CN106574587B

CN106574587B - 电磁阀

Info

Publication number: CN106574587B
Application number: CN201580042265.0A
Authority: CN
Inventors: R·克罗默; J·阿贝尔; J·拉赫尔; K·格鲁斯
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2015-07-30
Publication date: 2020-11-17
Anticipated expiration: 2035-07-30
Also published as: WO2016020254A1; DE102014215466A1; JP2017524096A; CN106574587A; JP6458132B2

Abstract

本发明涉及一种电磁阀(1)，该电磁阀尤其用于内燃机上的设备，所述电磁阀具有外极(2)、内极(3)、电磁线圈(20)和衔铁(25)。在此，所述内极(3)通过导磁体(33)和不导磁的分隔体(32)与所述外极(2)连接。在所述电磁线圈(20)通电时产生磁回路，该磁回路被引导经过所述内极(3)、导磁体(33)、所述衔铁(25)和所述外极(2)。通过所述导磁体(33)能够实现磁回路的成形，通过该成形在所述内极(3)和所述衔铁(25)之间工作气隙(s)给定的情况下实现了作用到所述衔铁(25)上的磁吸力(F)的增大。

Description

电磁阀

技术领域

本发明涉及一种电磁阀，该电磁阀尤其用于内燃机上的设备。这样一种用于内燃机的设备可以是喷射设备或用于废气后处理的设备，在该设备中合适的介质被喷入到排气管路中。本发明特别涉及用于混合压缩、外源点火的内燃机的燃料喷射设备的喷射器领域，其中，可以将燃料、尤其是汽油直接喷入到内燃机的燃烧室中。在此可以实现直接操控针。但电磁阀也可以构型为伺服阀。在此也可以考虑在空气压缩、自点火的内燃机中的应用。

背景技术

由DE 10 2011 089 999 A1公知一种电磁阀、尤其是一种燃料高压泵的量控制阀。公知的电磁阀具有极芯和可轴向运动的衔铁，其中，极芯的端侧构成用于衔铁的止挡部。在此，极芯由铁素体材料、尤其由不生锈的铁素体钢制造。此外，构成止挡部的极芯端侧存在于通过塑性冷成形制造的区段上。止挡部可以用硬铬层来涂覆。在此，衔铁嵌入到环形的、无磁性的组件中。环形的、无磁性的组件沿轴向方向区段地包围衔铁并且区段地包围具有构成止挡部的、冷成形的端侧的铁素体极芯。

由DE 198 27 267 A1公知一种用于将燃料从高压存储器高压喷射到内燃发动机燃烧室中的燃料喷射阀。公知的燃料喷射阀具有电磁阀，该电磁阀用于通过具有至少一个由通道壁限定的节流通道区段的节流阀卸载(喷射位置)或建立(关闭位置)在控制室中的燃料压力。电磁阀具有沿关闭方向作用的弹簧和电磁线圈，该电磁线圈在激励时引起阀元件的牵引，节流阀由此被打开。

因此，在电磁阀的构型中可能的是，在内极和衔铁之间的气隙区域中通过相应构型的构件设置磁回路的磁性分隔部。该构件可以构造成环形的、无磁性的组件，如DE 102011 089 999 A1中的情况。内极可以固定在由不导磁的材料制成的该分隔部上。

发明内容

根据本发明的具有权利要求1特征的电磁阀具有优点，即，能够实现改进的构型，在该构型中，当电磁线圈通电时尤其提高了用于操纵衔铁的通过磁回路产生的牵引经过力。

通过在从属权利要求中列举的措施能够实现在权利要求1中提出的电磁阀的有利扩展方案。

因此，特别可以提高将衔铁保持在内极上的磁保持力。在此也可以使用多个不导磁的分隔体和/或多个导磁体。然而在优选构型中设置了刚好一个不导磁的分隔体和刚好一个导磁体。当电磁线圈通电时，这通过不导磁的分隔体以及导磁体的合适构型和布置已经能够有利地影响磁回路或者说在磁回路中产生的磁感线。

