CN108026883A - 燃料喷射器、用于确定可移动电枢的位置的方法以及发动机控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的内燃机的燃料喷射器（200；300）。燃料喷射器（200；300）包括以下内容：（a）极靴（202；302）；（b）电枢（204；304；404a；404b），其能够沿着移动轴线移动；（c）线圈（206；306）；以及（d）永磁体（208；308）。可移动电枢（204；304；404a；404b）具有被设计用于减少电枢（204；304；404a；404b）中的涡流电流的至少一个电绝缘元件，以及永磁体（208；308）被提供以便产生磁场（216；316），该磁场产生在极靴（202；302）的方向上作用在电枢（204；304；404a；404b）上的力。本发明还涉及一种用于确定燃料喷射器（200；300）中的可移动电枢（204；304；404a；404b）的位置（504）的方法并且涉及一种发动机控制器。

Description

燃料喷射器、用于确定可移动电枢的位置的方法以及发动机 控制器
技术领域
本发明涉及燃料喷射器的技术领域。本发明特别地涉及一种用于机动车辆的内燃机的燃料喷射器。本发明还涉及一种用于在用于机动车辆的内燃机的燃料喷射器中确定可移动电枢的位置的方法，并且还涉及一种被设计成使用该方法的发动机控制器。
背景技术
图1示出了在电枢3和喷嘴针5之间的具有空冲程的螺线管喷射器1。当电压被施加至装配在线圈壳体7中的线圈4时，电枢3通过电磁力在极靴2的方向上移动。由于机械联接，喷嘴针5随后同样地在克服了空冲程之后移动并且暴露出用于提供燃料的喷射孔。电枢3和喷嘴针5继续移动直至电枢3撞击极靴2（针冲程）。为了关闭喷射器1，致动电压被断开并且因此磁力下降。喷嘴针5和电枢3通过弹簧6的弹簧力而移动至关闭位置。空冲程和针冲程以相反的顺序通过。在不具有空冲程的燃料喷射器中，并非必须首先克服空冲程；在其他方面，这种燃料喷射器以类似方式致动。
在制造期间的机械公差以及在致动期间的电气公差导致在各种喷射器之间的打开和关闭过程的差异。相对于针移动的开始（打开）和针移动的结束（关闭）而言，所产生的喷射器特定时间变化产生不同的喷射量。
能够以已知方式移除由上面提到的公差引起的量的变化。优选地使用叠加在线圈电流或电压上的特征信号的测量结果，如专利申请DE 38 43 138 A1中所述。其中已知的是，能够通过在机械系统（电枢3和喷射器针5）与为了产生信号的目的而使用的磁性回路（线圈4以及围绕线圈4的磁性部件，也就是说形成磁性回路的电枢3、极靴2、线圈壳体7、喷射器壳体以及位于线圈顶侧上的螺线管环）之间的涡流电流驱动的耦合而从线圈操作的组件中获得反馈信号。物理效果基于电枢3和喷射针5的移动导致的电磁回路中与速度相关的自感应。取决于移动速度，在螺线管中感应产生电压或者产生感应电压的分布中的特征变化，该电压被叠加在致动信号（特征信号）上。
特征信号形状的评估主要对于检测打开是有问题的。因为磁性回路通常是磁饱和的或者在打开期间被驱动至磁饱和并且因此也受其他静态现象（例如，杂散磁通，非线性）和动态现象（例如，磁通位移，涡流电流）影响，在磁性回路上的反应是最小的并且因此仅能够困难地检测。取决于磁性回路的设计，当检测关闭时间时，特征信号也可能非常微弱。
测量结果已经显示的是，被引入的电能的大部分（例如，大约40%）由涡流电流消耗并且因此不可用于产生磁力或机械能。除了其他的以外，精确的涡流电流损耗取决于材料、燃料喷射器的架构以及致动方法，但是在大多数情形中涡流电流损耗是相当大的。
为此原因，已经考虑了各种可能性以便减少涡流电流并且因此使得线圈驱动更高效。然而，涡流电流的减少也伴随着对用于打开/关闭的检测选项的不利影响（信号的衰减）。
发明内容
本发明基于提供一种具有减少的涡流电流相关损耗的改进的燃料喷射器的目标，与此同时这种燃料喷射器展现了良好的检测特性。本发明进一步基于提供一种用于确定所述类型的燃料喷射器中的电枢位置的方法的目标。
这些目标由独立权利要求的主题实现。本发明的有利实施例描述在从属权利要求中。
本发明的第一方面描述了一种用于机动车辆的内燃机的燃料喷射器。所述燃料喷射器包括以下内容：（a）极靴，（b）能够沿着移动轴线移动的电枢，（c）线圈以及（d）永磁体，其中，可移动电枢具有被设计用于减少电枢中的涡流电流的至少一个电绝缘元件，以及其中，永磁体被装配成使得该永磁体产生磁场，该磁场产生在极靴方向上作用在电枢上的力。
