CN102086826A - 用于控制喷射器或用于调节高压燃料蓄集器的压力的电磁阀 - Google Patents

用于控制喷射器或用于调节高压燃料蓄集器的压力的电磁阀 Download PDF

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Abstract

一种电磁阀，特别是用于控制燃料喷射器或用于调节高压燃料蓄集器中的压力的电磁阀，包括壳体(1、2)、由磁轭(24)和安放在磁轭中的电磁线圈(25)构成的电磁体(24、25)、以及一件式或多件式的衔铁(22)，其特征在于，在衔铁(22)转向磁轭(24)的横向面和面向磁轭(24)的横向面之间设置邻接盘片(28)，该邻接盘片(28)用磁化的或可磁化的材料制造，特别地用铁磁材料制造。

Description

用于控制喷射器或用于调节高压燃料蓄集器的压力的电磁阀
技术领域
本发明涉及电磁阀，特别是用于控制燃料喷射器或用于调节高压燃料蓄集器的压力的电磁阀，该电磁阀包括壳体、由磁轭和安放在磁轭中的电磁线圈构成的电磁体、以及一件式或多件式的衔铁。
本发明还涉及装有如上所述的电磁阀的燃料喷射器或高压燃料蓄集器。
背景技术
这种电磁阀尤其用于控制燃料喷射器(例如共轨喷射系统的喷射器)的控制腔室中的燃料压力。采用这种电磁阀，利用电磁阀的控制腔室中的压力控制阀关闭部件(喷射器针)的运动，燃料喷射器的喷嘴利用该阀关闭部件打开或关闭。
根据文献DE 198 32 826 A1已知一种用于控制燃料喷射器的电磁阀。该电磁阀包括容纳电磁体的壳体、和被阀弹簧产生的力作用的可动衔铁、以及制造在衔铁上或者与后者互相作用并且被阀弹簧产生的力推靠在电磁阀的阀座上的关闭部件。电磁体使得能够打开以及关闭电磁阀，以便因此调节来自控制腔室的燃料排出。
在根据上述文献DE 198 32 826 A1已知的电磁阀的情况下，衔铁在其转向电磁体的面上具有明显是环箍形状的部分，该部分在当电磁体被吸引时的最终位置中搁置在围绕电磁体的壳体部分上；环箍的高度在电磁体和衔铁的横向面之间限定残留空气间隙。
文献US 5295627 A1公开一种在衔铁和电磁体之间具有薄盘片的电磁阀。薄盘片限制衔铁的行程，衔铁沿着该形成变得更加接近电磁体并因此限定残余空气间隙。该盘片用不可磁化材料制造并且叫做残余空气间隙盘片。
文献DE 10 131 199 A1公开一种电磁阀，其中衔铁的横向面或以对应方式转动的电磁体的极表面包括明显由非导磁材料制造的部分，该非导磁材料例如为在电磁体和衔铁的导磁表面之间限定最小距离的涂层。
所有这些示范性的实施例的共同特点是它们都具有“残余空气间隙”，也就是说，它们在衔铁和电磁体之间限定不导磁的距离，这阻止衔铁附着在电磁体上。当元件彼此靠近时，在衔铁和电磁体之间的间隙中的燃料的作用类似于液压阻尼件。形成电磁体的横向面和衔铁的相对横向面之间的残余空气间隙的盘片还使得能够调节这种液压阻尼作用。
发明内容
本发明涉及上面所述类型的电磁阀，其特征在于，邻接盘片设置在转向磁轭的衔铁横向面和面向该磁轭的横向面之间，该邻接盘片用磁化的或可磁化的材料制造，特别地用铁磁材料制造。
本发明还涉及安装有这种电磁阀的燃料喷射器或安装有这种电磁阀作为压力调节器的高压燃料蓄集器。
相对于现有技术，本发明电磁阀具有这样的优点：对于相同的尺寸电磁阀，本发明的阀提供更大的磁力并且使得液压阻尼更好地适合于电磁阀必需响应的要求。磁轭、邻接盘片和衔铁的材料的选择使得能够防止磁附着或至少阀弹簧的选择使得能够减少磁附着效应。此外，不被邻接盘片覆盖的极表面和它的距离可作为调节磁附着效应的参数。如果磁轭的内极或外极全部或部分地被邻接盘片覆盖(例如通过该邻接盘片的适当几何尺寸)，防止了磁短路。这能够例如通过邻接盘片的厚度或其给定的形状来做到。根据本发明的电磁体另一个优点是其对邻接磁盘的形状提供另一种影响幅度，以便使磁力和性能更好地适合于电磁阀的需要。
根据一个有利的特征，在电磁阀的至少一种预定的操作状态下，衔铁至少以一部分表面抵靠电磁阀的邻接盘片被施加，且没有留下空气间隙。
