CN100427727C - 电磁驱动阀 - Google Patents

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Abstract

一种电磁驱动阀(1)，其具有阀杆(12)；沿该阀杆(12)的延伸方向往复运动的阀元件(14)；盘状件(30)，其从与阀元件(14)操作地连接的驱动端延伸至枢转端(33)，并且绕该枢转端(33)枢转；阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)，用于使摆动构件(30)摆动；和电流提供部分，其用于向阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)提供电流。阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)串联连接。当盘状件(30)从阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)中的一个移向阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)中的另一个时，大于0的、降低的电流流过该阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)。

Description

电磁驱动阀
技术领域
本发明涉及一种电磁驱动阀。更特别地，本发明涉及一种用在内燃机中并被电磁力和弹性力驱动的枢轴型电磁驱动阀。
背景技术
例如，US专利No.6467441公开了一种电磁驱动阀。
公开于US专利No.6467441中的阀由在盘状件中具有支点(电枢)的枢轴电磁驱动。但是具有单个线圈连接的激励转换时间短。结果，当电压低并且电流的上升慢时，电磁驱动阀不可能被操作。
发明内容
本发明提供了一种可在低电压下操作的电磁驱动阀。
因此，本发明的第一方面涉及一种通过电磁力与弹性力共同操作的电磁驱动阀，其包括：
阀元件，其具有阀轴并且沿着该阀轴的延伸方向往复运动；
摆动构件，其从与所述阀元件操作地连接的驱动端延伸至枢转端，并且绕该枢转端枢转；
阀门开启线圈和阀门闭合线圈，用于使所述摆动构件摆动；以及
电流提供部分，其用于向所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈提供电流，
其中所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈串联连接，
其特征在于，所述电流提供部分向所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈提供电流，以便在摆动构件从所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈中的一个移向所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈中的另一个时，使大于0的、降低的电流流过该阀门开启线圈和阀门闭合线圈，
其中，所述电流提供部分：
当所述摆动构件的位置被保持在所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈中的任一个的一侧时，将第一电流提供给所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈；
在所述摆动构件从所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈中的任一个移向所述阀门开启线圈和所述阀门闭合线圈中的另一个的过程中，将低于第一电流的第二电流提供给所述阀门开启线圈和阀门闭合线圈；和
在将流过所述阀门开启线圈和阀门闭合线圈的电流从第一电流降低至第二电流后，当所述摆动构件移过所述阀门开启线圈和阀门闭合线圈之间的中间位置并且靠近所述阀门开启线圈和阀门闭合线圈中的任一个时，将高于第二电流的第三电流提供给所述阀门开启线圈和阀门闭合线圈。
在前述电磁驱动阀中，当摆动构件从阀门开启线圈和阀门闭合线圈中的一个移向阀门开启线圈和阀门闭合线圈中的另一个时，电流提供部分使大于0的、降低的电流流过该阀门开启线圈和阀门闭合线圈。因此，当将摆动构件吸引在阀门开启线圈和阀门闭合线圈中的另一个时，吸引电流升高所花费的时间可被缩短，从而提高了响应性。结果，有可能提供可在低电压下驱动的电磁驱动阀。
前述电磁驱动阀还可包括将摆动元件保持在阀门开启线圈和阀门闭合线圈之间的中间位置的弹性部件。
附图说明
本发明的前述和其它目的、特征以及优点将在下面参照附图的优选实施例的描述中变得明显，其中附图中的相同标记用以指代相同的元件：
图1是根据本发明第一实施例的电磁驱动阀的断面图；
图2是阀门开启线圈和阀门闭合线圈串联连接的电路图；
图3是根据第一实施例的电流值和电磁驱动阀的提升量之间的图表；
图4是根据第一实施例的电磁驱动阀的操作的断面图；
图5是根据第一实施例的电磁驱动阀的操作的另一断面图；
图6是根据本发明第二实施例的电磁驱动阀的断面图。
具体实施方式
本发明的实施例将在下文中通过参照附图进行描述。在下面的实施例中，相同或相应的部分将以相同的附图标记指示，并且不再重复对它们的描述。
(第一实施例)
图1是根据本发明第一实施例的电磁驱动阀的断面图。参照该附图，电磁驱动阀1具有主体51，连接至主体51的阀门闭合电磁铁60和阀门开启电磁铁160，设置在阀门闭合电磁铁60和阀门开启电磁铁160之间的盘状件30，由盘状件30驱动的阀杆12。
形成为横向字母“U”形的阀体51为底座，其中各个部件与其相连接。阀门闭合电磁铁60具有磁性材料的芯部61和缠绕在该芯部61上的阀门闭合线圈62。同样地，阀门开启电磁铁160具有磁性材料的芯部161和缠绕在该芯部161上的阀门开启线圈162。激励该阀门闭合线圈62和阀门开启线圈162可产生驱动盘状件30的磁场。
盘状件30通过阀门闭合电磁铁60或阀门开启电磁铁160的引力而吸引至它们中的一个。结果，盘状件30在阀门开启电磁铁160和阀门闭合电磁铁60之间往复运动。盘状件30沿箭头30a的往复运动通过阀杆12传递至阀元件14。
电磁驱动阀1是由与弹性力相协作的电磁力操作的电磁驱动阀，并且其具有用作阀轴的阀杆12。阀元件14沿阀杆12的延伸方向(即，沿箭头10的方向)往复运动。盘状件30用作从与阀元件14操作地连接的驱动端32向枢转端33延伸的摆动构件，并且其绕延伸穿过枢转端33的中心轴35枢转。阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62使盘状件30摆动。电源向阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62提供电流。阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62串联。当盘状件30从阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62中的一个移向另一个时，电源向阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62提供电流，以便使降低的、大于0的电流流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62。
