專(zhuān)利名稱(chēng)：用于內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射閥的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的燃油噴射閥，特別適用于直接向內(nèi)燃機(jī)的燃燒室噴射燃油。本發(fā)明在原理上也可用于直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)，以及傳統(tǒng)的、向吸氣管?chē)娚淙加偷陌l(fā)動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明所述，燃油噴射閥設(shè)有可讓燃油流入的進(jìn)口和可與閥裝置協(xié)同工作的可電控的致動(dòng)裝置，為的是以直接或間接地控制方式讓燃油通過(guò)燃油出口流出進(jìn)入燃燒室。為此，電磁致動(dòng)裝置包括可流通電流的電磁線(xiàn)圈裝置，可與之協(xié)同工作、基本是軟磁性的磁軛裝置，以及可與之協(xié)同工作、基本是軟磁性的磁電樞裝置。
由于廢氣排放法規(guī)不斷提高排放標(biāo)準(zhǔn)，所以就要求汽車(chē)(KFZ)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)通過(guò)使燃油向燃燒室噴射過(guò)程的最佳化將有害物質(zhì)在它的生成地的生成減至最少。特別要限制排放NOx和黑煙。具有高壓噴射和高動(dòng)力的噴油嘴的噴油系統(tǒng)、以及冷卻廢氣再循環(huán)和氧化催化劑的發(fā)展使得汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)確實(shí)能夠達(dá)到現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)。但是這似乎已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)有可降低廢氣排放措施的潛能極限。因此開(kāi)始重視不同的噴油過(guò)程模式。于是就有選擇地通過(guò)多點(diǎn)噴油或有目的地調(diào)整噴油嘴針閥的活塞沖程來(lái)改變?nèi)加蛧娚渎省?br> 技術(shù)水平已公知在許多廠(chǎng)家(Robert Bosch，Siemens VDO Automotive)的不盡相同的設(shè)計(jì)中都采用了上述方式的燃油噴射閥。
然而這些公知的裝置都有這樣的缺點(diǎn)，即內(nèi)燃機(jī)每個(gè)工作循環(huán)的活塞沖程數(shù)量很受制約。尤其是根本無(wú)法提供在高速內(nèi)燃機(jī)中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有效管理所需要的每個(gè)工作循環(huán)的所需數(shù)量的多點(diǎn)噴射。另外，針閥的活塞沖程的精確變化在這樣的裝置中也只能是非常受限的量級(jí)。這兩方面都表明，這些傳統(tǒng)的電磁致動(dòng)裝置是繼續(xù)發(fā)展高效燃油噴射閥的制約性因素。
克服這種制約的一個(gè)公知的辦法是采用一個(gè)壓電-線(xiàn)性-致動(dòng)器取代傳統(tǒng)的電磁致動(dòng)裝置。除了這種壓電-線(xiàn)性-致動(dòng)器所需的安裝空間較大，成本高以外，在與內(nèi)燃機(jī)的燃燒室直接相鄰的情況下，其溫度關(guān)系性能也是一個(gè)缺點(diǎn)。另外，當(dāng)前結(jié)構(gòu)的壓電驅(qū)動(dòng)僅允許內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)有3-5次的噴油過(guò)程，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)約100微秒的開(kāi)啟/關(guān)閉循環(huán)?？傊?，迄今這種類(lèi)型的燃油噴射閥在很多系列的汽車(chē)上都沒(méi)有成功使用。此外壓電-線(xiàn)性-致動(dòng)器的沖程長(zhǎng)度也因現(xiàn)有的設(shè)備長(zhǎng)度而受限，現(xiàn)在借助昂貴的杠桿裝置將其擴(kuò)大至約100到200微米。最終，由于燃燒室內(nèi)的高動(dòng)力和逐漸增高的壓力，借助于壓電-線(xiàn)性-致動(dòng)器對(duì)噴嘴針閥的活塞沖程作精確的調(diào)制，尤其在柴油直接噴射就尤顯困難。
從DE 100 05 182 A1中可知用于控制噴入內(nèi)燃機(jī)的燃油量的電磁噴射閥包括可通過(guò)電磁線(xiàn)圈系統(tǒng)進(jìn)行激勵(lì)的閥體，所述閥體與電磁線(xiàn)圈系統(tǒng)的一個(gè)磁體電樞協(xié)同工作。此裝置的主要特點(diǎn)是該電磁線(xiàn)圈系統(tǒng)至少包括兩個(gè)具有相同參數(shù)的線(xiàn)圈，所述線(xiàn)圈相對(duì)于縱向中軸對(duì)稱(chēng)地并且同心地設(shè)置，并且以這種方式集成在磁路中，即在兩個(gè)相鄰的線(xiàn)圈中設(shè)置第一極體；而里面和外面的線(xiàn)圈通常與第二極體相鄰。另外重要的是以這種方式確定極體尺寸一個(gè)中心第一極體軸向截面積相當(dāng)于相鄰第二極體的截面積之和?？偟膩?lái)說(shuō)，在這樣的裝置中功能顯然依賴(lài)于電磁線(xiàn)圈系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性。形成電場(chǎng)和磁場(chǎng)的延時(shí)此時(shí)首先要依賴(lài)于磁路的幾何圖形，尤其是磁場(chǎng)漫射和將出現(xiàn)的渦流。
