CN101990598A - 无剩余气隙盘的电磁阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一电磁阀(10)，具有电磁铁组件(12)及磁罐。在该磁罐中嵌放了电磁铁线圈(16)。该电磁阀(10)还包括衔铁组件，该衔铁组件具有单件地或多件地设置的衔铁栓(22)和/或衔铁板(24)。所述衔铁板(24)在径向内部区域中具有一个环形的凸起(42)，该凸起确定了剩余气隙(52)的高度。
Description
背景技术
DE 196 50 865 A1涉及例如一个共轨喷射系统的、用于控制喷射阀的控制室中的燃料压力的电磁阀。通过控制室中的燃料压力可控制一个阀体的升降运动，借助该运动可打开或关闭喷射阀的喷射孔。该电磁阀包括一个电磁铁，一个可运动的衔铁及一个与衔铁一起运动的及由阀关闭弹簧在关闭方向上加载的阀件，该阀件与阀件的阀座相互配合地由控制室控制燃料的喷出。
使用在高压存储器喷射系统(共轨)上的燃料喷射器也可具有由两部分构成的衔铁，该衔铁也通过一个电磁阀来操作。该衔铁在任何情况下当电磁阀无电流时对一个阀球施加关闭力。如果电磁铁通电，则衔铁抵抗作用在阀球上的关闭力向上运动一个衔铁行程及使排流阀打开。一个固定地由螺丝旋在燃料喷射器的喷射器体中的衔铁导向件接收衔铁栓。衔铁板在衔铁栓上被导向，衔铁板本身被电磁铁吸引。由于导向间隙衔铁栓可在衔铁导向件中倾斜。衔铁板本身则可在衔铁栓上倾斜，以致衔铁栓/衔铁板组件相对喷射器轴线的总倾斜可被确定为导向间隙的和。
在借助电磁阀操作的燃料喷射器上通常通过置入由一种非磁性材料作的剩余气隙盘-它为分级的调节盘-来调节衔铁板与电磁铁线圈下端面之间的剩余气隙。通过剩余气隙将防止衔铁板“粘接”在通电的电磁铁线圈上，以避免燃料喷射器上的电磁阀延迟地响应。
发明内容
根据本发明提出，不用作为单独地及高精度地加工的部件的剩余气隙盘，其剩余气隙通过一个凸起或阶台来调节，该凸起或阶台优选构成在衔铁板的位于电磁阀的电磁铁线圈对面的平面上。因此取消了代表高精度加工的、分选的调节盘的剩余气隙盘，以致在取消该高精度地加工的构件的情况下电磁阀的制造成本可急剧地下降。通过衔铁板的位于电磁铁线圈对面的平面上的凸起或阶台就形成了这样地布置的凸起或阶台，使得衔铁组件通过设定的液压阻尼被如此强地阻尼，以致该衔铁组件仅可这样快地碰撞在电磁铁组件的磁芯的端面上，使得无论衔铁还是磁芯不会被损坏及可抑制抖动现象。
由例如DE 196 50 865 A1公开的电磁阀的另一缺点在于：当接收在电磁阀中的衔铁倾斜的情况下该衔铁在打开时单侧地碰撞在高精度地加工的剩余气隙盘的一个边缘上。这在长时间上将导致通常为50μm厚的剩余气隙盘的损坏。如果剩余气隙通过一个磨削出的凸起来实现，由于高的材料密度预期凸起的变形小。
对于根据本发明提出的通过衔铁上的凸起形成的行程止挡的有利之处在于，由于该凸起，使由电磁阀的电磁铁线圈产生的电磁铁力得到稍微提高。由此可使通过电磁铁线圈的电流下降及使升压时间-在该期间施加升高的升压电压-缩短。通过电流的下降得到电磁铁线圈及控制它的控制装置的热负荷的减小。由此又得到了：控制装置根据对它提出的要求可成本上有利地实施。
如果衔铁电流保持不变，则衔铁可被作得小些，这将导致有利地影响电磁阀结构尺寸的小结构的衔铁。由衔铁的小质量又得到小的阀座负荷，而小的衔铁面积将导致对衔铁运动的液压影响小。
