專利名稱：電磁鐵組件及具有電磁鐵組件的噴射閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的噴射閥的電磁鐵組件，該噴射閥設有用于釋放或關閉至少一個噴射孔的可升降運動的噴射閥元件，其中電磁鐵組件用于直接或間接地操作該噴射閥元件。所述類型的電磁鐵組件還具有權利要求1的前序部分的其它特征。此外本發(fā)明還涉及用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的、并且設有用于直接或間接地操作噴射閥元件的電磁鐵組件的噴射閥。
背景技術：
電磁鐵致動器用于直接地或間接地控制噴射閥長久以來已由現有技術所公開。電磁鐵致動器主要可控制伺服閥或直接操作噴射閥元件，如例如在汽油噴射系統中所慣用的。用于燃料噴射閥的電磁鐵組件例如已由公開文獻DE 10 2008 001 968 Al得知。 該電磁鐵組件被設計成電磁閥，它在打開位置中引起一個控制室的減壓及由此使噴嘴針打開，而在電磁閥的閉合位置中導致控制室中控制壓力的建立以關閉噴嘴針。因此所提出的電磁鐵組件用于間接地操作燃料噴射閥的噴嘴針。為此電磁鐵組件包括一個置入在電磁鐵組件殼體部件內的電磁鐵線圈及一個與該電磁鐵線圈相互配合的銜鐵。銜鐵同時被構造成閉合部件及被一個閉合彈簧的彈簧力向著電磁閥的一個閥座的方向加載。當電磁鐵線圈通電流時產生出一個磁力，該磁力引起銜鐵抵抗閉合彈簧的彈簧力抬起及由此使電磁閥打開。如果電磁鐵線圈的通電流終止，則閉合彈簧的彈簧力引起銜鐵復位到閥座上。為了上述類型的電磁閥的快速閉合及由此引起控制室中壓力的快速建立，閉合彈簧的彈簧力應被選擇得足夠地高。但高的彈簧力對電磁閥的快速打開性能起到不利作用， 因為必需提供足夠高的磁力，以便克服起閉合力作用的高彈簧力。為了改善電磁閥打開時的動力學特性，因此通常提高電壓，以致在電磁鐵致動器中產生大電流。如果在電磁閥的保持階段中維持該提高的電壓，則這又對電磁閥的閉合過程起到不利作用。此外出于經濟的觀點在保持階段電壓的提高是不太合理的。由公開文獻DE 100 39 076 Al公知了具有一個電磁鐵致動器的燃料噴射閥，它具有一個與銜鐵相互配合的電磁鐵線圈。此外該電磁鐵致動器還包括一個內磁極及一個外磁極，它們在一個區(qū)域中這樣地連接，以致形成一個機械上削弱的部位。為了提高強度提出了使用一個永久磁鐵，它被設置在內磁極與外磁極之間的連接區(qū)域中。但該永久磁鐵不僅起機械增強的作用，而且也起磁軛流的作用，因為永久磁鐵在外磁極的鐵氧體材料中產生一個初次磁通，以致對于由電磁鐵線圈產生的二次磁通僅提供了一個減小的橫截面。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務在于，提出一種用于噴射閥的電磁鐵組件，它的使用可引起噴射閥的動力學性能的改善。尤其是所提出的電磁鐵組件應在降低電壓的同時實現噴射閥動力學性能的改善。
按照本發(fā)明，提出了一種用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的噴射閥的電磁鐵組件，該噴射閥設有用于釋放或關閉至少一個噴射孔的可升降運動的噴射閥元件，其中，用于直接或間接地操作該噴射閥元件的電磁鐵組件包括一個磁鐵芯、一個接收在磁鐵芯的槽中的電磁鐵線圈及一個與該電磁鐵線圈相互配合的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵以及至少一個永久磁鐵，其中，永久磁鐵被組合在磁鐵芯中或銜鐵中及產生一個基本磁通，該基本磁通在電磁鐵線圈通電流時引起作用在銜鐵上的磁力的增強或削弱。