不幸的是，電磁線(xiàn)圈系統(tǒng)所必需的結(jié)構(gòu)上的和電/磁性上的對(duì)稱(chēng)性，比如該裝置極體軸向截面積的尺寸確定及比例等，表現(xiàn)出明顯的限制。此外，鑒于最初所示的標(biāo)準(zhǔn)，在這個(gè)公知的裝置中，能得到的閥換檔時(shí)間，閥程和閥關(guān)閉力，即使在最佳情況下也仍然是不夠的。
本發(fā)明所依據(jù)的問(wèn)題因此，問(wèn)題是在已公知的這些燃油噴射閥中要有一種結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉的燃油噴射閥裝置，該裝置要能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定，適于大量應(yīng)用，并且內(nèi)燃機(jī)具有所需的開(kāi)啟力/關(guān)閉力，每個(gè)工作循環(huán)都能達(dá)到足夠高的沖程次數(shù)。本發(fā)明的目標(biāo)就是提供這樣的燃油噴射閥。
根據(jù)本發(fā)明所述的解決方案在上述形式的閥裝置中，本發(fā)明是通過(guò)讓磁軛裝置設(shè)有多個(gè)極點(diǎn)接片(Polstege)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的，這些極點(diǎn)接片至少有部分被電磁線(xiàn)圈裝置所環(huán)繞，其被設(shè)置為適于導(dǎo)引每次反轉(zhuǎn)的電流在相對(duì)的極點(diǎn)接片齒面上經(jīng)過(guò)。即，令人意外的發(fā)現(xiàn)不需要從作為閥驅(qū)動(dòng)的電磁致動(dòng)裝置轉(zhuǎn)移到自身存在很多問(wèn)題和缺陷的壓電-線(xiàn)性-致動(dòng)器上。更確切地說(shuō)，采用了根據(jù)本發(fā)明所述的電磁致動(dòng)裝置的部件設(shè)計(jì)后，燃油噴射閥不僅可提供奧托發(fā)動(dòng)機(jī)所需的開(kāi)啟/關(guān)閉力，甚至還可提供柴油直噴所需的開(kāi)啟/關(guān)閉力，并且在使用電磁致動(dòng)裝置時(shí)，大幅提高了每個(gè)工作循環(huán)的沖程(至少是現(xiàn)今這種類(lèi)型的壓電-線(xiàn)性致動(dòng)器的兩倍)。
換句話(huà)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明所述的閥裝置允許實(shí)現(xiàn)約40-50微秒或更少的開(kāi)啟/關(guān)閉循環(huán)。于是用作有效發(fā)動(dòng)機(jī)管理的多點(diǎn)噴射不僅可用在奧托發(fā)動(dòng)機(jī)上，也可用在柴油機(jī)上。此外用了這種燃油噴射閥也許會(huì)提高燃料流速，其中使用根據(jù)本發(fā)明所述的閥裝置，閥元件的沖程長(zhǎng)度在可比的沖程時(shí)間內(nèi)可能是使用現(xiàn)今結(jié)構(gòu)的壓電-線(xiàn)性-致動(dòng)器的約3-6倍。此外根據(jù)本發(fā)明所述的裝置可以極為精確地控制沖程長(zhǎng)度相對(duì)于時(shí)間的變化。現(xiàn)有技術(shù)(例如DE 100 05 182 A1)要求極點(diǎn)接片有中心對(duì)稱(chēng)的幾何圖形。在此，外面鐵環(huán)的截面要比里面的小等等。這都會(huì)影響磁體電樞的設(shè)計(jì)。與此相反，本發(fā)明允許磁軛、磁性線(xiàn)圈和電樞裝置自定尺寸，因此本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了例如重量較輕、閥動(dòng)力學(xué)性能改進(jìn)了的磁體電樞。
本發(fā)明的發(fā)展和實(shí)施方案在根據(jù)本發(fā)明所述的燃油-噴射閥的第一個(gè)實(shí)施方案中，極點(diǎn)接片的絲柵尺寸(Rastermaβ)要比致動(dòng)裝置處在靜止位置時(shí)、在磁軛裝置與磁電樞裝置之間形成的氣隙約大2-30倍，優(yōu)選的約大5-20倍，特別優(yōu)選的約大10倍。極點(diǎn)接片的絲柵尺寸(即參與確定極點(diǎn)接片磁效力區(qū)域尺寸)，與氣隙之間的比例是對(duì)閥的功能有很大影響的量。本發(fā)明假定該比例應(yīng)在大約2和30之間，而且這些范圍之間的任何比例都在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并主要依賴(lài)于結(jié)構(gòu)情況或要求(可用的安裝直徑、長(zhǎng)度、所需的閥沖程、閥部件動(dòng)力等)。
