CN100427751C - 燃油喷射阀 - Google Patents

Abstract

一种燃油喷射阀(10)，包括：阀元件(24)，其用于调节供应到喷孔(23)的燃油的流动；移动芯(34)，其可与阀元件(24)以组合体的形式沿轴向滑动；固定芯(33)，其面向移动芯(34)的一端部；线圈部分(40)，其绕线(42)圈数朝线轴(41)中的移动芯(34)的方向增加，从而在供应电流时产生磁场，以在移动芯(34)和固定芯(33)之间产生磁吸引力。绕线(42)的圈数朝线圈部分(40)中的移动芯(34)侧的一端增加。因此，在移动芯侧产生的磁场增强。通过这种方式，可以增加固定芯(33)和移动芯(34)之间的磁吸引力，而不需要增加移动芯(34)的横截面和/或体积。

Description

燃油喷射阀

技术领域

本发明涉及一种燃油喷射阀，其将燃油喷射到内燃机中。

背景技术

在日本专利文献中公开了传统的燃油喷射阀。在文献中公开的传统燃油喷射阀通过固定芯和移动芯(其可沿轴向往复滑动式地移动)之间的磁吸引力来致动阀元件。通过增加固定芯和移动芯的横截面积，可增加固定芯和移动芯之间的磁吸引力(参见日本专利文献JP-A-H11-500509和日本专利文献JP-A-2002-528672)。所增加的固定芯和移动芯横截面积接收到了增加的磁通量。因此，固定芯和移动芯通过增加的磁吸引力彼此吸引。

然而，增加的移动芯横截面积会导致质量增加。增加的移动芯质量会使得当供应电流以致动移动芯时，移动芯的灵敏度变差。结果不能精确地控制燃油喷射量。

发明内容

本发明的目的就是提供一种燃油喷射阀，其通过使用增加固定芯和移动芯之间的磁吸引力，使得在致动时其具有高灵敏度，以精确地供应所需的燃油。

本发明的燃油喷射阀具有线圈部分，其中在线圈中绕线的圈数朝移动芯侧增加。固定芯和移动芯之间的磁吸引力，与固定芯和移动芯之间产生的磁通量有关。在移动芯上的绕线圈数增加，会使固定芯和移动芯之间的磁通量增加，从而增加它们之间的磁吸引力。此外，由于磁通量在线圈中为径向扩散分布，所以当远离移动芯处的绕线圈数减少时，磁通量在线圈的固定芯中的外漏量也会减少。也就是说，当线圈上的绕线圈数朝移动芯侧增加时，固定芯和移动芯之间的磁通量会增加。通过这种方式，固定芯和移动芯之间的磁吸引力可在不增加移动芯横截面积的情况下增加，以增加对磁通量的接收。因此，在提高具有相同质量的移动芯的灵敏度的基础上，可提高喷油量的控制精度，以增加接收的磁通量。

本发明的燃油喷射阀具有线圈部分，其轴向截面为梯形或三角形。通过这种方式，线圈部分的轴向截面朝移动芯侧具有较大的半径。线圈部分垂直于其轴线的横截面积也朝移动芯侧增加。因此，固定芯和移动芯之间的磁通量平稳地增加，以完整地增加两个芯之间的磁吸引力。

本发明的燃油喷射阀具有这样的线圈部分，其外周相对于线圈部分的轴线倾斜。通过这种方式，当线圈的横截面为梯形或三角形时，线轴的内周可近似地平行于线圈的轴向。因此，线圈部分和固定芯可彼此靠近地进行布置。也就是说，固定芯和移动芯之间的磁吸引力可通过这种方式来增加。

传统燃油喷射阀的线圈部分具有筒形形状。因此，用于覆盖线圈部分的磁性元件必须呈筒形，其两个轴向端沿径向向内地、朝着线圈部分的轴线方向进行延伸。然而，很难一体成形上述形状的磁性元件。也就是说，一体成形上述形状的磁性元件需要很多步骤。因此，该磁性元件由轴向上的上部分和下部分构成，以便于模制每个部分。结果使得，线圈部分的部件的数量增加使得不便于制造。本发明的燃油喷射阀具有线圈部分，其绕线圈数朝移动芯侧增加。因此，该线圈部分的外周表面相对于线圈的轴线倾斜。结果使得，线圈部分近似为圆锥筒形。通过这种方式，用于覆盖线圈部分的保持件和壳体可很容易地模制形成，从而可进行一体成形以减少部件数量。