該任務通過具有上述特征的電磁鐵組件來解決。此外，為了解決該任務，還提出了一種用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的、并設有用于釋放或關閉至少一個噴射孔的可升降運動的噴射閥元件的噴射閥，設有一個根據以上方案或在下面所述的任一進一步構型的用于直接或間接操作該噴射閥元件的電磁鐵組件。本發(fā)明還提出了一種永久磁鐵用于極化一電磁鐵組件的應用方法，該電磁鐵組件包括一個磁鐵芯、一個接收在該磁鐵芯的一槽中的電磁鐵線圈及一個與該電磁鐵線圈配合作用的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵，其中，永久磁鐵的基本磁通在電磁鐵線圈通電流時引起作用在銜鐵上的磁力的增強或削弱。根據本發(fā)明的電磁鐵組件的有利的進一步構型給出在下面的說明中。所提出的用于直接或間接地操作噴射閥元件的電磁鐵組件包括一個磁鐵芯、一個接收在磁鐵芯的一槽內的電磁鐵線圈及一個與電磁鐵線圈配合作用的、由單部件或多部分構成的可升降運動的銜鐵以及至少一個永久磁鐵。根據本發(fā)明，永久磁鐵被組合在磁鐵芯中或銜鐵中及產生一個基本磁通，該基本磁通在電磁鐵線圈通電流時引起作用在銜鐵上的磁力的增強或削弱。該永久磁鐵的基本磁通是引起作用在銜鐵上的磁力的增強還是削弱主要取決于 是相對永久磁鐵的極性同向地還是反向地對電磁鐵線圈通電流。在電磁鐵線圈的同向通電流時永久磁鐵將引起作用在銜鐵上的磁力的增強，因為永久磁鐵的基本磁通及電磁鐵線圈的磁通相互補充。磁力的增高將導致噴射閥的快速打開，因為永久磁鐵對克服一彈簧部件在關關閉方向上對銜鐵加載的彈簧力作出了其貢獻。隨著銜鐵抵抗該彈簧部件的彈簧力地抬起，為了使銜鐵保持在其已抬起的位置中可減小電磁鐵線圈的電流。一個僅最小程度地大于作用在關閉方向上的彈簧部件的彈簧力的磁力足夠作為該保持力。如果噴射閥應被關閉，則相對永久磁鐵的極性反向地對電磁鐵線圈通電流，這導致永久磁鐵的基本磁通的削弱。因此，對于關閉過程提供了在關閉方向上對銜鐵加載的彈簧部件的全部彈簧力。因而可引起閥的快速關閉及可能的關閉振動的快速衰減。這兩者對噴射閥元件的動力學特性起到有利的作用。永久磁鐵可優(yōu)選地被組合在磁鐵芯的一外極、一內極或一底部中，其中磁鐵芯的所述外極、內極及底部在徑向與軸向上限定了用于接收電磁鐵線圈的槽。因此，磁鐵芯的橫截面輪廓優(yōu)選被構成U型。這樣地選擇永久磁鐵的位置，使得永久磁鐵對電磁鐵組件的極性產生影響。當電磁鐵線圈通電流時由永久磁鐵產生的基本磁通引起磁力的增強或削弱就是此情況。為此，永久磁鐵以有利的方式被組合在磁鐵芯的外極或內極中。磁鐵芯的外極及內極優(yōu)選被構造成環(huán)形的，優(yōu)選永久磁鐵也被構造成環(huán)形的。這使永久磁鐵在磁鐵芯中的組合變得容易。
此外，優(yōu)選永久磁鐵面對齊地被插入在磁鐵芯中。因此，在永久磁鐵環(huán)形構型的情況下永久磁鐵的內徑和/或外徑適配于磁鐵芯的外極、內極或底部的內徑和/或外徑。通過永久磁鐵的面對齊地被插入在磁鐵芯的外極、內極或底部中，可保持磁鐵芯的原來尺寸。 尤其是用于接收電磁鐵線圈的槽未通過在磁鐵芯中組合永久磁鐵而變小。如果根據一個變換的實施形式，永久磁鐵被插入在銜鐵中，則永久磁鐵在銜鐵中的插入優(yōu)選也是面對齊的。根據本發(fā)明的一個進一步構型，所提出的電磁鐵組件是一個電磁閥的組成部分。 因此，該電磁鐵組件可用在一個噴射閥中來間接地控制一個噴射閥元件。優(yōu)選與電磁鐵線圈配合作用的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵包括一個與電磁閥的一個閥座配合作用的閥關閉部件。