CN104343607B - 电磁式喷油器及其电磁阀控制组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电磁阀控制组件，包括由不同材料制成的电磁壳体和套筒件，所述套筒件的硬度高于所述电磁壳体的硬度，所述套筒件被共轴地安装到所述电磁壳体内；被容置于电磁壳体壁中的电磁线圈；被容置于由所述套筒件的内表面限定的内部空间内的可移动构件和回位弹簧；以及连接器销，其被部分地嵌入所述电磁壳体的壁中并且电连接到所述电磁线圈，其中，当所述电磁线圈通电时，所述可移动构件在所述电磁线圈产生的磁性力的作用下逆着所述回位弹簧的作用在第一方向上移动，当所述电磁线圈断电时，所述可移动构件在所述回位弹簧的作用下在与所述第一方向相反的第二方向上移动。本发明还涉及包括这种电磁阀控制组件的电磁式喷油器。
Description
技术领域
本发明涉及电磁式喷油器，具体涉及电磁式喷油器的电磁阀控制组件。电磁式喷油器可用于内燃机(例如柴油机)的共轨喷射系统中。
背景技术
电磁式喷油器用于喷射高压燃油到内燃机的燃烧室内，并且由于其对燃油喷射的精确控制和高速响应而广泛应用于共轨喷射系统中。
图1是现有技术中的传统电磁式喷油器100的纵向剖视图。
电磁式喷油器100包括位于其第一端102的电磁阀控制组件10，用于通过电枢50，控制腔65和针阀控制活塞70控制位于电磁式喷油器100第二端104的针阀80的开闭。借助于控制腔内燃油的液压特性，高压燃油的喷射得到高速响应地控制。
具体地，电磁阀控制组件10包括电磁壳体12，磁芯13，容置于形成在磁芯13壁中的腔内的电磁线圈16，在电磁壳体12中作用在可移动构件18(还已知为“电枢轴”)上的回位弹簧19，以及连接器销14，它们被电连接到电磁线圈16，电磁线圈16在通电时产生磁场。
当电磁阀控制组件10的电磁线圈16通电时，电磁线圈16产生磁场，磁场吸引可移动构件18和电枢50逆着回位弹簧19的作用力朝向第一端102移动，球阀60打开，控制腔65内的压力降低。在高压燃油存储腔75内的高压燃油与控制腔65内的燃油之间的压力差作用下，针阀控制活塞70被朝向第一端102移动，因此针阀80被打开。高压燃油被允许经由喷嘴90而喷射到喷油器100外面。
当电磁阀控制组件10的电磁线圈16断电时，回位弹簧19起作用并且推动可移动构件18和电枢50朝向第二端104移动，球阀60关闭，并且因此针阀80关闭。高压燃油被防止喷出喷油器100。
电磁阀控制组件10的电磁壳体12和磁芯13的结构在图2中示出了。
参考图1和2，电磁壳体12设有插孔32，连接器销14能够部分 地嵌入其内。磁芯13设有容置电磁线圈16的线圈容置部36。
电磁壳体12进一步设有内孔38。内孔38包括在其内表面上形成有内螺纹的第一部分38a，埋头螺钉92被螺纹连接到电磁壳体12内，以在密封球94上施加密封力，密封球94被安置于内孔38的第二部分38b内靠在内肩部38c上。在电磁壳体12的另一端，回位弹簧19和可移动构件18分布被容置于内孔38的第三部分38d和第四部分38e中。
操作过程中，可移动构件18在内孔38的第四部分38e中往复滑动，从而在可移动构件18的外表面和内孔38的第四部分38e的内表面之间产生摩擦。因此希望内孔38的第四部分38e的内表面足够坚硬以抵抗磨损。
如上所述，电枢50每当被朝向第一端102移动以打开球阀60时，被突出磁芯13的电磁壳体12的端表面12a抵挡。因此希望电磁壳体12的端表面12a足够坚硬以抵抗频繁的撞击磨损。
通常，内孔38的第四部分38e的内表面和电磁壳体12的端表面12a应为硬度优选高于600 HV10的被硬化的表面。
另一方面，磁芯13应由容易磁化的金属制成并且尺寸应很小。通常，磁芯13由硬度优选低于400 HV10的相对较软的金属制成。
