1中示出的装置中电磁线圈装置或磁轭装置具有图4中示出的布局，在该布局中，极片25a、25b具有基本上四边形的形状，并且一个接一个地设置，从而构成用于容纳电磁线圈装置24a′、24a″的间隙。极片25a、25b优选彼此平行地设置，在此，磁轭装置可以由一体的熟铁构成，由熟铁形成极片或间隙。缝隙或长孔形式的间隙可以插入到这种一体的熟铁预形成件中，该间隙填充有绝缘材料。磁轭装置也可以制造成由烧结铁粉制成的预形成件，或者由多个、相互绝缘的部件安装而成以及例如粘结在一起。
图2示出了软磁的磁电枢装置24c。其具有软磁的电枢盘24c，该电枢盘围绕着中心轴线M设置。为了使在电枢盘24c中诱导出的涡电流在燃料喷射阀工作时保持尽可能的少，电枢盘24c具有径向的间隙36。该间隙具有一直延伸到电枢盘24c的边沿30的缝隙36的形状。由此而形成了径向指向的条带25，其在电枢盘24c中心彼此连接。
图3示出了软磁的磁轭装置24b的横截面图。为了使磁轭装置24b中诱导出的涡电流在燃料喷射阀工作时保持尽可能的少，磁轭装置24b具有多个径向指向的、垂直的、缝隙形式的间隙36。为了液密地设计燃料喷射阀，外壁上的缝隙36之间设置有材料连结板38，其提供闭合的外壳表面。可选地，闭合的外壳表面也能够设置在缝隙36的径向内部的端部上。这额外地具有可能改善的从磁轭向外导热的优点。在此，磁轭装置24b的两个半壳体24b′和24b″具有缝隙36。
由上述说明可明显看出，电磁线圈装置24a与软磁的电枢盘24c的径向的条带25能够基本上彼此垂直地指向。可以理解，即这或者能够以上述形式利用磁电枢装置24b和螺旋状的电磁线圈装置24a或磁轭装置24b的径向指向的条带25实现，或者反之亦然。但是，也可以利用同心的电枢部件和星形设计的电磁线圈装置来实现致动装置24。
磁电枢装置24c为环形含铁的圆盘，该圆盘具有以下详细描述的形状。电磁线圈装置24a和磁-电枢装置24c相关于中心轴线(M)在径向方向上重叠。如图1中所示，电磁线圈装置24a具有比电枢盘24c更小的外部直径，从而由电磁线圈装置24a产生的磁通量实际上以微不足道的磁漏损失流入到电枢盘24c中。因此，实现了特别有效的磁路，该磁路允许极短的阀开启时间/阀关闭时间以及较高的保持力度。
不考虑磁轭或电磁线圈装置的设计，电枢盘24c也可以是由熟铁构成的闭合电路盘，假如要确保磁轭或电磁线圈装置的上述的设计，即对于每个使用目的，磁漏损失或涡电流损失都要足够小。
如图1中所示，电枢盘24c与致动杆22固定连接，并且沿着在管17中引导的中心轴线M在电枢腔34中可纵向移动容纳该电枢盘，该电枢腔通过磁轭装置24b的半壳体24b′和24b″限定。在此，带有致动杆22的电枢盘24c通过相对于中心轴线M同轴设置的螺旋弹簧40加载，从而使位于致动杆22的端部上的阀构件20a液密地安置在阀座20b中，也就是压入到其关闭位置中。在电磁线圈装置24a的线圈(例如24a′)通电时，在磁轭装置24b中诱导出具有低涡电流的磁场，该磁场在半壳体24b′的方向上来吸引具有致动杆22的电枢盘24c，通电的线圈位于该半壳体中。借此，阀构件20a从阀座20b离开移动到其开启位置中。在电磁线圈装置24a的另一个线圈(例如24a″)通电时，阀构件20a向着阀座20b移动到的每个其他位置，进入到其关闭位置中。在电磁线圈装置未通电时，在远离于阀构件20a的致动杆22的端部上的、并在其上作用的螺旋弹簧40将阀构件20a保持到其关闭位置中。
本发明的设计方案在于，通过带有阀构件20a的致动杆22将多个(两个以上)电枢盘24c连接在一起，线圈磁轭装置分别由一个或两个侧面作用到该电枢盘上。此外，线圈装置24a在软磁的磁电枢装置24c的两个侧面分别多部分地设计。因此，分别设置两个或多个电磁线圈装置24a′和24a″，其基本上与每个半壳体24b′和24b″的端面27a、27b齐平。该实施例能够在相同的结构空间中具有提高的磁场密度、提高的阀构件保持力以及阀构件的控制速度。因此，通过每个磁电枢装置24c的一个侧面(上方或下方)上的单一线圈，流动着反向交替地指向的电流。在侧面的单个线圈24a之间的磁轭铁在这里能够由彼此绝缘的铁片形成。
两个实施例示出了可电控制的致动装置24，在该致动装置中，中心的致动杆22被盘形的磁枢装置24c移动。也可以由管来替代中心致动杆22，在管端面上设置磁电枢。
在根据图4的磁轭或电磁线圈的实施例中，每个独立的极片由分开的线匝包围。由于在图4中未示出所有的极片，则能够更好的看到电磁线圈装置的全貌。因此，所有的电磁线圈装置24a′和24a″或反向绕线并正向通电，或在同向的绕线时反向通电，以在极片25a、25b的相对设置的侧面25a′和25a″上分别通过反向指向的电流。