这使得能够以最佳方式利用电磁力，特别是在最终位置中，以便克服由阀弹簧产生的力，该力抵抗磁力作用衔铁上和用于闭合电磁阀的部件(一连接于衔铁的部件)上；具体说，对于存在于衔铁和磁轭之间的这种残余空气间隙，不需要另外的能量。特别是在保持阶段，也就是说当电磁阀打开并且衔铁在其行程末端位置被抵靠邻接盘片施加，能够减小用于保持电磁阀的电流，这降低施加于控制装置的电子元件的应力。而且，与根据现有技术的相同尺寸的电磁阀相比，由于更大的磁力，整个电磁阀能够具有减小的尺寸，这能够用于得到性能更好的电磁阀和/或降低空间需要。这能够用于得到更大的发动机功率密度和/或更好的传输效率和/或出现事故时更好的保护，特别是在与落在发动机罩上的人员碰撞的情况下更好的安全性。同时，减少材料的消耗，因此降低电磁阀的成本。
根据另一个有利的改进，电磁阀的特征在于邻接盘片横向伸出超过磁轭，并且至少在一种操作状态下，其被抵靠壳体施加并且因此至少部分地将冲击力传递给壳体。
因此在衔铁冲击时动能至少部分地传递给壳体。这种改进使得能够减小作用在磁轭上的机械力，因此磁轭能够用比邻接盘片软的材料制造，并且从磁轭的磁性性质的观点看被优化。这防止或至少明显降低磁轭的过早磨损，原因是在衔铁冲击时经由邻接盘片至少部分地将力传递给壳体。
根据另一种有利的改进，电磁阀的特征在于邻接盘片放置在磁轭内极和衔铁之间。
在一件式邻接盘片的情况下，放置在磁轭内极和磁性衔铁之间还具有这样的优点：邻接盘片具有较小直径，因此一方面，磁轭只有很小的表面被覆盖，因此大大减少磁附着，并且另一方面，这种盘片用很少的材料制造，这对应于低成本方案。
根据另一种有利的改进，该电磁阀的特征在于邻接盘片放置在磁轭的外极和衔铁之间。这种方案的优点在于在衔铁和阀关闭部件之间的连接位置没有安装附加部件或者在这个位置中没有产生附加部件。这使得更容易实现衔铁和阀关闭部件的组合并且简化电磁阀的安装。
根据另一种有利的改进，该电磁体的特征在于对于磁轭转向邻接盘片的横向面，邻接盘片仅仅部分地覆盖磁轭的相邻内极或外极。
由于磁轭的一个或两个极的这种仅仅部分重叠，在邻接盘片和磁轭之间的接触表面减少。这减少了可能的残余磁性附着，而且由于磁轭的一个或两个极只有部分重叠，磁力线聚集在邻接盘片上以便实现更强的局部磁饱和以及更大的能量密度。这使得能够进一步优化磁力。
根据另一种有利的改进，该电磁阀的特征在于邻接盘片的支承表面通过至少一个开口或切口被减小。这种开口或切口以简单的和经济的方式减小邻接盘片和磁轭之间形成的接触表面。
根据一种特别有利的改进，该电磁阀的特征在于所述至少一个开口或切口以孔的形式形成，特别是圆形孔。这种孔经济地并且简单地形成，例如通过在冲压机上在邻接盘片中制造切口；这些孔减小所形成的接触表面，因此减少磁性附着。
根据另一种特别有利的改进，所述开口或切口以槽的形式形成，优选地位于中心的槽。这种槽可以构成邻接盘片的圆形孔的变型或作为至少一种这样的圆形孔的补充；这种槽优选具有在邻接盘片的大部分直径上延伸的长度。这种槽还减小在邻接盘片的区段中的涡流电流，并且改进电磁阀的动态切换特性。
根据一种特别有利的改进，邻接盘片在磁轭转向邻接盘片的横向表面处完全覆盖磁轭的相邻内极或外极，或者延伸经过磁轭的这些极。给予邻接盘片的该区段的这种形状使邻接盘片上的磁力线能够更好地遵循在衔铁、邻接盘片和磁轭之间的过渡的外形，这能够得到电磁阀的更高的总磁力。而且，在衔铁冲击期间产生的一部分动能能够消失在壳体中，并且因此能够使磁芯放电。
一种安装有根据本发明的电磁阀的燃料喷射器与现有技术相比其优点是增加燃料喷射器的切换速度和密封性，这也使得能够降低用于控制的必要电流。还能够更好地计量喷射量并增加燃料喷射器的控制精度。切换速度的提高和消耗电流的降低还增加这种燃料喷射器的应用的可能性。
一种安装有根据本发明的电磁阀以便调节其压力的高压(共轨)燃料蓄集器具有改进阀的密封性的优点，特而别是在高压下，原因是较高磁力使得能够调节用于关闭电磁阀的关闭部件的较高的保持关闭力。对于设计成用于高于2000bar的更高压力的未来的高压燃料蓄集器，它具有一定优点。同时，相对于颗粒，电磁阀在功能上很牢固。根据本发明的电磁阀使得提高高压燃料蓄集器中的压力调节的精度。
