一種電磁式噴射閥以及用于操作電磁式噴射閥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)使用的電磁式噴射閥，尤其適用于將燃料直接噴射到內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電磁式噴射閥通常具有一個(gè)電磁閥組件以及可運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)組件，電磁閥組件通電后使得電磁閥組件和銜鐵形成的電磁閥產(chǎn)生電磁力，電磁力克服彈簧力帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)組件在開啟位置和關(guān)閉位置之間軸向移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)電磁式噴射閥的開啟和關(guān)閉。市場上常見的這種用于火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的電磁式噴射閥的噴射壓力最高為15MPa。然而，隨著排放法規(guī)越來越嚴(yán)格，對汽車尾氣中未燃碳?xì)浜偷趸衔锏鹊暮恳笠哺?。如果汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用的噴射閥能夠噴射15MPa以上甚至30MPa以上壓力的燃料，噴射產(chǎn)生的霧化顆粒會(huì)更小，使得發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料與空氣混合得更加均勻，噴射的燃料能夠完全燃燒，最終減少排放污染物的生成。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)較高的噴射壓力，CN102472214A公開了一種流體噴射器以及用于操作流體噴射器的方法，該流體噴射器只有一個(gè)電磁閥，包括至少第一線圈和第二線圈，且操作經(jīng)由施加到所述兩個(gè)線圈中的至少一個(gè)電信號(hào)磁性地驅(qū)動(dòng)鐵芯。當(dāng)操作兩個(gè)線圈的兩個(gè)電信號(hào)時(shí)，可形成兩個(gè)線圈串聯(lián)后產(chǎn)生的電感量，從而產(chǎn)生較大的電磁力，最終實(shí)現(xiàn)較高的噴射壓力。但是，由于電磁材料的磁特性，隨著電信號(hào)的增加，電感量增大，當(dāng)電磁材料達(dá)到飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)，電感量也達(dá)到最大值，不能再增大，此時(shí)電磁力也就增加到極限值，因而噴射壓力只能達(dá)到如200bar的最大壓力上限值，如果想要依靠單個(gè)電磁閥提高更高的噴射壓力，則效果不會(huì)明顯。
[0004]CN1776214B公開了一種帶有柱塞電磁激勵(lì)的燃料噴射器，該噴射器具有兩個(gè)電磁體，即噴射器的管狀殼體的外表面具有兩個(gè)環(huán)形槽，其中每個(gè)環(huán)形槽中纏繞有電磁體的對應(yīng)線圈。兩個(gè)電磁體共同作用，通過產(chǎn)生疊加后的電磁力實(shí)現(xiàn)噴射器較高的噴射壓力。該噴射器的電磁閥均采用了無骨架的自粘結(jié)線圈，該線圈使用覆蓋有絕緣涂層的絕緣線圈線，并在絕緣涂層上涂覆具有自熔合特性的熔合接合層。當(dāng)線圈溫度升高時(shí)，該熔合接合層受溫度的影響熔化，使得纏繞在環(huán)形槽內(nèi)的各層線圈粘結(jié)在一起，當(dāng)溫度降低時(shí)，整個(gè)線圈冷凝成一定形狀。然而，這種技術(shù)方案的缺點(diǎn)在于，無骨架的自粘結(jié)線圈工藝復(fù)雜、難以定位，其熔合接合層受溫度影響較大，高溫會(huì)影響線圈的絕緣性進(jìn)而對電磁閥的可靠工作產(chǎn)生不良的影響。另外，該結(jié)構(gòu)不能按照發(fā)動(dòng)機(jī)的需求提供不同區(qū)間范圍的噴射壓力，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低負(fù)荷區(qū)時(shí)，只需要低噴射壓力的噴霧就可以實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)良好的燃燒，過高的噴射壓力反而會(huì)增加整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)成本；而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷區(qū)時(shí)，過小噴射壓力的噴霧會(huì)產(chǎn)生缸內(nèi)的異常燃燒，不能實(shí)現(xiàn)節(jié)油的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)不同區(qū)間噴射壓力的噴射性能的電磁式噴射閥以及用于操作電磁式噴射閥的方法。
