CN1924343A - 电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电磁阀，其用于具有内部空间的燃油喷射阀。燃油被包括在内部空间中。该电磁阀包括在通电时形成电磁体的电磁线圈。该电磁阀还包括被电磁体磁化的定子。该电磁阀还包括设置在内部空间中、在定子磁化时被吸引到定子且朝向定子移动的电枢。该电枢还包括面朝定子的被吸引表面、与被吸引表面相反的第二表面、设置在被吸引表面中的凹部、从被吸引表面到第二表面贯穿电枢的至少一个通孔、和在凹部和所述至少一个通孔之间建立连通的至少一个连通凹槽。

Description

电磁阀
技术领域
本发明涉及一种用于燃油喷射阀的电磁阀。
背景技术
已经进行努力来减少二氧化碳(CO2)和净化汽车排放物，进而减少对环境的有害效果。例如，就柴油机而言，已经提出增加喷射油的压力、在多个阶段中喷射燃油以及类似方法，来对排放物进行改进。为了实现这些目的，喷油器的电磁阀通常需要高的响应性和较短的喷射间隔。
然而，传统的电磁阀具有一些缺点。例如，当磁线圈通电且使定子磁化时，电枢被定子吸引且以高速在燃油中移动。传统的电磁阀中的电枢会遇到燃油的阻力(即流体动力阻力，fluid drag)。流体动力阻力对响应性具有不利的效应。
为了部分地解决这个问题，美国专利No.6,648,248(日本专利No.2001-304448)公开了一种带有通道的装置，该通道在填充有燃油的阀腔体和喷油器的排出通道之间建立了连通。通道设置在电枢周围。然而，通道设置在除电磁阀之外的其他部件中。这使得喷油器的结构复杂化，从而导致成本增加。
另一种技术如图7所示。如图所示，在电枢100的外周表面中形成有凹口110。同时也包括连通凹槽130，其在凹口110和形成于电枢100中央的中央凹部120之间建立了连通。当电枢100以高速在燃油中移动时，所产生的流体动力阻力会因此减少。
然而，该技术也具有某些缺点。具体而言，当电枢100由高磁性材料(例如硅钢)形成以增强螺线管的响应性时，电枢100的强度相对较低。(例如，硅钢具有高的磁性能，但其是强度较低的材料。)同时，电枢100通常例如在凹口110和中央凹部120之间包括相对薄壁部分。应力集中会在这些薄壁部分处发展。因此，如果电枢100由强度相对低的磁性材料制成，则难以在电枢100的薄壁部分中形成具有足够通道面积的连通凹槽130。
发明内容
本发明公开了一种电磁阀，其用于具有内部空间的燃油喷射阀。燃油被包括在内部空间中。该电磁阀包括在通电时形成电磁体的电磁线圈。该电磁阀还包括被电磁体磁化的定子。该电磁阀还包括设置在内部空间中、在定子磁化时被吸引到定子且朝向定子移动的电枢。该电枢还包括面朝定子的被吸引表面、与被吸引表面相反的第二表面、设置在被吸引表面中的凹部、从被吸引表面到第二表面贯穿电枢的至少一个通孔、和在凹部和所述至少一个通孔之间建立连通的至少一个连通凹槽。
附图说明
图1是用于燃油喷射阀中的电磁阀的一个实施例的剖视图；
图2是用于图1中电磁阀的电枢的俯视图；
图3是带有图1中电磁阀的燃油喷射阀的剖视图；
图4是用于电磁阀的电枢的另一个实施例的俯视图；
图5是电磁阀的另一个实施例的剖视图；
图6是用于电磁阀的电枢的另一个实施例的剖视图；且
图7是电磁阀中的现有电枢的俯视图。
具体实施方式
首先参考图1-3，公开了用于燃油喷射阀1的电磁阀6的一个实施例。在一个实施例中，燃油喷射阀1用于柴油发动机的共轨燃油喷射系统中。如图3所示，燃油喷射阀1包括喷嘴2、喷嘴支架3、控制活塞4、孔板5、电磁阀6等等。
喷嘴2由喷嘴主体7和喷针8构成，在以下将详细进行说明。喷嘴2在和电磁阀6相反的一端(即图3中的下端)通过锁紧螺母9固定到喷嘴支架3上。
喷嘴主体7包括容置喷针8的引导孔10、将燃油引导到引导孔10内的燃油通道11、当喷针8提升时燃油喷射所流经的喷嘴孔12等等。
引导孔10是从喷嘴主体7的上端面朝向喷嘴主体7的梢部进行钻孔，且在引导孔10的端部处形成有锥形座靠面(seat face)。在引导孔10的中点处形成有内径扩大的燃料贮槽13。
燃油通道11的上游端在喷嘴主体7的上端面处开口，且与形成在喷嘴支架3中的燃油通道14流体连通。燃油通道11的下游端与燃料贮槽13流体连通。
喷针8包括滑动部分8a和柄杆部分8b，其中滑动部分8a可滑动地在燃料贮槽13上方设置在引导孔10中，柄杆部分8b在燃料贮槽13下方设置在引导孔10中。在滑动部分8a和柄杆部分8b之间包括间隙。柄杆部分8b的外径略微小于滑动部分8a的外径。因此，可确保引导孔10的内表面和柄杆部分8b的外表面之间具有环形间隙(该环形间隙称为燃油通道15)。座靠线位于柄杆部分8b的端部，且该座靠线可座靠在喷嘴主体7的座靠面上，并堵塞燃油通道15和喷嘴孔12之间的流体连通。
喷嘴支架3设置有管道接头16。高压燃油通过连接到该管道接头16上的燃油管(未示)从共轨中进行供应。用于过滤燃油的杆过滤器18安装在管道接头16中的内部通道17中。
喷嘴支架3包括用于容置控制活塞4的筒形孔20和压力销19。上述燃油通道14被包括在喷嘴支架3中，且从管道接头16向喷嘴2引导高压燃油。喷嘴支架3也包括朝向孔板5引导高压燃油的燃油通道21。用于安装电磁阀6的筒形壁部分22设置在喷嘴支架3的上端处。
控制活塞4可滑动地设置在喷嘴支架3中的筒形孔20中。在压力腔23(以下将详细描述该压力腔23)中的油压作用于控制活塞4的上端面。
压力销19连接到控制活塞4的下部分(即与压力腔相反的一侧)，且压力销19的下端面抵靠着喷针8的上端面。压力销19和控制活塞4一体地移动。由于设置在压力销19的下部分周围的弹簧24的推压力，压力销19朝向阀关闭方向(即图3中向下方向)挤压喷针8。
孔板5设置在喷嘴支架3中的筒形壁部分22中的端面上。阀体25也在孔板5上方设置在筒形壁部分22中。通过使得阀体25和筒形壁部分22的内周表面螺纹接合来紧固孔板5。如图1所示，孔板5包括压力腔23，该压力腔23与喷嘴支架3中的筒形孔20相连通。孔板5也包括入口孔26，其与形成于喷嘴支架3中的燃油通道21相连通且将高压燃油引导入压力腔23内。此外，孔板5包括出口孔27(即燃油通道)，当电磁阀6打开时，该出口孔27将高压燃油从压力腔23中排出。
电磁阀6包括电磁线圈28，该电磁线圈28在通电时形成电磁体。电磁阀6还包括定子29，其形成围绕电磁线圈28的磁路。此外，电磁阀6包括和定子29相反方向进行移动的电枢30。此外，电磁阀6包括球阀31，其与电枢30一起移动来打开和关闭出口孔27。电磁阀6通过紧固螺母32固定在喷嘴支架3中的筒形壁部分22上。
电磁线圈28缠绕在树脂线轴33上，且设置在定子29中。电磁线圈28最少部分地由树脂材料34包封。
定子29由例如铁的铁磁性材料制成。当电磁线圈28通电时，定子29由于产生的磁通量被磁化。定子29具有轴向延伸的中央孔35。中央孔35与燃油排出通道37流体连通。流体排出通道37设置在端部壳体36中，该端部壳体36设置在和电枢30相反的定子29一侧上。
树脂连接器38安装在端部壳体36上。端子39设置在树脂连接器38中，且电磁线圈28通过金属导线端子40电连接到端子39上。
在一个实施例中，电枢30由高磁性材料例如硅钢制成。电枢30设置在阀腔体41中，该阀腔体41在喷嘴支架3的筒形壁部分22内侧限定在定子29和阀体25之间。此外，电枢30包括轴部分42，其从中央部分偏离定子29地突伸出来。电枢30包括面朝定子29的被吸引表面30h和与被吸引表面30h相反的第二表面30j。轴部分42可滑动地设置在阀体25中央的滑动孔中。
阀腔体41填充有燃油，且通过定子29中的中央孔35与排出通道37相连通。