變換地銜鐵本身可構成與電磁閥的閥座配合作用的閥關閉部件。 在電磁閥的打開位置中，即當閥關閉件不密封地靠觸在閥座上時，處于高壓下的燃料可由噴射閥的一個控制室被輸送到一回流部分。由此控制室經歷一次減壓。向著關閉方向加載噴射閥元件的控制室中的控制壓力的下降將引起噴射閥元件由其閥座上抬起。噴射閥即打開。為了關閉噴射閥元件，通過一彈簧的彈簧力將噴射閥元件復位到其密封座上。在電磁閥關閉的同時在控制室中重新建立起高的控制壓力，該控制壓力使噴射閥元件保持與其密封座的接觸。根據本發(fā)明的電磁鐵組件的上述優(yōu)點尤其當電磁鐵組件應用在噴射閥中時得到體現。因此要求權利保護的還有一種用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的、并設有用于釋放或關閉至少一個噴射孔的可升降運動的噴射閥元件及一個根據本發(fā)明的用于直接或間接操作噴射閥元件的電磁鐵組件的噴射閥。噴射閥的電磁鐵組件可被構造成電磁閥及例如用于間接地控制噴射閥元件。但變換地也可設置噴射閥元件的直接操作。為此，優(yōu)選在電磁鐵組件的銜鐵中接收一個磁針，它可與噴射閥元件機械地和/或液壓地耦合。最后，為了解決開始部分給出的任務，提出永久磁鐵用于極化電磁鐵組件的應用， 該電磁鐵組件包括一個磁鐵芯、一個接收在磁鐵芯的一槽內的電磁鐵線圈及一個與電磁鐵線圈配合作用的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵。在此，永久磁鐵的基本磁通在電磁鐵線圈通電流時引起作用在銜鐵上的磁力的增強或削弱。所提出的應用優(yōu)選與電磁鐵組件在噴射閥中的使用一起進行。


以下將借助附圖來詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施形式。附圖表示圖1 一個由現有技術公開的、設有用于直接地操作噴射閥元件的電磁鐵組件的噴射閥的縱剖視圖，圖2 根據本發(fā)明的電磁鐵組件的一個部分縱剖視圖，圖3 根據本發(fā)明的另一電磁鐵組件的部分縱剖視圖，及圖4 用于表示在根據本發(fā)明的噴射閥的一個噴射周期的持續(xù)時間上的電流變化曲線及力變化曲線的曲線圖。
具體實施例方式由圖1可看到一個已公知的噴射閥，它包括一個用于直接操作一噴射閥元件11的電磁鐵組件。該噴射閥元件11可升降運動地被接收在一個殼體部件15的一中心孔14中，其中通過噴射閥元件11的升降運動可釋放或關閉噴射閥的至少一個噴射孔12。中心孔14 的一部分區(qū)段用于高壓的導入，通過該高壓導入對至少一個噴射孔12輸送處于高壓下的燃料。處于高壓下的燃料通過一個設置在旁側的高壓通道16到達孔14中。在殼體部件15中接收所述噴射閥元件11，在該殼體部件15上連接著另一殼體部件17，在該殼體部件17中設置了所述電磁鐵組件。電磁鐵組件包括一個磁鐵芯1，一個接收在磁鐵芯中的電磁鐵線圈3及一個銜鐵4，這里該銜鐵由一個板狀部件及一個針狀部件組合成。在噴射閥元件11的關閉方向上銜鐵4被一個彈簧部件13的壓力加載，該彈簧部件支撐在殼體部件17上。當電磁鐵線圈3通電流時銜鐵4將抵抗彈簧部件13的壓力向著電磁鐵線圈3的方向運動。在此情況下，銜鐵4的通過一液壓耦合器容積18與噴射閥元件 11耦合的的針狀部件使噴射閥元件11由其密封座上拉起。因為構成在針狀部件上的、液壓作用的面積小于噴嘴針的液壓作用面積，因此在噴射閥元件11的打開行程的該第一階段期間出現了力增強。隨著噴射閥元件11止擋在一變換器活塞19上，則進行由力增強到1/1 變比的轉換，該變換器活塞包圍著銜鐵4的所述針狀部件及在打開行程的第一階段期間支撐在殼體部件15上。