附图说明
下面将借助于附图中表示的电磁阀的示范性实施例更详细地描述本发明，其中：
图1示出应用于燃料喷射器的实例的根据现有技术的电磁阀的纵向剖视图；
图2是图1的电磁阀更大比例的细节；
图3a-3c示出安装有根据本发明的可磁化邻接盘片的电磁阀的较大比例的细节；
图4a-4b示出具有根据图3a-3c的可磁化邻接盘片的电磁阀的细节的其它示范性的实施例；
图5a-5c示出根据本发明的可磁化盘片的其它示范性实施例；
图6示出安装有根据本发明的可磁化邻接盘片的压力调节阀。
具体实施方式
图1示出在燃料喷射器中经常使用的电磁阀的示例性实施例。该电磁阀包括壳体1、2，壳体的下部1与燃料喷射器的主体是单一部件。作为一种变形，电磁阀也可以形成安装在燃料喷射器上或包含在燃料喷射器中的独立模块。壳体的下部1的横向面包括由平行于电磁阀的纵轴线的衬套(spacer)11形成的罐形的空腔。这个罐形空腔容纳形成在壳体的上部2的横向面上的另外两个平行衬套12，这些衬套被接合成以便因此形成腔室10。该腔室10的底侧包括容纳阀部件5的空腔。壳体下部1的该侧包括将孔道13连接于环形容积14的高压连接件6。该环形容积14由壳体的下部1并由阀部件5界定，并且这个容积经由节流的进口通道15连接于控制腔室16。该控制腔室16由阀部件5并由阀柱塞17界定。与界定控制腔室16的阀柱塞17的横向面相对，阀部件5包括节流的出口通道18。当电磁阀未被致动时这个节流的出口通道18由形成阀19的球关闭。形成阀19的球借助于球导向件20并且通过阀弹簧23产生的力，借助于阀关闭部件21被锁定在其位置，以便被推靠在阀部件5上，使得没有燃料能够通过流过节流的出口通道18而离开控制腔室16。作为一种选择，球导向件20和形成阀19的球也能够形成在阀关闭部件21上。类似地，能够想像，代替阀球19，利用半球对阀关闭部件21的一侧进行导向，这样去除了球的任何附加导向件20。作为一种变形，电磁阀也可以是压力平衡电磁阀。
腔室10容纳由磁芯或磁轭24和电磁线圈25构成的电磁体24、25。电磁线圈25包括借助于密封元件26在腔室10处相对于外部以密封方式从壳体的上部2出来的接触销27。该接触销27连接于接触元件8，该接触元件8与接触销27一起形成电磁阀的电触头8、27。为了隔离该电触头8、27，壳体的上部2用帽3封闭，帽3优选做成注射帽(injected cap)的形式。壳体的上部2在其中心包括钻孔28，钻孔28接纳用作阀弹簧23的支座的套筒9，并且使得能够调节阀弹簧的预应力。作为一种变形，弹簧可以例如通过使用合适的调节垫片进行调节。套筒9凭借经过回流管道7中的另一罩4能够使来自电磁阀的泄漏转向。
当电磁体24、25由电触头8、27控制时，在磁轭24和衔铁22之间产生磁力。这个磁力吸引直接与阀关闭部件21相互作用的衔铁22，并且因此释放阀部件的节流的出口通道18；这允许喷射器以已知的方式喷射燃料。作为一种变形，喷射器的关闭部件21可以形成在衔铁22上。
为了防止衔铁22附着至磁轭24，如图2所示，在外侧上衔铁22具有环箍(collar)32，当电磁阀被控制时，衔铁的环箍32抵接壳体上部2的衬套12。因此在磁轭24和衔铁22之间形成残余空气间隙33，这个残余空气间隙防止衔铁22被磁附着于磁轭24。
作为一种变形，还知道由非磁性材料或不可磁化的材料制造的间隔元件，将它们安装在衔铁22和磁轭24之间，以便防止磁附着。
图3a示出安装有磁性的或可磁化的邻接盘片28(具体说铁磁垫片)的根据本发明的电磁阀的第一示范性实施例。该邻接盘片放止在衔铁22和磁轭24的内极29之间。
在电磁阀的操作中，当闭合时，在电磁衔铁22和支承垫片28之间或者在邻接盘片28和磁轭24之间存在间隙。通常，这个距离限定电磁阀的最大行程。在电磁阀的操作位置，当完全打开时，衔铁22和邻接盘片28以及邻接盘片28和磁轭24至少经由表面部分处于接触状态。因此，当电磁阀打开时，在磁轭24的内极29和衔铁24之间借通过邻接盘片28存在未中断的磁通量。即使对于相同的空间要求，这种未中断的磁通量给予根据本发明的电磁体更高的磁力。保留在磁轭24和邻接盘片28之间或邻接盘片28和衔铁22之间的接触表面于是足够小，使得当电磁体24、25已经结束被通电时，残余磁力比弹簧23的力小得多；这允许在衔铁22和支承垫片28之间或支承垫片28和磁轭24之间快速干净利索的断开。
