專利名稱：用于避免對閥構(gòu)件的火花損害的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于避免對岡構(gòu)件的火花損害的裝置和方法，更具體 地涉及一種用于避免對電磁閥組件中的閥構(gòu)件的火花損害的裝置和方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)有時(shí)使用燃油噴射系統(tǒng)來將燃油引入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中。燃油 噴射系統(tǒng)可具有任何類型，并可在系統(tǒng)中包含一定數(shù)量的噴油器。除了控 制燃油流動(dòng)的各種閥，噴油器可包括電磁閥組件。電磁閥組件可包括螺線 管和相關(guān)聯(lián)的閥。螺線管可包括在通電時(shí)用作磁體的螺線管線圏、銜鐵和 偏壓彈簧。
在螺線管線圉通電時(shí)，M形成環(huán)形的磁通量場。盡管在理想情況下 被限制在螺線管線圏內(nèi)，實(shí)際上，磁通量很容易存在于其它部件如偏壓彈 簧的邊緣。可導(dǎo)電的偏壓彈簧與該磁場之間的相對運(yùn)動(dòng)將在偏壓彈簧中產(chǎn) 生感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓將造成流過電磁控制閥組件的閥構(gòu)件的電流。然后， 協(xié)同操作的閥構(gòu)件的相對運(yùn)動(dòng)將造成電弧，這將導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)閥構(gòu)件產(chǎn) 生點(diǎn)蝕。
已經(jīng)開發(fā)出至少 一種系統(tǒng)以減輕當(dāng)電流流過閥構(gòu)件和當(dāng)閥開啟時(shí)可發(fā)
生在閥的閥座上的點(diǎn)蝕。例如，于1982年7月27日授予Canup等人的 US專利No. 4,341,196 ('196專利)公開了 一種用于有目的地引導(dǎo)電流通過 噴油嘴閥的系統(tǒng)。開啟閥切斷電流，以產(chǎn)生用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中點(diǎn)火的控制 信號(hào)。特別地，'196專利的系統(tǒng)提供了一種用于限制閥座處的電壓和電流 以避免燃油隔離層故障和閥座點(diǎn)蝕的電路系統(tǒng)元件。
在為了能產(chǎn)生點(diǎn)火信號(hào)而有目的地形成電流的特定情況下，'196專利的系統(tǒng)對于避免點(diǎn)蝕可能是有效的。但是，從成本的觀點(diǎn)看來，在電磁閥
組件中沿，196專利所公開的線路引導(dǎo)電路以控制一不期望的電路系統(tǒng)可能 是無效的。并且，所述系統(tǒng)可能過于復(fù)雜而不能有效地進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 本發(fā)明公開的裝置和方法有助于克服現(xiàn)有技術(shù)中的 一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
所公開的一個(gè)實(shí)施例包括一種用于抑制對電磁閥(螺線管操作閥)組 件的部件的火花損壞的裝置。所述組件可包括具有螺線管線圏的螺線管和 可在螺線管線圏的作用下運(yùn)動(dòng)的銜鐵。該銜鐵可可操作地連接有一閥構(gòu)件， 該閥構(gòu)件構(gòu)造成選擇性地接觸閥座。電磁閥組件可聯(lián)接有一元件，該元件 構(gòu)造成抑制閥組件的兩個(gè)或多個(gè)部件之間的火花放電。
所公開的另一實(shí)施例包括一種制作能防止火花放電的電磁閥組件的方 法。該方法可設(shè)置包括螺線管的螺線管致動(dòng)單元，以相對于閥座選擇性地 定位閥構(gòu)件。該方法還可在螺線管和閥構(gòu)件之間設(shè)置隔離(絕緣)元件， 以抑制螺線管和閥座之間的電流。
所公開的另 一實(shí)施例可包括一種發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少 一個(gè)氣釭 和構(gòu)造用于向所述至少一個(gè)氣釭供給燃油的噴油器。所述噴油器可包括具