此外，磁芯13被共轴地安装到电磁壳体12外面，其端表面被连接，例如焊接，到电磁壳体12的端表面15，并且通常使用激光焊接工艺实现此目的。这种连接方式使得很难控制在电磁壳体12端表面12a(用于止挡移动的电枢50)和磁芯13的端表面13a(靠近并且面对着电枢50)之间的高度差(两者与电枢50之间的气隙大小)。通常，必须对装配前和装配后的电磁壳体12和磁芯13采取措施以获得预定的适当气隙。
现有技术中，磁芯13由相对较软的金属材料制成，而电磁壳体12由局部硬化的钢材料制成。
例如，碳化处理通过被应用于电磁壳体12，以确保内孔38的第四部分38e的内表面和电磁壳体12的端表面12a足够坚硬以抵抗摩损。然而，碳化处理过程使得电磁壳体12的所有外表面变硬，从而后面的焊接工艺受到不利影响，第一部分38a的内表面存在高裂纹危险， 此外，磁力线的分布也受影响。这就需要进行额外的操作来去除电磁壳体12的外表面上的多余碳化层。
因此希望简化电磁阀控制组件的结构和制造过程，同时满足使磁芯相对较软以及使引导电枢轴的内表面抗磨损等需求。
发明内容
本发明的目的是简化电磁阀控制组件的结构和制造过程并且因此减低成本。
根据本发明的一个发明，提供了一种电磁阀控制组件。电磁阀控制组件包括由不同材料制成的电磁壳体和套筒件，所述套筒件的硬度高于所述电磁壳体的硬度，所述套筒件被共轴地安装到所述电磁壳体内；被容置于电磁壳体壁中的电磁线圈；被容置于由所述套筒件的内表面限定的内部空间内的可移动构件和回位弹簧；以及连接器销，其被部分地嵌入所述电磁壳体的壁中并且电连接到所述电磁线圈，其中，当所述电磁线圈通电时，所述可移动构件在所述电磁线圈产生的磁性力的作用下逆着所述回位弹簧的作用在第一方向上移动，当所述电磁线圈断电时，所述可移动构件在所述回位弹簧的作用下在与所述第一方向相反的第二方向上移动。
根据一个优选实施例，所述套管件通过压配合、通过焊接、通过胶粘、通过螺纹连接或通过钎焊固定至所述电磁壳体内。
根据一个优选实施例，所述电磁壳体由硬度低于400 HV10的相对较软的金属材料制成。
根据一个优选实施例，所述套管件由硬度高于600 HV10的相对较硬的金属材料制成。
根据一个优选实施例，在所述套管件的位于沿所述第二方向的前端的端表面和所述电磁壳体的位于沿所述第二方向的前端的端表面之间形成有气隙。
根据一个优选实施例，所述气隙通过受控的压配合操作或者通过使用附加的调整垫片或者通过磨削操作进行调整。
根据一个优选实施例，所述套管件在其外表面上形成大致沿所述套管件的圆周方向延伸的燃油槽。
根据一个优选实施例，所述电磁壳体被设有大致垂直于所述套管件的轴线延伸的水平燃油槽，所述水平燃油槽与所述套管件上的燃油槽流体连通。
根据本发明的第二方面，提供了一种电磁式喷油器，其包括如上所述的电磁阀控制组件。
根据一个优选实施例，所述电磁式喷油器是用于车辆共轨喷射系统中的喷油器。
根据本发明，电磁阀控制组件包括电磁壳体以及插入电磁壳体内相对于其保持固定的套管件，电磁线圈被容置于形成在电磁壳体的壁中的腔内。电磁壳体由相对较软的金属材料制成，因而不影响电磁线圈产生的磁场的分布。电枢轴(可移动构件)被容置于由套管件的内壁限定的空间内往复滑动，套管件由相对较硬的硬化金属材料制成，从而提供了引导电枢轴往复运动的足够坚硬的抗磨损表面和用于致动电枢的足够坚硬的抗磨损端表面。
附图说明
本发明的上述和其它特征和优势将从结合附图对优选实施例的描述中得到更好的理解，其中相同或功能类似的元件用相同的附图标记表示。附图不必须按比例绘制，而是只用于示意目的，其中：
图1是现有技术的电磁式喷油器的纵向剖面图；
图2是图1中示出的电磁式喷油器的电磁壳体和磁芯的分解放大图；
图3是根据本发明的电磁式喷油器的一部分的放大的纵向剖视图；和
图4是图3中示出的电磁式喷油器的电磁壳体和套管件的分解放大图。
具体实施方式
本发明的发明点在于电磁式喷油器的电磁阀控制组件的改进结构，其中满足了使磁芯相对较软以及使引导电枢轴的内表面抗磨损等需求。
