CN109219697A - 电磁阀和具有电磁阀的燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁阀(10)，尤其用于在燃料喷射器(100)中控制液体流，所述电磁阀具有电磁体(30)和与所述电磁体(30)共同作用的、能够升降运动地布置的电磁衔铁(40)，其中，所述电磁衔铁(40)具有套筒形区段(51)，所述套筒形区段具有构造在其中的贯通开口(44)，在所述贯通开口中布置有衔铁栓(35)，其中，在所述衔铁栓(35)和所述贯通开口(44)之间构成径向的导向缝隙(45)，并且其中，所述电磁衔铁(40)能够纵向移动地布置在所述衔铁栓(35)上。

Description

电磁阀和具有电磁阀的燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电磁阀。此外，本发明涉及一种具有根据本发明的电磁阀的燃料喷射器。
背景技术
根据权利要求1前序部分的电磁阀由本申请人的DE 10 2011 078 346A1已知。已知的电磁阀用于在燃料喷射器中控制液体流。通过液体流的控制可以影响燃料喷射器的喷嘴针的打开和关闭运动，并且因此影响喷射到内燃机的燃烧室中的燃料量。为此，电磁阀具有电磁体，所述电磁体具有与该电磁体共同作用的电磁衔铁。所述电磁衔铁在其纵轴线上具有贯通孔，衔铁栓伸入到所述贯通孔中。电磁衔铁在衔铁栓上可沿纵向方向移动并且借助压力弹簧抵抗在电磁体通电时作用的磁力被电磁体朝阀座的方向力加载。
在这种电磁阀或燃料喷射器中存在的(***)压力通常大于1500bar、尤其大于2000bar。为了电磁衔铁在衔铁栓上的轴向可运动性，要求在电磁衔铁和衔铁栓之间存在小的(径向的)导向间隙。该导向间隙不但与压力有关并且与温度有关。在压力或温度升高时出现电磁衔铁中的贯通孔和衔铁栓之间的径向导向缝隙的增大。该导向缝隙的增大或扩宽，一方面由沿径向方向作用到衔铁栓的压应力导致，另一方面由同样沿径向方向作用到电磁衔铁中的贯通孔上的压应力导致。附加地，材料的膨胀效应在温度升高时也起作用。在衔铁栓和电磁阀中的贯通孔之间增加的径向导向缝隙导致朝电磁阀低压区域方向的泄漏量增大，***压力越高，则所述泄漏量越大。因为泄漏量增大等同于具有更大的损耗率，该损耗率在燃料喷射器中必须被燃料输送泵补偿，所以使泄露损失最小化是值得追求的。
发明内容
具有权利要求1特征的电磁阀有以下优点：所述电磁阀在电磁衔铁和衔铁栓之间导向部的区域中的泄漏量与存在的压力和/或温度无关地在高的***压力下也始终较少。
本发明所基于的想法在于，相对于现有技术这样地更改电磁衔铁的结构，使得电磁衔铁在其用于衔铁栓的孔的区域中至少区域地被具有更大弹性模量和/或更小热膨胀系数的材料径向地、即以套筒的方式包围。换言之，这意味着，电磁衔铁在用于衔铁栓的导向的区域中由两种不同的材料构成，所述材料相对彼此同心地布置。这引起，在压力升高或通常伴随着压力升高的温度升高时，处于衔铁栓和电磁衔铁导向孔的相应区段之间的泄露缝隙或者说导向缝隙的扩宽与现有技术中没有套筒的情况相比减小，因为电磁衔铁的导向孔阻碍径向膨胀趋势或者减小该膨胀。
在从属权利要求中列举根据本发明的电磁阀的有利扩展方案。
非常特别优选地，电磁衔铁至少在其构成用于衔铁栓导向部的套筒形区段中由钢构成，并且，在套筒形区段中径向包围电磁衔铁的套筒由硬金属构成。硬金属尤其具有以下优点：该硬金属无磁性作用并且因此不影响电磁衔铁的磁回路。此外，使用硬金属使得能够使套筒与电磁衔铁不但能通过收缩过程而且例如也能通过焊接过程连接。因此，在电磁衔铁可能的制造或者套筒和电磁衔铁之间的连接时能够实现更大的构型可能性。
如已经阐述的那样，电磁衔铁和套筒之间的连接尤其能够或者通过挤压或收缩连接或者通过焊接连接实现。然而替代地，也可以考虑，电磁衔铁与套筒一起构造为金属注塑成型(MIM，Metal Injection Moulding)构件。在这种构造方式中取消在电磁衔铁和套筒之间进行连接的制造步骤。