本发明的燃油喷射阀具有一体成形的保持件和壳体，且在壳体的周边上具有开口。也就是说，一体成形的保持件和壳体为伞形，且在周边上具有开口。因此，一体成形的保持件和壳体可很容易地放置在线圈部分的外侧。因此，可减少部件数量，以简化结构。

本发明的燃油喷射阀的线圈部分具有线轴和绕线。绕线的圈数从一端朝另一端增加。因此，燃油喷射阀的线圈部分在不同的轴向位置处具有不同圈数的绕线。通过这种方式，当电流供应到线圈部分时，绕线在绕线圈数多的一端产生较强的磁场。绕线圈数少的另一端的磁场的磁通量外漏量较少。

附图说明

下面参考附图的详细说明，可很明显地看出本发明的其他目的、特征和优点，其中：

图1是本发明第一实施例的喷油器的横截面图；

图2是第一实施例的喷油器的线圈部分的示意透视图；

图3是供应到线圈部分上的电压和磁吸引力之间的关系图表；

图4是本发明第一实施例的喷油器的变形实施例；

图5是本发明第一实施例喷油器的线圈部分的变形实施例的示意透视图；

图6是本发明第二实施例的喷油器的横截面图；以及

图7是本发明第二实施例的喷油器的磁性元件的示意透视图。

具体实施方式

下面参考附图说明本发明的实施例。

(第一实施例)

在图1中示出了本发明第一实施例的燃油喷射阀(下文中该燃油喷射阀被称为“喷油器”)。第一实施例的喷油器10例如将燃油喷射到进气中，其中该进气将供应到汽油发动机的燃烧室。喷油器10可应用于汽油直接喷射式发动机，其将汽油直接喷射到燃烧室中；或喷油器10可应用于柴油发动机中。

喷油器10的接收管11为薄壁筒形。该接收管包括第一磁性部分12、非磁性部分13和第二磁性部分14。非磁性部分13防止第一磁性部分12和第二磁性部分14之间磁短路。接收管11的一端具有燃油口15。燃油口15从图中未示出的燃油泵接收燃油。供应到燃油口15的燃油通过燃油滤清器16流进接收管11。燃油滤清器16布置在接收管11的端部，以过滤燃油中的杂质。

阀体20布置在第一磁性部分12的内周上，且与接收管11的燃油口15相反。阀体20形成为近似的筒形，且固定在第一磁性部分12的内壁上。在阀体20的圆锥内壁上具有阀座21，其中该圆锥内壁的半径朝变尖的一端减少。阀体20在与接收管11相反的一端具有喷嘴板22。喷嘴板22具有喷孔23，其连接着喷嘴板22的阀体20侧上的一面和喷嘴板22的相反侧上的一面。

阀针24作为阀元件的一部分容纳在第一磁性部分12和阀体20中。阀针24大体上与接收管11和阀体20同轴布置。阀针24在喷嘴板22侧的端部附近具有密封部分25。密封部分25抵靠着形成于阀体20上的阀座21。阀针24和阀体20限定了燃料容器26。阀针24的密封部分25从阀座21处移开，将使燃料容器26与喷孔23连通。本实施例的阀针24形成为筒形。阀针24包括形成在其内部的燃料容器27。阀针24还包括燃油孔28和29，用于使燃油流经燃料容器27和燃料容器26之间。阀针24可形成为在其中成形有空隙或没有空隙的筒形。

喷油器10包括致动器30，用于致动阀针24。致动器30利用电磁来致动阀针24。致动器30包括线圈部分40、壳体31、保持件32、固定芯33和移动芯34。壳体31和保持件32由磁性材料制成。壳体31覆盖着线圈部分40的外表面。保持件32布置在接收管11的外侧，并在喷孔23侧支承着线圈部分40。壳体31和保持件32由磁性材料制成，且磁性连接。线圈部分40、壳体31、保持件32和接收管11在其外表面被树脂成型件35覆盖。线圈部分40通过线36电连接到接头37的端子38上。

固定芯33固定在线圈部分40的内侧，且接收管11限定在其间。固定芯33由例如铁或类似材料制成为近似的筒形。固定芯33设置有朝移动芯34方向的一个间隙。固定芯33和移动芯34之间间隙的大小对应于阀针24的升程。