电磁驱动阀1还包括用作弹性部件的扭杆36，其用于将盘状件30保持在阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62之间的中间位置。
根据该第一实施例的电磁驱动阀1可被用作内燃机，例如汽油机或柴油机的进气阀或排气阀。在所述实施例中，阀元件用作设置在进气口18中的进气阀，但是根据本发明的该阀元件也可用作排气阀。
示于图1的电磁驱动阀1为将盘状件30用作运动机构的枢轴型电磁驱动阀。主体51设置在气缸盖41上。阀门开启电磁铁160设置在主体51的下部，而阀门闭合电磁铁60设置在主体51的上部。阀门开启电磁铁160具有铁芯161和缠绕在该铁芯161上的阀门开启线圈162。当电流流过阀门开启线圈162时，在阀门开启线圈162周围产生了吸引盘状件30的磁场。
同样地，阀门闭合电磁铁60具有铁芯61和缠绕在该铁芯61上的阀门闭合线圈62。当电流流过阀门闭合线圈62时，在阀门闭合线圈62周围产生了吸引盘状件30的磁场。
阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62串联连接。盘状件30具有臂部31和轴承部38。臂部31从一个端部32延伸到另一个端部33。在被阀门闭合电磁铁60和阀门开启电磁铁160吸引时，臂部31是沿箭头30a的方向摆动(枢转)的部件。轴承部38连接至臂部31的端部，并且臂部31绕该轴承部38枢转。臂部31的上表面131面对阀门闭合电磁铁60，而臂部31的下表面231面对阀门开启电磁铁160。下表面231与阀杆12相接触。
轴承部分38为圆柱形，并且在其内部容纳有扭杆36。扭杆36的第一端部通过花键座与主体51装配在一起，而另一端部与轴承部38装配在一起。结果，当轴承部38枢转时，扭杆36向轴承部38的枢轴施加推动力。因此，将盘状件30向中间位置推动的推力总是施加至轴承部38。
气缸盖41安装到发动机的上部。进气口18设置在气缸盖14的下部。该进气口18是用于将进气引入到燃烧室的通道。空气-燃料混合物或空气穿过该进气口18。阀座42设置在进气口18和燃烧室之间。阀座42使阀元件14具有更大的密封性。
图2是串联连接的阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62的电路图。参照该附图，阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62串联连接至电源362。结果，相等的电流流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62。
图3是根据第一实施例的电流值和电磁驱动阀的提升量之间的图表。图4和5是断面图，示出了根据第一实施例的电磁驱动阀的操作，其中图4是示出阀处于中间位置的断面图，图5是示出阀处于开启位置的断面图。而且，图1是示出阀处于闭合位置的断面图。根据第一实施例的电磁阀的操作将参照图1-5进行描述。首先，当阀门闭合时，如图1所示，预定的电流流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62，这在图3中以“阀门闭合”指示。此时，阀门闭合线圈62和盘状件30之间的距离比阀门开启线圈162和盘状件30之间的距离更靠近，因此较大的力作用在盘状件30和阀门闭合线圈62之间。结果，盘状件30吸引阀门闭合线圈62。
当打开阀门时，流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62的电流逐渐降低。此时，如图3所示，电流被保持为大于0A(安培)。但是，由于该电流低于阀门处于闭合位置时的电流，因此作用在阀门闭合线圈62和盘状件30之间的力降低，并且变得小于扭杆36的弹性力。结果，图1中的盘状件30由于该扭杆36的弹性力(扭力)而向下移动至示于图4的中间位置。当盘状件30处于图4所示的中间位置时，盘状件30的臂部31处于阀门开启电磁铁160和阀门闭合电磁铁60之间。臂部31超过示于图4的点，向阀门开启电磁铁160移动。随后，电流增加到示于图3的“吸引电流”。因此，流过阀门开启线圈162的电流增加，以使得阀门开启线圈162以较大的力驱动臂部31。结果，臂部31如图5所示那样向下移动，直到其到达示于图3的“就座”点。在该状态下，阀门被打开，并且形成阀元件的钟部13和阀座42之间的间隙较大。由于扭杆36被扭曲的同时，阀从中间位置移至开启位置，因此该扭杆将抵抗臂部31移动的力施加到轴承部38。但是，由于吸引臂部31的阀门开启线圈162的力大于扭杆施加的力，因此臂部31向下移动。
当阀门开启后，与在阀门闭合时相同的电流流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62。而且，当将阀从示于图5的开启位置移至示于图1的闭合位置时，流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62的电流降低，但无论如何也未降低至0A。因此，来自阀门开启线圈162的用于吸引臂部31的力变小。结果，由扭杆36施加至轴承38的扭力克服了由阀门开启线圈162施加至臂部31的力，因此盘状件30靠近示于图4的中间位置。但是，即使在这种情况下，流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62的电流仍大于0A。当盘状件30处于靠近示于图4的中间位置时，增加流过阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62的电流将导致阀门闭合线圈62吸引盘状件30，从而关闭阀门。
通过这种方式反复开启和闭合阀门使得可以驱动电磁驱动阀1。在上述根据第一实施例的电磁驱动阀1中，当将阀门驱动到闭合位置和开启位置之间时，电流无论如何也不会降低至0A，这有可能减少将电流上升到用于下一操作(开启或闭合阀门)的吸引电流所花费的时间。
(实施例2)
图6是根据本发明第二实施例的电磁驱动阀1的断面图。参照该附图，根据本发明第二实施例的电磁驱动阀1与根据第一实施例的电磁驱动阀1的不同点在于其具有两个盘状件30(上盘状件和下盘状件)。这些盘状件30通过杆1012连接。阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62缠绕在一个电磁铁360上。阀门开启线圈162和阀门闭合线圈62串联连接。
上述根据第二实施例的电磁驱动阀1同样展示了与根据第一实施例的电磁驱动阀1相同的效果。
公开于这里的实施例在各个方面看来仅仅是示例性的而不应被认为是限制性的。因此本发明的范围不应由前面的说明书来指示，而是应由权利要求的范围来指示，并且其试图包括所有在该范围内的改进和与权利要求的范围等效的含义。
本发明也可被用在例如安装在车辆中的内燃机的电磁驱动阀领域。