根据本发明提出的方案具有潜在的缺点，即衔铁在其上位置中在磁铁上保持“粘连”，因为在衔铁上的、即在其上平面上的凸起与磁罐之间的距离下降到零。但借助电磁铁力仿真能表明：在所提出的方案中力上升仅稍微快些及力下降稍微慢些。因此通过控制的适配可达到相同的转换时间。
在根据本发明提出的方案的一个有利的实施方案中，在衔铁的上表面上、即在向着磁芯中的电磁铁线圈的平面上，在径向内部区域中车削加工出一个凸起，该凸起正好具有所需剩余气隙的高度。如果电磁铁线圈这时被通电，则通过电磁铁进行对衔铁的吸引。在通过在衔铁中磨削出的凸起所给定的衔铁的上行程位置中在衔铁顶面的大部分上仍保留剩余气隙，以致凸起承担了被取消的剩余气隙盘的功能，该凸起例如被磨削或车削在衔铁组件的衔铁板的上平面中。
如果凸起相对上平面或其直径被作在径向内部，则这就带来了表面积小及由此对液压阻尼的影响小的优点。通过凸起边缘的倒圆可避免：在电磁阀的工作寿命期间当衔铁倾斜地撞击在位于衔铁组件对面的电磁铁的端面上时出现磨损或变形。
在位于径向内部的区域、例如在磁罐的内极区域中车削或磨削出凸起。该凸起正好具有预定的剩余气隙的高度，由此可取消迄今使用的调节剩余气隙的剩余气隙盘。如果这时使嵌入在磁罐中的电磁铁线圈通电，则衔铁组件的衔铁板被电磁铁线圈吸引。在通过凸起给定的衔铁组件的衔铁板的上位置中在衔铁板表面上看在径向上出现剩余气隙。凸起的径向内部位置-例如在磁罐内极的对面-具有表面积小及由此对液压阻尼影响小的优点。
以下将借助附图来详细地描述本发明。
附图说明
图1：一个电磁阀的概要视图，
图1.1：以显著放大比例表示的位于磁罐的内极对面的具有加工出的凸起的衔铁板的视图，及
图2：设有剩余气隙盘的与根据本发明提出的在径向内部区域设有凸起的方案的电磁铁力，电压及衔铁行程的对比。
具体实施方式
由图1可看到一个电磁阀的概要结构。
电磁阀10包括一个电磁铁组件12，该电磁阀尤其用于操作燃料喷射器以将燃料喷射到自点火的内燃机中。电磁铁组件12基本上包括一个磁罐14或一个磁芯14，在其中嵌入了一个电磁铁线圈16。电磁铁线圈16通过图1中未示出的接触端子通电及具有一个端面18，该端面位于一个衔铁组件的衔铁板24的对面。衔铁组件除衔铁板24外还包括一个衔铁栓22。与衔铁板24对着的端面18被电磁铁线圈16分成一个内极30及一个外极32。衔铁组件12的磁罐14包括一个透孔20，衔铁组件的衔铁栓22的一个杆在轴向上通过该透孔延伸。
尽管在图1中未详细表示，电磁铁线圈16被接收在磁罐14的一个凹槽中及这样地布置，即它尽可能地被设置在磁罐14的向着衔铁板24的端面18的附近。不但衔铁栓22及与它接合的衔铁板24而且电磁铁线圈16及磁罐14均被作成旋转对称的。
在图1.1中以放大尺寸示出位于磁罐的端面与对面的衔铁板之间的区域。
图1.1示出：在该实施例中，衔铁板24例如通过压配合结合在衔铁栓22上的结合位置50上。在径向上延伸的衔铁板24在其第一端面上具有凸起42或隆起42，其位于图1中示出的磁罐14或磁芯14的内极对面。凸起42的平面46超出衔铁板24的第一端面26的高度确定了剩余气隙52。因此，该剩余气隙通过凸起42或隆起42的平面46从第一端面26伸出的高度来确定。如图1.1所示，取消了迄今的为调节剩余气隙525所需的剩余气隙盘。
