專利名稱：單極螺線管致動器組件的自引導銜鐵及用其的燃料噴射器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及單極螺線管致動器組件，特別地涉及單極螺線管致動器組件中的 自引導銜鐵策略，以及使用其的燃料噴射器。
背景技術：
雖然雙極螺線管的使用似乎在大多數(shù)燃料噴射器螺線管應用中占統(tǒng)治地位，但是 在某些應用中單極螺線管仍然是優(yōu)選的。在大多數(shù)雙極螺線管設計中，銜鐵與定子隔開一 軸向氣隙的距離，該定子中嵌有線圈。雙極螺線管常常通過通常與定子組件的線圈繞組的 外徑大致相同或更大的銜鐵直徑來識別。當線圈被通電時，在線圈周圍產(chǎn)生磁通，磁力線通 過定子到達銜鐵并返回定子。所形成的磁通路徑在定子和銜鐵之間在氣隙的各側產(chǎn)生一對 南北磁極。這些極之間的磁通大致與銜鐵運動平行。這些相反的極在銜鐵上產(chǎn)生力，該力 趨于沿定子和線圈的方向移動銜鐵以完成某些工作，例如打開或關閉閥等。對于所有的螺 線管的情況，在線圈周圍產(chǎn)生磁通路徑。在典型的單極螺線管中，磁通路徑也包圍線圈并通過定子、銜鐵再返回定子。所形 成的磁通路徑也在定子和銜鐵之間產(chǎn)生一對南北磁極。在單極構型中，所述極之間的磁通 與用于一組極的銜鐵運動平行且與用于另一組極的銜鐵運動垂直。只有一組極產(chǎn)生用于銜 鐵運動的磁力。在單極和雙極的設計中，銜鐵大致朝定子運動以減小它們之間的氣隙的尺 寸。在很多單極螺線管設計中，銜鐵必須還相對于另一電磁部件具有徑向滑動空隙， 所述另一電磁部件的存在完成了磁回路。單極螺線管常常通過比定子組件的線圈繞組的內(nèi) 徑小的銜鐵直徑來識別。主要出于制造方面的考慮，這種額外的磁部件常常不被包括為定 子的一部分，而是通常與定子接觸，靜止不動且定位成完成螺線管的磁回路。根據(jù)單極螺線 管的構型，這種附加的磁部件有時被稱為磁通環(huán)。當線圈被通電時，磁力線包圍線圈且依次 通過定子、磁通環(huán)、銜鐵并返回定子，反之亦然。由于磁通環(huán)靜止不動而銜鐵運動，所以在這 兩個部件之間必須存在滑動氣隙。但是，本領域技術人員應當理解，這種滑動空隙優(yōu)選盡量 小以便在銜鐵上產(chǎn)生最大可能的力。當此滑動氣隙變得如此小以至于銜鐵接觸磁通環(huán)時， 會產(chǎn)生大的磁力，但銜鐵可能無法移動。當滑動空隙變得過大時，磁通有時會趨于找尋比跨 過滑動空隙具有更小阻抗的路徑，這樣螺線管將開始運行不佳。通常，銜鐵可由銜鐵引導件引導，銜鐵引導件經(jīng)由與引導孔的相互作用而被引導。 本領域技術人員可能意識到可能與經(jīng)由引導孔引導銜鐵引導件相關的平行度問題。例如， 引導件可能是附裝于銜鐵的閥構件，從而使得螺線管組件的滑動氣隙的幾何形狀由閥構件 的引導相互作用來指定，而該閥構件實際上不是螺線管組件的一部分。這些構型的一個潛 在問題包括銜鐵引導件相對于引導孔的失準(對不準)，由此使得銜鐵引導件在一側接觸 引導孔，從而對銜鐵引導件在單極螺線管組件中的運動產(chǎn)生不利影響。所述失準可能進一 步導致銜鐵朝一側傾斜，從而在一側接觸磁通環(huán)部件，同時從另一側移開一段距離，潛在地 造成磁通的變形和不對稱，從而對性能有不利影響。此外，銜鐵和磁通環(huán)部件之間的過度接觸可能損壞銜鐵，這也是不希望的?，F(xiàn)有技術教導了使用磁通環(huán)部件來減小滑動徑向氣隙的尺寸以增大螺線管力。授 予Coldren等人的共有美國專利6，279，843意識到保持小的軸向和滑動徑向氣隙的重要 性，但是未能解決銜鐵引導件經(jīng)由與引導孔的相互作用引導銜鐵所造成的問題。雖然’ 843 專利教導了通過將磁通環(huán)部件與銜鐵的中心線同心聯(lián)接來減小失準，但由于幾何公差累積 (必然是多部件組件固有的部分)，仍然會有失準和性能方面的問題。本發(fā)明旨在解決至少一個上述問題。
發(fā)明內(nèi)容
一方面，一種燃料噴射器包括噴射器體，該噴射器體限定有噴嘴出口，并且包括閥 組件和單極螺線管致動器組件。閥組件包括閥座、可在閥孔中運動的閥構件。閥構件具有 銜鐵軸桿接觸表面和閥座接觸表面。單極螺線管致動器組件包括定子組件和磁通環(huán)部件， 該定子組件包括底部止擋部件，該磁通環(huán)部件具有限定磁通孔的磁通內(nèi)徑表面。銜鐵組件 包括附裝在較硬的軸桿上的較軟的銜鐵。銜鐵可在第一銜鐵位置和第二銜鐵位置之間在磁 通環(huán)部件的磁通孔內(nèi)運動。銜鐵包括頂部銜鐵表面和銜鐵外徑表面。軸桿包括限定有硬止 擋表面的第一端和限定有閥接觸表面的第二端。當銜鐵處于第一銜鐵位置時，軸桿的硬止 擋表面與定子組件的底部止擋表面接觸。當銜鐵處于第二銜鐵位置時，閥構件的閥座接觸 表面與閥座接觸，閥構件的銜鐵軸桿接觸表面與軸桿的閥接觸表面接觸。另一方面，一種操作燃料噴射器的方法包括跨過在磁通環(huán)部件和銜鐵之間限定的 滑動氣隙產(chǎn)生磁通回路，該銜鐵是銜鐵組件的一部分，該銜鐵組件包括附裝于軸桿的所述 銜鐵。在定子組件和銜鐵之間限定有軸向氣隙。通過將閥構件移動成與閥座接觸而阻斷針 型控制室和低壓排出裝置之間的流體連接，來實現(xiàn)針型控制室中的壓力的升高。所述壓力 升高步驟包括通過使單極螺線管斷電而將軸桿從第一銜鐵位置移動至第二銜鐵位置。通過 將閥構件移動成不與閥座接觸而接通針型控制室和低壓排出裝置之間的流體連接，來實現(xiàn) 針型控制室中的壓力的降低。所述壓力降低步驟包括通過使單極螺線管通電而將軸桿從第 二銜鐵位置移動至第一銜鐵位置。與引導軸桿的運動相獨立地來弓I導閥構件的運動。又一方面，一種單極螺線管致動器組件包括致動器體、定子組件、磁通環(huán)部件和限 定致動器孔的致動器內(nèi)徑表面。定子組件包括底部止擋表面。磁通環(huán)部件具有磁通內(nèi)徑表 面。銜鐵組件包括附裝在較硬的軸桿上的較軟的銜鐵。軸桿包括軸桿外徑表面，且軸桿可 在致動器孔內(nèi)運動。銜鐵包括頂部銜鐵表面和銜鐵外徑表面。在銜鐵的銜鐵外徑表面和磁 通環(huán)部件的內(nèi)壁表面之間限定有滑動氣隙。在軸桿的軸桿外徑表面和致動器體的致動器內(nèi) 徑表面之間限定有軸桿間隙?；瑒託庀缎∮谳S桿間隙。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射器的示意性側剖視圖；圖2是圖1所示的燃料噴射器的單極螺線管致動器組件的示意性側剖視圖；以及圖3是圖1所示的燃料噴射器的磁通環(huán)部件內(nèi)的銜鐵組件的剖視透視圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種單極螺線管組件的自引導銜鐵。該單極螺線管組件具有可小于其 軸向氣隙的滑動氣隙。當螺線管組件是致動器組件的一部分時，銜鐵可具有引導相互作用， 該引導相互作用獨立于閥構件和閥孔之間的引導相互作用。參照圖1，燃料噴射器10包括噴射器體12，該噴射器體12限定有噴嘴出口 11。燃 料噴射器10還包括噴嘴組件17，該噴嘴組件17包括針型止回閥16，該針型止回閥具有開 啟液壓表面19，該開啟液壓表面承受噴嘴室13中的流體壓力。針型止回閥16可在開啟位 置和關閉位置之間運動。針型止回閥16還包括關閉液壓表面28，該關閉液壓表面承受針型 控制室14中的流體壓力。燃料噴射器10還包括閥組件20和單極螺線管致動器組件30。 閥組件20包括閥體29和閥座24，該閥體29是噴射器體12的一部分。設置在閥體29內(nèi)的 閥構件21包括銜鐵軸桿接觸全局變化(global change)和閥座接觸表面25。閥構件21通 過與由閥體29限定的閥孔27的相互作用被可動地引導。單極螺線管致動器組件30包括 定子組件40，該定子組件40可包括底部止擋部件46。單極螺線管致動器組件30還包括磁 通環(huán)部件60和銜鐵組件50，該銜鐵組件包括附裝于軸桿52的銜鐵54。燃料噴射器10還 包括冷卻燃料入口 84，該冷卻燃料入口 84流體地連接于冷卻管路(未示出)，該冷卻管路 為通過和/或圍繞螺線管致動器組件30的冷卻流體限定路徑。根據(jù)銜鐵組件50和閥構件 21相對于閥座24的位置，排出通路86可與針型控制室14流體連接，或相對于針型控制室 14流體阻斷。排出通路86還用于為冷卻流體返回箱槽(未示出)限定路線以進行再循環(huán)?，F(xiàn)在參照圖2和圖3，在圖2中示出燃料噴射器10的單極螺線管致動器組件30， 在圖3中更詳細地示出銜鐵組件50和磁通環(huán)部件60。螺線管致動器組件30設置在噴射 器體孔15中，該噴射器體孔15由噴射器體12的內(nèi)壁表面18限定。定子組件40包括內(nèi)極 42和外極44，這兩個極都由較軟的磁性材料制成。定子組件40還包括纏繞在繞線筒49上 的螺線管線圈48，該繞線筒附裝于內(nèi)極42。底部止擋部件46可附裝于定子組件40或者可 以是定子組件40的一部分。底部止擋部件46包括底部止擋表面41，該底部止擋表面可與 定子組件40的底部定子表面43齊平。為了承受反復的撞擊，底部止擋部件46可由本領域 已知的相對非磁性的硬材料制成。在替換實施例中，定子組件不包括底部止擋部件46，但沿 著定子組件40的底部定子表面43限定有底部止擋表面41。單極螺線管致動器組件30還包括磁通環(huán)部件60，該磁通環(huán)部件設置成鄰近噴射器體 12的內(nèi)壁表面18。磁通環(huán)部件60可由具有良好磁特性的較軟的磁性材料制成。磁通環(huán)部件 60包括磁通內(nèi)徑表面64和頂部磁通表面63，該頂部磁通表面與外極44的底部外極表面45接 觸。磁通內(nèi)徑表面64限定磁通孔65。磁通環(huán)部件60還可包括斜切部62，該斜切部可有助于 減小磁通路徑經(jīng)磁通環(huán)部件60的頂角到達內(nèi)極42的短路，該短路對性能有不利影響。單極螺線管致動器組件30的銜鐵組件50在第一銜鐵位置和第二銜鐵位置之間沿 磁通孔65軸向移動。當螺線管線圈48被通電時，銜鐵組件50的銜鐵54響應于由定子組 件40產(chǎn)生的磁通。銜鐵組件50的銜鐵54包括頂部銜鐵表面53和銜鐵外徑表面55。銜鐵 54的頂部銜鐵表面53和定子組件40的底部定子表面43限定軸向氣隙91。銜鐵外徑表面 55和磁通環(huán)部件60的磁通內(nèi)徑表面64限定徑向滑動氣隙92。銜鐵54固定地附裝于軸桿52，該軸桿包括限定硬止擋表面57的第一端56和限定 閥接觸表面59的第二端58。銜鐵54可由較軟的磁性材料制成，這樣銜鐵54與較硬的非磁性材料相比更能響應于磁通。軸桿52可由比用于銜鐵54的材料相對更硬的材料制成，從 而軸桿52能夠承受與定子組件40的底部止擋表面41和閥構件21的接觸表面22的反復撞擊。當銜鐵54處于第一銜鐵位置時，軸桿52的硬止擋表面57與定子組件40的底部 止擋表面41接觸。軸向氣隙91被限定為銜鐵54的頂部表面53和定子組件40的底部定 子表面43之間的距離。當銜鐵54處于第一銜鐵位置時，軸向氣隙91是最終氣隙。在一個 實施例中，軸桿52的硬止擋表面57是精確研磨的，這樣硬止擋表面57和銜鐵54的頂部銜 鐵表面53之間的距離是期望的最終氣隙的尺寸。在所示實施例中，軸桿52的閥接觸表面 59和閥構件21的軸桿接觸表面22中的一者具有平表面，而另一者具有凸表面。這可允許 這兩個表面之間的接觸是點對表面的接觸，從而降低對于軸桿52和閥構件21中的一者與 軸桿52和閥構件21中的另一者失準的敏感度。在未示出的替換實施例中，閥組件可包括 上閥座，該上閥座可允許閥構件和軸桿在銜鐵處于第一銜鐵位置時不接觸。通過保持軸桿 不與閥體接觸，可消除由閥體與軸桿的相互作用造成的任何失準的風險。當銜鐵54處于第二銜鐵位置時，軸桿52的硬止擋表面57不與定子組件40的底 部止擋表面41接觸，且軸向氣隙91處于初始氣隙。軸桿52的閥接觸表面59與閥構件21 的軸桿接觸表面22接觸且閥構件21坐靠在閥座24上。本領域技術人員可認識到，將初始 和最終氣隙保持得盡量小可增加銜鐵54和定子組件40之間的磁通，從而改善銜鐵54的響 應時間。在本實施例中，最終軸向氣隙91可以約為五十微米?；瑒託庀?2可以比軸向氣隙91小。在本實施例中，滑動氣隙92可以約為10微 米而最終軸向氣隙91可以約為50微米。小的滑動氣隙92允許由螺線管線圈48產(chǎn)生的磁 通路徑95從定子組件40經(jīng)磁通環(huán)部件60流到銜鐵54再返回定子組件40。在一個實施例 中，磁通路徑95可從定子組件40流到噴射器體12再到磁通環(huán)部件60。由于在噴射器體 12的內(nèi)壁表面18和磁通環(huán)部件60的磁通外徑表面67之間限定的小的間隙19，磁通路徑 95可以是均勻和連續(xù)的。螺線管致動器組件30設置在噴射器體12中。定子組件40的外極44可與噴射器 體12的內(nèi)壁18分開一段間隙。該間隙可以足夠小，以允許磁通路徑95從外極44流到噴 射器體12。在本實施例中，在銜鐵54中可限定至少一個流體孔78。該至少一個流體孔78從 銜鐵54的頂部銜鐵表面53延伸至銜鐵54的銜鐵外徑表面55。此外，冷卻間隙94可沿著 滑動氣隙92延伸，其也由銜鐵54的銜鐵外徑表面55和磁通環(huán)部件60的磁通內(nèi)徑表面64 限定。在一個實施例中，冷卻間隙94是與滑動氣隙92相同的空隙?；蛘?，冷卻間隙可由在 銜鐵54和磁通環(huán)部件60中的一者或兩者中形成的平坦部或凹槽限定。所述至少一個流體 孔78還可減小銜鐵的質(zhì)量，從而提高銜鐵對磁通的響應。此外，銜鐵54還可包括沿著銜鐵 54的銜鐵外徑表面55的至少一個環(huán)形平衡凹槽68。該平衡凹槽68可促使銜鐵54在第一 和第二銜鐵位置之間移動時在磁通孔65內(nèi)保持居中，從而減小通過與磁通環(huán)部件60接觸 而妨礙銜鐵運動的風險。單極螺線管致動器組件30還包括致動器體70，該致動器體70是噴射器體12的一 部分，包括限定致動器孔75的致動器內(nèi)徑表面74。軸桿52可第一銜鐵位置和第二銜鐵位 置之間在致動器孔75內(nèi)移動。在軸桿52的外軸桿表面72和致動器70的致動器內(nèi)徑表面74之間限定有軸桿間隙93。在銜鐵組件50在第一和第二銜鐵位置之間運動期間，軸桿52 可被致動器孔75引導。但是，在本實施例中，軸桿間隙93可比滑動氣隙92大，從而軸桿52 的運動被銜鐵54引導，而該銜鐵沿著磁通環(huán)部件60被自引導。此外，軸桿52可經(jīng)由偏壓 彈簧76朝第二銜鐵位置被偏壓。本領域技術人員可認識到，為了使單極螺線管致動器組件30得到更好的性能，滑 動空隙92可以在幾何公差累積所允許的范圍內(nèi)盡量小。但是，本領域技術人員還可認識 到，在各個部件的機械加工中不可避免的幾何公差限制了該滑動空隙能有多小且仍能可靠 地生產(chǎn)大量一致的單極螺線管組件。因此，本發(fā)明還教導了獨立于引導閥構件或軸桿而引 導銜鐵的應用，以便限制可能由于多個部件的公差累積所引起的不利性能。定子組件40、磁通環(huán)部件60和銜鐵54優(yōu)選由較軟的磁性材料制成，可以是適當 的透磁性材料，例如硅鋼和/或以S0MAL0Y的名義售賣的磁性材料。這是與制造燃料噴射 器和噴射器體的大多數(shù)其余的運動部分所用的材料相比較而言的，它們可由較硬的材料制 成。例如，閥構件21、軸桿52和針型止回閥16優(yōu)選由諸如為高碳鋼的材料制成，其具有較 高的硬度和疲勞強度，但具有較低的磁導率。據(jù)認為沒有已知的材料能具有令人滿意的特 性用于燃料噴射器中的磁性和撞擊閥部件兩者。換句話說，具有較高磁導率的金屬合金通 常不適用于閥部件，該閥部件需要高硬度和高疲勞強度的適當組合。一般來說，希望磁性部 件附近、特別是與磁性部件接觸的任何部件具有較低的磁導率，從而很少發(fā)生甚至不會發(fā) 生磁漏。這樣，如在本專利中所用，術語磁性材料是指具有較高的磁導率但是具有較低的硬 度和疲勞強度的組合的材料。工業(yè)應用性本發(fā)明可特別應用于單極螺線管致動器組件，以及潛在地應用于在單極螺線管致 動器組件中采用自引導銜鐵策略的應用中。參照附圖，燃料噴射器10包括閥組件20和單極螺線管致動器組件30。燃料噴射 器10能以大多數(shù)共軌燃料噴射器典型的方式運行。本發(fā)明的此實施例允許螺線管致動器 組件30聯(lián)接到閥組件，但是包括未附裝于閥組件20的銜鐵組件50。這允許引導銜鐵組件 50的運動和引導閥構件21的運動是獨立的，從而提高性能而同時放松與使銜鐵組件50和 閥構件21的運動路徑對準有關的幾何公差的敏感度。此外，本實施例允許銜鐵54被磁通 環(huán)部件60引導而不是由軸桿52經(jīng)致動器孔75的引導，從而將銜鐵組件50的運動期間產(chǎn) 生失準的風險減到最小。本發(fā)明的該實施例涉及一種共軌單極螺線管致動的燃料噴射器10。燃料經(jīng)軌道入 口(未示出)進入燃料噴射器10，并進入噴嘴室13。噴嘴室13中的燃料對針型止回閥16 的開啟液壓表面19施加流體壓力，而針型控制室14中的燃料對針型止回閥16的關閉液壓 表面28施加流體壓力。針型控制室14始終經(jīng)由通路(未示出)流體連接到噴嘴室13。在開始噴射動作之前，螺線管線圈48被斷電，銜鐵組件50處于第二銜鐵位置。當 被斷電時，軸桿52的閥接觸表面59與閥構件21的軸桿接觸表面22接觸，且閥構件21坐 靠在閥座24上。當閥構件21坐靠在閥座24上時，針型控制室14和排出通路86之間的流 體連接被阻斷，從而增大作用在針型止回閥16的關閉液壓表面28上的壓力。作用在針型 止回閥16上的壓力使得針型止回閥16移動至或停留在關閉位置，阻止燃料離開噴嘴出口 11。
為了開始噴射動作，螺線管線圈48被通電。在使螺線管線圈48通電時，跨過滑動 氣隙92和軸向氣隙91產(chǎn)生磁通回路95，從而使銜鐵組件50朝第一銜鐵位置移動。銜鐵 組件50沿磁通孔65被引導，從而使軸桿52朝第一銜鐵位置移動。軸桿52可以由或可以 不由致動器孔75引導。在所示實施例中，滑動氣隙92比軸桿間隙93小，從而軸桿52移動 而不會與致動器孔75有任何引導相互作用或接觸。隨著軸桿52朝第一銜鐵位置移動，閥 構件21從閥座24移開。閥構件21經(jīng)由閥孔27獨立于銜鐵組件50被引導。隨著閥座24 開啟，針型控制室14和排出通路86之間的流體連接被接通，且針型控制室14內(nèi)的壓力降 低。作用在開啟液壓表面19上的力可克服彈簧23的作用和施加在關閉液壓表面28上的 力而使針型止回閥16朝開啟位置移動。來自噴嘴室13的燃料移動通過噴嘴出口 11。為了 結束噴射動作，螺線管線圈48被斷電，使得銜鐵組件50返回至第二銜鐵位置，從而使閥構 件21坐靠在閥座24上。針型控制室14和排出通路86之間的流體連接被阻斷，且針型控 制室14內(nèi)的壓力重新開始升高，從而使針型止回閥16朝關閉位置移動。
在燃料噴射器10運行期間，螺線管線圈48可產(chǎn)生熱，該熱對燃料噴射器10的運 行有不利影響。本實施例包括冷卻入口 84，冷卻燃料經(jīng)該冷卻入口進入燃料噴射器10并 沿冷卻管路(未示出)經(jīng)定子組件40流入在銜鐵54中限定的所述至少一個流體孔78中。 流體孔78可允許燃料行進至銜鐵外徑表面55和磁通內(nèi)徑表面64之間的冷卻間隙94，從而 在燃料朝排出通路86 (燃料在該排出通路處離開燃料噴射器10)被引導之前冷卻單極螺線 管致動器組件30。通過允許冷卻流體沿銜鐵54的銜鐵外徑表面55施加流體壓力，流過冷 卻間隙94的燃料還可將銜鐵54推向磁通環(huán)部件60內(nèi)的居中位置。本領域技術人員可認 識到，燃料系統(tǒng)可包括例如來自燃料傳輸泵(未示出)的單獨的冷卻燃料源。本發(fā)明教導了獨立于閥構件被引導的自引導銜鐵的應用。通過獨立于閥構件來引 導銜鐵，減小了運動期間銜鐵失準的風險，因為閥構件運動中的失準可以不轉變?yōu)殂曡F組 件運動中的失準。因此在銜鐵和定子組件之間可以有改善的響應時間。此外，通過減小滑動 氣隙的尺寸，磁通路徑更加均勻，從而進一步提高了銜鐵運動的精度。通過引入冷卻燃料， 單極螺線管致動器組件可降低運行溫度，這也可減小由于致動器組件過熱引起的不利性能 的風險。應當理解，上述說明僅用于例述的目的，并不意在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。 因此，本領域技術人員能認識到，可對當前公開的實施例作出各種變型而不會背離本發(fā)明 的全部和合理范圍。通過對附圖和所附權利要求的研習可獲得其它方面、特征和優(yōu)點。
權利要求
一種燃料噴射器，包括噴射器體，該噴射器體限定有噴嘴出口并且包括閥組件和單極螺線管致動器組件；所述閥組件，包括閥座；閥構件，該閥構件可在閥孔內(nèi)運動且具有銜鐵軸桿接觸表面和閥座接觸表面；所述單極螺線管致動器組件，包括定子組件，該定子組件包括底部止擋表面；磁通環(huán)部件，該磁通環(huán)部件具有限定磁通孔的磁通內(nèi)徑表面；銜鐵組件，該銜鐵組件包括附裝在較硬的軸桿上的較軟的銜鐵；所述銜鐵可在第一銜鐵位置和第二銜鐵位置之間在所述磁通環(huán)部件的磁通孔內(nèi)運動所述銜鐵包括頂部銜鐵表面和銜鐵外徑表面；所述軸桿包括限定有硬止擋表面的第一端和限定有閥接觸表面的第二端；當所述銜鐵處于所述第一銜鐵位置時，所述軸桿的硬止擋表面與所述定子組件的底部止擋面相接觸；以及當所述銜鐵處于所述第二銜鐵位置時，所述閥構件的閥座接觸表面與所述閥座接觸，且所述閥構件的銜鐵軸桿接觸表面與所述軸桿的閥接觸表面接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于，所述單極螺線管致動器組件還包 括滑動氣隙和軸向氣隙；所述滑動氣隙被限定為所述磁通環(huán)部件的磁通內(nèi)徑表面和所述銜鐵的銜鐵外徑表面 之間的距離；所述軸向氣隙被限定為所述定子組件的底部止擋部件和所述銜鐵的頂部銜鐵表面之 間的距離；以及所述滑動氣隙小于所述軸向氣隙。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于， 所述單極螺線管致動器組件包括致動器體；所述致動器體具有限定致動器孔的致動器內(nèi)徑表面； 所述軸桿可在所述致動器孔內(nèi)運動；以及 所述軸桿不與所述致動器體的致動器內(nèi)徑表面接觸。
4.根據(jù)權利要求1所述的燃料噴射器，其特征在于，所述滑動氣隙包括冷卻間隙，該冷 卻間隙在所述磁通環(huán)部件和所述銜鐵的外徑表面之間軸向延伸；在所述銜鐵中包括限定在所述銜鐵中的至少一個流體孔；和至少一個冷卻通路，該至少一個冷卻通路從所述至少一個流體孔延伸至所述銜鐵的外徑表面。
5.一種操作燃料噴射器的方法，包括以下步驟通過使單極螺線管通電，跨過限定在磁通環(huán)部件和銜鐵之間的滑動氣隙以及限定在定 子組件和所述銜鐵之間的軸向氣隙產(chǎn)生磁通回路，所述銜鐵是銜鐵組件的一部分，所述銜 鐵組件具有附裝在軸桿上的所述銜鐵；通過阻斷針型控制室和低壓排出裝置之間的流體連接來升高針型控制室中的壓力，包 括通過使所述單極螺線管斷電而將軸桿從第一銜鐵位置移動至第二銜鐵位置來將閥構件 移動成與閥座接觸的步驟；通過接通所述針型控制室和所述低壓排出裝置之間的流體連接來降低所述針型控制 室中的壓力，包括通過使所述單極螺線管通電而將所述軸桿從所述第二銜鐵位置移動至所 述第一銜鐵位置來將所述閥構件移動成不與所述閥座接觸的步驟； 與弓I導所述軸桿的運動相獨立地弓I導所述閥構件的運動。