弹簧43贯穿定子29中的中央孔35。电枢30被弹簧43推压偏离定子29(即图1中的向下方向)。当电磁线圈28断电时，在电枢30和定子29之间维持了预定的间隙。当电磁线圈28通电且定子29因而被磁化时，电枢30朝向被磁化的定子29被吸引。然后，电枢30朝向定子29移动以抵靠着定子29的端面。
在阀体25中包括与上述阀腔体41相连通的连通孔44。油道45也包括在阀体25中，且在球阀31打开出口孔27时该油道45与出口孔27相连通。油道45与连通孔44的侧面流体连通。
球阀31保持在轴部分42的下端处。当电磁线圈28断电时，电枢30被弹簧43推压偏离定子29，且结果使得球阀31克服压力腔23中的油压封闭了出口孔27。当电磁线圈28通电时，电枢30被朝向定子29吸引，且球阀被迫利用压力腔23中的油压打开出口孔27。并且，当电磁线圈28断电时(即球阀31已经关闭出口孔27时)，在电枢30的表面和板46之间维持了相对小的间隙。
如图2所示，电枢30包括位于被吸引表面30h的轴向中心(即面朝定子29且被磁化定子29所吸引的电枢30的表面)处的中央凹部30a。电枢30也包括多个通孔30b，其从被吸引表面30h穿过电枢30延伸至电枢30的第二表面30j。电枢30还包括多个连通凹槽30c，其沿径向在被吸引表面30h上延伸。连通凹槽30c在中央凹部30a和通孔30b之间建立了连通。斜面30d(例如45°的斜面)形成在第二侧30j上的电枢30的外边缘处。
中央凹部30a从电枢30的被吸引表面30h大约半中间地(half way)沿轴向穿过电枢30朝向第二表面30j延伸。电枢30的中央凹部30a与定子29的中央孔35轴向对齐，且与其流体连通。
通孔30b沿周向彼此等间距地间隔开。在所示实施例中，共有三个沿周向彼此间隔120°的通孔30b。当电枢30抵靠着定子29时，通孔30b通过电枢30的斜面30d与阀腔体41流体连通。这样，即使电枢30抵靠着定子29，在阀腔体41、斜面30d、通孔30b、连通凹槽30c、中央凹部30a和中央孔35之间存在着流体通道。
连通凹槽30c被形成为沿垂直于各自轴线具有矩形的横截面。连通凹槽30c建立了各自通孔30b和中央凹部30a之间的流体连通。
多个凹口30e也包括在电枢30中的通孔30b之间。凹口30e沿径向从外周处向内延伸，且大致为V型。在一个实施例中，凹口30e通过切割而形成。凹口30e沿周向等间距地间隔开。在所示的一个实施例中，共有三个沿周向以间隔角120°间隔开的凹口30e。
在操作当中，当电磁线圈28断电时，球阀31封闭了出口孔27。因此，由于压力腔23中的油压和弹簧24的力大于沿阀开启方向向上推动喷针8的油压力，所以喷针8被朝向阀关闭方向推压。结果使得，喷针8的座靠线停靠在座靠面上，以堵塞燃油通道15和喷嘴孔12之间的连通，并且不会喷射燃油。
当电磁线圈28通电且形成电磁体时，朝向定子29方向吸引电枢30，且该电枢30克服弹簧43的推压力朝向定子29进行移动。结果使得，由于压力腔23中的油压，球阀31开启了出口孔27。
这样，因为流体流经出口孔27，压力腔23中的油压减少。同时，喷针8朝向开启方向移动。然后，通过燃油通道15供应的燃油从喷嘴孔12进行喷射。
当从电磁线圈28切断电源时，电磁体停止发挥作用，电枢30被弹簧43推压离开定子29，且球阀31封闭了出口孔27。这样，压力腔23中的油压再次升高。当沿阀关闭方向推压喷针8的力超过沿阀开启方向向上推动喷针8的油压力时，喷针8朝向关闭方向移动。这样，喷针8的座靠线停靠在座靠面上，以堵塞燃油通道15和喷嘴孔12之间的连通，进而终止了喷射。
由于电枢30移动经过阀腔体41中的燃油，在该实施例中用于燃油喷射阀1当中的电磁阀6会遭受到阻力(即流体动力阻力)。如上所述，电枢30的被吸引表面30h包括连通凹槽30c，该连通凹槽30c建立了通孔30b和中央凹部30a之间的流体连通；并且，电枢30的第二表面30j包括位于周向边缘上的斜面30d。通孔30b和阀腔体41通过斜面30d彼此连通。因此，燃油能够通过通孔30b在阀腔体41和中央孔35之间流动。结果使得，电枢30在移动过程中遇到的流体动力阻力较小。因此，可提高电磁阀6的响应性。