可选地，电磁线圈装置也可以以图5中示出的布局来实施，在该布局中，一个(或多个)线匝曲折形地插入到在磁轭装置的极片25a、25b之间的容纳部26a、26b中。在这里，每个极片25a、25b的相对设置的侧面25a′和25a″上也分别通过反向指向的电流。显然，在所有实施例中，极片25a、25b(以及容纳部26a、26b)都具有基本上对称于燃料喷射阀的中心纵向轴线M的形状，其中至少一个电磁线圈装置24a′、24a″这样至少部分地包围非圆环形设计的极片，即在极片的侧面上通过反向指向的电流。
在图6和7中示出的电磁线圈装置24a的实施例与同其共同作用的软磁的磁轭装置24b一体地制造。为此，包含熟铁的、拉长的磁轭板50在两侧利用导体条52包围，其中该导体条围绕磁轭板50的纵向边缘50′(在晚些时候的完成状态中处于内部)弯曲。在导体条52旁边设置包含有熟铁的金属带54，其厚度与导体条52完全一样，并且也围绕磁轭板50的纵向边缘50′(在完成状态中处于内部)弯曲。位于导体条52旁边的金属带54用于共同与磁轭板50的部分形成磁轭的背部(在完成状态中平坦地抵靠在该磁轭板上)。导体条52突出于在两个用于电接触的端部上的磁轭板50的侧向的纵向边缘50″(在完成状态中处于外部)。接下来，相对设置有包含有熟铁的、拉长的磁轭板56的第二层，从而形成了由第一磁轭板50、导体条52及金属带54、以及第二磁轭板56构成的分层结构。然后，该分层结构以图6中示出的方式螺旋状地共同滚动，以便于获得由线圈及磁轭构成的整体结构。在螺旋状的共同滚动之后，第一及第二磁轭板50、56相互密封地抵靠，该整体结构为圆柱形线匝体。可以认为，导体条52相对于熟铁部件50、54、56绝缘。
图1中示出的、与中间纵轴M同轴的、在磁轭装置24b和磁电枢装置24c之间、在致动装置24的初始位置形成的气缝大约是极片的栅距的10倍。在该实施例中，栅距为极片横向尺寸。在根据图6、7的磁轭装置24b的实施例中，栅距为磁轭板40的厚度。极片也可以是其他的几何形状。极片的最小结构用于确定栅距，也就是其纵向尺寸、横向尺寸、厚度、等等，其获得在电枢上作用的磁轭的电极的纤细的形状。这种较小的栅距导致更高的磁通密度，进而获得更大的阀装置的拉力或保持力或更短的切换时间，因为电力及磁力损失或者诱发的反作用力非常的小。
图8中示出了磁电枢装置的设计方案的另一个可选方案。在此，电枢盘24c具有多层的结构。为了提高机械稳定性，在两个相对较厚的(具有较低的涡电流)熟铁层24c′之间设置有陶瓷层24c″，并且固定在阀杆22上。可以理解，两个熟铁层24c′可以或是完整的电枢盘或是除了前述类型之外的盘。多个这种磁电枢装置也可以沿着阀杆22分开设置。
图9示出了根据本发明的磁轭装置24b的另一个设计方案的局部示图，在该磁轭装置中，每两个基本上半圆盘形的部分磁轭125a联结成磁轭装置24b的一个磁轭盘125。在每个由两个半圆盘形的部分磁轭125a组成的磁轭盘125的中央是半圆柱的空心部125′(见图10)，该空心部容纳用于阀杆22的轴套126。因此，每个磁轭盘由至少两个包含熟铁的部分磁轭组成，该部分磁轭包围住承载磁电枢装置的致动杆。磁轭盘的每个部分磁轭彼此粘合。
磁轭装置的每个磁轭盘125(除了在图9中磁轭盘的两个端部上的磁轭盘)在其两个端面128、130上分别具有极片25a、25b，该极片与电磁线圈装置24a′和24a″共同作用到磁电枢装置24c上。在此，磁电枢装置24c通过在阀致动杆22上焊接的相应数量的熟铁盘形成，该熟铁盘具有大量的孔，当磁电枢装置24c在其终点位置之间移动时，燃料可以通过该孔流出。
每个部分磁轭125a在其外壳面的区域中形成间隔件130，该间隔件共同确定了两个磁轭盘125之间的空腔28的尺寸X。另外，在部分磁轭125a的外壳表面的区域中设置用于电磁线圈装置24a′、24a″的电连接件132。因此，分别朝向磁-电枢装置24c的相同侧面的电磁线圈装置24a′、24a″串联或并联地连接，用以同相位的电起动。
设置在致动杆22上的磁电枢装置24c由此而形成子组件，该子组件与至少另一个子组件组合，该另一个子组件由堆叠的并保持间距的部分磁轭构成。
耐压的壳体包围着致动装置24和阀装置20，用于电磁线圈装置24a′、24a″的电连接件132的电接口借助于玻璃绝缘套管从该壳体向外引出。
电磁线圈装置24a′、24a″设计为包含有铜的预形成件，其借助于氧化铝涂层或类似的涂层来绝缘，该预形成件围绕极片25a、25b安装并且连接到一起后，由堆叠的并保持间距的各个部分磁轭构成的子组件与电接口连接。最后，电磁线圈装置24a′、24a″埋置到部分磁轭的容纳部中。
权利要求