根据本发明的一个方面，在电磁式喷油器的电磁阀控制组件中， 磁芯，也就是现有技术中容置电磁线圈的零件，被与电磁壳体形成为一个部件。根据本发明的电磁壳体不同于现有技术的容纳着可移动构件和回位弹簧的电磁壳体。根据本发明的电磁壳体由相对较软的金属材料制成，例如，硬度低于400 HV10的钢材料，其可以是不经过硬化或仅仅稍稍被硬化的钢材料。这满足了磁芯需要由相对较软的金属材料制成的要求。
同时，为了满足引导电枢轴的内表面和止挡电枢的端表面的抗磨损性要求，经过硬化的套管件被设计并且安装在电磁壳体内，这可以通过压配合、焊接、胶粘、螺纹连接或钎焊等工艺进行。
这些有利特征实现了电磁壳体和套管件的简单有效的机械加工过程，对套管件进行热处理也很简单。
参考图3和图4，示出了根据本发明优选实施例的电磁式喷油器的示例。其中图3以剖视图的形式示出了电磁式喷油器的电磁阀控制组件的一部分，包括电磁壳体22，套管件24，电磁线圈16，电枢轴18(可移动构件)，和回位弹簧19，而图4示出了处于分解状态中的电磁壳体22和套管件24的纵向剖面图。
根据优选实施例的电磁式喷油器，与现有技术中一样，用于喷射高压燃油，例如来自高压燃油泵通过共轨喷射系统的共轨组件供应，到内燃机的燃烧室内，并且从一端到另一端顺序地包括电磁阀控制组件10，电枢，球阀，控制腔，针阀控制活塞，和针阀，关于这些描述与现有技术中基本相同并且将被省略。
电磁阀控制组件10被电连接到电子控制单元(ECU)并且由ECU控制，被构造用于控制燃油喷射的量和速度，以及喷油器的打开和关闭等。电磁阀控制组件10包括电磁壳体22；两个连接器销，经由其电磁阀控制组件10被连接到ECU；电磁线圈16，其在被通电时产生磁场并且被容置于在电磁壳体22的壁中形成的腔内；作为可移动构件的电枢轴18，其邻接电枢50或与其一体地形成；以及作用在电枢轴18上的回位弹簧19。
电磁壳体22可由相对较软的金属材料制成，例如，没有被硬化或仅仅稍稍硬化的钢材料，这有助于电磁线圈16产生的磁性力的分布。
电磁壳体22设有插孔32，连接器销分别能够部分地嵌入其内， 并且设有容置电磁线圈16的线圈容置部36。连接器销被构造为电连接到电磁线圈16，而电磁线圈16在被连接器销供电时产生磁场。
电磁壳体22进一步设有内孔38。内孔38包括在其内表面上形成有内螺纹的第一部分38a，第二部分38b，内肩部38c，以及套管件24安装于其内的第三部分38d。
埋头螺钉能够螺纹连接到第一部分38a内并且在密封球上施加密封力，密封球被安置于第二部分38b内靠在内肩部38c上，这与现有技术相同。
套管件24可由被硬化的金属材料制成，例如，相对较硬的合金钢材料，例如不锈钢材料。套管件24的硬度优选高于600 HV10。
套管件24包括外表面42，在其中形成有整个沿着套管件24的圆周方向延伸的燃油槽46。内孔44形成在套管件24内。电枢轴18可在内孔44的第一部分44a内滑动；而回位弹簧19被容置于内孔44的第二部分44b内，一端邻接内肩部38c，另一端抵靠着电枢轴18。
当电磁式喷油器的电磁阀控制组件10的电磁线圈16通电时，电磁线圈16产生磁场，其吸引可移动构件18和电枢抵抗着回位弹簧19的弹性力移动，球阀打开，控制腔内的压力下降，在高压燃油存储腔内的高压燃油与控制腔内的燃油之间的压力差作用下，针阀控制活塞被移动而打开针阀。高压燃油被允许经由一个或多个喷嘴而喷射到喷油器外面。
当电磁阀控制组件10的电磁线圈16断电时，回位弹簧19起作用并且推动可移动构件18和电枢向回移动，球阀关闭，并且因此针阀关闭。高压燃油被防止喷出喷油器。
根据本发明的优选实施例，套管件24可被压配合到内孔38的第三部分38d并且相对于电磁壳体22保持固定。这很容易实施并且成本较低，例如与现有技术中的激光焊接相比。当然，任何其它适当的方法可以用于将套管件24安装到电磁壳体22内，例如焊接、胶粘、螺纹连接或钎焊等。
在将套管件24安装到电磁壳体22之后，特别地通过压配合方法，同时调整或控制套管件24在电磁壳体22内的压配合深度，可以在套管件24的用于止挡移动电枢50的端表面24a和电磁壳体22的面对着 电枢50的端表面22a之间形成更精确的气隙。在一些实施例中，可能只需要一个磨削操作以获得适当的气隙。在可选实施例中，可能需要使用可调垫片以获得此适当气隙。
