专利名称：电磁阀和具有该电磁阀的高压泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁阀和具有该电磁阀的高压泵。
背景技术：
将燃料供应至内燃机的燃料供应设备配备有泵送高压燃料的高压泵。通常，通过活塞响应于发动机旋转的往复运动重复进气冲程、计量冲程和压缩冲程的循环(冲程循环，stroke cycle)，高压泵对从油箱抽出的燃料进行加压并且将加压的燃料送至连接于燃料喷射阀的共轨。为了建立该冲程循环，电磁阀(其响应于活塞往复运动而打开或关闭)被用作高压泵的进入阀。特别地，在进气冲程中，在活塞的向下运动期间通过打开进入阀抽出燃料。随后在计量冲程中，在活塞向上运动至中间位置吋，进入阀被打开从而将一部分燃料返回其 上游侧(燃料源侧)并且藉此计量燃料。随后在压缩冲程中，进入阀关闭，并且活塞保持向上运动从而压缩燃料且接着排出燃料。通过调节从计量冲程至压缩冲程的转换时机来完成燃料的计量(其响应于发动机所需的燃料供应量)。通常，用于高压泵的电磁阀分为两个类型(即常开型和常闭型)，这取决于阀打开和阀关闭相对于线圈通电和线圈断电的关系。在配备有常开型的电磁阀的高压泵中，在线圈断电时进行进气冲程和计量冲程，并且在线圈通电时燃料被压缩和排出。在配备有常闭型的电磁阀的高压泵中，在线圈通电时进行进气冲程和计量冲程，并且在线圈断电时燃料被压缩和排出。例如，在用于JP2010-106947A (对应于US2010/0111734A1)的高压泵中的常闭型电磁阀中，活塞杆和锚固器(二者分别对应于下面将描述的本发明公开内容的阀元件和可移动芯)一体成形。在线圈断电时，弹簧部件推动锚固器远离第一芯部(对应于本发明公开内容的固定芯)。藉此，与锚固器一体成形的活塞杆被置于阀关闭状态，其中活塞杆的进入阀部接触底座部。在用于JP2010-106947A (对应于US2010/0111734A1)的高压泵的电磁阀中，可移动芯和阀元件一体成形，这样可移动芯和阀元件的整体配置的重量増加了，并且藉此在线圈断电时可移动芯和阀元件的整体运动速度降低了。因此，阀关闭响应时段延长了，该时段是从输出通电关闭命令至电磁阀的时间点至完成电磁阀的阀关闭运动的时间点。也就是说，阀关闭响应不太好。直到完成电磁阀的阀关闭运动的时间点，加压室的燃料才响应于活塞的向上运动返回上游侧，并且藉此減少燃料泵送量。因此，当在高转速下旋转发动机时需要大流量燃料时，从高压泵泵送的燃料泵送量相对发动机所需的燃料供应量变得短缺。此外，为描述的目的，现在假设电磁阀是常闭型的电磁阀，其被构建为独立地设置可移动芯和阀元件，并且可移动芯的推动部件(推动工具)沿推动方向(即可移动芯被电磁吸力所吸引的吸力方向)推动可移动芯，并且该推动方向是与阀元件的阀关闭方向相反的反方向(阀打开方向)。在线圈通电时打开阀元件时这种构造是有优势的。但是在线圈断电吋，阀元件和可移动芯需要对抗可移动芯的推动部件(推动工具)的推力沿阀关闭方向整体运动。换句话说，在阀元件关闭时，可移动芯的重量成为负载，并且包括阀元件的可移动配置的总重量不利地増大了。因此，包括阀元件的可移动配置的运动速度在线圈断电时减小了，因此阀元件的阀关闭响应时段不利地延长了。因此，在上述JP2010-106947A (对应于US2010/0111734A1)的电磁阀的情形下，这种构造可能导致燃料泵送量的短缺。
发明内容