在打開行程的該第二階段期間電磁鐵組件保證噴射閥元件11的足夠的行程，以便起到一個完全的閥座去節(jié)流作用。為了使噴射閥元件復位到其密封座上，結束對電磁鐵線圈3的通電及通過彈簧部件13的彈簧力引起銜鐵4及噴射閥元件11的復位。 另一彈簧部件13 ‘將保證變換器活塞19的復位。由圖2及3可看到根據本發(fā)明的用于噴射閥的電磁鐵組件的第一及第二實施形式。所示的兩個實施形式共同的是它們包括一個帶有槽2的磁鐵芯1及一個接收在該槽 2中的電磁鐵線圈3。此外一個銜鐵4屬于相應的電磁鐵組件，在這里該銜鐵被構成閥閉合部件10，該閥閉合部件10與一閥座9相互配合。因而圖2及3中所示的電磁鐵組件各構成一個電磁閥。因此，這些電磁鐵組件優(yōu)選應用在這樣的噴射閥中，該噴射閥的噴射閥元件 11間接地受控制。作為替代方案，所述的每個電磁鐵組件也可應用在其噴射閥元件直接地受控制的噴射閥中。在此情況下可取消閥座9的結構。圖2及3的電磁鐵組件還各具有一個用于極化電磁鐵組件的永久磁鐵5。根據本發(fā)明的電磁鐵組件的這兩個實施形式的區(qū)別僅涉及永久磁鐵5在電磁鐵組件內的相應布置。根據圖2的實施形式，永久磁鐵5設置在磁鐵芯1的一個外極6上。該外極6與磁鐵芯1的一個內極7及磁鐵芯1的一個底部8限定了槽2。在該槽中接收電磁鐵線圈3。 為了保持槽2的尺寸，永久磁鐵5面齊平地組合在外極6中。永久磁鐵5有利地沿徑向延伸在外極6的整個寬度上。替換地也可考慮永久磁鐵5具有比外極6小的寬度。永久磁鐵5在電磁鐵組件的磁路中提供了一個基本磁通，該基本磁通產生出一個磁力Fra。與在關閉方向上加載銜鐵4的彈簧部件13的彈簧力Ffed —起根據等式Fb^ = Ffed-F-得到一個作用在銜鐵上的力。該力被這樣設計，使得電磁閥可靠地閉合。為了使電磁閥打開，將使電磁鐵線圈3與永久磁鐵5的極性同向地通電流。由電磁鐵線圈3形成的磁路的磁通對永久磁鐵5的基本磁通進行補充。這導致作用在銜鐵6上的磁力的上升，以使得銜鐵4抵抗彈簧部件13的彈簧力由閥座9抬起。一旦銜鐵4達到其最外的抬起位置， 則優(yōu)選使電磁鐵線圈3的電流降低到這樣的程度，以致磁力僅還稍微大于彈簧部件13的彈簧力。由此將保證銜鐵4可靠地保持在抬起的位置中。為了關閉電磁閥，使電磁鐵線圈3與永久磁鐵5的極性相反方向地通電流，以使得永久磁鐵5的基本磁通被削弱或完全被補償。因此，為了銜鐵4的閉合、即銜鐵4復位到閥座9中提供彈簧部件13的全部的彈簧力。 這將導致快速的關閉及關閉振動的快速衰減。在圖3的實施形式中，與圖2的實施形式不同地，永久磁鐵5被設置在磁鐵芯1的內極7中。但其作用方式類似于以上結合圖2所述的作用方式。因此這里不再重復。也可對圖2及3中所示的實施形式變換地使永久磁鐵5設置在磁鐵芯1的底部8 中或設置在銜鐵4中。圖4的曲線圖表示一個根據本發(fā)明的被作成電磁閥的電磁鐵組件的一個打開周期或關閉周期期間電流或力隨時間變化的曲線。這里，字母A標示電磁閥的打開階段，B標示保持階段及字母C標示關閉階段。在用“a”表示的時刻閥打開，而在用“C”表示的時刻閥關閉。所示的三個曲線表示在打開周期或關閉周期期間的電流曲線(中間曲線)，磁力曲線(上曲線)及作用在銜鐵4上的力的曲線(下曲線)。在打開階段A開始時、即隨著電磁鐵線圈3的通電流，所有三個曲線均上升。在克服了一個初始的高關閉力后電流下降。為了保持閥在保持階段B期間的打開位置，電磁鐵線圈3的電流可進一步下降。作用在銜鐵 4上的力僅需保證銜鐵4保持在其打開位置中。在保持階段B后連接著關閉階段C，在該關閉階段中相對永久磁鐵5的極性反向地進行電磁鐵線圈3的通電流。永久磁鐵5的基本磁通被電磁鐵線圈3的磁力優(yōu)選完全地補償，以致電磁鐵線圈3的反向通電流支持銜鐵的關閉。根據本發(fā)明的電磁鐵組件不僅可使用在噴射閥上，而且可使用在所有的液壓閥上。但當使用在燃料噴射系統中的噴射閥上時其優(yōu)點體現得特別明顯。