套筒对电磁衔铁的呈在压力升高时导向间隙减小形式的作用可以通过电磁衔铁在套筒区域中的壁厚和套筒壁厚之间相应的几何尺寸设计(在考虑用于套筒和电磁衔铁的材料的情况下)来影响。在常见的尺寸设计及材料(尤其硬金属用于套筒)的情况下已经证明有利是，套筒形区段的壁厚和套筒的壁厚至少近似地相等。
尤其在将套筒轴向地接合到电磁衔铁的套筒形区段上时，为了确保或简单地保证套筒的轴向实际位置而有利的是，套筒轴向地贴靠在电磁衔铁的阶梯部上。
本发明也涉及一种使用根据本发明的电磁阀的燃料喷射器，其中，所述燃料喷射器的特点在于，该燃料喷射器构造为在大于2000bar的***压力下运行。在压燃式内燃机中，这种***压力用于所谓的共轨喷射***中。
附图说明
由下面优选实施例的说明以及根据附图得出本发明的另外的优点、特征和细节。
在唯一的附图中以简化的纵截面示出燃料喷射器的在其电磁阀区域中的局部。
具体实施方式
在附图中示出燃料喷射器100在其压力补偿的电磁阀10区域中的局部。燃料喷射器100尤其是所谓的共轨喷射***的组成部分并且用于将燃料喷射到压燃式内燃机的燃烧室中，其中，在燃料喷射器100或者电磁阀10中存在的***压力优选大于2000bar。
电磁阀10包括壳体11，该壳体大致罐状地由径向向内伸出的区段12和构造在区段12的区域中的开口13构成。阀件15伸入到开口13中，阀件在背离壳体11的一侧上限界控制室16。与阀件15或者电磁阀10的纵轴线18同轴地，阀件15具有带有集成的流出节流部22的流出通道21，处于控制室16中的燃料能够通过所述流出通道以已知的方式朝电磁阀10的低压区域23的方向流出。此外，在阀件15中构造带有集成的流入节流部25的流入孔24，处于燃料喷射器10的高压室26中的、在***压力下的燃料能够通过所述流入孔流入到压力室16中。
壳体11在背离开口13的一侧上被壳体板27封闭。沿轴向方向在阀件15上在面向壳体板27的一侧上衔接有套筒28，在所述套筒上在面向壳体板27的一侧上又衔接有作为电磁体30的组成部分的磁芯29。电磁体30或者磁芯29轴向地在背离套筒28的一侧上贴靠在壳体板27上。磁芯29在背离壳体板27的一侧上具有环形的凹槽32，在该凹槽中布置有线圈33的线材绕组。此外，磁芯29具有贯通开口34，该贯通开口被衔铁栓35贯穿。衔铁栓35通过凸缘36轴向地支撑在壳体板37上。在套筒28的区域的径向内部，在横截面上呈帽状的电磁衔铁40可沿纵轴线18方向升降运动地布置。该电磁衔铁40与电磁体30这样地共同作用，使得在线圈33通电时，电磁衔铁40被朝线圈33或磁芯29的方向吸引。此外，压力弹簧43轴向地支撑在电磁衔铁40的面向磁芯29的端面41和凸缘36之间，所述压力弹簧对电磁衔铁40加载以离开磁芯20方向的力。
电磁衔铁40具有作为导向孔的贯通开口44，在该贯通开口和衔铁栓35的外周之间构造有径向的导向缝隙45，该导向缝隙优选地仅这样大，使得电磁衔铁40能够沿纵轴线18的方向在衔铁栓35的外周上实现轴向的可运动性。
阀件15在面向电磁衔铁40的一侧上在流出通道21的区域中具有锥形的增高部46，其中，衔铁栓35的面向阀件15的端侧47在增高部46或流出通道21之前轴向间隔开地终止。在电磁衔铁40的压力弹簧43压向阀件15的方向或电磁体30未通电的状态中，增高部46的外周面48与在电磁衔铁40的贯通开口44的区域中的相同配对的密封面49共同构成密封座50。
电磁衔铁40在面向阀件15的一侧上具有壁厚为的d1的套筒形区段51。套筒形区段51在其外周上被套筒52包围，该套筒在背离阀件15的一侧上贴靠在电磁衔铁40的阶梯部53上，并且其中，套筒52的轴向长度至少近似地相当于电磁衔铁40的区段51的轴向长度。套筒52具有壁厚d2，其中，壁厚d2大约等于区段51的壁厚d1。
电磁衔铁40至少在区段51的区域中由与套筒52不同的材料构成。电磁衔铁40或者区段51尤其由钢材、例如由(经硬化的)100Cr6构成，而套筒52由硬金属构成。在此重要的是，套筒52的材料的弹性模量(E-Modul)大于区段51的材料的弹性模量，和/或，套筒52的材料具有比区段51的材料更小的热膨胀系数。此外，衔铁栓35优选同样由具有与电磁衔铁40的区段51近似的弹性模量和/或热膨胀系数的钢材构成。