由于極點(diǎn)接片采用了基本與燃油噴射閥的中心縱軸不對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)，因此避免了制造誤差或者磁場(chǎng)產(chǎn)生中的變化或溫度變化導(dǎo)致運(yùn)行狀態(tài)異常。更確切地說(shuō)就是磁軛結(jié)構(gòu)或磁性線(xiàn)圈的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形狀就這方面來(lái)說(shuō)更不易受影響。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，極點(diǎn)接片采用了相對(duì)于燃油噴射閥的中心縱軸螺旋環(huán)繞的設(shè)計(jì)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，極點(diǎn)接片采用的是一種基本是多邊的、優(yōu)選為四邊形的形狀，并且彼此形成間隔地相鄰排列以便設(shè)置電磁線(xiàn)圈裝置，此時(shí)極點(diǎn)接片優(yōu)選為彼此平行排列。
在最新的設(shè)計(jì)中，至少兩個(gè)相鄰的極點(diǎn)接片受到至少一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置至少部分回曲形的圍繞。但也可以選擇一個(gè)極點(diǎn)接片被至少一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置至少作部分圍繞。本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是至少一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置至少部分地圍繞非環(huán)形設(shè)計(jì)的極點(diǎn)接片。這種在生產(chǎn)中很有效的結(jié)構(gòu)允許在包含軟鐵的金屬片的兩個(gè)層之間設(shè)置可導(dǎo)電的、用于形成磁性線(xiàn)圈裝置的帶，以及用于組成定子-磁軛背的包含軟鐵的金屬片帶。此時(shí)可導(dǎo)電的帶和包含軟鐵的金屬片帶彼此以縱向邊為界電絕緣。
為了實(shí)現(xiàn)具備大的箍緊力或關(guān)閉力的特別細(xì)長(zhǎng)或伸長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)沿著閥裝置的運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)的多個(gè)閥驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)裝置，其中致動(dòng)裝置包括多于一個(gè)的組件、磁軛裝置和磁體電樞裝置。這些組件共同對(duì)閥裝置發(fā)揮作用，要么同向，要么逆向。
根據(jù)本發(fā)明，致動(dòng)裝置對(duì)活動(dòng)閥部件產(chǎn)生作用，以使其相對(duì)于與閥部件協(xié)同工作的、位于燃料進(jìn)口下游的閥座在打開(kāi)位置與關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)。這樣就實(shí)現(xiàn)了直接轉(zhuǎn)換的閥裝置。
在根據(jù)本發(fā)明所述的燃油噴射閥的另一個(gè)實(shí)施方案中，致動(dòng)裝置對(duì)活動(dòng)閥部件產(chǎn)生作用，以使其相對(duì)于與閥部件協(xié)同工作的固定的閥座在打開(kāi)位置與關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)。這使得當(dāng)?shù)诙€(gè)彈簧承載的閥部件和第二閥座沒(méi)有因燃燒室內(nèi)彌漫的壓力而打開(kāi)時(shí)，燃料受控地排入回流管路中；當(dāng)?shù)诙椈沙休d的閥部件和第二閥座因燃燒室內(nèi)的壓力而打開(kāi)時(shí)，燃料受控地排入燃燒室。這樣就實(shí)現(xiàn)了非直接轉(zhuǎn)換的閥裝置。
根據(jù)本發(fā)明，磁軛裝置和/或磁電樞裝置可相對(duì)于燃油噴射閥的中軸線(xiàn)偏心或?qū)ΨQ(chēng)地設(shè)置。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，軟磁性的磁軛裝置可以由至少兩個(gè)接合的具有凹陷的盤(pán)狀部分形成，在每個(gè)凹陷內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置，位于運(yùn)動(dòng)方向上的電磁線(xiàn)圈裝置與其中一個(gè)盤(pán)狀部分的相應(yīng)端面大體平齊，這些端面共同限定了一個(gè)空腔，而磁電樞裝置就順著中心縱向軸線(xiàn)被可移動(dòng)地置于該空腔內(nèi)。
電磁線(xiàn)圈裝置可以在軟磁性的磁電樞裝置的至少一側(cè)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電磁線(xiàn)圈組成，所述電磁線(xiàn)圈與其中的一個(gè)半盤(pán)狀部分的一個(gè)端面大體平齊。