分隔体也可以构造为导磁差的分隔体。

导磁体由至少一个磁性材料构成。在此，该磁性材料从可供使用的磁性材料中选出，其中，尤其可以使用铁素体材料。

在构型分隔体和导磁体时，磁感线的有利影响对于磁回路来说是重要的。在此有利的是，内极至少基本上与导磁体连接，外极至少基本上与不导磁的分隔体连接。此外有利的是，不导磁的分隔体至少基本由具有奥氏组织结构的材料构成。附加地或替代地，当磁体至少基本上由铁磁材料构成时是有利的。在此，磁体能够以有利的方式***到不导磁的分隔体中。导磁体能够以这种方式一方面与不导磁的分隔体固定连接，另一方面与内极固定连接。

也有利的是，导磁体环形闭合和/或套筒形地构型。此外有利的是，不导磁的分隔体环形闭合和/或套筒形地构型。因此，不导磁的分隔体特别可以构型为分隔环。并且因此，导磁体特别可以构型为与这样的分隔环固定连接的导磁环。在此还有利的是，导磁体具有轴向延伸的连接唇，在该连接唇上导磁体的径向厚度减小，并且不导磁的分隔体具有内置的凹槽，导磁体的连接唇置入到该凹槽中。由此，特别在导磁体和不导磁的分隔体之间的连接区域中可以得到由分隔体和导磁体组成的复合结构的圆柱套形内面。此外，这能够在构型复合结构时实现内极的具有高精度的有针对性的定位和与此相关的公差。

也有利的是，导磁体这样构型，使得在电磁线圈通电时，由于通过导磁体而能够实现的磁回路的成形，在内极和衔铁之间的工作气隙给定的情况下，至少在磁铁的工作行程区域上实现作用到衔铁上的磁吸力的增大。这意味着，相比于取代导磁体而设置不导磁的分隔体的构型，在内极和衔铁之间的工作气隙给定的情况下，通过导磁体的构型实现了作用到衔铁上的磁吸力的增大。在工作行程区域内，对于任何给定的工作气隙实现了这种增大。在此，工作行程区域由电磁阀的与功能相关的行程区域给出。必要时，电磁阀的整个可能的行程区域也可能大于工作行程区域。

然而，在变型的构型方案中，也可以实现仅对于工作行程区域的特别相关的部分的增大。这在给定的应用情况下可以足够地满足要求。导磁体特别可以这样构型，使得在电磁线圈通电时由于通过导磁体而能够实现的磁回路的成形，在工作气隙小的情况下或工作气隙大的情况下，在衔铁的工作行程区域内实现作用到衔铁上的磁吸力的增大。由此，可以根据构型而定，实现在衔铁被吸起的情况下使磁保持力增大或者在操纵开始时使吸力增大。

然而优选地，在电磁线圈通电时在衔铁的整个工作行程区域上实现作用到衔铁上的磁吸力的增大。

此外有利的是，不导磁的分隔体具有间隔区域，通过该间隔区域实现与外极的分隔，并且衔铁这样布置，使得衔铁在轴向上部分地位于间隔区域内，但在轴向上总是与导磁体分隔。因此，在衔铁的整个工作行程区域上衔铁总是与导磁体分隔。因此，必要时，在工作气隙消失或几乎消失时也是这种情况。内极和衔铁之间的通过桥接气隙的导磁体实现的间接磁回路由此被阻止。由此，在工作气隙小和几乎消失的情况下也保证了可靠的功能性。

因此，也有利的是，导磁体轴向布置在内极内部并且不导磁的分隔体轴向经过内极的面向衔铁的端侧延伸。外极特别可以至少部分地由阀壳体构成。根据构型，内极也可以至少部分由阀壳体构成。阀壳体通常多件式地构造，使得个别壳体部件可以由磁性材料构成，而其他壳体部件可以由至少无磁性材料构成。

附图说明

在下面的说明中参照附图详细阐述本发明的优选实施例，在这些附图中，相应的元件设置有一致的参考标记。附图示出：

图1根据本发明的实施例以简要的示意性截面图示出电磁阀；

图2根据本发明的实施例以简要的图示示出图1中的电磁阀的用II标记的局部；

图3根据可能构型示出用于阐述本发明的电磁阀的功能性的曲线图。

具体实施方式

图1根据本发明的实施例以简要的示意性截面图示出电磁阀1。电磁阀1尤其用于内燃机上的设备。在此，电磁阀1可以特别用作将燃料喷入内燃机燃烧室的燃料喷射阀。然而，电磁阀1也可以用于将废气后处理的介质喷入到内燃机排气管路中或用于在内燃机上的设备的范围内的其他目的。此外，电磁阀1在相应适配构型的情况下也适用于其他应用情况。