有螺線管線圏的螺線管和構(gòu)造成在螺線管線圏的作用下運(yùn)動(dòng)的可動(dòng)銜4失。
所述噴油器還可包括與螺線管相關(guān)聯(lián)并可操作地與可動(dòng)銜鐵相連的偏壓彈 簧?？蓜?dòng)銜鐵可以可操作地連接有閥構(gòu)件，該閥構(gòu)件構(gòu)造成選擇性地接觸 閥座。另外，可構(gòu)造一隔離元件以抑制噴油器的兩個(gè)或多個(gè)部件之間的火
花放電。


圖l是示例公開的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)的概略示意圖； 圖2是示例^Hf的用于圖1的燃油噴射系統(tǒng)的噴油器的剖面圖； 圖3是電磁閥組件的概略示意圖；以及 圖4是電磁閥組件的另一實(shí)施例的概略示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1概略示出具有燃油噴射系統(tǒng)12的發(fā)動(dòng)機(jī)10。發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括發(fā) 動(dòng)機(jī)氣缸體14，該發(fā)動(dòng)機(jī)氣釭體限定有多個(gè)氣缸16、可滑動(dòng)地布置在各氣 缸16中的活塞18以及與各氣釭16相關(guān)聯(lián)的氣缸蓋20。氣缸16、活塞18 以及氣缸蓋20形成燃燒室22。
燃油噴射系統(tǒng)12包括協(xié)同IMt以將燃油輸送到噴油器24的部件，所 述噴油器24則將燃油送入各燃燒室22中。具體地，燃油噴射系統(tǒng)12可包 括供油箱26、燃油泵28、具有止回閥32的燃油管線30和集管34。從集 管34處，燃油通過燃油管線36供給各噴油器24。各噴油器24可包括一 個(gè)或多個(gè)電磁閥組件38。
圖2是示例噴油器24的剖面圖。噴油器24可包括電磁閥組件38。電 磁閥組件38可包括螺線管40。螺線管40控制位于噴油器體部60內(nèi)的閥 42,該閥42則控制燃油向噴油器閥針44的流動(dòng)，所述閥針44與孔46配 合以將燃油注入燃燒室22 (圖1)中。
圖3是可用于例如如圖2所示的噴油器24的電磁閥組件38的相關(guān)部 件的經(jīng)筒化的概略示意圖。螺線管40可具有螺線管線團(tuán)48和銜鐵50。螺 線管線圏48可至少部分地被殼體53包圍。
在向螺線管線圏48供以電流時(shí)，形成磁場，螺線管線圏48變作磁體。 由于銜鐵50由磁吸引性材料如鐵磁材料構(gòu)成，因此該銜鐵50在螺線管線 圏48的作用下運(yùn)動(dòng)。在圖3中，例如，在向螺線管線圏48供以電流時(shí)將 4吏銜鐵50朝向螺線管線圏48向上運(yùn)動(dòng)。
所述螺線管可包括柱塞52和銜鐵墊圏56、 57。偏壓彈簧58可操作以 4吏^H失50相對于螺線管殼體53運(yùn)動(dòng)。在此，如圖所示，銜鐵50和柱塞 52在磁體的作用下沿向上的方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)停止向螺線管線圏48供給電流 時(shí)，偏壓彈簧58〗吏銜鐵50和相連的柱塞52沿相反一或向下的方向一偏置 (圖3)。
螺線管40可與噴油器24的噴油器體部60相連(圖2 )。噴油器體部60可與閥42的閥座62和64相接觸。柱塞52可與一閥構(gòu)件66直接相連。 柱塞52的上端部可具有螺紋以接納螺母55，該螺母使得柱塞52和閥構(gòu)件 66可借助柱塞套筒54和銜鐵墊圏56、 57而被固定到銜鐵50上。閥構(gòu)件 66可構(gòu)造成選擇性地接觸閥座62、 64。岡構(gòu)件66可與閥座62和64配合 以控制閥42和燃油的流動(dòng)。
當(dāng)允許電流流向螺線管線圏48時(shí)，在螺線管線圏48周圍產(chǎn)生磁場。 在向螺線管線圏48供以電流期間以及在供給螺線管線圏48的電流停止時(shí)， 所逸磁場均在運(yùn)動(dòng)的偏壓彈簧58中感應(yīng)出電壓。該感應(yīng)電壓將允許電流流 過電磁岡組件38的彼此相連的導(dǎo)電部件。同時(shí)，銜鐵50可在磁場的作用 下或者在偏壓彈簧58的作用下運(yùn)動(dòng)，并使閥構(gòu)件66與閥座一例如閥座62 或閥座64—相接觸或相分離。當(dāng)電流停止流向螺線管線圏48時(shí)，所ii^ 場將消失，偏壓彈簧58將4吏銜鐵50運(yùn)動(dòng)，由此4吏得相連的閥構(gòu)件66離開 閥座62朝向閥座64運(yùn)動(dòng)。類似地，當(dāng)允許電流流向螺線管線圏48時(shí)，閥 構(gòu)件66則將移動(dòng)離開閥座64以與閥座62相接觸。在任一情況下，當(dāng)閥構(gòu) 件66到達(dá)或離開閥座時(shí)，可能會(huì)因?yàn)橛捎诖艌龆谄珘簭椈?8中感應(yīng)出 的電壓造成的電流而發(fā)生電弧或火花放電。這將導(dǎo)致閥構(gòu)件例如閥座62 或64產(chǎn)生點(diǎn)蝕。
在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)有隔離元件以抑制在電磁閥組件38的兩個(gè)或多個(gè) 部件之間的火花放電。圖3示出一實(shí)施例，其中，隔離元件將電磁閥組件 38的導(dǎo)電部件的相互連接斷開，以防止電流流向?qū)鶚?gòu)件66和閥座62、 64。 在一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述隔離元件可以是布置在偏壓彈簧58和殼體 53之間的間隔件70。間隔件70可以形成不同形式。例如，間隔件70可以 是單一件，或者可包括多個(gè)件。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，間隔件70可包括 盤72和套74。盤72和套74可以是單獨(dú)(獨(dú)立)的元件。或者，盤72和 套74可以一體地形成。在一個(gè)實(shí)施例中，可具有盤72而不具有套74。在 另一實(shí)施例中，可具有套74而不具有盤72。盤72和套74可具有各種尺 寸。例如，盤72可沿殼體53的上表面延伸超出圖3所示(的情況)，套 74可沿偏壓彈簧58的長度延伸超出圖3所示(的情況)。在間隔件70和偏壓彈簧58之間可具有導(dǎo)電墊片76?；蛘撸刹辉O(shè)置導(dǎo)電墊片76。
所述隔離元件可由任何能夠使電磁閥組件38的導(dǎo)電元件之間的電流 充分?jǐn)嚅_的適宜的材料制成。例如，所述隔離元件可由適宜的聚合物例如 聚硫苯醚(PPS)制成。所述隔離元件還可由任何適宜的陶瓷材料例如鋯 化鋁(鋁酸鋯)制成。
在另一實(shí)施例中，所述隔離元件可以是位于電磁閥組件38的導(dǎo)電部件 上的電絕緣材料涂層。所述涂層可以是任何類型的電絕緣材料，例如陶乾 材料。電磁閥組件38的導(dǎo)電部件中的任一個(gè)或任意的組合均可設(shè)置有電絕 緣材料涂層。例如，可為殼體53的內(nèi)表面設(shè)置涂層78，為墊片76設(shè)置涂 層80,為柱塞套筒54設(shè)置涂層82，為上部銜鐵墊圏56設(shè)置涂層84，為 下部銜鐵墊圏57設(shè)置涂層86，以;5L/或者為柱塞52和所連接的閥構(gòu)件66 的上部"i丈置涂層88。
在一個(gè)實(shí)施例中，套74可以是i殳置成例如圍繞盤72、墊片76和偏壓 彈簧58的至少 一部分的外徑部分的由適當(dāng)聚合物材料制成的收縮管(熱縮 管)。或者，套74可以是將金屬部件與螺線管線圏48至少部分地分離開 的塑料套。
代替所述隔離元件或者作為所述隔離元件的補(bǔ)充，可設(shè)置形式為降磁 通量間隔件的元件以減少偏壓彈簧58的邊緣磁通量。所述特征可例如通過 用不銹鋼形成上部銜鐵墊圏56而實(shí)現(xiàn)。
圖4是可在例如如圖2所示的噴油器24中使用的電磁閥組件38的相 關(guān)部件的又一實(shí)施例的簡化的概略示意圖。圖4中的與圖3中的元件對應(yīng) 的元件具有相同的參考標(biāo)號(hào)。在圖4中，間隔件70可以是例如由聚合物制 成的盤72，。盤72，可由市售的商標(biāo)為MYLARtm的聚合物制成。如圖4所 示，盤72，可位于殼體53與已有的金屬墊片76和已有的金屬套74，之間。 當(dāng)然，盤72 ，可以由任何適宜的電絕緣材料例如陶瓷材料制成。
用于避免火花損壞的其它手段包括減少偏壓彈簧58中的繞圏的數(shù)量 或者將線圏彼此短路以使感應(yīng)電流最小或消除感應(yīng)電流。通過將貝氏彈簧 組作為偏壓彈簧，火花損壞可充分地抑制。避免火花損壞的另一種方法可以是通過在電流路徑中設(shè)置電阻而增加對任何感應(yīng)電流的電阻。避免火 花損壞的又一種方法可以是設(shè)置短路以引導(dǎo)電流圍繞閥構(gòu)件而不是通過閥
構(gòu)件。避免火花損壞的再一種方法可以是降低流向螺線管線圏48的電流， 并由此減少不#_希望的流向閥構(gòu)件的感應(yīng)電流。
工業(yè)適用性
本發(fā)明所公開的實(shí)施例可適用于其中不被希望的感應(yīng)電流會(huì)在相關(guān)聯(lián) 的閥構(gòu)件中造成火花放電的任何類型的電磁閥組件。在一個(gè)示例公開的實(shí) 施例中，所述電磁閥組件可以是燃油噴射系統(tǒng)12的一部分。
圖3和4示出其中本發(fā)明可在噴油器的電磁閥組件的背景下實(shí)施的示 例方式。實(shí)踐一M明，為了節(jié)省空間和有效地組裝，噴油器24的電磁閥 組件38的金屬部件或其它導(dǎo)電部件可能緊密地彼此相連。在電磁閥組件 38中，致動(dòng)噴油器24中的螺線管40通常需要非常迅速地起動(dòng)螺線管線圏 48。例如，在2200rpm、 4噴射(shot)的系統(tǒng)中，可以是73噴射/秒。這 相當(dāng)于264,000噴射/小時(shí)。假i殳電弧較大地間斷而只發(fā)生1%的時(shí)間，則 仍然相當(dāng)于2,640電弧/小時(shí)。在噴油器24的閥42中，表面之間的面對面 接觸的面積通常僅有0.72mm2。這樣可以看出，典型的閥座62、 64可能會(huì) 受到強(qiáng)大的電弧或火花放電，并導(dǎo)致點(diǎn)蝕和磨損。
所述隔離元件以包括盤72 (或72，)和/或套74的間隔件70以;Sj或者 涂層78、 80、 82、 84、 86、 88的形式示出。但是，應(yīng)理解到，除了隔離元 件如此放置以有效地阻斷導(dǎo)致閥元件之間出現(xiàn)電弧的電路外，隔離元件的 具體形狀或隔離元件的具體位置并不限制于此。例如，可以在形成通過偏 壓彈簧58、殼體53、噴油器體部60、閥座62、 64、岡構(gòu)件66、柱塞52、 銜鐵50、銜鐵墊圏56、 57、柱塞套筒54、螺母55、金屬套筒74，(圖4)、 墊片76或存在于電磁閥組件中的能夠允許電流流向閥元件的任何其它部 件的電路中的任一點(diǎn)放置充分電絕緣的結(jié)構(gòu)。
所述隔離元件或其它隔離結(jié)構(gòu)可由具有適用于目標(biāo)環(huán)境中的特征的各 種隔離結(jié)構(gòu)形成。例如，可以使用多種聚合物、陶瓷和用作電絕緣材料的
9復(fù)合材料。隔離元件或其它隔離結(jié)構(gòu)可通過多種方式保持定位，例如利用 緊固件機(jī)械聯(lián)接、粘結(jié)或成型定位。
盡管在此公開成適用于燃油噴射螺線管閥，顯然所公開的實(shí)施例可適 用于其它類型的螺線管閥中。所公開的實(shí)施例預(yù)想能應(yīng)用于任何使用螺線 管閥的領(lǐng)域中，特別是在布置成電弧容易發(fā)生在閥部件之間的情況下。例 如，所公開的實(shí)施例還可用于泵控制閥領(lǐng)域中。
所公開的方法預(yù)期具有這樣的前景，即，電磁閥組件的各種普通部件， 與由電磁閥組件的各種部件形成的導(dǎo)電電路的斷開相配合，以防止閥構(gòu)件 和閥座之間的電弧。所述導(dǎo)電電路的斷開可通過在電路的任意位置處放置 電絕緣元件以避免電流和在閥部件之間出現(xiàn)電弧來實(shí)現(xiàn)。
螺線管和岡的定向?qū)τ趯?shí)施所公開的系統(tǒng)并不關(guān)鍵。所述定向可明顯 不同于圖中所示的定向。另外，所述閥可具有與單個(gè)閥座相配合的類型， 或者具有與多個(gè)閥座相配合的類型，因?yàn)殡娀『忘c(diǎn)蝕可發(fā)生在任一所述類 型的閥中。
盡管已經(jīng)說明了本發(fā)明的實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以顯見， 可對所/>開的用于避免閥構(gòu)件中的火花損壞的裝置和方法作出各種變型和