Claims (6)

1.一种通过电磁力与弹性力共同操作的电磁驱动阀，其包括：
阀元件(14)，其具有阀轴(12)并且沿着该阀轴(12)的延伸方向往复运动；
摆动构件(30)，其从与所述阀元件(14)操作地连接的驱动端(32)延伸至枢转端(33)，并且绕该枢转端(33)枢转；
阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)，用于使所述摆动构件(30)摆动；以及
电流提供部分，其用于向所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)提供电流，
其中所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)串联连接，
其特征在于，所述电流提供部分向所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)提供电流，以便在摆动构件(30)从所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)中的一个移向所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)中的另一个时，使大于0的、降低的电流流过该阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)，
其中，所述电流提供部分：
当所述摆动构件(30)的位置被保持在所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)中的任一个的一侧时，将第一电流提供给所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)；
在所述摆动构件(30)从所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)中的任一个移向所述阀门开启线圈(162)和所述阀门闭合线圈(62)中的另一个的过程中，将低于第一电流的第二电流提供给所述阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)；和
在将流过所述阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)的电流从第一电流降低至第二电流后，当所述摆动构件(30)移过所述阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)之间的中间位置并且靠近所述阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)中的任一个时，将高于第二电流的第三电流提供给所述阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)。
2.根据权利要求1所述的电磁驱动阀，其特征在于，所述阀门开启线圈(162)缠绕在磁性材料的第一芯部(161)上，并且所述阀门闭合线圈(62)缠绕在磁性材料的第二芯部(61)上。
3.根据权利要求1所述的电磁驱动阀，其特征在于，还包括将所述摆动构件(30)保持在所述阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)之间的中间位置的弹性部件(36)。
4.根据权利要求3所述的电磁驱动阀，其特征在于，所述弹性部件(36)是通过所述摆动构件(30)的摆动而扭曲的扭杆，并且其在扭曲时将反作用力施加至所述摆动构件(30)。
5.根据权利要求1所述的电磁驱动阀，其特征在于，所述摆动构件(30)包括第一摆动构件和第二摆动构件，并且设置有与第一摆动构件的驱动端操作地连接的杆(1012)，其中该第一摆动构件通过第二摆动构件驱动端与阀元件(14)操作地连接，其中所述阀门开启线圈(162)和阀门闭合线圈(62)缠绕在设置在所述第一摆动构件和第二摆动构件之间的磁性材料的芯部(61)上。
6.根据权利要求1所述的电磁驱动阀，其特征在于，所述电磁驱动阀被应用到安装在车辆上的内燃机的进气阀和排气阀中的至少一个。
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