這樣各個(gè)環(huán)形線(xiàn)圈都有磁軛鐵的大約20-80％的厚度。此外，軟磁性磁電樞裝置的一側(cè)上的每個(gè)線(xiàn)圈都可以調(diào)整為可被提供反向電流。
此外，在軟磁性磁電樞裝置的至少一側(cè)上的各線(xiàn)圈之間，通過(guò)彼此絕緣的鐵片就形成了軛鐵。
本發(fā)明依據(jù)的原理是，電磁線(xiàn)圈裝置和磁電樞裝置基本是互為直角排列。
根據(jù)本發(fā)明，磁性線(xiàn)圈裝置和磁電樞裝置可以至少部分地，優(yōu)選全部地沿相對(duì)于中心縱軸的徑向方向交疊。這樣就實(shí)現(xiàn)了特別有效的磁路，它只允許很短的閥開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間。
在根據(jù)本發(fā)明所述的燃油噴射閥的一個(gè)實(shí)施方案中，磁軛裝置可以設(shè)計(jì)成基本是圓柱形的，具有縫隙的軟磁性盤(pán)體。所述縫隙可相對(duì)于中心縱軸為徑向的或切向的。這些縫隙可以是簡(jiǎn)單的槽，用以提高磁軛裝置的穩(wěn)定性，其可以由與薄片狀的軟磁性盤(pán)體的材料相比具有更高磁阻的材料形成。
在根據(jù)本發(fā)明所述的燃油噴射閥的另一種實(shí)施方案中，磁電樞裝置可以由兩個(gè)或多個(gè)相互空間分離的、條狀的軟磁部分組成。所謂的空間分離可以由簡(jiǎn)單的槽來(lái)提供，或者為了提高穩(wěn)定性，由與條形軟磁部分的材料相比具有更高磁阻的材料來(lái)提供。
磁電樞裝置可以設(shè)計(jì)成具有凹陷的軟磁性盤(pán)體，優(yōu)選為徑向定位的、延伸至盤(pán)邊緣的槽或者長(zhǎng)孔。延伸至盤(pán)邊緣的槽或長(zhǎng)孔也可以是簡(jiǎn)單的凹陷，或者為了提高穩(wěn)定性，由與軟磁性盤(pán)體的材料相比具有更高磁阻的材料形成。
這種磁電樞裝置也可以由多層構(gòu)成。即在兩個(gè)軟鐵層之間置入陶瓷層。該層結(jié)構(gòu)固定在閥桿上。為進(jìn)一步改善穩(wěn)定性，還可沿著外沿將兩個(gè)軟鐵層相互連起來(lái)。
另外，軟磁電樞裝置和閥部件可以相互連接，通過(guò)彈性裝置將其偏壓至打開(kāi)位置或關(guān)閉位置，并且通過(guò)對(duì)磁線(xiàn)圈裝置通電將其帶入關(guān)閉位置或打開(kāi)位置。
根據(jù)本發(fā)明所述的燃油噴射閥的另一種實(shí)施方案，也可以設(shè)置兩個(gè)上述致動(dòng)裝置，它們相反地對(duì)閥部件作用，在每次環(huán)流時(shí)分別將其送到關(guān)閉位置或打開(kāi)位置。
根據(jù)本發(fā)明所述的燃油噴射閥的設(shè)置和尺寸設(shè)定應(yīng)適合于能將其伸入外部點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)或自點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)。
從下面對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)圖解的說(shuō)明中可以了解其他的優(yōu)點(diǎn)、實(shí)施方案或改變。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案的燃油噴射閥縱向剖面的示意圖。
圖2是圖1的軟磁性電樞裝置沿II-II線(xiàn)的截面的平面示意圖。
圖3是圖1的軟磁性磁軛裝置沿III-III線(xiàn)的截面的平面示意圖。
圖4是具有磁線(xiàn)圈裝置的軟磁性磁軛裝置的平面示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的軟磁性磁軛裝置和磁線(xiàn)圈裝置的截面的平面示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案的軟磁性磁軛裝置和磁線(xiàn)圈裝置的截面的平面示意圖。
圖7是圖6的軟磁性磁軛裝置和磁線(xiàn)圈裝置的側(cè)面立體圖。
圖8示出了閥桿的一部分縱向部分的側(cè)視圖，該閥桿具有顯示出箱形斷面的電樞裝置。
當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述圖1顯示在半打開(kāi)位置的有閥殼10的燃油噴射閥縱斷面示意圖，該閥殼10基本上相對(duì)中心縱軸M對(duì)稱(chēng)。該燃油噴射閥直接將燃油噴射入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室(未具體顯示)中。該燃油噴射閥10有徑向的側(cè)面燃料進(jìn)口12，通過(guò)泵(未具體顯示)或其它壓力發(fā)生器加壓的燃油可以通過(guò)進(jìn)口12進(jìn)口流入燃油噴射閥。但也可以將燃料進(jìn)口置于圖1中由14表示的燃油噴射閥的中上部。中心燃料管道16從燃料進(jìn)口12通過(guò)管道17延伸到燃料出口18。在中心燃料管道16的末端設(shè)有閥裝置20以使燃油通過(guò)燃料出口18可控地流入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。
閥裝置20由位于中心燃油管道16內(nèi)并朝著燃料出口18逐漸變細(xì)的閥部件20a，和依閥部件20a的形狀設(shè)置并與之協(xié)同工作的閥座20b形成。
閥部件20a與可以為電驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)裝置24通過(guò)致動(dòng)桿22相連，以在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間(在圖1中向上和向下)移動(dòng)閥部件20a。由此將加壓燃油從燃料進(jìn)口12經(jīng)過(guò)中心燃料管道16通過(guò)燃料出口18可控地注射到燃燒室中。
致動(dòng)裝置24由電磁線(xiàn)圈裝置24a、與其協(xié)同工作的軟磁性磁軛裝置24b和與其協(xié)同工作的軟磁性磁電樞裝置24c形成。軟磁性磁軛裝置24b由大致在剖面線(xiàn)II-II的高度連接的具有凹陷26a、26b的半盤(pán)狀部分24b’和24b”形成。根據(jù)圖1的實(shí)施方案中的凹陷26a、26b具有圖4和圖5的平面圖中所示的縱向延伸部分，并由大致為梯形或平行四邊形形狀的極點(diǎn)接片25a、25b所限定。凹陷26a、26b中各容納有一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置24a’和24a”，其與半盤(pán)狀部分24b’和24b”的相應(yīng)面27a、27b平齊。
半盤(pán)狀部分24b’和24b”的面27a、27b限定空腔28，其中容納有可沿中軸M移動(dòng)的磁電樞裝置24c。
在圖1所示的裝置中，電磁線(xiàn)圈裝置和磁軛裝置分別具有圖4所示的結(jié)構(gòu)，其中所述極點(diǎn)接片25a和25b基本上呈四邊形，并且當(dāng)容納電磁線(xiàn)圈裝置24a’和24a”的空隙形成后其被彼此相鄰地設(shè)置。極點(diǎn)接片25a和25b優(yōu)選為彼此平行分布。在此，磁軛裝置可以包括一體軟鐵，從中分別形成極點(diǎn)接片或空隙。槽或長(zhǎng)孔形式的縫隙可以形成在該一體軟鐵的成形部分中，其中可填充有電絕緣材料。但是也可以利用燒結(jié)鐵粉來(lái)制造作為成形部分的磁軛裝置，或者如果需要的話(huà)，其可由多個(gè)相互絕緣的獨(dú)立部件組裝并且粘合而成。
圖2顯示了軟磁性的磁電樞裝置24c。其有沿中軸M排列的軟磁性盤(pán)形電樞24c。為使燃油噴射閥工作時(shí)軟磁性盤(pán)形電樞24c中感應(yīng)的渦流盡量低，軟磁性盤(pán)形電樞24c設(shè)有徑向縫隙36。這些縫隙具有向軟磁性盤(pán)形電樞24c的邊緣30延伸的槽36的形狀。由此產(chǎn)生和盤(pán)24c中心連接的徑向條板25。
圖3顯示了軟磁性磁軛裝置24b的截面。為使燃油噴射閥運(yùn)行時(shí)磁軛裝置24b中感應(yīng)的渦流盡量低，該磁軛裝置24b設(shè)有多個(gè)槽形狀的徑向垂直縫隙36。為保證燃油噴射閥的液密性，外壁的槽36之間設(shè)有材料帶(Materialsteg)38，以提供閉合的殼表面?？蛇x地，也可以在槽36的徑向內(nèi)端提供該閉合的殼表面。由此帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是提高了從磁軛的熱傳導(dǎo)。磁軛裝置24b的兩個(gè)半盤(pán)狀部分24b’和24b”設(shè)有槽36。
從以上描述可明顯得知，軟磁性盤(pán)形電樞24c的電磁線(xiàn)圈裝置24a和徑向條板25彼此可以基本上呈直角。應(yīng)當(dāng)理解這能夠以上述形式通過(guò)電樞裝置24b的徑向條板25、螺旋狀電磁線(xiàn)圈裝置24a和磁軛裝置24b分別實(shí)現(xiàn)，或反之亦然，但是也可以通過(guò)電樞部分和星形電磁線(xiàn)圈裝置實(shí)現(xiàn)。
所述磁電樞裝置24c是環(huán)形含鐵盤(pán)，其形狀將在下文詳細(xì)描述。電磁線(xiàn)圈裝置24a和磁電樞裝置24c相對(duì)中軸(M)徑向交疊。如圖1所示，電磁線(xiàn)圈裝置24a的外徑小于盤(pán)形電樞24c，因此磁通量在幾乎沒(méi)有顯著雜散損失的情況下從電磁線(xiàn)圈裝置24a進(jìn)入盤(pán)形電樞24c。由此實(shí)現(xiàn)了特別有效的磁路，其閥開(kāi)/關(guān)時(shí)間很短并且吸持力高。
只要磁軛或磁線(xiàn)圈裝置的上述結(jié)構(gòu)分別能夠保證雜散損失或渦流損失對(duì)于各自的應(yīng)用而言足夠的小，那么不依賴(lài)于磁軛或磁線(xiàn)圈裝置結(jié)構(gòu)，盤(pán)形電樞24c也可以是軟鐵的閉合圓盤(pán)。
如圖1所示，盤(pán)形電樞24c緊固連接在致動(dòng)桿22上并容納于磁軛裝置24b的半盤(pán)狀部分24b’和24b”所限定的電樞空隙34中，并且沿中軸M在管道17中縱向移動(dòng)。具有致動(dòng)桿22的盤(pán)形電樞24c被與中軸M同軸的螺旋彈簧40偏壓，因此位于致動(dòng)桿22末端的閥部件20a液密性地位于閥座20b中，即，其被推入其關(guān)閉位置。當(dāng)向電磁線(xiàn)圈裝置24a中的一組線(xiàn)圈(如24a’)供電時(shí)，在磁軛裝置24b中感應(yīng)出低渦流磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)吸引連有致動(dòng)桿22的盤(pán)形電樞24c向相應(yīng)的內(nèi)置有載流線(xiàn)圈的半盤(pán)狀部分24b’靠近。由此閥部件20a移離閥座20b到打開(kāi)位置。當(dāng)向電磁線(xiàn)圈裝置24a中的其他線(xiàn)圈(如24a”)供電時(shí)，閥部件20a以相應(yīng)的其它方向向閥座20b移動(dòng)至關(guān)閉位置。在致動(dòng)桿22的遠(yuǎn)離閥部件20a的末端的螺旋線(xiàn)圈40作用于閥部件20a并將閥部件20和沒(méi)有電流的電磁線(xiàn)圈裝置24a保持在其關(guān)閉位置上。
本發(fā)明的另一個(gè)未具體顯示的實(shí)施方案包括通過(guò)致動(dòng)桿22連接幾個(gè)(兩個(gè)或多個(gè))盤(pán)形電樞24c和閥部件20a，線(xiàn)圈軛裝置從一邊或兩邊分別作用于盤(pán)形電樞24c。另外，軟磁性磁電樞裝置24c兩邊的線(xiàn)圈裝置24a可以形成為多個(gè)部分。這樣，設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置24a’、24a”，它們與相應(yīng)的半盤(pán)狀部分24b’和24b”的端面27a、27b大體平齊。本實(shí)施方案能夠以相同的體積安裝，可以具有更高的磁場(chǎng)密度，并且因此可以具有更強(qiáng)的閥部件吸持力和更快的閥部件致動(dòng)速度。反向電流通過(guò)相應(yīng)磁電樞裝置24c的一側(cè)(分別是上邊或下邊)的各線(xiàn)圈交替流動(dòng)。在一側(cè)的各線(xiàn)圈24a之間的軛鐵可由相互絕緣的鐵板形成。
所述兩個(gè)實(shí)施方案顯示了可電控致動(dòng)裝置24，其中通過(guò)盤(pán)形磁電樞裝置24c移動(dòng)中心致動(dòng)桿22。也可以用管代替中心致動(dòng)桿22，在該管的端面設(shè)置有磁電樞。
分別在磁軛或磁線(xiàn)圈的實(shí)施方案中，如圖4所示，每個(gè)單獨(dú)的極點(diǎn)接片被分離的繞組所環(huán)繞。為清晰起見(jiàn)，圖4沒(méi)有顯示所有的有電磁線(xiàn)圈裝置的極點(diǎn)接片。所有的電磁線(xiàn)圈裝置24a’和24a”要么反向纏繞并通同向電流，要么在同向繞組的情況下通反向電流，以將各反向電流引導(dǎo)至極點(diǎn)接片25a、25b的相對(duì)側(cè)壁25a’、25a”。
可選地，也可以如圖5所示地構(gòu)造電磁線(xiàn)圈，其中將一個(gè)(或多個(gè))繞組以回曲形的方式插入到磁軛裝置的極點(diǎn)接片25a、25b之間的凹陷26a、26b內(nèi)。這樣，也通過(guò)每個(gè)極點(diǎn)接片25a、25b的相對(duì)側(cè)壁25a’、25a”引導(dǎo)反向電流?？梢钥闯?，在所有實(shí)施方案中，極點(diǎn)接片25a、25b(凹陷26a、26b亦然)相對(duì)于燃油噴射閥的中軸M基本上成非對(duì)稱(chēng)分布，至少一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置24a’、24a”部分以這種方式包圍非環(huán)形極點(diǎn)接片，即反向電流被引導(dǎo)至其側(cè)壁。
圖6和圖7所示的電磁線(xiàn)圈裝置24a的實(shí)施方案和與其協(xié)同工作的軟磁性磁軛裝置被制造為整體裝置。為此，通過(guò)沿著軛板50的縱緣50’彎曲導(dǎo)電條52來(lái)用導(dǎo)電條52環(huán)繞含軟鐵的伸長(zhǎng)軛板50的每側(cè)，該導(dǎo)電條在制造完成后將被置于軛板內(nèi)部。臨近導(dǎo)電條52設(shè)有含軟鐵的金屬片帶54，其厚度與導(dǎo)電條52相同并且其也被沿著軛板50的縱緣50’彎曲，該金屬片帶在制造完成后將被置于軛板內(nèi)部。在制造完成后的狀態(tài)中，臨近導(dǎo)電條52的金屬片帶54和跟其平面接觸的軛板50的一部分一起形成磁軛的背面。導(dǎo)電條52在用于實(shí)現(xiàn)電接觸的兩端均突出于的軛板50的側(cè)面縱緣50’外，所述縱緣在制造完成后是位于外部的。然后又抵靠其放置第二層含有軟鋼的伸長(zhǎng)軛板56，因此產(chǎn)生了包含第一層軛板50、導(dǎo)電條52和金屬片帶54以及第二層軛板56的層狀結(jié)構(gòu)。然后將該層狀結(jié)構(gòu)以圖6所示螺旋狀方式卷起，以得到含線(xiàn)圈和軛的總體結(jié)構(gòu)。螺旋狀卷起后，第一和第二層軛板50、56互相靠近放置，總體結(jié)構(gòu)是圓柱形的盤(pán)繞體。應(yīng)當(dāng)理解導(dǎo)電條52與軟鐵部分50、54、56絕緣。