在图3中可以看到，不同于图2中示出的斜孔17，在电磁壳体22中设有实质上垂直于内孔38的轴线延伸的水平孔27，其与套管件24中的燃油槽46流体连通。加工水平孔27比加工图2中的斜孔17更简单且成本低。
另外有利地，根据本发明，只需要对成品件进行一次磨削操作即可获得适当的气隙，在装配之前不需要对电磁壳体和套管件进行其它的磨削操作。
根据本发明，在装配电磁壳体和套管件时不需要激光焊接过程，另外消除了对电磁壳体进行热处理操作、碳化操作以及去除多余碳化层操作的需要，节省了时间，节省了成本并且节省了人力。
本发明已经基于特别优选的实施例进行了示出和描述，但并不限制于所示出和描述的细节。相反，在不偏离由附属权利要求限定的实质和范围的情况下可以进行各种修改或变异。
Claims (16)
1.一种电磁阀控制组件，包括由不同材料制成的电磁壳体和套管件，所述套管件的硬度高于所述电磁壳体的硬度，所述套管件被共轴地安装到所述电磁壳体内；被容置于电磁壳体壁中的电磁线圈；被容置于由所述套管件的内表面限定的内部空间内的可移动构件和回位弹簧；以及连接器销，其被部分地嵌入所述电磁壳体的壁中并且电连接到所述电磁线圈，其中，当所述电磁线圈通电时，所述可移动构件在所述电磁线圈产生的磁性力的作用下逆着所述回位弹簧的作用在第一方向上移动，当所述电磁线圈断电时，所述可移动构件在所述回位弹簧的作用下在与所述第一方向相反的第二方向上移动。
2.根据权利要求1所述的电磁阀控制组件，其中，所述套管件通过压配合、通过焊接、通过胶粘或通过螺纹连接固定至所述电磁壳体内。
3.根据权利要求1或2所述的电磁阀控制组件，其中，所述电磁壳体由硬度低于400HV10的相对较软的金属材料制成，和/或，所述套管件由硬度高于600HV10的相对较硬的金属材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的电磁阀控制组件，其中，在所述套管件的位于沿所述第二方向的前端的端表面和所述电磁壳体的位于沿所述第二方向的前端的端表面之间形成有气隙。
5.根据权利要求3所述的电磁阀控制组件，其中，在所述套管件的位于沿所述第二方向的前端的端表面和所述电磁壳体的位于沿所述第二方向的前端的端表面之间形成有气隙。
6.根据权利要求4所述的电磁阀控制组件，其中，所述气隙能够通过受控的压配合操作或者通过使用附加的调整垫片或者通过磨削操作进行调整。
7.根据权利要求1或2所述的电磁阀控制组件，其中，所述套管件在其外表面上形成有大致沿所述套管件的圆周方向延伸的燃油槽。
8.根据权利要求3所述的电磁阀控制组件，其中，所述套管件在其外表面上形成有大致沿所述套管件的圆周方向延伸的燃油槽。
9.根据权利要求4所述的电磁阀控制组件，其中，所述套管件在其外表面上形成有大致沿所述套管件的圆周方向延伸的燃油槽。
10.根据权利要求5所述的电磁阀控制组件，其中，所述套管件在其外表面上形成有大致沿所述套管件的圆周方向延伸的燃油槽。
11.根据权利要求6所述的电磁阀控制组件，其中，所述套管件在其外表面上形成有大致沿所述套管件的圆周方向延伸的燃油槽。
12.根据权利要求7所述的电磁阀控制组件，其中，所述电磁壳体被设有大致垂直于所述套管件的轴线延伸的水平燃油槽，所述水平燃油槽与所述套管件上的燃油槽流体连通。
13.根据权利要求8-11中任一项所述的电磁阀控制组件，其中，所述电磁壳体被设有大致垂直于所述套管件的轴线延伸的水平燃油槽，所述水平燃油槽与所述套管件上的燃油槽流体连通。
14.根据权利要求1所述的电磁阀控制组件，其中，所述套管件通过钎焊固定至所述电磁壳体内。
15.一种电磁式喷油器，其包括根据权利要求1-14中任一项所述的电磁阀控制组件。
16.根据权利要求15所述的电磁式喷油器，所述电磁式喷油器是用于车辆共轨喷射系统中的喷油器。
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