所述燃料喷射器基于以下认识：电绝缘元件减少电枢中的涡流电流并且因此提高燃料喷射器的效率，以及永磁体的装配增强了由电枢移动而感应产生的电压，因此该感应电压也能够被用于在减少的涡流电流的情形中检测燃料喷射器的打开和关闭。由于当电压脉冲被施加至线圈时作用在电枢上的磁力，由永磁体产生的磁场进一步导致燃料喷射器的更快速的打开。因此，总之，本发明提供了一种展现处改进的效率和改进的动力学以及检测特性的燃料喷射器。
根据本发明的一个示例性实施例，至少一个电绝缘元件具有槽或者由槽构成，该槽填充有空气和/或电绝缘材料和/或非磁性材料。因此，在当前背景下，“电绝缘元件”也要被理解为意指空气间隙。特别地，被专门设计用于减少电枢中的涡流电流的任何电绝缘区域构成了“电绝缘元件”，即使该区域没有由实体形成。
换言之，至少一个槽形成在电枢中以使得其中断了潜在的涡流电流路径。该槽能够仅填充有空气，该槽能够仅填充有电绝缘材料，该槽能够仅填充有非磁性材料或者该槽能够填充有上述物质/材料的两个或三个的任意所需组合，诸如例如，空气与电绝缘材料的组合，空气与非磁性材料的组合，电绝缘材料与非磁性材料的组合，或者空气、电绝缘材料以及非磁性材料的组合。特别地，非磁性材料也是电绝缘的。
通过部分地或完全地用电绝缘材料和/或非磁性材料填充至少一个槽，能够改进电枢的机械稳定性和液压特性。
电枢能够具有整体式构造或模块化构造。在整体式构造的情形中，至少一个槽能够在形成电枢时的铸造工艺期间或者在其之后通过切削或铣削而形成。在模块化构造的情形中，至少一个槽能够在各个模块之间形成。
根据本发明的另外的示例性实施例，电枢由两个或更多个片金属部件形成，该两个或更多个片金属部件通过至少一个电绝缘元件基本上彼此绝缘。
在该示例性实施例中，电枢由多个片金属部件（例如，铁层）构成，该多个片金属部件通过至少一个电绝缘元件彼此完全或部分地隔离，因此尽可能多的潜在的涡流电流路径被中断。特别地，至少一个电绝缘元件能够由绝缘材料的薄层或薄膜构成。
根据本发明的另外的示例性实施例，至少一个电绝缘元件相对于电枢的移动轴线径向地延伸。
换言之，至少一个电绝缘元件形成从移动轴线或从移动轴线的附近区域径向向外延伸的表面。通过示例的方式，填充有空气或电绝缘实心材料的槽在移动轴线的方向上从外侧径向地延伸至电枢中。该槽优选地在轴向方向上在电枢的整个长度上延伸。
优选实施例具有所述类型的一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或者甚至更多个绝缘表面。
根据本发明的另外的示例性实施例，永磁体在电枢的移动轴线方向上装配在线圈旁边。换言之，永磁体在移动轴线的方向上接着线圈设置。
换言之，在该示例性实施例中，当在电枢的移动轴线的方向上观察所述线圈时，永磁体装配在线圈的上方或下方。在该构造中，永磁体优选地具有径向磁化，以便形成环绕线圈绕组并且产生在极靴的方向上（也就是说，平行于电枢的移动轴线）作用在电枢上的力的磁场。
根据本发明的另外的示例性实施例，永磁体装配在线圈旁边并且相对于电枢的移动轴线径向地朝向外侧。换言之，永磁体径向向外地接着线圈设置。特别地，所述永磁体在沿着移动轴线的平面图中侧向地围绕线圈。
换言之，在该示例性实施例中，当在电枢的移动轴线的方向上观察所述线圈时，永磁体装配在线圈的外侧上。在该构造中，永磁体优选地具有轴向磁化，以便形成环绕线圈绕组并且产生在极靴的方向上（也就是说，平行于电枢的移动轴线）作用在电枢上的力的磁场。
根据本发明的另外的示例性实施例，燃料喷射器进一步具有包含永磁体的线圈壳体。
包含永磁体的线圈壳体至少环绕没有指向移动轴向的方向或者朝向内定位的线圈的部分。
根据本发明的另外的示例性实施例，极靴和/或线圈壳体具有至少一个电绝缘元件，该至少一个电绝缘元件被设计用于减少极靴或线圈壳体中的涡流电流。
通常，极靴和/或线圈壳体中的至少一个电绝缘元件能够以类似于电枢中的上述电绝缘元件的方式形成。换言之，极靴和/或线圈壳体能够具有模块化、整体式或层叠构造并且至少一个电绝缘元件能够形成为槽或者一层绝缘材料。