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:
一種電磁式噴射閥，包括多孔噴嘴、管狀殼體、針閥體、運(yùn)動(dòng)組件和用于控制運(yùn)動(dòng)組件在打開位置和關(guān)閉位置之間軸向移動(dòng)的電磁閥組件；所述電磁閥組件包括至少兩組電磁閥，其特征在于:所述至少兩組電磁閥的線圈并聯(lián)電連接，可單獨(dú)通電工作或相互組合通電工作。
[0007]其進(jìn)一步特征在于:所述管狀殼體包括一體式設(shè)置的第一鐵芯、第二鐵芯、中間連接部分和下端固定部分；所述電磁閥組件包含第一電磁閥和第二電磁閥；第一線圈、第一鐵芯、第一銜鐵、導(dǎo)磁件和線圈罩構(gòu)成電磁式噴射閥的第一電磁閥；第二線圈、第二鐵芯、第二銜鐵、導(dǎo)磁件和線圈罩構(gòu)成電磁式噴射閥的第二電磁閥；其中第一線圈、第二線圈、導(dǎo)磁件和線圈罩組成整體式的線圈總成。
[0008]進(jìn)一步的:所述的管狀殼體中的第一鐵芯的內(nèi)徑dl小于第二鐵芯的內(nèi)徑d2，所述第一銜鐵的外徑Dl小于第二銜鐵的外徑D2，使得第一鐵芯與第一銜鐵配合作用，第二鐵芯與第二銜鐵配合作用，所述第一線圈的繞制匝數(shù)要小于第二線圈的繞制匝數(shù)；第一電磁閥產(chǎn)生的電磁力Fl小于第二電磁閥產(chǎn)生的電磁力F2。
[0009]所述的管狀殼體的環(huán)形內(nèi)表面和針閥體的環(huán)狀內(nèi)表面連接形成整個(gè)長度方向上延伸的燃料通道，管狀殼體的環(huán)形內(nèi)表面容納所述的第一銜鐵和第二銜鐵。
[0010]所述的第一鐵芯與第一銜鐵之間的間隙δ I小于第二鐵芯與第二銜鐵之間的間隙3 2。
[0011]一種用于操作上述的電磁式噴射閥的方法，其特征在于:首先確定電磁式噴射閥內(nèi)的燃料壓力；其次根據(jù)燃料壓力選擇單個(gè)線圈或多個(gè)線圈相互并聯(lián)組合工作，將電信號(hào)施加到所選擇的分組。
[0012]所述電磁閥組件包括第一電磁閥和第二電磁閥，當(dāng)電磁式噴射閥內(nèi)的燃料壓力等于或小于壓力Ρ1，則將電信號(hào)施加到第一線圈；當(dāng)電磁式噴射閥內(nèi)的燃料壓力大于壓力Pi且小于壓力Ρ2，則將電信號(hào)施加到第二線圈；當(dāng)電磁式噴射閥內(nèi)的燃料壓力等于或大于壓力Ρ2，則將電信號(hào)施加到并聯(lián)組合的第一線圈和第二線圈。
[0013]本發(fā)明采用上述電磁式噴射閥以及用于操作電磁式噴射閥的方法后，能實(shí)現(xiàn)電磁式噴射閥噴射不同區(qū)間的噴射壓力燃料的噴射性能，如0.3?15MPa、15?30MPa和30?45MPa三個(gè)區(qū)間的噴射壓力，也能實(shí)現(xiàn)高噴射壓力的噴射性能；同時(shí)，上述管狀殼體具有一體式設(shè)置的第一鐵芯和第二鐵芯，上述的線圈總成構(gòu)造成整體式結(jié)構(gòu)，管狀殼體與整體式的線圈總成構(gòu)成兩個(gè)產(chǎn)生不同電磁力的電磁閥，其結(jié)構(gòu)緊湊，裝配簡單，易于加工實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明電磁式噴射閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1中圓圈區(qū)域(SP I區(qū))的放大圖。
[0016]圖3是線圈總成的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是電磁式噴射閥的控制單元。
[0018]圖5是操作電磁式噴射閥的控制流程圖。
[0019]圖6是電磁式噴射閥中的第一電磁閥作用時(shí)的磁路狀態(tài)。
[0020]圖7是電磁式噴射閥中的第二電磁閥作用時(shí)的磁路狀態(tài)。
[0021]圖8是電磁式噴射閥中的第一電磁閥和第二電磁閥同時(shí)作用時(shí)的磁路狀態(tài)。
[0022]其中有:1、電磁式噴射閥；2、多孔噴嘴；3、管狀殼體；31、第一鐵芯；32、第二鐵芯；33、中間連接部分；34、下端固定部分；35、殼體環(huán)狀內(nèi)表面；4、針閥體；41、針閥體環(huán)狀內(nèi)表面；5、運(yùn)動(dòng)組件；6、電磁閥組件；7、第一電磁閥；8、第二電磁閥；9、第一線圈；10、第一銜鐵；11、12、導(dǎo)磁件；13、線圈罩；14、第二線圈；15、第二銜鐵；16、線圈總成；17、線圈骨架；18、針閥；19、軸線；20、電接插件；21、密封球頭；22、閥座；23濾網(wǎng)；24、環(huán)形溝槽；25、環(huán)形墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0024]如圖1所示，一種用于汽油內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)的電磁式噴射閥I。電磁式噴射閥I的下游端部安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上，燃料通過電磁式噴射閥I的下游端部的多孔噴嘴2直接噴入到汽缸的燃燒室內(nèi)(未示出)。
[0025]如圖1和圖2所示，一種電磁式噴射閥1，包括多孔噴嘴2、管狀殼體3、針閥體4、運(yùn)動(dòng)組件5和用于控制運(yùn)動(dòng)組件5在打開位置和關(guān)閉位置之間軸向移動(dòng)的電磁閥組件6。運(yùn)動(dòng)組件5由針閥18和第一銜鐵10、第二銜鐵15通過焊接固定連接組成，運(yùn)動(dòng)組件5可在電磁式噴射閥的管狀殼體3的環(huán)形內(nèi)表面35沿軸線19方向移動(dòng)。管狀殼體3的下端固定部分34與針閥體4通過焊接固定連接在一起，使得管狀殼體3的環(huán)形內(nèi)表面35和針閥體4的環(huán)形內(nèi)表面41形成整個(gè)長度方向上延伸的燃料通道。當(dāng)通過電接插件20給電磁閥組件6通電時(shí)，施加電信號(hào)V，受電磁閥電磁力的作用，運(yùn)動(dòng)組件5沿軸線19方向向上提升，帶動(dòng)密封球頭21從閥座22上抬起，電磁式噴射閥處于打開位置，燃料由電磁閥噴射閥的上游端口進(jìn)入，經(jīng)過濾網(wǎng)23，流經(jīng)管狀殼體3的內(nèi)部燃料通道、第一銜鐵10和第二銜鐵15的流通通道和針閥體4的燃料通道，最后到達(dá)多孔噴嘴2，從多孔噴嘴2噴出。當(dāng)切斷電磁閥電信號(hào)V時(shí)，電磁力消失，運(yùn)動(dòng)組件5沿軸線19方向向下移動(dòng)，帶動(dòng)針閥18上的密封球頭21落座在閥座22上，使電磁式噴射閥I處于關(guān)閉位置，密封球頭21和閥座22之間形成一個(gè)密封面，將燃料密封在燃料通道內(nèi)。
[0026]電磁式噴射閥不工作時(shí)，第一鐵芯31與第一銜鐵10之間的間隙δ I小于第二鐵芯32與第二銜鐵15之間的間隙δ 2，第一鐵芯與第一銜鐵之間的間隙δ作為整個(gè)運(yùn)動(dòng)組件的行程，決定了從多孔噴嘴2流出的噴油量。
[0027]管狀殼體3包括一體式設(shè)置的第一鐵芯31、第二鐵芯32、中間連接部分33和下端固定部分34，管狀殼體3中的第一鐵芯31的內(nèi)徑dl與第二鐵芯32的內(nèi)徑d2不同，第一鐵芯31的內(nèi)徑dl小于第二鐵芯32的內(nèi)徑d2，所述的運(yùn)動(dòng)組件5的第一銜鐵10的外徑Dl與第二銜鐵15的外徑D2不同，第一銜鐵10的外徑Dl小于第二銜鐵15的外徑D2，使得第一鐵芯31可以與第一銜鐵10配合作用，第二鐵芯32可以與第二銜鐵15配合作用。
[0028]第一線圈9和第二線圈14優(yōu)選為有骨架17的線圈，第一線圈9和第二線圈14在結(jié)構(gòu)組成上不同，優(yōu)選地，如第一線圈9的繞制匝數(shù)要小于第二線圈14的繞制匝數(shù)。
[0029]如圖3所示，第一線圈9和第二線圈14在軸向方向上彼此間隔，在徑向方向上分別與所述的電磁式噴射閥的軸線19的距離不相等，不同結(jié)構(gòu)的線圈繞制在線圈骨架17上與導(dǎo)磁件11、12以及線圈罩13組成整體式的線圈總成，獨(dú)立安裝在管狀殼體3上。整體式的線圈總成有利于電磁式噴射閥的加工和裝配，也方便產(chǎn)品的后期維護(hù)和線圈更換。
[0030]根據(jù)以上構(gòu)造，由第一線圈9、第一鐵芯31、第一銜鐵10等構(gòu)成的第一電磁閥7對運(yùn)動(dòng)組件5產(chǎn)生的電磁作用力與由第二線圈14、第二鐵芯32、第二銜鐵15等構(gòu)成的第二電磁閥8對運(yùn)動(dòng)組件5產(chǎn)生的電磁作用力是不等值的，第一電磁閥7產(chǎn)生的電磁力要小于第二電磁閥8產(chǎn)生的電磁力。
[0031]兩組線圈可單獨(dú)通電工作，也可以并聯(lián)組合通電工作。第一線圈9通電時(shí)，施加電信號(hào)V，第一電磁閥7工作，產(chǎn)生最大值為