權利要求
1.用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的噴射閥的電磁鐵組件，該噴射閥設有用于釋放或關閉至少一個噴射孔(1 的可升降運動的噴射閥元件(11)，其中，用于直接或間接地操作該噴射閥元件(11)的電磁鐵組件包括一個磁鐵芯(1)、一個接收在磁鐵芯(1)的槽 ⑵中的電磁鐵線圈⑶及一個與該電磁鐵線圈⑶相互配合的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵以及至少一個永久磁鐵(5)，其特征在于永久磁鐵( 被組合在磁鐵芯(1)中或銜鐵中及產生一個基本磁通，該基本磁通在電磁鐵線圈(3)通電流時引起作用在銜鐵(4)上的磁力的增強或削弱。
2.根據權利要求1的電磁鐵組件，其特征在于該永久磁鐵(5)被組合在磁鐵芯(1)的一外極(6)、一內極或一底部(8)中，所述外極、內極及底部在徑向與軸向上限定了用于接收電磁鐵線圈(3)的槽O)。
3.根據以上權利要求中一項的電磁鐵組件，其特征在于該永久磁鐵(5)被構造成環(huán)形的。
4.根據以上權利要求中一項的電磁鐵組件，其特征在于該永久磁鐵( 面對齊地被插入在銜鐵中或磁鐵芯(1)中。
5.根據以上權利要求中一項的電磁鐵組件，其特征在于該電磁鐵組件是一個電磁閥的組成部分，與電磁鐵線圈(3)配合作用的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵 (4)包括一個與一閥座(9)配合作用的閥關閉部件(10)或構成該閥關閉部件。
6.用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的、并設有用于釋放或關閉至少一個噴射孔 (12)的可升降運動的噴射閥元件(11)的噴射閥，設有一個根據以上權利要求中一項的用于直接或間接操作該噴射閥元件(11)的電磁鐵組件。
7.永久磁鐵( 用于極化一電磁鐵組件的應用，該電磁鐵組件包括一個磁鐵芯(1)、一個接收在該磁鐵芯(1)的一槽O)中的電磁鐵線圈(3)及一個與該電磁鐵線圈(3)配合作用的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵G)，其中，永久磁鐵(5)的基本磁通在電磁鐵線圈(3)通電流時引起作用在銜鐵上的磁力的增強或削弱。
全文摘要
用于將燃料噴射到內燃機的燃燒室中的噴射閥的電磁鐵組件，噴射閥設有用于釋放或關閉至少一個噴射孔(12)的可升降運動的噴射閥元件(11)，其中，用于直接或間接地操作噴射閥元件的電磁鐵組件包括一個磁鐵芯(1)、一個接收在磁鐵芯的槽(2)內的電磁鐵線圈(3)及一個與電磁鐵線圈配合作用的、由單部件或多部件構成的可升降運動的銜鐵(4)以及至少一個永久磁鐵(5)。根據本發(fā)明，永久磁鐵被組合在磁鐵芯中或銜鐵中及產生一個基本磁通，該基本磁通在電磁鐵線圈通電流時引起作用在銜鐵上的磁力的增強或削弱。本發(fā)明還涉及具有這種電磁鐵組件的噴射閥及永久磁鐵用于極化一電磁鐵組件的應用。
文檔編號H01F7/08GK102360707SQ201110152119
公開日2012年2月22日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權日2010年6月1日
發(fā)明者M·貝耶爾 申請人:羅伯特·博世有限公司