图1.1还示出，凸起42的平面46具有第一斜面44和第二斜面48以避免基本上环形构造的凸起42的端部与平面46之间的锐边的过渡。也可取代图1.1中示出的第一斜面44和第二斜面48，设置大的半径的倒圆。如果衔铁板24或衔铁组件连同衔铁栓22倾斜，则通过斜面44或斜面48的构造避免损坏电磁铁组件12的磁罐14的端面18，因为没有了锐边的过渡。除了损坏外，还避免了磁罐14或凸起42的端面18的变形。
如果磁罐14上的电磁铁线圈16被通电，衔铁板24被电磁铁线圈16吸引。在衔铁板24的、通过凸起42的高度或凸起42的平面46相对磁罐14的端面18的位置形成的上位置中，衔铁板24的端面26的大部分形成剩余气隙52。凸起42的相对第一端面26位于径向内部的位置还具有优点：具有小的表面积以及因此对液压阻尼施加较小的、但不能忽略的影响。
通过根据本发明的在衔铁板24的第一端面26上构造凸起42及其布置的方案，通过液压阻尼可如此强地阻尼衔铁板，使得衔铁板24仅这种程度地碰撞到磁罐14的端面18上，以致不仅衔铁板24的第一平面26而且电磁铁组件12的磁罐14的端面均不会受到机械损坏。
此外通过所提出的设在衔铁板24的第一端面26的径向内部区域中的凸起42得到一个好处，即使得磁力轻微地提高。这就允许流过电磁铁线圈26的电流的绝对值下降及使升压时间缩短，在该升压时间期间施加升高的电压幅值，这将会导致不希望有的电磁铁线圈16的变热。通过与迄今工作状态相比在电磁铁线圈16通电时电流的下降达到了电磁铁线圈本身及所属控制装置的热负荷的降低。
图2表示对于设有剩余气隙盘的衔铁与根据本发明提出的在衔铁板端面的径向内部区域设有凸起的衔铁的电磁铁力曲线、运动行程及电磁铁线圈16的供电电压的对比。
由图2可看出，对于设有剩余气隙盘的衔铁，电磁铁力按照曲线段60延伸。在时间上记录的曲线段60的特征是在一个平顶段66的端部的一个显著的第一最大值62及一个其绝对值小于第一最大值62的相对最大值64。直到平顶段66前用第一电压幅值89.1对电磁铁线圈供电，参见电压曲线(标号80)。
在达到最大值62后，电磁铁线圈16上的电压一直回调到第一电压降82的幅值上及接着进行一个重新的电压上升86，在该电压上升后又接着一个第二电压降84。电压上升86对于具有根据本发明提出的位于径向内部区域的凸起42或设在那里的隆起的衔铁来说是在电磁铁力曲线70中达到次最大值的原因。
如由对于设有剩余气隙盘的衔铁与根据本发明提出的设有凸起42的衔铁的两个电磁铁力60与70的比较可看出的，这些曲线基本上相似地延伸。
标号80表示施加在电磁铁组件12的电磁阀26上的电压的曲线。该电压在一个第一电压幅值87.1与一个第二电压幅值87.2之间变动，第一电压幅值在达到-由电磁铁力曲线中读出的-平顶段66后下降到第二电压幅值上。在该第二电压幅值87.2后电压将按照曲线80再次回调，确切地回调到第一电压降82，在此期间出现电磁铁力很强的下降。
电磁铁力60与70向着电压上升86的终端出现升高，在该终端上接着出现第二电压下降84。在第二电压下降期间根据电磁铁线圈26的磁滞特性电磁铁力60与70几乎彼此相同地下降。
用标号90与100表示设有剩余气隙盘的衔铁的行程曲线-参见位置90-及具有凸起42的衔铁的行程曲线100，它们相互对照。两个行程曲线90与100的比较表明：在由设有根据本发明提出的凸起42的衔铁板24构成的衔铁的行程上可得到一个时间的提前量104，因为根据本发明提出的衔铁更早地达到其对磁罐14的端面18的碰撞。