根据本发明的另外的示例性实施例，电枢和/或极靴和/或线圈壳体包括产生很少的涡流电流的材料。该材料可以是软磁性复合材料，例如，其由覆盖有无机绝缘物的铁颗粒形成。这种类型的材料对本领域技术人员而言是已知的，例如，商品名“Somaloy”。
本发明的第二方面描述了一种用于确定用于机动车辆的内燃机的燃料喷射器中的可移动电枢的位置的方法。燃料喷射器具有线圈。电枢具有被设计用于减少涡流电流的至少一个电绝缘元件。燃料喷射器具有永磁体，该永磁体被装配成使得该永磁体产生磁场，该磁场产生在极靴方向上作用在电枢上的力。
可能地除了其他可选步骤以外，该方法包括以下步骤：
- 检测线圈上的电压的时间分布和/或通过线圈的电流强度的时间分布，
- 分析被检测的电压的时间分布和/或被检测的电流强度的时间分布以便识别由于电枢移动以及由永磁体产生的线圈中的磁场而感应产生的感应电压和/或感应电流，以及
- 基于该感应电压和/或感应电流确定电枢位置。
在有利的该进例中，该方法额外地包括以下步骤：
- 向线圈提供操作电流以便在极靴的方向上使电枢从关闭位置移动至打开位置，并且特别地为了喷射燃料的目的使所述电枢保持在打开位置，
- 断开操作电流以便开始关闭过程，在此期间电枢从打开位置返回至关闭位置。
在燃料喷射器的致动期间能够检测线圈上的电压的时间分布和/或通过线圈的电流强度的时间分布。在该情形中，燃料喷射器的致动特别地向线圈提供操作电流以便使电枢在极靴的方向上从关闭位置移动至打开位置，并且为了喷射燃料的目的可选地使电枢保持在打开位置。
作为替代方案或者额外地，能够在关闭过程期间检测线圈上的电压的时间分布和/或通过线圈的电流强度的时间分布，也就是说在通过线圈的操作电流被断开之后。
特别地，在该方法中确定燃料喷射器的打开过程和关闭过程的开始和结束。特别地为了在关闭过程期间检测线圈的感应电压或感应电流，设置有电绝缘元件的电枢与永磁体的组合是有利的以便实际上获得满足位置确定的感应信号，尽管涡流电流被抑制。
本发明的第三方面描述了一种用于车辆的发动机控制器，该发动机控制器被设计成执行根据第二方面的方法。
该发动机控制器允许燃料喷射器的高效且灵活的致动，其中，在致动期间能够节省能量并且能够与此同时以非常精确的方式设置喷射量。
发动机控制器能够借助于计算机程序（即，软件）实现，并且也能够借助于一个或多个专用电路（即，使用硬件）或使用任何所需混合形式（即，借助于软件部件和硬件部件）实现。
应该注意的是，已经参照本发明的不同主题描述了本发明的实施例。特别地，本发明的一些实施例通过方法权利要求的方式描述并且本发明的其他实施例通过设备权利要求的方式描述。然而，在阅读本申请时，对于本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确陈述，除了与本发明的一种类型主题相关联的特征的组合之外，与本发明的不同类型主题相关联的特征的任意组合也是可能的。
在以下优选实施例的示例性说明中能够找到本发明的其他优点和特征。
附图说明
图1示出了根据现有技术的燃料喷射器。
图2示出了根据本发明的一个实施例的燃料喷射器。
图3示出了根据本发明的另外的实施例的燃料喷射器。
图4A和图4B示出了用于根据本发明的实施例的燃料喷射器的电枢的设计。
图5示出了在根据本发明的燃料喷射器的致动期间的线圈电压和电枢位置的时间分布的示意图。
具体实施方式
应该注意的是，下面描述的实施例仅是本发明的可能变型实施例的有限选择。在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或类似的元件或者以相同方式作用的元件。在一些附图中，能够省略一些附图标记以便提高清楚性。附图以及附图中所示的元件相对于彼此的尺寸比例不应被视作真实比例。替代地，为了更好地说明和/或为了更好地理解，能够采用夸大的尺寸图示各个元件。
图1示出了根据现有技术的燃料喷射器1。如背景技术部分中所述，已知的具有空冲程的燃料喷射器1具有极靴2、可移动电枢3、线圈4、喷嘴针5、弹簧6和线圈壳体7。为了避免重复，在这一点上将不再对已知的燃料喷射器1进行描述。
图2示出了根据本发明的一个实施例的燃料喷射器200。原则上，燃料喷射器200以与图1中的已知燃料喷射器1相同的方式构造，但是如在下文本中将进一步描述的，燃料喷射器200在至少两个方面与所述已知燃料喷射器不同。