如圖1所示，當(dāng)致動(dòng)機(jī)構(gòu)24處于靜止位置時(shí)，在磁軛裝置24b和與中心縱軸M同軸的磁電樞裝置24c之間形成的氣隙約是極點(diǎn)接片的絲柵尺寸的10倍大。在本實(shí)施方案中絲柵尺寸是極點(diǎn)接片的橫向尺寸。在圖6和圖7所示的磁軛裝置24b的實(shí)施方案中，絲柵尺寸是軛板40的厚度。其它幾何形狀的極點(diǎn)接片也是可能的。決定絲柵尺寸的關(guān)鍵是極點(diǎn)接片的最小結(jié)構(gòu)，即，它們的縱向尺寸、橫向尺寸、厚度等，其使得作用在磁電樞上的磁軛的極點(diǎn)的絲柵結(jié)構(gòu)細(xì)小。該細(xì)小絲柵尺寸導(dǎo)致高磁通量密度并因此分別導(dǎo)致閥裝置的高吸引力或吸持力，或者還導(dǎo)致短的轉(zhuǎn)換時(shí)間，因?yàn)殡姾痛诺膿p失以及所誘發(fā)的反作用力都很小。
圖8顯示了電樞裝置結(jié)構(gòu)的又一種選擇。盤(pán)形電樞24c是多層結(jié)構(gòu)。陶瓷層24c”放置在兩個(gè)相對(duì)較薄并因此產(chǎn)生低渦流的軟鐵層24c’之間并固定在閥桿22上以提高機(jī)械穩(wěn)定性。應(yīng)當(dāng)理解所述兩軟鐵層24c’既可以是連續(xù)的盤(pán)形電樞，也可以是如上所述的具有凹陷的盤(pán)。也可以沿閥桿22設(shè)置多個(gè)這種結(jié)構(gòu)的電樞裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的燃油噴射閥，特別是用于向內(nèi)燃機(jī)的燃燒室直接噴油的燃油噴射閥，其包括-燃油進(jìn)口(12)，其適于使燃油流入燃油噴射閥，-可電控致動(dòng)裝置(24)，其與閥裝置(20)協(xié)同工作，以使燃油以直接或間接受控的方式通過(guò)燃油出口(18)流入燃燒室，其中--致動(dòng)裝置(24)包括可通電的磁線(xiàn)圈裝置(24a)，與所述磁線(xiàn)圈裝置協(xié)同工作的基本上為軟磁性的磁軛裝置(24b)，以及與所述磁線(xiàn)圈裝置協(xié)同工作的基本上為軟磁性的磁電樞裝置(24c)，其特征在于-磁軛裝置(24b)包括多個(gè)極點(diǎn)接片(25a，25b)，所述極點(diǎn)接片至少部分地被電磁線(xiàn)圈裝置(24a’，24a”)所圍繞，所述電磁線(xiàn)圈裝置適合于在極點(diǎn)接片(25a，25b)的相對(duì)側(cè)壁(25a’，25a”)導(dǎo)引反向電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述極點(diǎn)接片(25a，25b)包括比所述致動(dòng)裝置(24)處在靜止位置時(shí)在所述磁軛裝置(24)與所述磁電樞裝置(24c)之間形成的氣隙大2-30倍，優(yōu)選為5-20倍，更優(yōu)選為約10倍的絲柵尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述極點(diǎn)接片(25a，25b)具有基本上相對(duì)于所述燃油噴射閥的中心縱軸(M)對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述電極接片(25a，25b)具有相對(duì)于所述燃油噴射閥的中心縱軸成螺旋的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-在兩層含軟鐵的金屬片之間設(shè)置有導(dǎo)電帶和含軟鐵的金屬片帶，所述導(dǎo)電帶和含軟鐵的金屬片帶在一個(gè)縱向邊緣鄰接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述電極接片(25a，25b)具有基本是多邊形，優(yōu)選為四邊形的形狀，并且在用于容納電磁線(xiàn)圈裝置(24a’，24a”)的空隙形成后被設(shè)置為彼此相鄰，其中所述電極接片(25a，25b)優(yōu)選為彼此平行設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-至少兩個(gè)相鄰的電極接片(25a，25b)被至少一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置(24a’，24a”)至少部分地以回曲形方式圍繞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-每個(gè)電極接片(25a，25b)被至少一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置(24a’，24a”)，至少部分地圍繞。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-至少一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置(24a’，24a”)至少部分地圍繞非環(huán)形設(shè)計(jì)的電極接片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述致動(dòng)裝置(24)包括多個(gè)由所述磁性線(xiàn)圈裝置(24a)，所述磁軛裝置(24b)和所述磁電樞裝置(24c)組成的組件。