与设有剩余气隙盘的衔铁的行程曲线90-该行程曲线具有比在内部径向区域设有凸起42的衔铁100的行程曲线的上升边低的上升边92-相比，在该行程曲线90上相对于达到上行程止挡具有一个时间的延迟。用标号102表示对于设有凸起的衔铁的行程曲线100上出现的上升边。与此相对地用标号92表示对于设有剩余气隙盘的衔铁的行程曲线的上升边。
由根据图2的视图可看到：根据本发明提出的方案按照电磁铁力曲线70-该曲线代表对于设有凸起的衔铁的电磁铁力曲线-的力上升与设有由非磁性材料作的剩余气隙盘的行程止挡的实施方案相比稍微快地进行。在根据图2的视图中对于设有剩余气隙盘的衔铁的该力上升由电磁铁力曲线60表示。在根据本发明提出的方案中，当电磁铁线圈16通电时衔铁组件的衔铁板24较早地、即早Δt104地达到其磁罐14的端面18上的最大位置。这意味着，电磁铁组件12的电磁铁线圈16上的电压可由升压电压幅值87.1下降到小的电压幅值上，即下降到车电压幅值87.2上，该电压幅值相应于第二电压幅值。该下降与设有剩余气隙盘的衔铁方案的电压曲线的下降相比较早地进行，但出于简要表示的原因后者的电压曲线未示出。在本方案中通过电接通时随着对于设有凸起的衔铁出现的电磁铁力曲线70的较快力上升可使通过电磁铁线圈16的电流早些关断。由此可补偿较慢进行的力上升，以致根据对于设有凸起的衔铁的电磁铁力曲线70衔铁的转换时间近似相同。
通过使用设有凸起的衔铁在与使用设有剩余气隙盘的衔铁相同的功能的情况下可成本上更有利地制造。
根据本发明提出的方案具有潜在的缺点，即衔铁板24在其上位置上在磁罐14上保持“粘连”，因为在衔铁板24的第一端面26上的凸起42与磁罐14的端面18之间的距离下降到零。在所提出的方案中力上升稍快些，即当电磁铁线圈26通电时衔铁组件的衔铁板24较早地达到其最大位置-磁罐14的端面18的对面，而力的下降则较慢。
Claims (7)
1.电磁阀(10)，具有电磁铁组件(12)及衔铁组件，该电磁铁组件包括一个在其中嵌放了电磁铁线圈(16)的磁罐，该衔铁组件具有单件地或多件地设置的衔铁栓(22)和/或衔铁板(24)，其特征在于：所述衔铁板(24)在径向内部区域中具有一个环形的凸起(42)，该凸起确定了剩余气隙(52)的高度。
2.根据权利要求1的电磁阀(10)，其特征在于：在所述衔铁板(24)的径向内部区域中尤其环形地构成的所述凸起(42)尤其在所述电磁铁组件(12)的所述磁罐(14)的内极(30)的对面延伸。
3.根据权利要求1的电磁阀(10)，其特征在于：所述凸起(42)具有一个平面(46)，该平面的过渡部分连续地延伸到所述衔铁板(24)的第一端面(26)中。
4.根据权利要求3的电磁阀(10)，其特征在于：所述过渡部分构造成斜面(44，48)。
5.根据权利要求3的电磁阀(10)，其特征在于：所述过渡部分被倒圆地构成。
6.根据权利要求1的电磁阀(10)，其特征在于：所述凸起(42)在所述衔铁板(24)的所述第一端面(26)中磨削出。
7.根据权利要求1的电磁阀(10)，其特征在于：所述凸起(42)在所述衔铁板(24)的所述第一端面(26)的径向内部区域中被车削在所述第一端面中。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |