CN116783666A - 电磁阀 - Google Patents

Abstract

应用于燃料喷射用喷射器的电磁阀包括：线筒(31)，其由能够吸收燃料中的特定的液体而膨胀的第一树脂材料形成；线圈(32)，其设于线筒的外周部；第一覆膜(33)，其覆盖线筒和线圈的整体，由第一树脂材料形成；以及第二覆膜(34)，其覆盖第一覆膜，由即使与特定的液体接触也不膨胀的第二树脂材料形成。

Description

电磁阀

技术领域

本公开涉及电磁阀，尤其涉及应用于燃料喷射用喷射器的电磁阀。

背景技术

在内燃机的各气缸中设有燃料喷射用喷射器。并且为了控制来自喷射器的燃料喷射，在喷射器中设有电磁阀。

一般，电磁阀具有开闭阀芯的电枢和驱动电枢的线圈。线圈是在树脂制线筒的外周部卷绕电线而形成的螺线管线圈。通过由树脂的覆膜覆盖线筒和线圈的整体从而形成线圈组件。

线圈组件插入到定子铁芯的线圈孔。在线圈孔内，在线圈组件与定子铁芯的间隙中填充树脂制的填充材料。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-157859号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在该电磁阀中，线筒和覆膜由能够吸收燃料中的特定的液体而膨胀(即溶胀)的树脂材料形成。若发生该膨胀，则线圈组件和填充材料的至少一方从线圈孔伸出，线圈的通电时的电枢的升程量不足，有可能产生喷射器的工作不良。

因此，本公开鉴于以上情况而完成，其目的在于提供一种能够抑制喷射器的工作不良的电磁阀。

用于解决技术问题的技术手段

根据本公开的一个方案，提供一种电磁阀，

其是应用于燃料喷射用喷射器的电磁阀，其特征在于，包括：

线筒，其由能够吸收燃料中的特定的液体而膨胀的第一树脂材料形成；

线圈，其设于所述线筒的外周部；

第一覆膜，其覆盖所述线筒和所述线圈的整体，由所述第一树脂材料形成；以及

第二覆膜，其覆盖所述第一覆膜，由即使与所述特定的液体接触也不膨胀的第二树脂材料形成。

优选的是，所述第二树脂材料是氟树脂。

优选的是，所述特定的液体是水，所述第一树脂材料是聚酰胺树脂。

优选的是，所述线筒、所述线圈以及所述第一覆膜形成第一线圈组件，

所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的外表面部整体。

优选的是，所述线筒、所述线圈以及所述第一覆膜形成第一线圈组件，

所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的内周面部和外周面部，不覆盖所述第一线圈组件的轴向的两个端面部中的至少一方。

优选的是，所述线筒、所述线圈以及所述第一覆膜形成第一线圈组件，

所述第一线圈组件和所述第二覆膜形成第二线圈组件，

所述电磁阀包括：

定子铁芯，其具有供所述第二线圈组件插入的线圈孔；

填充材料，其填充于所述线圈孔和所述第二线圈组件的间隙且由第三树脂材料形成；以及

电枢，其根据所述线圈的通电状态而相对于所述定子铁芯吸附分离。

优选的是，所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的外表面部整体。

优选的是，所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的内周面部和外周面部以及插入方向侧的端面部，不覆盖反插入方向侧的端面部，

所述填充材料覆盖所述第一线圈组件的反插入方向侧的端面部。

发明效果

根据本公开，能够抑制喷射器的工作不良。

附图说明

图1是表示喷射器的一部分的纵剖视图。

图2是表示线圈组件的周边部分的纵剖视图。

图3是表示比较例的纵剖视图。

图4是表示变形例的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本公开的实施方式。此外，需要注意本公开并不限定于以下实施方式。

图1表示应用本实施方式的电磁阀的喷射器的一部分。本实施方式的喷射器1设于未图示的内燃机(引擎)的各气缸。内燃机是车辆用柴油引擎，车辆是货车等大型车辆。喷射器1将从共轨供给的高压燃料直接喷射到气缸内。此外，内燃机的种类、形式、用途等没有特别限定，例如也可以是汽油引擎。

以附图标记C表示喷射器1的中心轴。以下只要没有特别说明，则将以中心轴C为基准的轴向、半径方向以及周向分别简称为轴向、半径方向以及周向。喷射器1构成为大致与中心轴C对称。

喷射器1沿中心轴C的方向延伸。将图示的中心轴C的上侧称为上侧或基端侧，将下侧称为下侧或前端侧。图1中仅示出喷射器1的基端部。在图外下方的喷射器1的前端部设有作为燃料出口的多个喷孔以及开闭该喷孔的可升降的针阀。在电磁阀2由未图示的电子控制单元(ECU(Electronic Control Unit))接通时，针阀开阀而执行燃料喷射，在电磁阀2断开时，针阀闭阀而停止燃料喷射。

电磁阀2包括：固定铁芯即定子铁芯3，其由磁性材料形成；线圈组件4，其插入到定子铁芯3内；磁性材料制的可动铁芯即电枢5，其被线圈组件4向开阀方向驱动；以及复位弹簧6，其对电枢5向闭阀方向施力。

另外，电磁阀2包括：非磁性金属制的圆筒状壳体7，其供定子铁芯3插入；以及非磁性金属制的挡挡块8，其与定子铁芯3的上侧相邻并插入到壳体7内。这些定子铁芯3、壳体7以及挡块8被安装于喷射器主体9，通过固定螺母10被固定于喷射器主体9。

在喷射器主体9的基端部形成有阀室11，在该阀室11内配置有电枢5、能够滑动升降地支承电枢5的阀体12以及孔板13。在电枢5的前端部嵌合安装有由球阀构成的阀芯14。

在喷射器1的闭阀时，线圈组件4的线圈(后述)被关断(非通电状态)，电枢5被复位弹簧6向下方按压，从定子铁芯3分离。并且，阀芯14被按压于孔板13中的孔15的上端周围部分。由此，孔15被封闭，来自孔15的燃料排出停止。

在喷射器1开阀时，线圈组件4的线圈接通(非通电状态)，通过由此而产生的电磁力，电枢5克服复位弹簧6的力而向上方移动，吸附于定子铁芯3。由此，阀芯14从孔板13离开，孔15被开放，燃料从孔15向上排出。

这样，众所周知，在孔14的下方压力平衡被破坏而针阀上升，喷孔打开并执行燃料喷射。像这样，电枢5根据线圈的通电状态而相对于定子铁芯3吸附分离。

从孔15排出的燃料通过阀体12内的通路16、阀室11、电枢5的贯通孔17、定子铁芯3的中心孔18以及挡块8的中心孔19而被导入到未图示的燃料回流管，最终返回到燃料箱。

复位弹簧6由螺旋弹簧形成，被配置于中心孔18、19内，并且以压缩状态被配置于中心孔19内的固定管22与电枢5之间。

在电枢5被吸附时，在电枢5的上表面部沿周向间断地设置的突起20与定子铁芯3的下表面部接触。由此，如图2所示，在电枢5的上表面部5A与定子铁芯3的下表面部3A之间形成微小的大小L(例如约50μm)的间隙21。从贯通孔17排出的燃料通过该间隙21和突起20之间的间隙而被导入到中心孔18。

接着，参照图2，说明线圈组件4的周边部分。此外，图2是图1的II部放大图。需要注意，图2所示的各部的尺寸为了容易理解而进行夸张，未必是准确的。

如图2所示，线圈组件4包括：线筒31；线圈32，其设于线筒31的外周部；第一覆膜即基底覆膜33，其覆盖线筒31和线圈32的整体；以及第二覆膜即外侧覆膜34，其覆盖基底覆膜33。由线筒31、线圈32以及基底覆膜33形成第一线圈组件4A，由第一线圈组件4A和外侧覆膜34形成第二线圈组件4B。线圈组件4与第二线圈组件4B同义。

线圈组件4插入到定子铁芯3的线圈孔35。如图1所示，线圈组件4和线圈孔35为以中心轴C为中心的圆形环状。线圈孔35的下端开放，线圈组件4从该下端向上方插入到线圈孔35。因此，上侧是插入方向侧，下侧是反插入方向侧。

线筒31和基底覆膜33由能够吸收燃料中的特定的液体而膨胀的第一树脂材料形成。特定的液体例如是水。在燃料中溶解有微量的水，另外有时在燃料罐内等产生的冷凝水也包含在燃料中。第一树脂材料例如为聚酰胺树脂，优选为尼龙。在尼龙与水接触时，尼龙吸收水而膨胀、即溶胀。

另一方面，外侧覆膜34由即使与所述特定的液体接触也不膨胀的第二树脂材料形成。第二树脂材料例如为氟树脂，优选为聚四氟乙烯。即使水与氟树脂接触，氟树脂也不吸收水、也不膨胀。如已知那样，氟树脂具有优异的耐热性、耐化学药品性、绝缘性、非粘合性(不易粘附的性质)、低摩擦性(容易滑动的性质)。

线筒31一体地具有沿轴向延伸的圆筒部36以及从该圆筒部的两端向半径方向外侧延伸的圆形的凸缘部、即上侧凸缘部37和下侧凸缘部38。通过在圆筒部36的外周部紧密地卷绕绝缘电线39(仅示出一部分)而形成线圈32。通过由基底覆膜33没有遗漏地覆盖这些线筒31和线圈32的外表面部的整体，从而形成圆形环状且截面大致四边形的第一线圈组件4A。

另外，通过由外侧覆膜34没有遗漏地覆盖第一线圈组件4A的外表面部的整体，从而形成圆形环状且截面大致四边形的第二线圈组件4B(线圈组件4)。外侧覆膜34的膜厚t2优选为1～50μm左右。详细情况后述说明，通过该外侧覆膜34保护基底覆膜33，能够防止燃料中的水与基底覆膜33接触。

线圈孔35在轴向和半径方向上形成为比线圈组件4稍大的截面大致四边形。轴向上的线圈孔35的长度L1相对于线圈组件4的长度L2具有较多余量而较大。但是，半径方向上的线圈孔35的宽度W1相对于线圈组件4的宽度W2并没有那么大。换言之，线圈组件4相对于线圈孔35的嵌合没有那么宽松。由此，能够提高线圈组件4的半径方向的定位精度。线圈孔35与线圈组件4的宽度的差(W1-W2)即二者的半径方向的间隙的大小，比长度的差(L1-L2)即二者的轴向的间隙的大小更小。

在图示示例中，在半径方向外侧的线圈组件4的外周面部40与线圈孔35的外周面部41之间几乎没有间隙，仅在半径方向内侧的线圈组件4的内周面部42与线圈孔35的内周面部43之间具有间隙。但是，这也存在相反的情况，也存在在双方具有间隙的情况。无论哪种情况，二者的半径方向的合计间隙都小。

在线圈孔35与线圈组件4的间隙中填充有由第三树脂材料形成的填充材料44。第三树脂材料例如为环氧树脂。在线圈孔35中插入线圈组件4并进行定位后，通过注射工艺在这些间隙中填充填充材料44。

线圈组件4在线圈孔35内能够在轴向上比较自由地进行定位，在本实施方式中被定位于轴向中心。由此，在线圈组件4的上下，在与线圈孔35之间形成大致均等的一定以上的间隙。此外，线圈孔35的下端开放，但为了方便，将其视为封闭的情况进行说明。另一方面，线圈组件4在线圈孔35内在半径方向上也被定位，但该位置存在由产品公差引起的偏差，在本实施方式的情况下其偏向外侧。在该定位状态下，通过注射工艺向间隙中填充液状的填充材料44，之后进行干燥。

干燥后的填充材料44并非粘接于线圈组件4的外表面及线圈孔35的内表面，主要通过其形状以及与对方表面的摩擦而保持于间隙内。特别是，如图示示例那样，如果在线圈组件4的外周面部40与线圈孔35的外周面部41之间几乎没有间隙的情况下，填充材料44无法进入到它们之间或仅部分地进入，也存在两个表面局部地直接接触的情况。因此，虽然存在填充材料44，但线圈孔35与线圈组件4的间隙并没有被完全密封。另外，线圈组件4与填充材料44之间也没有被完全密封。进而，在使用喷射器时，具有不同的热膨胀系数的线圈组件4、线圈孔35以及填充材料44这三者分别反复膨胀收缩，因此在三者之间容易产生间隙。

在形成于线圈组件4的上侧、下侧以及半径方向内侧的与线圈孔35的间隙中设有比较充分的厚度的填充材料44。另外，设于下侧的间隙的填充材料44封堵线圈孔35的下端开放部，并且形成为与定子铁芯3的下表面部3A为同一平面。该填充材料44与定子铁芯3的下表面部3A一起，几乎始终接触充满在阀室11内的燃料。

图2表示吸附时的电枢5，此时在电枢5与定子铁芯3的下表面部3A之间形成有大小L的间隙21。

接着，设想没有外侧覆膜34的比较例，参照图3来说明该比较例的问题点。此外，比较例除了没有外侧覆膜34以外，与本实施方式相同。因此，对与本实施方式相同的部分在图中标注相同的附图标记并省略说明。

如图3所示，在比较例中，第一线圈组件4A的外周面部40A与线圈孔35的外周面部41之间的间隙小，仅局部地存在填充材料44。因此，在该间隙中，燃料、特别是燃料中包含的水如空心箭头F那样浸入并渗入。

于是，水与基底覆膜33接触并被吸收，由此基底覆膜33膨胀或溶胀。另外，在该水通过基底覆膜33而到达线筒31的情况下，由于水被线筒31吸收，因此线筒31有时溶胀。

这样，第一线圈组件4A膨胀，如图所示，下侧的填充材料44以及第一线圈组件4A有时从线圈孔35向下方伸出。

于是，在喷射器1的开阀时，伸出的填充材料44与向吸附方向即上方移动的电枢5接触，阻碍电枢5的升程。并且，电枢5的升程量比正常时减短，突起20不能与定子铁芯3的下表面部3A抵接，电枢5与定子铁芯3的间隙21的大小增加至比正常时的L大的L’。

结果，与正常时相比，阀芯14的升程量即开度不足，针阀的上升延迟。并且，针阀的开阀定时延迟，并且闭阀定时提前，产生喷射器的工作不良。

另外，虽然程度较小，但第一线圈组件4A的膨胀有时也因在通电时成为高温(例如约150℃)的线圈32的热而产生。即，由于该热，第一线圈组件4A热膨胀。

上述中，示出了水浸入到第一线圈组件4A的外周面部40A与线圈孔35的外周面部41的间隙的示例，同样，也存在水浸入到第一线圈组件4A的外周面部40A与填充材料44的间隙而产生溶胀的情况。

另一方面，还存在膨胀而从线圈孔35伸出的第一线圈组件4A难以返回原来的位置这一问题。即，虽然第一线圈组件4A暂时溶胀，但如果时间经过，吸收的水蒸发，则第一线圈组件4A收缩至原来的大小。但是，第一线圈组件4A的外周面部40A与线圈孔35的外周面部41之间的摩擦较大，二者容易钩挂，因此第一线圈组件4A无法返回原来的位置，不能消除从线圈孔35的伸出。因此，可能产生不能消除上述的电枢5的升程量不足以及喷射器工作不良的情况。

因此，在本实施方式中，通过外侧覆膜34覆盖第一线圈组件4A。由此，能够从水中保护第一线圈组件4A，抑制水与第一线圈组件4A接触。并且，能够抑制第一线圈组件4A的溶胀，并抑制由此引起的从线圈孔35的伸出以及喷射器工作不良。

另外，能够减少线圈组件4的外周面部40与线圈孔35的外周面部41之间的摩擦，使线圈组件4容易滑动。因此，在线圈组件4A暂时溶胀、之后收缩时，能够使线圈组件4返回到原来的位置，消除从线圈孔35的伸出以及喷射器工作不良。

在本实施方式中，不仅是第一线圈组件4A的外周面部4A，通过外侧覆膜34覆盖外表面部整体。因此，不论水向第一线圈组件4A的外表面部的哪一个位置浸入，该水都被外侧覆膜34遮挡，能够抑制该水到达第一线圈组件4A的外表面部。

此外，构成外侧覆膜34的第二树脂材料一般比构成基底覆膜33的第一树脂材料高价。因此，外侧覆膜34的膜厚t2优选为比基底覆膜33的膜厚t1(参照图2)薄，由此能够实现材料费的削减。

另外，为了减少线圈组件4的外周面部40与线圈孔35的外周面部41之间的摩擦，也可以使线圈孔35的外周面部41的表面粗糙度从例如研磨程度(例如0.8S)减小至精密切削加工程度(例如6.3S)。这样，在线圈组件4溶胀后收缩时，能够使线圈组件4更容易返回到原来的位置。

接着，说明变形例。此外，对与上述基本实施方式相同的部分在图中标注相同的附图标记并省略说明，以下，主要说明与基本实施方式的不同点。

在图4所示的变形例中，外侧覆膜34覆盖第一线圈组件4A的外周面部40A和内周面部45A、以及插入方向侧即上侧的端面部46A，但不覆盖反插入方向侧即下侧的端面部47A。代替地，下侧的端面部47A被填充材料44覆盖。另外，在半径方向内侧的线圈组件4的内周面部42与线圈孔35的内周面部43之间几乎不存在间隙。即，线圈组件4向线圈孔35的嵌合更紧密，二者的半径方向的合计间隙更小。

根据本变形例，由于在效果高的部位选择性地设置外侧覆膜34，在不是这样的部位未设置外侧覆膜34，因此能够高效地使用比较高价的第二树脂材料，能够节约材料费用。

即，如上所述，由于在线圈组件4与线圈孔35的半径方向外侧以及内侧的狭窄间隙中难以填充填充材料44，因此如附图标记F1、F2所示，水容易浸入。因此，通过在位于该间隙附近的第一线圈组件4A的外周面部40A和内周面部45A覆盖外侧覆膜34，能够抑制水与该外周面部40A和内周面部45A接触。

另一方面，由于在线圈组件4的上下，在与线圈孔35之间存在较大的间隙，因此容易填充填充材料44。因此，即使在第一线圈组件4A的上侧的端面部46A及下侧的端面部47A不覆盖外侧覆膜34，也能够覆盖填充材料44，因此有可能没有问题。因此，可考虑在这些端面部46A、47A不覆盖外侧覆膜34的例子。

但是，如附图标记F1、F2所示，若浸入的水到达插入方向侧即上侧的端面部46A附近，则该水滞留而难以排出，因此有可能与端面部46A接触。因此，在本变形例中，通过在该端面部46A覆盖外侧覆膜34，从而可靠地抑制水向端面部46A的接触。

另一方面，相反地，也可以考虑通过外侧覆膜34不覆盖上侧的端面部46A而仅覆盖下侧的端面部47A的变形例。因此，结果，可以具有覆盖上侧的端面部46A和下侧的端面部47A的一方而不覆盖另一方，或者双方都不覆盖的变形例。

以上，详细说明了本公开的实施方式，但是本公开的实施方式和变形例也可以考虑其他各种情况。

(1)例如，成为线筒31和基底覆膜33的溶胀的原因的特定的液体也可以是水以外的液体。另外，能够吸收特定的液体而膨胀的第一树脂材料也可以是聚酰胺树脂以外的树脂材料。也就是说，特定的液体与第一树脂材料的组合也可以是水与聚酰胺树脂以外的组合。也可以使线筒31和基底覆膜33的树脂材料彼此不同。