图3b示出根据本发明的包括磁性的或可磁化的(特别是铁磁的)邻接盘片28的电磁阀的另一个示范性实施例。该邻接盘片放置在衔铁22和磁轭24的外极30之间。作为一种变形，邻接盘片28也可以沿着壳体的部分1、2向外移动，如图3c所示；因此，外极30的横向面转向内极的部分不再覆盖它，使得支承垫片28通过其横向面远离磁轭地施加在衔铁22上，并且通过其转向衔铁24的横向面，它重叠壳体1、2并且在操作位置(电磁阀打开)它搁置在壳体上部2的衬套12上以及磁轭24上。作为一种变形，邻接盘片28也可以做成完全覆盖外极30的形状并且沿着壳体1、2的方向伸出超过外极。这种布置还提供在很大程度上分散邻接力的可能性，以便在磁轭24旁边通过衬套12，这减少磁轭24的机械应力。
图4a示出图3a所示的示范性实施例的有利的改进，根据该改进，在电磁阀的打开操作状态，邻接盘片28放置在磁轭24的内极29和衔铁22之间；但是邻接盘片28沿着衔铁22移动的方向仅仅覆盖磁轭24的内极29的一部分表面。在这方面，重叠的含义对应于邻接盘片28在磁轭24的表面上的最大延伸的位置的伸出情况。这种布置导致在磁轭24的这部分中的磁力线更加密集的组合，这防止在磁轭24的局部区域中过早的磁饱和并且通常得到更高的最大磁力。此外，在衔铁22、邻接盘片28和磁轭24之间接触表面的区域因此减少，这同样降低不合适的磁附着的危险。
具有很小重叠区域的这种邻接盘片28也可以放置在磁轭24的外极30和衔铁22之间，并且因此伸出超过外极使得邻接盘片至少部分地搁置在壳体上部2的衬套12上。
图5a示出邻接盘片28的另一个示范性实施例。在这个例子中，在邻接盘片28和磁轭24或在邻接盘片28和衔铁22之间的接触表面通过开口，优选以多个圆形孔34的形式减小。作为一种变形，通过在冲压机上从邻接盘片28切割得到的这些孔34也可以具有任何其他的几何形状，具体说，椭圆形、长方形、六边形、菱形或星形。这些孔34也可以用作用于触及接触销27的钻孔的变形，该接触销用于电磁体24、25的线圈25的连接。而且，邻接盘片28包括中心钻孔36，用于闭合电磁阀的部件21在中心钻孔中移动。
图5b示出具有许多孔34的邻接盘片的变型；邻接盘片28抵靠衔铁22和抵靠磁轭24的支承表面减小更多，这进一步减少残余磁附着。
图5c示出邻接盘片28的另一优选实施例；除了圆形孔34之外，这个盘片还包括细长槽35形式的另一开口。优选地，这个细长槽处在邻接盘片28的中心，这意味着槽优选地穿过邻接盘片28的轴线，以便将邻接盘片28分成相同大小的两半，并且因此减少邻接盘片28中的涡流电流，这能够改进电磁阀中的磁力的产生性能以及减少性能。
图4b示出图3b的示范性实施例的另一种有利的改进，这个例子包括安装在磁轭24的外极30和衔铁22之间的邻接盘片28，其完全覆盖外极30的表面和/或伸出超过外极30的横向表面。在这个例子中的“重叠”是指在磁轭的横向面上的邻接盘片的最大延伸部分的伸出情况。邻接盘片28的这种布置使得能够将磁力线更广地散布在磁轭24的部分中，特别地，使磁轭24、邻接盘片28和衔铁22之间的磁通量最大化。此外，使得在衔铁22冲击时能够减少作用在磁轭24上的机械应力，原因是机械力被伸进壳体1、2(特别地伸进壳体的上部2)中的邻接盘片28引导。覆盖比磁轭24的相邻极29、30的表面更大的表面的这种邻接盘片28也能够安装在衔铁22和内极29之间，以便优化这个区域中的磁通量，或将衔铁22冲击时的机械力传递给壳体1、2，特别是壳体的上部2。