移动芯34容纳在接收管11的内侧。移动芯34可在接收管11的轴向上滑动。移动芯34由例如铁或类似材料制成为近似的筒形。阀针24被与密封部分25相反的一个端部固定在移动芯34的内侧上。通过这种方式，阀针24和移动芯34一起沿轴向往复移动。

移动芯34抵靠在弹簧17上，该弹簧充当弹性元件。弹簧17的一端接触移动芯34，另一端接触调节管18。调节管18固定在固定芯33的内侧。弹簧17沿轴向具有伸展力。因此，弹簧17的固定端朝向另一端的阀座21一起挤压移动芯34和阀针24。通过可调节地将调节管18压配合在固定芯33中，来控制弹簧17的载荷。当没有电流供应到线圈部分40时，移动芯34和阀针24一起朝阀座21挤压。通过这种方式，密封部分25抵靠在阀座21上。

下面，详细说明线圈部分40。

线圈部分40包括线轴41和绕线42。线轴41由树脂形成为筒形。如图2所示，线轴41包括筒形部分43和支承部分44。筒形部分43为筒形，且在其外表面具有绕线42。支承部分44从筒形部分43沿轴向耸起。如图1所示，支承部分44保持着线45。线45的一端与绕线42电连接，且另一端与线36连接。绕线42由已知的导电材料制成，且缠绕在筒形部分43的外表面。线圈部分40布置在固定芯33的外侧，且接收管11夹在其间。线轴41的筒形部分43容纳着接收管11。绕线42、壳体31和保持件32之间的间隙填充有树脂46。树脂46使绕线42与壳体31和保持件32之间绝缘。

缠绕在线轴41上的绕线42的圈数沿轴向从一端到另一端变化。本实施例的绕线42在轴线的一端处的圈数较少。也就是说，装配到喷油器10上的线圈部分40在移动芯34侧上的绕线42圈数较多。因此，线圈部分40为近似的圆锥筒形，或近似为切去顶端的圆锥形，如图2所示。如图1所示，绕线42的圈数沿轴向逐步式地增加。因此，线圈40的轴向横截面近似为梯形。

线圈部分40近似为圆锥形。也就是说，绕线42的轮廓相对于线圈部分40的轴线倾斜。绕线42的倾斜外侧，使得线轴41的筒形部分43平行于线圈部分40的轴线。筒形部分43可放置在接收管11外表面的附近。通过这种方式，线圈部分40和固定芯33彼此靠近地安放。因此，在其中产生的磁通量的外漏会减少，且所产生的大部分磁通量都平稳地穿过固定芯33。

绕线42的圈数朝向移动芯43增加，这使得当电流供应到线圈部分40时，固定芯33和移动芯34之间产生较大的电磁吸引力。固定芯33和移动芯34之间的磁吸引力，与两个芯33和34之间的磁通量有关。当绕线42的圈数增加时，磁通量增加。因此，通过增加移动芯34侧的绕线42圈数，可增加固定芯33和移动芯34之间的磁通量。通过这种方式，可增加固定芯33和移动芯34之间的磁吸引力。

线圈部分40的磁通量沿径向向外流动。因此，绕线42沿轴向的均匀分布会使得其均匀地接收从线圈部分40流向固定芯33的磁通量。在远离移动芯34的位置处由固定芯33接收到的磁通量，不会对固定芯33和移动芯34之间的磁吸引力产生很大影响。结果使得，沿轴向均匀分布的绕线42，使得在远离移动芯34的位置处对磁通量外漏量增加的影响显著大于对磁吸引力增加的影响。因此，在远离移动芯34位置处的绕线42圈数的减少，会使得流向固定芯33的磁通量的外漏量减少。也就是说，绕线42圈数的增加会相对地增加固定芯33和移动芯34之间的磁通量。

下面参考附图3说明绕线42的圈数和在固定芯33与移动芯34之间所产生的磁吸引力的关系。比较例1(虚线)代表沿轴向平均分布绕线的线圈部分。比较例2(点划线)代表这样一个线圈，其在远离移动芯34的较远侧的线圈部分的绕线圈数增加，即正好与本发明实施例相反。本发明、比较例1和比较例2中的绕线圈数的总数相同。