套筒52与电磁衔铁40的区段51固定地连接、在所示的示例中借助压配合连接。
在燃料喷射器100运行时，电磁阀10中的***压力通过控制室16和流出通道21也存在于衔铁栓35的外周和电磁衔铁40的贯通孔44之间的(径向的)导向缝隙45的区域中，其中，在压力升高和/或温度升高时，导向缝隙45在没有套筒52的情况下增大，这导致增大的泄漏量。在压力升高时，通过压力能转化也加热区段51以及套筒52的材料。由于套筒52的更大的弹性模量，区段51的材料不能够如在没有套筒52时那样地增大或扩宽，所以，泄露缝隙的扩宽与区段51未被套筒52包围的情况相比减小。两个弹性变形的总和引起衔铁栓35的外周和电磁衔铁40的贯通孔44之间的导向间隙45的扩宽在区段51的区域中减小，即导向间隙45仅较少地增加。
就此所说明的电磁阀10或者燃料喷射器100能够以多种方式变化或修改，而不偏离本发明的构思。

Claims (11)

1.一种电磁阀(10)，尤其用于在燃料喷射器(100)中控制液体流，所述电磁阀具有电磁体(30)和与所述电磁体(30)共同作用的、能够升降运动地布置的电磁衔铁(40)，其中，所述电磁衔铁(40)具有套筒形区段(51)，所述套筒形区段具有构造在其中的贯通开口(44)，在所述贯通开口中布置有衔铁栓(35)，其中，在所述衔铁栓(35)和所述贯通开口(44)之间构成径向的导向缝隙(45)，并且其中，所述电磁衔铁(40)能够纵向移动地布置在所述衔铁栓(35)上，
其特征在于，
所述套筒形区段(51)在其外周上沿纵轴线(18)的方向观察至少区域地被套筒(52)包围，并且所述套筒(52)具有比所述电磁衔铁(40)的在被所述套筒(52)包围的套筒形区段(51)的区域中更大的弹性模量和/或更小的热膨胀系数。
2.根据权利要求1所述的电磁阀，
其特征在于，
所述电磁衔铁(40)至少在套筒形区段(51)的区域中由钢材构成，并且所述套筒(52)由硬金属构成。
3.根据权利要求1或2所述的电磁阀，
其特征在于，
在所述套筒(52)和所述电磁衔铁(40)的套筒形区段(51)之间构成压配合。
4.根据权利要求1或2所述的电磁阀，
其特征在于，
所述套筒(52)与所述电磁衔铁(40)的套筒形区段(51)焊接。
5.根据权利要求1或2所述的电磁阀，
其特征在于，
所述电磁衔铁(40)与所述套筒(52)一起构造为金属注塑成型构件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁阀，
其特征在于，
所述套筒(52)至少基本上在所述电磁衔铁(40)的套筒形区段(51)的整个轴向延伸尺度上延伸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电磁阀，
其特征在于，
所述套筒形区段(52)的壁厚(d1)和所述套筒(52)的壁厚(d2)至少近似地相等。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电磁阀，
其特征在于，
所述套筒(52)轴向地贴靠在所述电磁衔铁(40)的阶梯部(53)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电磁阀，
其特征在于，
在所述电磁体(30)未通电时，所述电磁衔铁(40)在背离所述衔铁栓(35)的一侧上与阀件(15)构成密封座(50)，并且，所述导向缝隙(45)至少间接地承受存在于控制室(16)中的***压力的液压负载。
10.根据权利要求9所述的电磁阀，
其特征在于，
所述电磁衔铁(40)在所述密封座(50)的区域中由硬金属、尤其由100Cr6构成。
11.一种燃料喷射器(100)，所述燃料喷射器具有根据权利要求1至10中任一项所述构造的电磁阀(10)，
其特征在于，
所述燃料喷射器(100)构造为用于在***压力大于2000bar时运行。
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