电磁阀1具有外极2和内极3。此外，电磁阀1具有可多件式地构型的壳体4。为了简化仅示出壳体部件4。内极3置入到壳体4中。在此，在内极3和外极2之间构成机械连接。在该实施例中，外极2是壳体部件4的组成部分。

在壳体部件4上设置阀座体5，在该阀座体上构造阀座面6。此外，阀针7布置在壳体部件4中。在该实施例中，配属于阀座面6的阀关闭体8构造在阀针7上。在此，阀针7直接由电磁阀1操纵。在此，阀针7的阀关闭体8与阀座面6共同作用成密封座。

阀针7沿轴线9被阀针导向部10导向。在此，通常沿轴线9设置至少两个这样的阀针导向部10。在壳体部件4的内室11中，燃料可以被引导经过燃料通道12。为此，电磁阀1具有燃料接头13，例如燃料泵或共轨***可以连接到该燃料接头上。在操纵阀关闭体8时，该阀关闭体从阀座面6升起，使得燃料可以经过喷嘴孔14从壳体部件4的内室11中喷入到内燃机的配属的燃烧室、进气短管、预燃室等中。

在变型构型中，也可以设置阀关闭体8的间接操控。在此，对于电磁阀1和为了关闭阀座面6上的喷嘴孔14可以设置分开的阀针。在此，具有阀针7的电磁阀1可以用作伺服阀1。另一可能性在于必要时能够实现行程变换比的液压耦合装置。

此外，电磁阀1也可以用于喷射或者说配量与燃料不同的其他介质。在此，可以以相应的方式例如将泵连接到接头13上，以便将与此相关的介质经过通道12输送到内室11中。由此可以特别地配量用于废气后处理的介质。

燃料或者介质可以不仅是液态而且是气态燃料或者介质。例如也可以使用天然气作为燃料。

此外，电磁阀1具有电磁线圈20。电磁线圈20通过电导线21与电接头22连接。电接头22可以例如与用于燃料喷射设备的控制器连接。然而，电磁线圈20的控制装置也可以完全或部分地集成到电磁阀1中。

阀弹簧23在内极3内部布置，该阀弹簧支承在阀针7的凸缘24上，并且阀针7在该实施例中沿轴线9向着密封座的方向被加载。

此外，设置配属于内极3的端侧26的衔铁25。

当电磁阀1的电磁线圈20通电时，产生磁回路，该磁回路被引导经过内极3、衔铁25和外极2。由此向着端侧26的方向操纵衔铁25。在此，该操纵逆着阀弹簧23的预应力进行。在操纵时，衔铁25通过凸缘24作用到阀针7上，使得在阀关闭体8和阀座面6之间的密封座被打开。

下面，电磁阀1的构型也参照图2来描述。

图2根据本发明的实施例以简要的图示示出图1中的电磁阀1的用II标记的局部。在壳体部件4上设置分隔体32和导磁体33。在此，分隔体32放置到壳体部件4的基体31上。在该实施例中，分隔体32是不导磁的。在分隔体32上安装导磁体33。在该实施例中，分隔体32和导磁体33从基体31出发沿轴线9基本轴向地延伸。在此，分隔体32和导磁体33具有径向厚度，该径向厚度沿由分隔体32和导磁体33组成的复合结构的轴向延伸部变化。替代地，所述厚度可以是恒定的。然而，设置圆柱套形内面34，该内面在该实施例中经过分隔体32和导磁体33、即经过由它们组成的复合结构延伸。由此，在圆柱套形内面34上尤其存在不导磁的分隔体32和导磁体33之间的无阶梯过渡。此外，内面34的圆柱套形构型也经过一方面基体31与另一方面分隔体32和导磁体33之间的连接区域延伸。壳体部件4的制造可以例如以2K3S(2组份3次注射)或3K3S(3组份3次注射)MIM(Metal Injection Molding，金属注射成形)工艺被制造。在此将分隔体32的无磁性坯件注塑到基体31的注射的导磁坯件上，并且将导磁体33的磁性坯件注塑到该无磁性坯件上。之后，由三个部分喷注件制成的坯件烧结成壳体部件4。