图6是用于调节高压燃料蓄集器中的压力的电磁阀的纵向剖视图，包括根据本发明的邻接盘片28。磁化的或可磁化的邻接盘片用在电磁阀中减小衔铁22和磁轭24之间的空气间隙，但没有并行地也减小衔铁22和磁轭之间的液压空气间隙。这增加由电磁阀产生的磁力而不降低电磁阀相对于颗粒的薄弱度。增加磁力就增加用于保持电磁阀的关闭部件21的保持力并且因此产生电磁阀更好的密封。此外，壳体的上部2能够容纳限制衔铁22的行程的嵌入件37。
零部件列表
1壳体的下部                    15节流的进口通道
2壳体的上部                    16控制腔室
5阀部件                        17阀柱塞
6高压连接件                    18节流的出口通道
10腔室                         19形成阀的球
11衬套                         20球导向件
12衬套                         21关闭部件
13通道                         22衔铁
14环形容积                     23阀弹簧
24磁轭                    30外极
25电磁线圈                34孔
26密封元件                35细长槽
27接触销                  36中心钻孔
28邻接盘片                37嵌入件
29内极

Claims (12)

1.一种电磁阀，特别是用于控制燃料喷射器或用于调节高压燃料蓄集器中的压力的电磁阀，包括壳体(1、2)、由磁轭(24)和安放在磁轭中的电磁线圈(25)构成的电磁体(24、25)、以及一件式或多件式的衔铁(22)，其特征在于，在衔铁(22)转向磁轭(24)的横向面和面向磁轭(24)的横向面之间设置邻接盘片(28)，该邻接盘片(28)用磁化的或可磁化的材料制造，特别地用铁磁材料制造。
2.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，在电磁阀的至少一个预定操作状态中，衔铁(22)至少以一部分表面抵靠电磁阀的邻接盘片(28)施加且没有留下空气间隙。
3.根据权利要求1或2的电磁阀，其特征在于，所述邻接盘片(28)横向伸出超过磁轭(24)，并且在至少一种操作状态下，所述邻接盘片抵靠壳体(1、2)施加并且因此至少部分地传递壳体(1、2)的冲击力。
4.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，所述邻接盘片(28)放置在磁轭(24)的内极(29)和衔铁(22)之间。
5.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，所述邻接盘片(28)放置在磁轭(24)的外极(30)和衔铁(22)之间。
6.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，对于磁轭的转向所述邻接盘片(28)的横向面，所述邻接盘片仅仅部分地覆盖磁轭(24)的相邻内极(29)或外极(30)。
7.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，所述邻接盘片(28)的支承表面通过至少一个切口(34、35)被减小。
8.根据权利要求7的电磁阀，其特征在于，所述切口(34、35)以圆形孔(34)的形式形成。
9.根据权利要求7的电磁阀，其特征在于，所述切口(34、35)以槽(35)的形式形成，该槽优选地位于邻接盘片的中心。
10.根据权利要求1的电磁阀，其特征在于，对于磁轭的转向所述邻接盘片的横向表面，所述邻接盘片(28)完全覆盖磁轭(24)的相邻内极(29)或外极(30)的横向表面，和/或覆盖磁轭的极(29、30)的横向表面的边缘。
11.一种安装有根据权利要求1至10其中之一的电磁阀的燃料喷射器。
12.一种安装有根据权利要求1至10其中之一、用于调节压力的电磁阀的高压燃料蓄集器。
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