DE2946574A1

DE2946574A1 - ELECTROMAGNETIC DEVICE

Info

Publication number: DE2946574A1
Application number: DE19792946574
Authority: DE
Inventors: Alec Harry Seilly
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-11-19
Publication date: 1980-08-21
Also published as: IT1125831B; AU5302279A; FR2448777A1; BR7907516A; JPS55107084A; IT7927387A0

Description

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description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Vorrichtung, die aus einer magnetisierbaren Armatur, einem magnetisierbaren Magnetjoch und einer diesem Joch zugeordneten Wicklung besteht, welche während des Betriebs, wenn sie von elektrischem Strom von einem Erregerkreis durchflossen wird, das Joch magnetisiert, wodurch eine Bewegung der Armatur hervorgerufen wird, die eine Verringerung des magnetischen Widerstandes des Kraftflußweges oder der Kraftflußwege zwischen dem Joch und der Armatur zu bewirken versucht.The invention relates to an electromagnetic device, which consists of a magnetizable armature, a magnetizable magnetic yoke and one associated with this yoke Winding, which during operation, when electric current flows through it from an excitation circuit, the yoke is magnetized, causing the armature to move, reducing the magnetic force Resistance of the power flow path or the power flow paths between tried to effect the yoke and the valve.

Bei solchen Vorrichtung ist es häufig notwendig, eine Anzeige über das Ausmaß der Bewegung der Armatur zu erhalten, und eine solche Anzeige kann durch einen Umwandler geliefert werden, der auf die Bewegung der Armatur anspricht. Es ist nicht immer leicht, einen Umwandler innerhalb einer solchen Vorrichtung unterzubringen, und selbst dann, wenn dies möglich ist, müssen elektrische Anschlüsse für den Umwandler an der Vorrichtung vorgesehen werden.In such devices it is often necessary to obtain an indication of the extent of movement of the armature, and one such indication can be provided by a transducer which is responsive to movement of the armature. It is not always easy to accommodate a transducer within such a device, and even if possible, must electrical connections for the converter are provided on the device.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, welche Mittel aufweist, mit deren Hilfe es möglich ist, eine Anzeige über die Bewegung der Armatur zu erhalten, ohne daß die Notwendigkeit für einen separaten Umwandler besteht.The aim of the present invention is a device of the type described above, which has means with whose help it is possible to get an indication of the movement of the armature without the need for one separate converter.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einer solchen Vorrichtung erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine mit dieser Wicklung verbundene elektrische Schaltung aufweist, welche ein Ausgangssignal liefert, das von dem elektrischen Widerstand der Wicklung abhängt.This aim is achieved according to the invention with such a device achieved, which is characterized in that it has an electrical circuit connected to this winding, which provides an output signal that depends on the electrical resistance of the winding.

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Ein Beispiel für eine elektromagnetische Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben, in welcher:An example of an electromagnetic device according to the invention is given below with reference to the drawing described in which:

Figur 1 die elektromagnetische Vorrichtung in Kombination mit einem Kraftstoffpumpe/Injektor für eine Verbrennungs-Kraftmaschine zeigt,Figure 1 shows the electromagnetic device in combination with a fuel pump / injector for an internal combustion engine shows,

die Figuren 2 und 3 Möglihckeiten der Verbindung der elektrischen Schaltung mit der Wicklung zeigen, undFigures 2 and 3 Möglihckeiten the connection of the electrical Show circuit with the winding, and

Figur 4 eine alternative Möglichkeit eines solchen Anschlusses erläutert.Figure 4 explains an alternative possibility of such a connection.