1.一种用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，特别是一种将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀，其具有-燃料入口(12)，其如此设置，即燃料能够流入到所述燃料喷射阀中，-电驱动的致动装置(24)，其与阀装置(20)共同作用，从而使燃料能够以直接或间接控制的方式由燃料出口(18)排放到所述燃烧室中，其中，-所述致动装置(24)具有需通电的电磁线圈装置(24a)、与所述电磁线圈装置共同作用基本上的软磁的磁轭装置(24b)、以及与所述磁轭装置共同作用的基本上软磁的磁电枢装置(24c)，其特征在于，所述磁轭装置(24b)由至少两个磁轭盘(125)构成，-每个所述磁轭盘(125)在其至少一个端面(127、129)上具有至少一个极片(25a、25b)，所述极片与所述电磁线圈装置(24a′、24a″)共同作用在所述磁电枢装置(24c)上，并且-每个所述磁轭盘(125)由至少两个包含熟铁的部分磁轭(125a)组成，所述部分磁轭至少部分地围绕承载所述磁电枢装置(24c)的致动杆(22)。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射阀，其特征在于，每个所述部分磁轭(125a)与至少一个间隔件(130)共同作用，所述间隔件至少共同确定在两个所述磁轭盘(125)之间的空腔(28)的尺寸。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射阀，其特征在于，一个或每个所述间隔件(130)设置在所述磁轭盘(125)的外周缘表面区域中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，在所述磁轭盘(125)的外壳表面区域中设置用于所述电磁线圈装置(24a′、24a″)的电连接件(132)。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射阀，其特征在于，朝向所述磁-电枢装置(24c)的相同侧面的所述电磁线圈装置(24a′、24a″)串联或并联地连接，用于相同相位的电致动。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述极片(25a、25b)具有基本上对称于所述燃料喷射阀的中心纵向轴线(M)的形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述极片(25a、25b)具有基本上多边形的，优选是四边形的形状，并且一个接一个地设置，从而构成用于容纳所述电磁线圈装置(24a′、24a″)的间隙，所述极片(25a、25b)优选地彼此平行地设置。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，每个所述部分磁轭(125a)分别由含钴铁的材料形成，并且分别具有至少一个极片(25a、25b)，所述极片由至少一个所述电磁线圈装置(24a′、24a″)至少部分地包围。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，至少一个所述电磁线圈装置(24a′、24a″)至少部分地包围非圆形的所述极片(25a、25b)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述致动装置(24)具有一个以上的组件，所述组件通过所述电磁线圈装置(24a)、所述磁轭装置(24b)、以及所述磁电枢装置(24c)形成，这些组件同向或反向地共同作用到所述阀装置(20)上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述致动装置(24)作用在所述阀装置(20)的移动的阀构件(20a)上，以使得所述阀构件相对于与所述阀构件(20a)共同作用的、并设置在所述燃料入口(28)下游的、位置固定的阀座(20b)，在开启位置和关闭位置之间移动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述软磁的磁轭装置(24b)由至少两个联结在一起的带有容纳部(26a、26b)的壳体部件(24b′、24b″)形成，在每个所述容纳部中分别容纳一个所述电磁线圈装置(24a′、24a″)，所述电磁线圈装置基本上与所述壳体部件的相应端面(27a、27b)齐平，其中所述端面共同限定空腔(28)，在所述空腔中容纳沿着所述中心纵向轴线(M)移动的所述磁电枢装置(24c)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述电磁线圈装置(24a′、24a″)在所述软磁的磁电枢装置(24c)的至少一个侧面上由多个所述电磁线圈装置形成，所述电磁线圈装置与一个所述壳体部件(24b′、24b″)的一个所述端面(27a、27b)齐平。
14.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，各个线圈具有处于两个所述线圈之间的所述磁轭铁的大约20％到80％的厚度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，各个所述线圈设置在软磁的所述磁电枢装置(24c)的一个侧面上，以反向地通电。