与比较例1或比较例2相比，图3所示的本发明线圈部分40产生较大的磁吸引力。此外，比较例1的磁吸引力大于比较例2的磁吸引力。在移动芯34侧的绕线42圈数在本实施例中最多，比较例2中最少，比较例1中介于其间。因此，当移动芯34侧的圈数变多时，磁吸引力会变强。

下面说明上述喷油器10的操作。

当没有电流供应到线圈部分40时，固定芯33和移动芯34彼此不会磁性相吸。因此，移动芯34在弹簧17施加的力作用下远离固定芯33移动。也就是说，移动芯34和阀针24一起远离固定芯33移动。从而，阀针24的密封部分25安置在阀座21上。通过这种方式，使得喷孔23停止喷射燃油。

供应到线圈部分40上的电流产生磁场，以在壳体31、第二磁性部分14、固定芯33、移动芯34、第一磁性部分12和保持件32中产生磁通量。从而，当电流供应到线圈部分40时，在固定芯33和移动芯34(其在弹簧17施加的力作用下分开)之间产生磁吸引力。当磁吸引力克服弹簧17施加的力时，移动芯34和阀针24一起脱离阀座21并朝固定芯33移动。也就是说，阀针24的密封部分25脱离阀座21。移动芯34和阀针24一起向上移动，直到移动芯34抵靠在固定芯33上，如图1所示。

供应到燃油口15的燃油通过燃油滤清器16、接收管11的内侧、调节管18的内侧、固定芯33的内侧、移动芯34的内侧、阀针24内侧上的燃料容器27、通向燃料容器26的燃油孔28和29，流进喷油器10。燃料容器26中的燃油还从阀针24和阀体20(其从阀座21上脱离)之间的间隙流向喷孔23。通过这种方式，从喷孔23喷射燃油。

当中断供应电流到线圈部分40时，固定芯33和移动芯34之间的磁吸引力消失。于是，在弹簧17施加的力作用下，移动芯34和阀针24一起沿与固定芯33相反的方向移动。从而，密封部分25抵靠在阀座21上，且燃油停止在燃料容器26和喷孔23之间流动。最终，停止喷射燃油。

第一实施例中的线圈部分40在移动芯34侧具有较多的绕线42圈数。因此，在移动芯34侧产生的磁场要强一些。通过这种方式，可增加固定芯33和移动芯34之间的磁吸引力。因此，可在不增加移动芯34的横截面积或体积的情况下而增加固定芯33和移动芯34之间的磁吸引力。也就是说，移动芯34的重量不会增加。通过这种方式，移动芯34可作得轻一些，从而使移动芯34和阀针25一起都具有较高灵敏度。此外，移动芯34和阀针24整体上的较高灵敏度，有助于迅速地打开和关闭燃料容器26和喷孔23之间的间隙，从而精确地控制喷油量。

(变形实例)

图4和图5示出了第一实施例的变形实例。

线圈部分40的绕线42圈数沿轴向逐渐改变。线圈部分40在缠绕绕线42部分处的轴向截面部分为三角形。通过这种方式，线圈部分40形成为圆锥外形。

(第二实施例)

在图6中示出了本发明第二实施例的喷油器10。与第一实施例相同的部件使用相同的标记，且省略了相同部件的说明。

线圈部分40在外表面上具有磁性元件60。磁性元件60由磁性材料制成。磁性元件60具有两个端部，即轴向上的一端部61，其与接收管11的第一磁性部分12接触；另一端部62，其与第二磁性部分14接触。通过这种方式，磁性元件60与接收管11的第一磁性部分12和第二磁性部分14磁性连接。也就是说，磁性元件60以一体的形式包括第一实施例中的壳体31和保持件32。此外，磁性元件60在其主体内容纳着线圈部分40。磁性元件60沿周向具有开口，如图7所示。通过这种方式，磁性元件60沿周向局部地覆盖着线圈部分40。

磁性元件60的形状使其可安装于线圈部分40的外周上。因此，磁性元件60位于第一磁性部分12侧的端部61处的内径和外径，大于位于第二磁性部分14侧的端部62处的内径和外径。结果使得，磁性元件60为圆锥筒形，其沿周向具有开口，即沿周向呈具有开口的伞形。线圈部分40容纳在筒形磁性元件60中。

