[發(fā)明專利]定子組件及使用該定子組件的燃料噴射器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010003904.1
• 申請日: 2010-01-13
• 公開（公告）號: CN101782035A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·文卡塔拉加萬;S·R·劉易斯;S·拉卡帕蒂;A·R·馬努伯魯;N·N·巴尼
• 申請（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02M51/06
• 分類號: F02M51/06;F02D41/20
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體而言涉及用于共軌燃料系統(tǒng)的燃料噴射器的螺線管 (solenoid)特征部，更具體而言涉及一種具有增強(qiáng)性能且節(jié)省空間的特征 部的冷卻式螺線管組件。

背景技術(shù)

在提供提高性能所需要的多功能性同時還減少不期望的排放物方面， 特別是關(guān)于壓燃式發(fā)動機(jī)，共軌燃料系統(tǒng)已經(jīng)顯示出相當(dāng)好的前景。隨著 工業(yè)上要求更高的噴射壓力，較多的問題開始暴露出來。這些問題包括， 為了將諸如螺線管或壓電元件等內(nèi)部電致動器維持在能夠保持與快速響應(yīng) 時間相關(guān)的高致動力的溫度范圍內(nèi)，可能需要冷卻該電致動器。在一些應(yīng) 用中，尤其是在具有電致動器空間限制的應(yīng)用中，維持和提高致動器性能 會成問題。例如，在許多應(yīng)用中，一個或多個電致動器必須全部容納于噴 射器體內(nèi)，并且特別是在螺線管的情況下，電致動器的特定部分通常必須 被絕緣材料占用。因此，在螺線管致動器的情況下，在維持或提高磁通傳 輸?shù)耐瑫r還減小與絕緣特性相關(guān)的材料體積會成問題。現(xiàn)有技術(shù)中的用于 燃料噴射器的螺線管組件通常包括極片，在極片上安裝有搭載螺線管線圈 繞組的塑料線軸。由于該繞組通常在附裝到極片上之前被纏繞于線軸上， 線軸必須具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性以經(jīng)受纏繞處理。最終結(jié)果可能是與線軸 相關(guān)的材料量比在安裝螺線管后正常操作所需要的材料量多。

在典型的燃料噴射器應(yīng)用中，螺線管致動器聯(lián)接到閥部件以開啟和關(guān) 閉一個或多個流體通路從而促進(jìn)燃料噴射。本領(lǐng)域已出現(xiàn)了兩種螺線管。 一種被確定為雙極螺線管，通常其特征在于銜鐵外緣的直徑大于線圈繞組 的外徑。銜鐵相對于定子在初始?xì)庀段恢煤妥罱K軸向氣隙位置之間移動。 另一種是所謂的單極螺線管，其不僅包括軸向氣隙，還包括滑動氣隙，銜 鐵在該滑動氣隙內(nèi)移動。例如，在發(fā)明人為Mesenich的Coltec工業(yè)公司 的美國專利4,984,549中公開了一個這樣的示例。單極螺線管的特征通常在 于其銜鐵外緣與磁通傳輸部件之間具有滑動磁隙，并且銜鐵的直徑通常小 于線圈繞組的內(nèi)徑。不論螺線管的類型如何，螺線管組件的磁通傳輸能力 以及相關(guān)閥的速度和響應(yīng)性會隨著溫度升高至超過取決于螺線管結(jié)構(gòu)和所 用材料的特定水平而嚴(yán)重惡化。溫度升高會造成燃料噴射器內(nèi)的泄漏、重 復(fù)進(jìn)行致動、甚至從發(fā)動機(jī)燃燒室通過其他燃料噴射部件進(jìn)行溫度傳遞。

影響螺線管性能的另一個重要特征涉及將可動銜鐵與螺線管組件的靜 止磁通傳輸部件隔開的氣隙的大小。較小的氣隙會有利于更好的磁通傳輸， 組成部件的幾何變化會使大規(guī)模生產(chǎn)的螺線管組件具有產(chǎn)生一致的行為表 現(xiàn)的統(tǒng)一氣隙。例如，保持較小的氣隙通常要求銜鐵例如通過附設(shè)于在導(dǎo) 向間隙孔內(nèi)移動的閥部件上而使其運(yùn)動被引導(dǎo)。然而，幾何公差累加會限 制利用這種策略可用的實(shí)際氣隙。

本發(fā)明旨在解決以上所述的一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容

在一個方面中，燃料噴射器包括限定有噴嘴出口、冷卻入口和排放出 口的噴射器體。螺線管組件設(shè)置在所述噴射器體內(nèi)部，并且包括定子組件， 所述定子組件具有至少一個限定有冷卻通路的極片，所述冷卻通路延伸穿 過所述極片。冷卻路徑包括所述冷卻通路，并且在所述冷卻入口和排放出 口之間延伸。

在另一方面中，燃料噴射器包括噴射器體，所述噴射器體限定有噴嘴 出口，并且包括磁通傳輸部。單極螺線管組件設(shè)置在所述噴射器體內(nèi)，并 且包括定子組件、銜鐵(armature)組件、磁通環(huán)部件以及所述噴射器體 的所述磁通傳輸部。所述銜鐵組件包括桿以及具有頂部銜鐵表面和側(cè)部銜 鐵表面的銜鐵。定子組件具有底部定子表面并且包括內(nèi)極和外極。在所述 定子組件的所述外極與所述噴射器體的所述磁通傳輸部之間限定有磁隙。 當(dāng)所述銜鐵處于第一銜鐵位置時，在所述銜鐵的所述頂部銜鐵表面和所述 定子組件的所述底部定子表面之間限定有初始軸向氣隙。在所述側(cè)部銜鐵 表面和所述螺線管組件的所述磁通環(huán)部件之間限定有滑動氣隙。所述磁隙 和所述滑動氣隙小于所述初始軸向氣隙。

在又一方面中，用于螺線管的定子組件包括設(shè)于金屬極片與螺線管線 圈繞組之間的絕緣層。所述絕緣層具有小于400微米的厚度。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個方面的共軌燃料系統(tǒng)的示意圖；

圖2是圖1中燃料系統(tǒng)的燃料噴射器的側(cè)剖示意視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個方面的定子組件的側(cè)剖視圖；以及