具有空冲程的燃料喷射器200更具体地具有极靴202，能够沿着移动轴线205移动的电枢204，线圈206，永磁体208，线圈壳体210，喷嘴针212以及弹簧214。永磁体208装配至线圈壳体210中的线圈206的外侧并且在平行于电枢204的移动轴线205的方向上被磁化，其结果是，由虚线216标识的磁场永久地存在。磁场216提供力至电枢204上，该力沿极靴202的方向（也就是说平行于移动轴线205）作用。这表示与图1中的已知燃料喷射器1相比的第一个差别。另一个差别在于，电枢204具有至少一个电绝缘元件以便减少电枢204中的涡流电流。至少一个电绝缘元件没有在图2中示出，但是下面将结合图4A和图4B进行描述。另外，电枢能够由特殊材料构造，例如，由软磁性复合材料（诸如，Somaloy®）制造，该材料产生很少的涡流电流。
由于对应地减少损耗，所以涡流电流的减少导致能量效率程度的提高，其结果是，在线圈206中能够在较低的电流强度的情况下达到所需的磁力。因此，打开过程也能够对应地更快速地完成。所述打开过程额外地由永久存在的磁场216辅助，因为所述磁场提供了力偏移。如果需要增加关闭速度，与已知燃料喷射器1中的弹簧6相比，能够增加弹簧214的弹簧力。另外，永久存在的磁场216导致当电枢204和/或针212移动时在线圈206中产生感应电压。通过评估该感应电压或对应的电流，能够检测与打开和关闭过程相关的燃料喷射器200的状态，也就是说能够确定电枢204的位置。特别地，能够最佳地通过评估感应电流来检测打开过程。
图3示出了根据本发明的另外的实施例的燃料喷射器300。燃料喷射器300与图2中所示以及上面描述的燃料喷射器200的不同之处仅在于永磁体308没有装配至线圈306的外侧，而是相反地装配至其顶侧。永磁体308在垂直于电枢304的移动轴线305的方向上被磁化，其结果是，在该实施例中由虚线316标识的磁场也永久存在。在未示出的另外的实施例中，永磁体308装配在线圈306的底侧上。
图4A和图4B示出了用于根据本发明的实施例的燃料喷射器的电枢404a、404b的设计。更具体地，图4A中的电枢404a具有总共八个电绝缘元件420，该八个电绝缘元件420相对于移动轴线405径向地向外延伸并且因此有效地中断了电枢405中可能的涡流电流路径。电绝缘元件420在图4A中的电枢404a中被示出为槽，但是能够等同地具有绝缘层的形式。在该情形中，电枢能够具有模块化或层叠构造。能够提供少于或多于八个的元件420。槽420能够是空的，也就是说填充有空气，或者如图4B所示，其能够完全或部分地填充有绝缘和/或非磁性材料422，例如塑料，例如以便影响电枢404b的液压特性。电枢404a与404b一样能够由具有产生很少涡流电流的特性的材料（例如，诸如Somaloy®的软磁性复合材料）制造。
在上面参照图2和图3描述的燃料喷射器200和300中，电绝缘元件能够进一步设置在极靴202、302中以便也减少极靴202、302中的涡流电流并且因此进一步改进效率和动力学。另外，电绝缘元件也能够设置在线圈壳体210、310中以便减少线圈壳体210、310中的涡流电流并且因此更进一步改进效率和动力学。例如，能够与刚刚参照图4A和图4B描述的元件420相同方式构造该类型的绝缘元件。另外，极靴202、302以及线圈壳体210、310也能够包括减少涡流电流的材料，诸如例如，Somaloy®。
图5示出了在根据本发明的燃料喷射器（例如，燃料喷射器200或300）的喷射过程期间的线圈206、306中感应产生的电压502以及电枢位置504的时间分布的示意图500。利用电压脉冲（升压电压）开始致动，其快速地构建了通过线圈206、306的操作电流，所述操作电流使线圈206、306磁化，其结果是，电枢204、304在极靴202、302的方向上从关闭位置移动至打开位置。在已经克服了空冲程之后，喷嘴针212、312一起由电枢204、304承载并且同样地在极靴202、302的方向上移动。一旦到达打开位置（在当前的示例性实施例中为在近似t=0.25ms处），电枢204、304通过相对于升压电压减低的保持电压而保持在抵靠极靴202、302的止动件处。在该状态中，如果操作电压没有改变且电枢204、304没有移动，则线圈206、306中感应的电压下降并且消失。