Wie die Figur 1 erkennen läßt, weist der Pumpe/Injektor 10 ein hohles zylindrisches, abgestuftes Gehäuse 11 auf, dessen schmäleres Ende einen Einspritzdüsenaufbau 12 hält. Dieser besteht aus einem Düsenkörper 13, der an dem einen Ende abgestuft ist, an dem er in dem Gehäuse 11 gehaltert ist; das Gehäuse 11 und der Düsenkörper 13 sind durch Elektronenstrahl schweißung miteinander verbunden worden. In den Körper 13 ist eine Bohrung eingeschnitten, und in dieser Bohrung ist gleitbar ein Ventilkörper 14 angeordnet, welcher einen Ventilkopf 15 aufweist, der an einem am äußeren Ende des Körpers 13 angeformtem Ventilsitz angreift. Der Ventilkörper 14 ist gekehlt oder anderweitig abgesetzt, damit dann, wenn der Kopf 15 von dem Sitz abgehoben wird, Kraftstoff durch die Bohrung in die zugehörige Verbrennungskammer fließen kann. Der Ventilkörper erstreckt sich von dem Ende der Bohrung, das vom Ventilsitz abgelegen ist, und er trägt einen Anschlag 16 für das eine Ende einer Spiraldruckfeder 17, deren anderes Ende an dem Körper 13 angreift. Der Ventilkopf wird daher gegen seinen Sitz gedrängt, und er wird von dem Sitz abgehoben durch den Kraftstoff druck, der sich in einer Pumpenkammer 18 innerhalb des schmäleren Teils des Körpers 11 entwickelt.As can be seen in FIG. 1, the pump / injector 10 has a hollow cylindrical, stepped housing 11, its narrower end an injector assembly 12 holds. This consists of a nozzle body 13 which is stepped at one end is on which it is supported in the housing 11; the housing 11 and the nozzle body 13 are by electron beam welded together. In the body 13 a hole is cut, and in this hole is Slidably arranged a valve body 14 which has a valve head 15 which is attached to one at the outer end of the body 13 attacks molded valve seat. The valve body 14 is grooved or otherwise stepped so that when the head 15 is lifted from the seat, fuel through the bore can flow into the associated combustion chamber. The valve body extends from the end of the bore that is from the valve seat is remote, and he carries a stop 16 for one end of a compression coil spring 17, the other end of the Body 13 attacks. The valve head is therefore urged against its seat and it is lifted from the seat by the fuel pressure developed in a pump chamber 18 within the narrower part of the body 11.

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Das Volumen der Pumpenkammer 18 wird verändert mittels eines Pumpenstempels 19, der in einer geflanschten Hülse 20 gleitbar angeordnet ist, die an einer in der Innenoberfläche des schmäleren Teils des Körpers 11 angeformten Stufe befestigt ist. Der Stempel 19 steht in der Auswärtsrichtung, d.h. in einer Richtung, in der das Volumen der Pumpenkammer 18 vergrößert wird, unter dem Druck einer Spiraldruckfeder 21, die sich zwischen der Hülse 20 und einem an dem Stempel angeformten Kopf 22 erstreckt. Die Hülse wird durch Walzen des Körpers 11 an Ort und Stelle gehalten.The volume of the pump chamber 18 is changed by means of a pump plunger 19 which is in a flanged sleeve 20 is slidably arranged, which is attached to a molded in the inner surface of the narrower part of the body 11 step is. The plunger 19 stands in the outward direction, i.e. in a direction in which the volume of the pump chamber 18 is enlarged, under the pressure of a compression coil spring 21, which is formed between the sleeve 20 and an on the punch Head 22 extends. The sleeve is held in place by rolling the body 11.

Der Stempel 19 ist mit Durchlässen versehen, die ein Rückschlagventil 23 aufnehmen, und über dieses Ventil kann Kraftstoff in die Pumpenkammer fließen, wenn der Stempel durch die Feder 21 auswärts bewegt wird.The punch 19 is provided with passages that have a check valve 23, and through this valve fuel can flow into the pump chamber when the plunger passes through the Spring 21 is moved outward.

Um eine Einwärtsbewegung des Stempels 19 zu bewirken, ist eine elektromagnetische Vorrichtung 24 vorgesehen, und diese liegt in dem breiteren Teil des Gehäuses 11. Die elektromagnetische Vorrichtung besteht aus einer hohlen, zylindrischen Armatur 25, welche nahe der Innenoberfläche des breiteren Teils des Gehäuses 11 angeordnet ist und welche aus magnetisierbarem Werkstoff hergestellt ist. Das Endstück der Armatur, welches näher zu dem schmäleren Teil des Gehäuses 11 liegt, ist auf einem Körper 26 montiert, der gleitbar auf einem zentralen Träger 27 sitzt. Der Körper 26 weist auch eine geschlitzte Verlängerung 28 auf, welche so angeordnet ist, daß sie an dem Kopf 22 des Stempels angreift. Der Träger 27 trägt an seinem unteren Ende auch ein Stützlager 28 A, auf welchem der Träger innerhalb des Gehäuses 11 ruht.In order to bring about an inward movement of the ram 19, an electromagnetic device 24 is provided and this lies in the wider part of the housing 11. The electromagnetic device consists of a hollow, cylindrical armature 25, which is arranged near the inner surface of the wider part of the housing 11 and which is made of magnetizable Material is made. The end piece of the fitting, which is closer to the narrower part of the housing 11, is open a body 26 which is slidably seated on a central support 27. The body 26 also has a slotted Extension 28 which is arranged so that it engages the head 22 of the punch. The carrier 27 is wearing its lower end also has a support bearing 28 A on which the carrier rests within the housing 11.

Die Innenoberfläche der Armatur ist mit einem zweigängiqon Schneckengewincie verseilen, welches ein Paar von spiral icjen Rippen 2D begrenzt. Außerdem bildet der zentrale Träger 27 ein Magnetjocn und ist ebenfalls mit einem Paar von spiralen RippenThe inside surface of the faucet has a two-passageway Strand a screw thread, which is a pair of spiral icjen Ribs 2D limited. In addition, the central support 27 forms a magnet joint and is also provided with a pair of spiral ribs

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30 versehen. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Rippen 29 und 30 sind gegen die Längsachse des Pumpe/ Injektors geneigt und haben im entregten Zustand (wie dargestellt) der elektromagnetischen Vorrichtung einen Abstand voneinander. Der zentrale Träger besitzt in den beiden spiraligen Rinnen, die von den Rippen 30 begrenzt werden, eine elektrische Wicklung 31, und diese Wicklung ist zweck mäßigerweise dadurch gebildet, daß eine Drahtlänge entlang der einen Rinne von dem einen Ende des Trägers und zurückkehrend von dem anderen Ende des Trägers entlang der anderen Rinne gewickelt worden ist. Die Wicklung kann eine Anzahl von Windungen wie erforderlich aufweisen. Wenn die Wicklung erregt wird, nehmen die beiden Rippen 30 entgegengesetzte magnetische Polarität an, und es bilden sich Kraftflußwege aus, welche auch die Luftspalte zwischen den Rippen 29 und einschließen. Infolgedessen wird die Armatur durch die Magnetkräfte in einer Richtung bewegt, daß der magnetische Widerstand der Luftspalte verringert wird, und in dem dies geschieht, erfolgt eine Einwärtsbewegung des Stempels 19, die zu einer Erhöhung des Kraftstoffdrucks in der Pumpenkammer führt. Wenn der Druckanstieg hinreichend groß ist, um den Kopf 15 des Ventilkörpers von seinem Sitz abzuheben, wird Kraftstoff an die zugehörige Verbrennungskammer geliefert, bis die Rippen 29 und 30 sich einander berühren. Wenn die Wicklung entregt wird, kehren der Stempel und die Armatur in die dargestellte Position zurück mit einer Geschwindigkeit, die davon abhängt, wie schnell Kraftstoff in die Kammer 18 fließen kann.30 provided. The opposing surfaces of the ribs 29 and 30 are against the longitudinal axis of the pump / Injectors inclined and have a distance in the de-energized state (as shown) of the electromagnetic device from each other. The central support has in the two spiral grooves which are delimited by the ribs 30, an electrical winding 31, and this winding is conveniently formed by running a length of wire along one channel from one end of the beam and returning from the other end of the beam along the other Gutter has been wrapped. The winding can have a number of turns as required. When the winding is energized becomes, the two ribs 30 assume opposite magnetic polarity, and there are power flow paths which also include the air gaps between the ribs 29 and. As a result, the valve is through the Magnetic forces move in a direction that the magnetic resistance of the air gaps is reduced, and in which this happens, there is an inward movement of the plunger 19, which leads to an increase in the fuel pressure in the pump chamber leads. When the pressure rise is sufficient to lift the head 15 of the valve body from its seat, fuel becomes fuel delivered to the associated combustion chamber until the ribs 29 and 30 touch each other. When the winding de-energizes the punch and the armature return to the position shown at a speed that depends on how fast fuel can flow into the chamber 18.

Der zentrale Träger 27 wird von einem Verschluß 32 getragen, welcher auf dem Gehäuse 11 mittels einer überwurfmutter 33 gehalten wird. Der Verschluß weist einen Kraftstoffeinlaß 34 auf, welcher mit dem Inneren des breiteren Abschnitts des Gehäuses über einen Durchgang 36 in Verbindung steht. Außerdem ist eine elektrische Anschlußklemme 35 vorgesehen, die mit demThe central support 27 is carried by a lock 32 which is attached to the housing 11 by means of a union nut 33 is held. The closure has a fuel inlet 34 which communicates with the interior of the wider portion of the housing via a passage 36 in communication. aside from that an electrical terminal 35 is provided, which is connected to the

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einen Ende der Wicklung 31 verbunden ist, deren anderes Ende mit dem Verschluß verbunden ist. Die Armatur weist eine Zunge 37 auf, die in einem in dem Gehäuse 11 angeformten axialen Schlitz liegt und die eine Winkelbewegung der Armatur verhindert.one end of the coil 31 is connected, the other end of which is connected to the shutter. The fitting shows a tongue 37 which is integrally formed in a housing 11 axial slot and prevents angular movement of the valve.

Um die Kraftstoffmenge zu steuern, die durch den Düsenaufbau geliefert wird, wird die Rückkehrbewegung des Pumpenstempels unter der Wirkung der Feder sorgfältig bestimmt. Diese Rückkehrbewegung des Stempels kann unmittelbar vor der Lieferung von Kraftstoff an den Motor oder eine gewisse Zeit vor der Lieferung von Kraftstoff stattfinden, in welchem Falle der Stempel, wenn die erforderliche Kraftstoffmenge in die Pumpenkammer eingetreten ist, durch partielle Erregung der elektromagnetischen Vorrichtung festgehalten wird.To control the amount of fuel supplied by the nozzle assembly is delivered, the return movement of the pump plunger under the action of the spring is carefully determined. This return movement The stamp can be immediately prior to the delivery of fuel to the engine or some time prior to the Delivery of fuel take place, in which case the stamp when the required amount of fuel in the pump chamber occurred, is held by partial excitation of the electromagnetic device.

Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, wird die Wicklung 31 mit Erregerstrom von einem Erregerkreis 38 versorgt, und eine elektrische Schaltung 39 ist vorgesehen, die ein Ausgangssignal liefert, welches von dem induktiven Widerstand der Wicklung 31 abhängt. Zum Schütze der Teile der Schaltung 39 gegen Überspannungen, welche auftreten können, wenn die Wicklung erregt und entregt wird, ist eine Schul ·"haltung 40 vorgesehen. Diese kann die Form einer passiven Schaltung haben, welche auf die hohen Spannungen anspricht und welche die auf die Schaltung 39 aufgegebene Spannung begrenzt, oder aber sie kann, wie in Figur 3 dargestellt ist, die Form eines elektronischen Schalters haben, der aus einem Paar von Kontakten 41 besteht, die betätigt werden durch Gleichaufsignale aus der Schaltung 38, und die die Schaltung 39 von der Wicklung 31 trennen, wenn die Uberspannungsimpulse zu erwarten sind.As shown in FIGS. 2 and 3, the winding 31 is supplied with excitation current from an excitation circuit 38, and an electrical circuit 39 is provided which provides an output signal which is derived from the inductive resistance of the Winding 31 depends. To protect the parts of the circuit 39 against overvoltages which can occur when the Winding is excited and de-excited is a school posture 40 intended. This can be in the form of a passive circuit, which responds to the high voltages and which the on the circuit 39 applied voltage, or it can, as shown in Figure 3, the form of a have electronic switch, which consists of a pair of contacts 41 which are operated by synchronous signals from the Circuit 38, and which separate circuit 39 from winding 31 when the overvoltage pulses are to be expected.

Die Schaltung 39 in den Figuren 2 und 3 kann ein frequenzbestimmendes Teil einschließen, welches dazu dient, dieThe circuit 39 in Figures 2 and 3 can be a frequency-determining Include part that serves to support the

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Frequenz eines Oszillators zu bestimmen, zu dem auch die Wicklung 31 als die eine frequenzbestimmende Komponente gehört. In dem Maße, in dem sich die Induktanz der Wicklung 31 ändert, ändert sich auch die Schwingungsfrequenz des Oszillators.To determine the frequency of an oscillator, to which the winding 31 as the one frequency-determining component heard. As the inductance of the winding 31 changes, the oscillation frequency of the changes as well Oscillator.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die elektronische Schaltung 39 eine Wechselstromquelle einschließen, die die Wicklung 31 mit einem hochfrequenten Schwachstrom versorgt. Der entstandene Wechselstrom in der Wicklung kann ertastet werden, und da dessen Amplitude mit der Induktanz der Wicklung 31 sich ändert, kann eine Anzeige der Position der Armatur erhalten werden.In another embodiment, the electronic circuit 39 may include a source of alternating current that provides the Winding 31 is supplied with a low-frequency high-frequency current. The resulting alternating current in the winding can be felt and since its amplitude changes with the inductance of the winding 31, an indication of the position of the armature can be obtained.