由此，在图2的图示中，在壳体部件4内部的元件，尤其是衔铁25和内极3，在可能的有利布置中相对于分隔体30等和相对于壳体部件4到基体31、分隔体32和导磁体33的可能的有利划分来定位。

内极3与导磁体33连接，优选压入到该导磁体中并且与该导磁体焊接。外极2与不导磁的分隔体32连接。在此，外极2至少通过基体31的一部分构成。

在该实施例中，不导磁的分隔体32由优选具有奥氏组织结构的材料构成。然而也可考虑其他材料，通过这些材料可以实现关于本发明功能方式而言的不导磁或导磁差的分隔体32的不导磁或导磁差的特性。导磁体33由优选为铁磁材料的材料构成。导磁体33一般由实现关于本发明功能方式而言对磁感线的有利影响的材料构成。

导磁体33优选环形闭合并且优选套筒形地构型。此外，不导磁的分隔体32优选环形闭合并且优选套筒形地构型。导磁体33优选具有轴向延伸的连接唇35，在该连接唇上导磁体33的径向厚度36减小。不导磁的分隔体32具有相应适配的构型。在此，不导磁的分隔体32具有用于导磁体33或者说导磁体33的连接唇35的内置的凹槽37。导磁体33的连接唇35***到不导磁的分隔体32的内置的凹槽37中。在此，以合适的方式实现连接。例如可以将导磁体33压入到不导磁的分隔体32中并且与该分隔体焊接或作为一个件以2K3S或3K3S MIM工艺制造。因此，导磁体33被置入到不导磁的分隔体32中。

不导磁的分隔体32具有带有轴向长度39的间隔区域38，通过该间隔区域将导磁体33与外极2分隔。衔铁25这样布置，使得该衔铁在轴向上部分地位于间隔区域38内部，但尽管如此该衔铁在轴向上总是与导磁体33分隔或者说间隔开。因此，对于衔铁25的位于工作行程区域内部的每个可能的位置来说保证了分隔。导磁体33轴向地布置在内极3内部，其中，不导磁的分隔体32优选轴向地经过内极3的面向衔铁25的端侧26延伸。在该实施例中，分隔体32和导磁体33的连接区域40连接到间隔区域38上，在该连接区域上所述分隔体和所述导磁体相互连接。连接区域40具有轴向长度41。此外，导磁体33的纯导磁区域42轴向连接到连接区域40上。纯导磁区域42具有轴向长度43。分隔体32和导磁体33的总轴向长度39、41、43由间隔区域38的轴向长度39、连接区域40的轴向长度41和纯导磁区域42的轴向长度43的总和得出。此外，在外极2上设置经过轴向长度45延伸的附加部44。在附加部44上放置分隔体32。由此可以实现设计和连接技术上的优点。

图3根据电磁阀1的可能构型示出用于阐述电磁阀1的功能性的曲线图。在此，在纵坐标上是以牛顿(N)为单位的磁力F，而在横坐标上是以米(m)为单位的工作气隙s。对于根据本发明的可能构型的电磁阀1得出划分为两个区域47、48的特性曲线46。作为比较，提供划分为区域51、52的特性曲线50。通过两个特性曲线46、50的近似在工作气隙s为60μm和与此相关的力F为40N处的交点53，将特性曲线46、50划分为对应的区域47、48、51、52。工作行程区域54优选在从0μm直至配属于交点53的工作行程s的区域内部选择。相反地，这意味着，优选这样预给定分隔体32和导磁体33的构型，使得对于交点53(可考虑，但在运行中不实现)而言工作行程s位于所期望的工作行程区域54外部，在运行中实现的工作行程s位于在该工作行程区域中。

这种构型的电磁阀1符合特性曲线50：在该电磁阀中导磁体33通过在几何结构上相同构型的、由不导磁的材料制成的本体来代替。因此，图3的曲线图说明导磁体33和不导磁的分隔体部件33的作用方式，即由它们构成的复合结构的组合作用方式。