与第一实施例相同，线圈部分40在移动芯34侧具有较多的绕线42圈数。因此，线圈部分40具有相对于轴线呈外倾斜侧的圆锥形。磁性元件60可形成为圆锥筒形，线圈部分40形成为圆锥形。为了便于模制，磁性元件60为圆锥筒形。

当线圈部分40形成为筒形时，磁性元件60必须形成为筒形。然而，筒形的磁性元件60必须沿筒形的轴向在两端处具有向内延伸的扇区形式。也就是说，筒形的磁性元件60具有复杂的形状，且在一体成形中很难形成该筒形形状。因此，传统喷油器中的磁性元件被分成两部分，即位于上轴方向和下轴方向的壳体和保持件。

然而，本实施例的线圈部分40形成为圆锥形。因此，磁性元件60形成为沿周向具有开口的圆锥筒形。也就是说，磁性元件60可一体地形成而没有接缝。

第二实施例中用于覆盖线圈部分40的磁性元件60一体地形成，且沿轴向没有接缝。因此，简化了喷油器10的结构，也减少了喷油器10的部件数量。

虽然结合附图以及优选实施例全面说明了本发明，但是需要指出的是，本领域技术人员可很明显地看出各种改进和变形。

例如，喷孔23可直接布置在阀体20上，而不是像上述实施例那样，使喷孔23形成在位于阀体20的端部处的喷嘴孔板22中。

此外，在上述实施例中，绕线42具有均匀厚度。因此，通过增加线圈部分40在移动芯34侧的绕线圈数来形成圆锥形。然而，绕线42朝向移动芯34侧的厚度可变得薄一些，以形成近似筒形的线圈部分40(其在移动芯34侧具有增加圈数的绕线42)。

此外，在上述实施例中阀针用作阀元件。然而，阀元件可为任意形式的阀，例如球阀或类似阀。

可以理解，这种改进和变形都在本发明的范围内，即权利要求书限定的范围。

Claims (7)

1.一种燃油喷射阀(10)，包括：

阀元件(24)，其用于调节供应到喷孔(23)的燃油的流动；

移动芯(34)，其可与阀元件(24)一起沿轴向滑动；以及

固定芯(33)，其面向移动芯(34)的一端部，所述端部位于移动芯(34)相对于阀元件(24)的相反侧，

其特征在于：

还具有线圈部分(40)；所述线圈部分的绕线(42)圈数朝线轴(41)中的移动芯(34)方向增加，从而在供应电流时产生磁场以使得在移动芯(34)和固定芯(33)之间产生磁吸引力。

2.根据权利要求1的燃油喷射阀(10)，其特征在于：

线圈部分(40)在轴向截面上的半径朝移动芯(34)方向增加，以形成梯形的形状。

3.根据权利要求1的燃油喷射阀(10)，其特征在于：

线圈部分(40)的轴向截面形成为三角形形状，其在移动芯侧具有靠下的底部。

4.根据权利要求3的燃油喷射阀(10)，其特征在于：

线圈部分(40)的侧面相对于燃油喷射阀(10)的轴线成一定角度。

5.根据权利要求4的燃油喷射阀(10)，还包括：

接收管(11)，在其中保持有移动芯(34)和固定芯(33)；

保持件(32)，其在喷孔侧保持着线圈部分(40)的一端，所述保持件(32)覆盖性地放置在接收管(11)的外周上；以及

壳体(31)，其具有由线圈部分(40)所产生的磁场的磁通量，所述壳体(31)覆盖性地放置在线圈部分(40)的外周上，

其中，保持件(32)和壳体(31)的一体成形体无接缝地形成，且局部地覆盖线圈部分(40)的外周。

6.根据权利要求5的燃油喷射阀(10)，其特征在于：

保持件(32)和壳体(31)的一体成形体形成为圆锥筒形，且在周边上具有开口。

7.一种燃油喷射阀(10)的线圈部分(40)，其具有筒形的线轴(41)，其中该燃油喷射阀具有彼此面对布置的移动芯(34)和固定芯(33)，其特征在于：

还具有线圈；所述线圈缠绕在线轴(41)的外周，且在靠近移动芯(34)的一个轴向端部上的绕线圈数大于在另一个轴向端部上的绕线圈数；以及

所述线圈的绕线圈数从所述另一个轴向端部朝所述一个轴向端部的方向增加。

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