流體噴射器的制造方法
【專利說明】流體噴射器
[0001]本公開涉及流體噴射器，尤其所述流體噴射器可操作以將燃料噴射到燃燒發(fā)動機(jī)中，特別是在機(jī)動車輛中的燃燒發(fā)動機(jī)。
[0002]用于將燃料噴射到燃燒發(fā)動機(jī)中的燃料噴射器包括用于控制進(jìn)入發(fā)動機(jī)的燃料的流動的閥組件和用于操作所述閥組件的致動器。所述致動器是螺線管型致動器，并且包括圍繞所述噴射器的縱向軸線纏繞的線圈和相對于所述線圈可軸向移動的電樞。當(dāng)所述線圈由電流供電時(shí)，生成磁場，該磁場使所述電樞在軸向方向上移動。響應(yīng)于該移動，所述閥組件打開并且允許預(yù)定流動的燃料進(jìn)入發(fā)動機(jī)。
[0003]由于所述磁場的不完美性，施加在所述電樞上的力不是完全軸向的，而是可能還具有徑向分量。徑向力可以推動所述電樞抵靠殼體，并在該處產(chǎn)生摩擦。伴隨這樣的摩擦的缺點(diǎn)之中有早期磨損、增加的閥組件打開的時(shí)間、降低的噴射可重復(fù)性、降低的最大操作壓力、壽命內(nèi)的靜態(tài)和動態(tài)流動偏移或噴射不穩(wěn)定性。
[0004]為克服這些問題，可以使用窄容差來避免電樞的徑向移動。替代地，可以在電樞和殼體之間引入徑向空氣間隙以減少磁力的波動。然而，窄容差可能導(dǎo)致高的生產(chǎn)成本，并且所述徑向空氣間隙可能不足以穩(wěn)定電樞，尤其是在發(fā)動機(jī)如在正常運(yùn)行條件下可能經(jīng)歷的那樣正在經(jīng)受強(qiáng)烈的振動時(shí)。此外，一旦電樞在徑向方向上移動了一定量，所述空氣間隙就將失去其作用。
[0005]US 4,313,571 A示出了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的電磁致動的噴射器。在所述致動器的鄰接元件之間使用抗磁性材料作為耐磨材料。
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種帶有在螺線管型致動器的可軸向移動的電樞上的減小的徑向力的噴射器。該目的通過具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的流體噴射器實(shí)現(xiàn)。所述流體噴射器的有利實(shí)施例和改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中、在下面的描述中和在附圖中具體說明。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，用于燃燒發(fā)動機(jī)的燃料噴射器包括管狀主體。尤其，所述管狀主體將所述噴射器的流體入口端液壓地連接到所述噴射器的流體出口端。例如，所述管狀主體是所述噴射器的閥體。
[0008]所述燃料噴射器進(jìn)一步包括附連在所述主體內(nèi)部的磁芯。尤其，所述磁芯借助于與所述管狀主體的摩擦裝配連接附連到所述管狀主體。
[0009]此外，所述燃料噴射器包括在所述管狀主體的外側(cè)上的螺線管。所述螺線管可以包括繞線管，所述螺線管的繞圈圍繞所述繞線管纏繞。額外地，可軸向移動的電樞布置在所述管狀主體內(nèi)部。
[0010]所述燃料噴射器具有閥組件，所述閥組件用于控制通過所述管狀主體的燃料的流體流動，尤其是軸向流動并且其包括閥針。所述閥針配置成由所述電樞操作。尤其，所述閥針與在所述流體噴射器的流體出口端處的閥座相互作用以控制所述流體流動。優(yōu)選地所述管狀主體或座元件包括所述閥座，所述座元件插入所述管狀主體的在流體出口端處的開口中。
[0011 ]另外，所述流體噴射器包括抗磁性材料的套筒。所述套筒徑向地定位在所述電樞和所述主體之間。優(yōu)選地，所述套筒和所述電樞軸向地重疊。