(2)即使万一水被线筒31和基底覆膜33的至少一方吸收，也可以以该水容易蒸发的方式，由多孔质(例如Gore-tex(注册商标)这样的多孔质聚四氟乙烯)形成该至少一方。由此，能够抑制该至少一方的溶胀。

(3)为了在线圈组件4万一溶胀的情况下自动地检测由此导致的伸出，也可以设置检测装置。在这种情况下，检测装置包括：升程传感器，其检测通电时的电枢5的升程量；以及检测单元，其在由升程传感器检测出的升程量降低至规定的阈值以下时判断为产生伸出。检测装置也可以还包括警告装置(例如警告灯)，其在检测单元判断为产生伸出时由检测单元启动。

由此，由于能够不依赖目视等而自动地检测伸出，因此能够容易地发现喷射器的工作不良。另外，由于能够通过警告装置进行警告，因此能够促使用户更换喷射器，早期地消除异常。

本公开的实施方式并不仅限于所述实施方式，由保护范围规定的本公开的思想中包含的所有变形例及应用例、等同物包含在本公开中。因此，本公开不应该被限定地解释，也能够应用于属于本公开的思想的范围内的其他任意技术。

本申请基于2020年8月11日申请的日本国专利申请(特愿2020-135843)，并将其内容作为参考援引至此。

工业可利用性

本公开能够在应用于燃料喷射用喷射器的电磁阀中广泛应用。

附图标记说明

1 喷射器

2 电磁阀

3 定子铁芯

4A 第一线圈组件

4B 第二线圈组件

5 电枢

31 线筒

32 线圈

33 基底覆膜

34 外侧覆膜

40A 外周面部

44 填充材料

45A 内周面部

46A 上侧的端面部

47A 下侧的端面部

Claims (8)

1.一种电磁阀，是应用于燃料喷射用喷射器的电磁阀，其特征在于，包括：

线筒，其由能够吸收燃料中的特定的液体而膨胀的第一树脂材料形成；

线圈，其设于所述线筒的外周部；

第一覆膜，其覆盖所述线筒和所述线圈的整体，由所述第一树脂材料形成；以及

第二覆膜，其覆盖所述第一覆膜，由即使与所述特定的液体接触也不膨胀的第二树脂材料形成。

2.如权利要求1所述的电磁阀，

所述第二树脂材料是氟树脂。

3.如权利要求1或2所述的电磁阀，

所述特定的液体是水，所述第一树脂材料是聚酰胺树脂。

4.如权利要求1至3的任意一项所述的电磁阀，

所述线筒、所述线圈以及所述第一覆膜形成第一线圈组件；

所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的外表面部整体。

5.如权利要求1至3的任意一项所述的电磁阀，

所述线筒、所述线圈以及所述第一覆膜形成第一线圈组件；

所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的内周面部和外周面部，不覆盖所述第一线圈组件的轴向的两个端面部中的至少一方。

6.如权利要求1至3的任意一项所述的电磁阀，

所述线筒、所述线圈以及所述第一覆膜形成第一线圈组件；

所述第一线圈组件和所述第二覆膜形成第二线圈组件；

所述电磁阀包括：

定子铁芯，其具有供所述第二线圈组件插入的线圈孔；

填充材料，其填充于所述线圈孔和所述第二线圈组件的间隙且由第三树脂材料形成；以及

电枢，其根据所述线圈的通电状态而相对于所述定子铁芯吸附分离。

7.如权利要求6所述的电磁阀，

所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的外表面部整体。

8.如权利要求6所述的电磁阀，

所述第二覆膜覆盖所述第一线圈组件的内周面部和外周面部、以及插入方向侧的端面部，不覆盖反插入方向侧的端面部，

所述填充材料覆盖所述第一线圈组件的反插入方向侧的端面部。