6.根據(jù)權利要求5所述的操作燃料噴射器的方法，其特征在于，與引導所述軸桿的運 動相獨立地引導所述閥構件的運動的步驟包括經(jīng)由所述銜鐵與所述磁通環(huán)部件之間的相 互作用來引導所述軸桿的運動；以及所述引導步驟包括保持所述軸桿不與閥體接觸。
7.根據(jù)權利要求5所述的操作燃料噴射器的方法，其特征在于，所述引導步驟包括以 下步驟將冷卻流體弓I入銜鐵和磁通環(huán)部件之間的冷卻間隙中；通過使冷卻流體在所述冷卻間隙中運動來將所述銜鐵推向所述磁通環(huán)部件內(nèi)的居中位置。
8.根據(jù)權利要求5所述的操作燃料噴射器的方法，其特征在于，將所述閥構件移動成 不與所述閥座接觸的步驟包括通過將軸桿移動成與定子組件的底部止擋部件接觸而將所 述軸桿停止在所述第一銜鐵位置的步驟。
9.一種單極螺線管致動器組件，包括致動器體，該致動器體包括定子組件和磁通環(huán)部件以及限定致動器孔的致動器內(nèi)徑表面； 所述定子組件，包括底部止擋表面； 所述磁通環(huán)部件，具有磁通內(nèi)徑表面；銜鐵組件，該銜鐵組件包括附裝在較硬的軸桿上的較軟的銜鐵； 所述軸桿包括軸桿外徑表面且所述軸桿可在所述致動器孔內(nèi)運動； 所述銜鐵包括頂部銜鐵表面和銜鐵外徑表面；在所述銜鐵的銜鐵外徑表面和所述磁通環(huán)部件的內(nèi)壁表面之間限定有滑動氣隙； 在所述軸桿的軸桿外徑表面和所述致動器體的致動器內(nèi)徑表面之間限定有軸桿間隙；以及所述滑動氣隙小于所述軸桿間隙。
10.根據(jù)權利要求9所述的單極螺線管致動器組件，其特征在于，所述銜鐵包括設置在 所述銜鐵的銜鐵外徑表面上的至少一個平衡凹槽；軸向氣隙被限定為所述定子組件的底部止擋表面和所述銜鐵的頂部銜鐵表面之間的 距離；以及所述滑動氣隙小于所述軸向氣隙； 所述軸桿包括硬止擋表面；當所述銜鐵處于第一銜鐵位置時，所述硬止擋表面與所述定子組件的底部止擋表面接 觸；所述滑動氣隙包括冷卻間隙，該冷卻間隙在所述磁通環(huán)部件和所述銜鐵的銜鐵外徑表 面之間軸向延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及單極螺線管致動器組件的自引導銜鐵及用其的燃料噴射器。用于該單極螺線管組件的自引導銜鐵組件包括銜鐵軸桿和銜鐵。螺線管組件包括磁通環(huán)部件和致動器體。銜鐵可在磁通環(huán)內(nèi)運動。在銜鐵的頂部銜鐵表面和定子組件的底部定子表面之間限定有軸向氣隙。在磁通環(huán)的內(nèi)徑表面和銜鐵的外徑表面之間限定有滑動氣隙。自引導銜鐵經(jīng)由銜鐵和磁通環(huán)之間的引導相互作用沿著磁通環(huán)被引導?；瑒託庀缎∮谳S向氣隙。在銜鐵軸桿和致動器體之間限定有軸桿間隙?；瑒託庀兑残∮谳S桿間隙。
文檔編號F02D41/30GK101818710SQ20101010520
公開日2010年9月1日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2009年1月26日
發(fā)明者J·文卡塔拉加萬, N·N·巴尼, S·R·劉易斯, S·拉卡帕蒂 申請人:卡特彼勒公司