16.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述磁电枢装置(24c)设计成带有所述容纳部(38)的软磁盘体，所述容纳部优选地是径向指向的、向着所述盘体的边缘(30)延伸的缝隙、圆形或长形的孔。
17.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述磁电枢装置(24c)是多层的结构，其中在两个软磁层(24c′)之间设置陶瓷层(24c″)，并且固定在所述致动杆(22)上。
18.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述磁电枢装置(24c)和所述阀构件(20a)通过所述致动杆(22)相互连接，并且通过弹簧装置(40)偏压到开启位置或关闭位置中，并且通过对所述电磁线圈装置(24a)通电，而带入关闭位置或开启位置中。
19.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射装置，其特征在于，所述磁电枢装置(24c)焊接在所述致动杆(22)上。
20.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，在所述致动杆(22)上设置的多个所述磁电枢装置(24c)形成子组件，所述子组件与至少另一个子组件组合，所述另一个子组件由堆叠的并保持间距的所述部分磁轭(125a)构成。
21.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，耐压的壳体包围着所述致动装置(24)和所述阀装置(20)，用于所述电磁线圈装置(24a′、24a″)的电接口借助于玻璃绝缘套管从该壳体向外引出。
22.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述电磁线圈装置(24a′、24a″)设计为包含有铜的预形成件，所述预形成件借助于陶瓷涂层、氧化铝涂层、电泳漆涂层或类似的涂层来电绝缘，所述预形成件围绕所述极片(25a、25b)安装，并且在由堆叠的并保持间距的各个部分磁轭构成的所述子组件连接在一起后与所述电接口连接。
23.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述电磁线圈装置(24a′、24a″)埋置到所述部分磁轭(125a)中或粘合在一起。
24.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述燃料喷射阀这样设计和设置尺寸，即可伸入到外部点火的内燃机的燃烧室中。
25.根据权利要求1至14中任一项所述的燃料喷射阀，其特征在于，所述燃料喷射阀这样设计和设置尺寸，即可伸入到自行点火的内燃机的燃烧室中。
26.一种用于前述权利要求中任一项所述的燃料喷射阀的装配设备，所述装配设备带有装配单元，所述装配单元具有对应于所述燃料喷射阀的所述磁轭盘(125)数量的轴向间隔的所述容纳部的数量，所述容纳部这样来设置尺寸，即基本上可无间隙地插入和抽出所述磁轭盘(125)的所述部分磁轭(125a)，其中所述容纳部的轴向间隔(X)基本上对应于两个相邻的所述磁轭盘(125)之间的所述空腔(28)的轴向延伸，并且所述空腔允许所述间隔件(130)与所述部分磁轭焊接、点焊或粘连在一起。
全文摘要
一种用于内燃机的燃料喷射装置的燃料喷射阀，特别是一种将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射阀，其具有燃料入口(12)，为此，其这样地设计，即燃料能够被输送到燃料喷射阀中；电驱动的致动装置(24)，其与阀装置(20)共同作用，从而使燃料能够以直接或间接控制的方式由燃料出口(18)流入燃烧室中，其中，致动装置(24)具有待供电的电磁线圈装置(24a)、基本上与该电磁线圈装置共同作用的软磁的磁轭装置(24b)、以及基本上与该磁轭装置共同作用的软磁的磁电枢装置(24c)。磁轭装置(24b)由至少两个磁轭盘(125)形成。每个磁轭盘(125)在其至少一个端面(127、128)上具有至少一个极片(25a、25b)，该极片在磁电枢装置(24c)上与电磁线圈装置(24a′、24a″)共同作用。每个磁轭盘(125)由至少两个包括熟铁的部分磁轭(125a)组成，该部分磁轭至少部分地围绕承载磁电枢装置(24c)的致动杆(22)。
文档编号H01F7/16GK1981129SQ200580022374
公开日2007年6月13日 申请日期2005年7月1日 优先权日2004年7月2日
发明者安德烈亚斯·格林德尔, 伯恩哈德·霍夫曼 申请人:孔帕克特动力学有限公司