在一个实施例中，电枢30由硅钢(高磁性但强度相对较低的材料)形成。电枢30由于硅钢而具有改进的响应性，并且尽管存在连通凹槽30c，电枢30由于上述的构造而不太容易破裂或发生其他失效。与现有技术不同，本实施例中的连通凹槽30c建立了通孔30b和中央凹部30a之间的流体连通。这样，当外部力(例如当电枢碰撞定子29时产生的碰撞力)施加到电枢30上时，应力集中会被较好地进行分配(即应力集中不太可能在连通凹槽30c上集中)。因此，即使电枢30由硅钢制成，连通凹槽30c的通道区域(深度和凹槽宽度)也是足够的大以减少流体动力阻力。
参考图4，示意说明了电枢30的另一个实施例。在该实施例中，电枢30包括第一连通凹槽30c，其在中央凹部30a和通孔30b之间建立了流体连通。在该实施例中的电枢30包括形成在被吸引表面30h中的第二连通凹槽30f。第二连通凹槽建立了电枢30中的凹口30e和中央凹部30a之间的流体连通。
这样，在图4的实施例中，通过形成第二连通凹槽30f而形成了两个通道系统。燃油可以通过这些通道流经阀腔体41和定子29中的中央孔35之间。所以，有可能进一步减少电枢30移动时的流体动力阻力，以获得更稳定的响应性。
第二连通凹槽30f的深度、宽度等可以适当地进行选择，以确保电枢30的所需强度。
参考图5，示例说明了电枢30的另一个实施例。在该实施例中，电磁阀6包括形成在包封电磁线圈28的树脂材料34中的环形凹槽34a。在这种情况下，形成在电枢30中的凹口30e和通孔30b通过形成在树脂材料34中的环形凹槽34a而彼此连通。因此，通过凹口30e以及通孔30b，流体可以在阀腔体41和定子29中的中央孔35之间流动。
参考图6，示例说明了电枢30的另一个实施例。在该实施例中，电枢30包括台阶30g来取代上述的斜面30d。相应地，在所示实施例中，通孔30b和阀腔体41通过该台阶30g彼此流体连通。
在图1-3所示的燃油喷射阀1当中，流体排出通道37设置在端部壳体36中，且与定子29中的中央孔35相连通。在另一个实施例中，排出通道37设置在一个除端部壳体36之外的部件中，例如设置在喷嘴支架3中。
尽管仅仅选择了一些实施例来示例说明本发明，但是很明显地，对于本领域的其他熟练人员而言，可以在不偏离上述公开范围的情况下进行各种变更和修改。此外，前述的各个实施例的描述仅仅是示例性的，不用于限制所附录的权利要求书及其等同物。

Claims (6)

1.一种电磁阀，其用于具有内部空间的燃油喷射阀，其中燃油被包括在内部空间中，该电磁阀包括：
在通电时形成电磁体的电磁线圈；
被电磁体磁化的定子；
设置在内部空间中、在定子磁化时被吸引到定子且朝向定子移动的电枢；
其中，所述电枢包括面朝定子的被吸引表面、与被吸引表面相反的第二表面、设置在被吸引表面中的凹部、从被吸引表面到第二表面贯穿电枢的至少一个通孔，和在凹部和所述至少一个通孔之间建立连通的至少一个连通凹槽。
2.如权利要求1所述的电磁阀，其中该电枢包括沿周向彼此等间距间隔开的多个通孔。
3.如权利要求1所述的电磁阀，其中电枢还包括设置在第二表面的周向边缘上的斜面和台阶中的至少一个，其中所述至少一个通孔通过所述斜面和台阶中的至少一个与内部空间进行流体连通。
4.如权利要求1所述的电磁阀，其中电枢由硅钢制成。
5.如权利要求1所述的电磁阀，其中电枢还包括沿径向从电枢的外周向内延伸的至少一个凹口。
6.如权利要求1所述的电磁阀，其中定子包括孔，其中电枢的凹部与所述孔流体连通。
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