改變而不偏離4^Hf的范圍。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從對說明書的思考 中顯見所^Hf的裝置和方法的其它實(shí)施方式。所述說明書和示例應(yīng)4皮認(rèn)為 只是示例性的，本公開的真實(shí)范圍在所附權(quán)利要求及其等效方案中給出。
權(quán)利要求
1.一種用于抑制對電磁閥組件(38)的部件的火花損壞的裝置，包括具有螺線管線圈(48)的螺線管(40)；能在所述螺線管線圈的作用下移動(dòng)的銜鐵(50)；與所述銜鐵可操作地相關(guān)聯(lián)的偏壓彈簧(58)；可操作地連接到所述銜鐵上的閥構(gòu)件(66)，該閥構(gòu)件構(gòu)造成選擇性地接觸閥座(62，64)；以及隔離元件(70，78，80，82，84，86，88)，該隔離元件構(gòu)造成抑制所述閥組件的兩個(gè)或多個(gè)部件之間的火花放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述隔離元件包括聚 合物，并構(gòu)造成抑制所述閥構(gòu)件和所述岡座之間的火花放電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述隔離元件包括陶瓷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述螺線管包括殼體 (53),所述隔離元件包括定位成至少部分地位于所述偏壓彈簧和所述殼體之間的間隔件(70)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述電磁閥組件包括 銜鐵、偏壓彈簧，以及殼體、位于彈簧和殼體之間的金屬墊片(76)、位 于彈簧和銜鐵之間的銜鐵墊圏(56)中的至少一個(gè)；所述隔離元件包括位 于所述殼體、金屬墊片和銜鐵墊圏中的至少一個(gè)上的絕緣材料涂層(78， 80， 84)。
6. —種能防止火花放電的電磁閥組件的制作方法，包括 設(shè)置包括螺線管的螺線管致動(dòng)閥(42)，以選擇性地相對于閥座定位閥構(gòu)件；在螺線管和閥之間設(shè)置隔離元件，以抑制螺線管和閥座之間的電流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述隔離元件包括聚合物和陶瓷材料中的至少一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，電磁閥組件包括銜鐵、 偏壓彈簧，以及殼體、位于彈簧和殼體之間的金屬墊片、位于彈簧和銜鐵 之間的銜鐵墊圏中的至少一個(gè)；設(shè)置隔離元件包括用絕緣材料涂覆殼體、 金屬墊片和銜鐵墊圏中的至少一個(gè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，電磁閥組件包括偏壓 彈簧和殼體；設(shè)置隔離元件包括在偏壓彈簧和殼體之間插置絕緣間隔件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，電磁閥組件包括偏壓彈簧、殼體以及位于偏壓彈簧和殼體之間的金屬間隔件；設(shè)置隔離元件包 括在金屬間隔件和殼體之間插置絕緣間隔件。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于抑制對電磁閥組件(38)的部件的火花損壞的裝置。所述組件可包括具有螺線管線圈(48)的螺線管(40)和可在螺線管線圈的作用下移動(dòng)的銜鐵(50)。所述銜鐵可以可操作地連接有閥構(gòu)件(66)，該閥構(gòu)件(66)構(gòu)造成選擇性地接觸閥座(62，64)。所述電磁閥組件關(guān)聯(lián)有一元件(70)，該元件(70)構(gòu)造成抑制閥組件的兩個(gè)或多個(gè)部件之間的火花放電。
文檔編號(hào)F02P13/00GK101253326SQ200680032129
公開日2008年8月27日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日
發(fā)明者D·R·伊布拉西姆, J·T·克勞斯 申請人:卡特彼勒公司