在区域47中，特性曲线46位于特性曲线50的区域51上方。因此，在给定工作气隙s的情况下实现了较大的磁力F。这意味着，特别在工作行程区域54中能够实现磁力F的增大。

在工作行程区域54外部，也可能出现磁力F的减弱，如在图3的曲线图中阐明的那样。因为特性曲线46的区域48位于特性曲线50的区域52下方。

因此，这样构型分隔体32和导磁体33，使得在电磁线圈20通电时，由于通过导磁体33而能够实现的磁回路的成形，在内极3和衔铁25之间的工作气隙s给定的情况下，在衔铁25的工作行程区域54上实现作用到衔铁25上的磁吸力F的增大。

在电磁阀1的变型构型中，必要时，磁力F的增大也可以仅限制到工作行程区域54的一部分上。这意味着，交点53位于工作行程区域54内部或者说工作行程区域54超过交点53扩展。由此可以根据电磁阀1的变型而定，例如在操纵状态中实现保持力的增大，该保持力抵抗将密封座保持在关闭状态中的弹簧力起作用。

本发明不限于所述实施例。

Claims

1.电磁阀(1)，所述电磁阀具有外极(2)、内极(3)、电磁线圈(20)和衔铁(25)，其中，所述内极(3)通过至少一个不导磁或导磁差的分隔体(32)和至少一个导磁体(33)与所述外极(2)连接，其中，在所述电磁线圈(20)通电时产生磁回路，该磁回路被引导经过所述内极(3)、所述衔铁(25)和所述外极(2)，其中，壳体部件(4)除具有所述外极(2)之外还具有所述至少一个不导磁或导磁差的分隔体(32)和所述至少一个导磁体(33)，其中，所述外极(2)能够至少部分地由所述壳体部件(4)构成，其中，在所述外极(2)上设置在轴向长度(45)上延伸的附加部(44)，在该附加部上放置有所述不导磁或导磁差的分隔体(32)，其中，所述导磁体(33)环形闭合和/或套筒形地构型和/或所述不导磁或导磁差的分隔体(32)环形闭合和/或套筒形地构型，其中，所述导磁体(33)具有轴向延伸的连接唇(35)，在该连接唇上所述导磁体(33)的径向厚度(36)减小，并且所述不导磁或导磁差的分隔体(32)具有内置的凹槽(37)，所述导磁体的所述连接唇(35)嵌入到该凹槽中，其中，在所述不导磁或导磁差的分隔体(32)的内面上和所述导磁体(33)的内面上存在所述不导磁或导磁差的分隔体(32)和所述导磁体(33)之间的无阶梯过渡，其中，所述不导磁或导磁差的分隔体(32)具有间隔区域(38)，所述导磁体(33)与所述外极(2)通过该间隔区域分隔，并且，所述衔铁(25)这样布置，使得所述衔铁(25)在轴向上部分地位于所述间隔区域(38)内部，但在轴向上总是与所述导磁体(33)分隔，其中，所述导磁体(33)在轴向上布置在所述内极(3)内部，并且，所述不导磁或导磁差的分隔体(32)在轴向上经过所述内极(3)的面向所述衔铁(25)的端侧(26)延伸。

2.根据权利要求1所述的电磁阀，其特征在于，

所述内极(3)与所述导磁体(33)连接，并且所述外极(2)与所述不导磁或导磁差的分隔体(32)连接。

3.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，

所述不导磁或导磁差的分隔体(32)由具有奥氏组织结构的材料构成和/或所述导磁体(33)由铁磁材料构成。

4.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，

所述导磁体(33)被***到所述不导磁或导磁差的分隔体(32)中。

5.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，

所述导磁体(33)这样构型，使得在所述电磁线圈通电时，由于通过所述导磁体(33)而能够实现的磁回路的成形，在所述内极(3)和所述衔铁(25)之间的工作气隙(s)给定的情况下，在所述衔铁(25)的工作行程区域(54)上实现作用到所述衔铁(25)上的磁吸力(F)的增大。

6.根据权利要求1或2所述的电磁阀，其特征在于，所述电磁阀用于内燃机上的设备。