例如通过断开保持电压而开始关闭过程（在当前的示例性实施例中为在时间t=0.5ms处）。例如，所产生的电磁场的减小产生了线圈206、306中的感应电压的矩形分布，在图5中在t=0.5ms与t=0.6ms之间示出。在至少部分减小电磁场之后，电枢和喷嘴针移动（在当前情形中为从t=0.6ms开始），再次以由弹簧214、314的弹簧力驱动的方式远离极靴202、302移动。由于该移动以及永磁体，尽管借助于电枢204、304中的槽极大地减少了涡流电流，但在曲线部分506中能够清楚看到电压被感应产生，能够使用所述电压以本身已知的方式检测关闭移动的开始和结束。尽管这在图5中没有清楚地示出，但在打开移动期间也感应产生了可检测的电压和对应的电流，其结果是，也能够通过评估电流以最佳的方式检测该移动的开始和结束。
总之，本发明提供了一种与已知燃料喷射器相比具有改进的能量效率程度并且关于移动检测也具有改进的特性的改进的燃料喷射器。

Claims (11)

1.一种用于机动车辆的内燃机的燃料喷射器（200；300），所述燃料喷射器（200；300）具有:
- 极靴（202；302）；
- 电枢（204；304；404a；404b），所述电枢能够沿着移动轴线移动；
- 线圈（206；306）；以及
- 永磁体（208；308），
其中，可移动电枢（204；304；404a；404b）具有至少一个电绝缘元件，所述至少一个电绝缘元件被设计用于减少所述电枢（204；304；404a；404b）中的涡流电流，以及其中，所述永磁体（208；308）被装配成使得所述永磁体产生磁场（316），所述磁场产生在所述极靴（202；302）的方向上作用在所述电枢上的力。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器（200；300），其中，所述至少一个电绝缘元件具有槽（420），所述槽填充有空气和/或填充有电绝缘材料和/或填充有非磁性材料。
3.根据权利要求1所述的燃料喷射器（200；300），其中，所述电枢（204；304；404a；404b）由两个或更多个片金属部件形成，所述两个或更多个片金属部件通过至少一个电绝缘元件基本上彼此绝缘。
4.根据前述权利要求的任一项所述的燃料喷射器（200；300），其中，所述至少一个电绝缘元件相对于所述电枢（204；304；404a；404b）的移动轴线径向地延伸。
5.根据前述权利要求的任一项所述的燃料喷射器（200；300），其中，所述永磁体（208；308）在所述电枢（204；304；404a；404b）的移动轴线的方向上相继地装配在所述线圈（206；306）上，或者其中，所述永磁体（208；308）相对于所述电枢（204；304；404a；404b）的移动轴线径向地朝向所述线圈（206；306）的外侧相继地装配。
6.根据前述权利要求的任一项所述的燃料喷射器（200；300），所述燃料喷射器（200；300）进一步具有包含所述永磁体（208；308）的线圈壳体（210；310）。
7.根据前述权利要求的任一项所述的燃料喷射器（200；300），其中，所述极靴（202；302）和/或所述线圈壳体（210；310）具有至少一个电绝缘元件，所述至少一个电绝缘元件被设计用于减少所述极靴（202；302）或线圈壳体（210；310）中的涡流电流。
8.根据前述权利要求的任一项所述的燃料喷射器（200；300），其中，所述电枢（204；304；404a；404b）和/或所述极靴（202；302）和/或所述线圈壳体（210；310）包括产生很少的涡流电流的材料。
9.一种用于确定用于机动车辆的内燃机的燃料喷射器（200；300）中的可移动电枢（204；304；404a；404b）的位置（504）的方法，其中，所述燃料喷射器（200；300）具有线圈（206；306），其中，所述电枢（204；304；404a；404b）具有被设计成用于减少涡流电流的至少一个电绝缘元件，以及其中，所述燃料喷射器（200；300）具有永磁体（208；308），所述永磁体被装配成使得所述永磁体产生磁场（216；316），所述磁场产生在磁靴（202；302）的方向上作用在所述电枢（204；304；404a；404b）上的力，
其中，所述方法包括以下步骤：
- 检测所述线圈（206；306）上的电压的时间分布和/或通过所述线圈（206；306）的电流强度的时间分布，