Gemäß Figur 4 ist ein niederwertiger, nicht - induktiver Widerstand 32 in Reihe geschaltet mit der Wicklung 31, und die Schaltung 39 spricht auf die Spannung an, die entlang des Widerstands 42 sich aufbaut. Da sich entlang des Widerstands keine Spannung aufbaut, wenn die Wicklung 31 entregt ist, muß der Erregerkreis 38 Impulse geringer Energie an die Wicklung 31 während der Zeit liefern, wenn der Stempel seine Bewegung unter der Wirkung seiner Feder ausführt. Die Impulse können von geringer Spannung und erheblicher Breite oder von höherer Spannung und schmäler sein. In jedem Falle ist die erzeugte Kraft nicht ausreichend, um einen nennenswerten Einfluß auf die Geschwindigkeit der Bewegung des Stempels zu haben. Die Schaltung 39 kann in diesem Falle einen Wert für die Anstiegs- oder Abfallszeit des Stroms durch den Widerstand liefern, und diese Zeit hängt ab von der Induktanz der Wicklung, die selbst wiederum mit der Position der Armatur sich ändert.According to FIG. 4, a low-value, non-inductive resistor 32 is connected in series with the winding 31, and circuit 39 is responsive to the voltage that builds up across resistor 42. Because along the resistance no voltage builds up when the winding 31 is de-energized, the excitation circuit 38 must apply low energy pulses to the Supply winding 31 during the time when the plunger executes its movement under the action of its spring. The impulses may be of low tension and considerable width or of higher tension and narrower. In any case it is The force generated is insufficient to have a significant influence on the speed of movement of the punch to have. The circuit 39 can in this case a value for the rise or fall time of the current through the resistor supply, and this time depends on the inductance of the winding, which in turn changes with the position of the armature.

In jedem der vorstehend beschriebenen Beispiele ist es notwendig, die Kalibrierung der positionsanzeigenden Vorrichtung zu überprüfen, obgleich einmal pro Arbeitszyklus die ArmaturIn each of the examples described above, it is necessary to calibrate the position indicating device to be checked, although the valve is checked once per work cycle

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dank des Kontakts der Rippen 29 und 30 eine vorgegebene Position einnimmt. Es ist empfehlenswert, daß in regelmäßigen Zeitintervallen während des Gebrauchs des Pumpe/Injektors dem Stempel erlaubt wird, seine volle Bewegung unter der Wirkung seiner Feder auszuführen. Da die maximale Bewegung des Stempels mechanisch bestimmt wird und festgelegt ist, kann die Kalibrierung der Schaltung dann überprüft werden.assumes a predetermined position thanks to the contact of the ribs 29 and 30. It is recommended that on a regular basis Time intervals during the use of the pump / injector allow the plunger to undergo its full movement To carry out the effect of his pen. Since the maximum movement of the punch is determined and fixed mechanically, the calibration of the circuit can then be checked.

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Claims

Electromagnetic device

Patent claims :

(J ^ Electromagnetic device, characterized by

a magnetizable fitting,
a magnetizable magnet yoke,

a winding associated with this magnet yoke, which during during operation, when an excitation circuit flows through it, the magnet yoke is magnetized, whereby a movement of the valve is caused, which reduces the magnetic resistance of the power flow path or tries to effect the power flow paths between the yoke and the valve, as well as

an electrical circuit in connection with this winding which provides an output signal from the inductive resistor depends on the winding.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that this electrical circuit comprises an oscillator whose a frequency-determining component is this winding, as well as a frequency-determining element, which is a signal that is representative of the frequency and thus the inductance of the winding.

3. Electromagnetic device according to claim 1, characterized in that this circuit is an alternating current source includes, which supplies the winding with a high-frequency, low-voltage current, as well as means for palpating the Alternating current in the winding.

4. Apparatus according to claim 1, characterized by a connected in series with this winding and this excitation circuit Resistance, this electrical circuit being responsive to the voltage that builds up across this resistance, and this excitation circuit being designed to de-energize pulses of low energy to the winding during the otherwise State of the winding.

5. Electromagnetic device according to claim 2 or 3, characterized by one between the winding and the electrical Circuit applied protection circuit.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that this protective circuit is a passive circuit.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that this protective circuit consists of an electronic switch exists, which is actuated by pulses from the excitation circuit in such a way that the connection between the electrical Circuit and the winding is interrupted if high voltages could exist at the ends of the winding.

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