[0012]抗磁性材料具有產(chǎn)生與外部施加的磁場相對的磁場的性能。安置在所述電樞的徑向方向上的抗磁性套筒可以減小由螺線管產(chǎn)生的磁場的徑向力。這樣，所述電樞可以在軸向方向上更加自由地移動，即，摩擦和/或磨損可以特別地小。這樣，所述噴射器可以具有增加的壽命；由于可允許的容差可能增大，所以生產(chǎn)成本可能降低;可以提高所述閥組件的打開和關(guān)閉特性的可重復(fù)性;可以改善流體噴射穩(wěn)定性;可以在更高的燃料壓力下操作所述噴射器;和/或可以減小壽命內(nèi)的靜態(tài)和動態(tài)流動偏移。
[0013]與用于將電樞居中的其它裝置相比，所述電樞越靠近所述主體，所述抗磁性套筒將生成偏置所述電樞遠(yuǎn)離所述管狀主體的增加的力。因此，創(chuàng)造了穩(wěn)定的平衡，其中，所述電樞特別好地在所述套筒的中間居中。
[0014]優(yōu)選地，所述套筒的質(zhì)量和磁化率選擇成使得當(dāng)所述螺線管通電時(shí)，抵消在電樞上的徑向力-或至少大體上抵消。換言之，所述套筒的尺寸被設(shè)計(jì)成使得其產(chǎn)生與外部施加的磁場相對的磁場的能力恰好與由所述螺線管產(chǎn)生的磁場的徑向分量同樣大或甚至更大。這樣，可以完全地抵消徑向力。
[0015]在優(yōu)選實(shí)施例中，所述閥針包括延伸到芯的對應(yīng)腔中的電樞保持器，以軸向地引導(dǎo)所述閥針。由于抗磁性間隔圈將所述電樞居中，所以通過所述電樞傳遞到所述閥針的徑向力特別地小。因此，有利地，在所述電樞保持器的區(qū)域中的磨損和/或摩擦特別地小。
[0016]所述電樞保持器的材料可以選擇成使得其在所述芯的表面上自由滑動。磁性的或電的考慮可能是不必要的。所述閥針的在所述噴射器內(nèi)部的支承面可以因此是精密且光滑的。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述閥針軸向延伸通過所述電樞，尤其是通過所述電樞的中心開口。所述電樞可以相對于所述閥針軸向地位移，并且借助于所述電樞保持器機(jī)械地聯(lián)接到所述閥針。所述中心開口的尺寸尤其以這樣的方式被設(shè)計(jì)成使得可操作所述閥針以軸向地引導(dǎo)所述電樞。通過將所述電樞保持器和所述磁芯的腔用作橫向引導(dǎo)件，所述電樞不需要與所述套筒或所述主體有物理接觸。
[0018]所述電樞保持器可以被成形成使得其允許所述電樞相對于所述芯發(fā)生預(yù)定傾斜。這可以避免所述芯的超靜定支承面。其也可以允許所述電樞朝向或遠(yuǎn)離套筒的一部分發(fā)生一定程度的徑向移動。如上所述，作用在所述套筒和所述電樞之間的力的量取決于二者之間的距離。通過允許一定程度的傾斜，對于所述電樞而言可能更易于找到其力平衡的徑向位置。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，所述抗磁性套筒附連到所述主體的內(nèi)部徑向表面。例如，將抗磁性材料應(yīng)用到所述內(nèi)部徑向表面以形成所述套筒。在這種情形中，所述管狀主體、所述套筒以及所述電樞的尺寸優(yōu)選地以這樣的方式設(shè)計(jì)成使得在所述抗磁性套筒和所述電樞之間存在環(huán)形間隙。所述環(huán)形間隙可以是空氣間隙，并且用來穩(wěn)定所述電樞。而且，所述間隙可以使得所述電樞能夠相對于所述套筒徑向移動。術(shù)語“空氣間隙”尤其指的是不帶有在操作中分配的流體的噴射器。在所述噴射器的操作中，所述環(huán)形間隙尤其由流體填充。