這些組件共同同向或逆向地作用于所述閥裝置(20)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述致動(dòng)裝置(24)作用于所述閥裝置(20)的活動(dòng)閥部件(20a)，以使其相對(duì)于與所述閥部件(20a)協(xié)同工作的、位于燃料進(jìn)口下游的固定的閥座(20b)在打開(kāi)位置與關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述軟磁性磁軛裝置(24b)包括至少兩個(gè)接合的具有凹陷(26a，26b)的盤(pán)狀部分(24b’，24b”)，每個(gè)凹陷內(nèi)分別容納一個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置(24a’，24a”)，所述電磁線(xiàn)圈裝置與其中一個(gè)盤(pán)狀部分(24b’，24b”)的相應(yīng)端面(27a，27b)大體平齊，所述端面(27a，27b)共同限定出空腔(28)，所述磁電樞裝置(24c)容納在所述空腔內(nèi)，從而可沿著中心縱向軸線(xiàn)(M)移動(dòng)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述電磁線(xiàn)圈裝置(24a’，24a”)在所述軟磁性磁電樞裝置(24c)的至少一側(cè)由多個(gè)電磁線(xiàn)圈裝置形成，所述電磁線(xiàn)圈裝置與其中的一個(gè)半盤(pán)狀部分(24b’，24b”)的一個(gè)端面(27a，27b)大體平齊。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述各個(gè)線(xiàn)圈的厚度為位于兩線(xiàn)圈之間的磁軛鐵厚度的約20％-80％。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述軟磁性磁電樞裝置(24c)的一側(cè)上的各線(xiàn)圈適于被提供反向電流。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-在所述軟磁性磁電樞裝置(24c)的一側(cè)上的各線(xiàn)圈之間，通過(guò)彼此絕緣的鐵片形成了軛鐵。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述電磁線(xiàn)圈裝置(24a)和所述磁電樞裝置(24c)基本是互為直角排列。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述磁線(xiàn)圈裝置(24b)和所述磁電樞裝置(24c)至少部分地沿相對(duì)于中心縱軸(M)的徑向方向交疊。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述磁軛裝置(24b)被設(shè)計(jì)為基本是柱形的、具有徑向縫隙(36)的軟磁性盤(pán)體。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述磁電樞裝置由兩個(gè)或多個(gè)彼此空間分離的條形部分(25)組成。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述磁電樞裝置(24c)被設(shè)計(jì)為具有凹陷(38)的軟磁性盤(pán)，所述凹陷優(yōu)選為徑向定位的、延伸至盤(pán)邊緣(30)的槽或者長(zhǎng)孔。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述磁電樞裝置(24c)被形成為多層結(jié)構(gòu)，其中陶瓷層(24c”)被設(shè)置在兩個(gè)軟鐵層(24c’)之間并且被固定在閥桿(22)上。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述磁電樞裝置(24c)和所述閥部件(20a)相互連接，通過(guò)彈性裝置(40)將其偏壓至打開(kāi)位置或關(guān)閉位置，并且通過(guò)對(duì)所述磁線(xiàn)圈裝置(24)通電將其帶入關(guān)閉位置或打開(kāi)位置。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述燃油噴射閥的設(shè)計(jì)和尺寸適合于伸入外部點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-14中之一所述的燃油噴射閥，其特征在于-所述燃油噴射閥的設(shè)計(jì)和尺寸適合于伸入自點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的燃油噴射閥，特別是用于直接向內(nèi)燃機(jī)的燃燒室噴射燃油的燃油噴射閥，包括適于使燃油流入燃油噴射閥的燃油進(jìn)口，與閥裝置協(xié)同工作、以使燃油以直接或間接受控的方式通過(guò)燃油出口流入燃燒室的可電控致動(dòng)裝置，其中致動(dòng)裝置包括可通電的磁線(xiàn)圈裝置，與磁線(xiàn)圈裝置協(xié)同工作的基本上為軟磁性的磁軛裝置，以及與磁線(xiàn)圈裝置協(xié)同工作的基本上為軟磁性的磁電樞裝置，其中磁軛裝置和/或磁電樞裝置包括可降低渦流的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F02M45/08GK1780979SQ200480011651
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月29日
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