- 分析被检测的电压的时间分布和/或被检测的电流强度的时间分布以便识别特别地由于电枢移动以及由所述永磁体（208；308）产生的所述线圈（206；306）中的所述磁场（216；316）而感应产生的感应电压（502）和/或感应电流，以及
- 基于所述感应电压（502）和/或感应电流确定所述电枢的位置。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法包括另外的步骤：
- 向所述线圈（206；306）提供操作电流以便使所述电枢（204；304；404a；404b）在所述极靴（202；302）的方向上从关闭位置移动至打开位置，以用于喷射燃料的目的，
- 断开所述操作电流以便开始关闭过程，在此期间，所述电枢（204；304；404a；404b）从所述打开位置返回至所述关闭位置，其中，在所述关闭过程期间检测所述线圈（206；306）上的电压的时间分布和/或通过所述线圈（206；306）的电流强度的时间分布。
11.一种用于车辆的发动机控制器，所述发动机控制器被设计成执行根据权利要求9或10所述的方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109378151A (zh) * 2018-11-28 2019-02-22 四川航天烽火伺服控制技术有限公司 一种微型自锁式电磁铁
CN114458503A (zh) * 2022-03-09 2022-05-10 哈尔滨工程大学 一种多永磁-电磁耦合磁路的高响应高速电磁阀

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3084772B1 (fr) * 2018-08-01 2021-06-18 Schneider Electric Ind Sas Actionneur electromagnetique et appareil de commutation electrique comportant cet actionneur
JP7435430B2 (ja) 2020-12-14 2024-02-21 株式会社デンソー 噴射制御装置
KR102554863B1 (ko) * 2020-12-15 2023-07-12 주식회사 제이시스메디칼 자기장을 이용한 무침 주사기
KR102619606B1 (ko) * 2021-09-30 2023-12-28 주식회사 현대케피코 연료분사밸브 및 그 구동방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2756053A1 (de) * 1976-12-22 1978-06-29 Souriau & Cie Geraet zum erfassen des anhebens der nadel einer einspritzduese
JP2003035240A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Nippon Soken Inc 燃料噴射弁
CN101016874A (zh) * 2007-03-13 2007-08-15 中国计量学院 一种用于机动车的节油喷射装置
DE102008001822A1 (de) * 2008-05-16 2009-11-19 Robert Bosch Gmbh Magnetventil mit Ankerschlitzung
EP2455603A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-23 Continental Automotive GmbH Valve assembly for an injection valve and injection valve
CN102770925A (zh) * 2009-12-04 2012-11-07 罗伯特·博世有限公司 电磁操纵阀

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3843138A1 (de) 1988-12-22 1990-06-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur steuerung und erfassung der bewegung eines ankers eines elektromagnetischen schaltorgans