[0020]在替代實(shí)施例中，所述抗磁性套筒可以附連到所述電樞的外部徑向表面。例如，將抗磁性材料應(yīng)用到外部徑向表面以形成套筒。在這種情況中，所述管狀主體、所述套筒和所述電樞的尺寸優(yōu)選地以這樣的方式設(shè)計(jì)成使得在所述抗磁性套筒和所述主體之間存在環(huán)形間隙。[0021 ]在一個(gè)實(shí)施例中，所述套筒包括選自下組中的至少一種抗磁性材料，或由選自下組中的至少一種抗磁性材料構(gòu)成:鉍、熱解石墨、鈣鈦礦銅氧化物、堿金屬鎢酸鹽、釩酸鹽、鉬酸鹽、鈦鈮酸鹽、NaWO3、YBa2Cu3O7 JiBa2Cu3O-LAlxGa1As 以及 Cr、Fe 砸化物。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，所述套筒包括具有在其中懸浮的抗磁性材料的聚合物。這樣，可以為本要求特定地設(shè)計(jì)所述套筒的特性。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，所述閥針是管的形狀，其軸向地延伸通過所述電樞，所述管配置成傳輸流體。
[0024]參照附圖，現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述所述流體噴射器的示例性實(shí)施例，其中:
圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的流體噴射器的一部分的縱向截面圖；
圖2示出了圖1的流體噴射器的一部分的放大圖，以及圖3示出了不同的流體噴射器的電樞的能量水平的示意圖。
[0025]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流體噴射器的縱向截面。所述流體噴射器配置成控制進(jìn)入內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃料流動，尤其是用在機(jī)動車輛中的活塞發(fā)動機(jī)。換言之，本實(shí)施例的流體噴射器是用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的流體噴射器100。特別提供了該噴射器以將燃料直接定量饋送到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的燃燒室中。
[0026]燃料噴射器100包括沿縱向軸線110延伸的管狀主體105以將噴射器100的流體入口端液壓地連接到所述噴射器的流體出口端。
[0027]燃料噴射器100包括致動器組件，該致動器組件包括尤其是螺線管115形狀的線圈、磁芯120和可移動電樞125。螺線管115緊接著管狀主體105徑向地布置在管狀主體105的外側(cè)上。所述螺線管通常包括圍繞縱向軸線110纏繞的若干繞圈。螺線管115可以附連到主體105的外側(cè)。磁芯120布置在主體105內(nèi)部，以便其面向螺線管115。芯120是磁性的-S卩，具體地，芯120由比如鐵磁材料的磁性材料制成，例如由鐵素體鋼制成-并且因此，芯120可以幫助引導(dǎo)或控制在通過供給流過螺線管115的繞圈的電流對螺線管115供電時(shí)生成的磁場。所述電樞布置在管狀主體105內(nèi)部，軸向地毗鄰磁芯120，并且具體地在磁芯120的下游。電樞125相對于管狀主體105和磁芯120可沿縱向軸線110以往復(fù)方式軸向地位移，磁芯120相對于管狀主體105在位置上固定。電樞125也由比如鐵素體鋼的磁性材料制成，以便當(dāng)螺線管115產(chǎn)生磁場時(shí)，電樞125將被磁芯120吸引。
[0028]燃料噴射器進(jìn)一步包括閥組件130ο閥組件130包括閥針135。方便地，閥組件130進(jìn)一步包括閥座(未在圖中示出)，該閥座與所述閥針協(xié)作以在閥針135的閉合位置中避免流體從所述流體噴射器流出，并且該閥座使得在所述閥針的其他位置中能夠通過一個(gè)或多個(gè)噴射孔分配來自流體噴射器的流體。這樣的閥組件對于流體噴射器的任何其它實(shí)施例也是有用的。
[0029]電樞1