DE3905992A1 (de) * 1989-02-25 1989-09-21 Mesenich Gerhard Elektromagnetisches hochdruckeinspritzventil
WO2008028509A1 (en) 2006-09-07 2008-03-13 Fluid Automation Systems S.A. Bistable valve
EP2119990A1 (de) * 2008-05-16 2009-11-18 Siemens Aktiengesellschaft Ofenanlage
DE102009045307A1 (de) * 2009-10-02 2011-04-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Betreiben eines Ventils
DE102010029595A1 (de) 2010-06-01 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Magnetbaugruppe sowie Einspritzventil mit einer Magnetbaugruppe
GB201207289D0 (en) * 2011-06-14 2012-06-06 Sentec Ltd Flux switch actuator
JP5633479B2 (ja) * 2011-06-30 2014-12-03 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
JP5825001B2 (ja) * 2011-09-16 2015-12-02 ブラザー工業株式会社 印刷システム、プリンタ、中継装置、プリンタのプログラム、及び印刷方法
JP2014235916A (ja) * 2013-06-03 2014-12-15 パナソニック株式会社 電磁駆動装置及び該電磁駆動装置を用いた電磁継電器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2756053A1 (de) * 1976-12-22 1978-06-29 Souriau & Cie Geraet zum erfassen des anhebens der nadel einer einspritzduese
JP2003035240A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Nippon Soken Inc 燃料噴射弁
CN101016874A (zh) * 2007-03-13 2007-08-15 中国计量学院 一种用于机动车的节油喷射装置
DE102008001822A1 (de) * 2008-05-16 2009-11-19 Robert Bosch Gmbh Magnetventil mit Ankerschlitzung
CN102770925A (zh) * 2009-12-04 2012-11-07 罗伯特·博世有限公司 电磁操纵阀
EP2455603A1 (en) * 2010-11-17 2012-05-23 Continental Automotive GmbH Valve assembly for an injection valve and injection valve

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109378151A (zh) * 2018-11-28 2019-02-22 四川航天烽火伺服控制技术有限公司 一种微型自锁式电磁铁
CN114458503A (zh) * 2022-03-09 2022-05-10 哈尔滨工程大学 一种多永磁-电磁耦合磁路的高响应高速电磁阀
CN114458503B (zh) * 2022-03-09 2022-09-02 哈尔滨工程大学 一种多永磁-电磁耦合磁路的高响应高速电磁阀

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