本发明公开内容综合考虑了上述观点。本发明的ー个目的是提供一种电磁阀，在线圈断电时实现更好的阀关闭响应。此外，本发明的另一目的是提供具有这种电磁阀的高压栗。根据本发明公开内容，提供了ー种电磁阀，包括阀元件、底座部件、第一推动部件、线圈、定子芯、可移动芯、杆和第二推动部件。阀元件适于往复运动。底座部件包括底座部。阀元件沿阀关闭方向可坐靠在底座部上并且能沿阀打开方向升离所述底座部。第一推动部 件沿所述阀关闭方向将所述阀元件推靠在所述底座部上。线圈包括缠绕的导线。当线圈通电时定子芯产生磁吸力。当在定子芯与可移动芯之间施加磁吸カ时可移动芯适于沿吸力方向运动。所述杆固定于可移动芯从而与可移动芯一体运动。当响应于线圈的通电所述杆与可移动芯沿吸力方向一体运动时，该杆接触阀元件的一个端部并且沿阀打开方向推动阀元件。第二推动部件沿与吸力方向相反的反吸力方向推动可移动芯和杆。阀关闭方向(即用于推动阀兀件的第一推动部件的推动方向)与反吸力方向(即用于推动可移动芯和杆的第ニ推动部件的推动方向)相同。当断开线圈的通电时，可移动芯和杆借助第二推动部件的推力沿反吸力方向运动，同时阀元件借助第一推动部件的推力沿阀关闭方向运动。
此处的附图仅为示例性的而非以各种方式限制本发明公开内容的范围。图I为根据本发明公开内容的第一实施例的高压泵的示意性截面图；图2为示出图I的高压泵的电磁阀的阀关闭状态的截面图；图3为示出图I的高压泵的电磁阀的阀打开状态的截面图；图4A示出图2的结构一部分的放大截面图；图4B示出图3的结构一部分的放大截面图；图5A-5E是示出第一实施例的高压泵的运行特性的图表；图6是示出第一实施例的电磁阀的阀关闭响应度(responsiveness)和一比较示例的电磁阀的阀关闭响应度的图表；图7是根据本发明公开内容的第二实施例的高压泵的示意性截面图；图8是ー比较示例的高压泵的示意性截面图；图9A-9E是示出一比较示例的高压泵的运行特性的图表。
具体实施例方式将參照附图描述本发明公开内容的不同实施例。(第一实施例)
參照图1，本发明公开内容的第一实施例的电磁阀被用作高压泵10的进入阀装置30A。高压泵10被用于机动车的柴油机的共轨燃料喷射设备中。共轨燃料喷射设备包括油箱、高压泵10、共轨(未示出)和燃料喷射阀(未示出)。高压泵10对从油箱抽出的普通压カ的燃料加压，并且高压泵10将加压的燃料提供给共轨。共轨蓄积从高压泵10供给的高压燃料，并且共轨将在其内蓄积的高压燃料分别分配至设置于发动机各气缸的燃料喷射阀。每个燃料喷射阀将分配的高压燃料喷入相应气缸的燃烧室。高压泵10的泵壳体11包括凸轮壳体70、轴承盖75和阀壳体12。凸轮壳体70和轴承盖75接纳驱动轴80并形成泵送前配置(pre-pumpingarrangement)和泵送配置(pumping arrangement) 泵送前配置包括输送泵(feed pump)72并且泵送配置包括凸轮83和活塞13。
阀壳体12在阀壳体12的阀接纳孔16内接纳进入阀装置30A。阀壳体12的管部18的外壁被插入与凸轮室71连通的凸轮壳体70的接纳孔77内。气缸(活塞滑动孔洞)14形成于管部18内从而以使得活塞13能够在气缸14内往复运动的方式在其内支撑活塞13。加压室95形成于由管部18的气缸14的内壁、活塞13的轴向端面、和进入阀装置30A的底座部件31和阀元件32所限定的空间内。阀壳体12对应于本发明公开内容的壳体。支撑孔76形成于凸轮壳体70内以使轴承盖75轴向插入和被支撑孔76所支撑，并且支撑孔76与凸轮室71连通。轴承盖75被固定部件(如螺钉，其ー在图I中由虚线所示)固定于凸轮壳体70。轴承盖75与传动轴80的驱动カ输入部81之间的间隙被油封89所密封。第一轴承套86被牢牢地压配合于轴承盖75，使得第一轴承套86可旋转地支撑驱动カ输入部81，其为驱动轴80的一个端部(图I中的上端部)。第二轴承套87牢牢地压配合于凸轮壳体70，使得第二轴承套87可旋转地支撑输送泵驱动部82，其为驱动轴80的另一端部(图I中的下端部)。当轴承盖75被固定于凸轮壳体70时，第一轴承套86和第二轴承套87共轴地排列。驱动轴80包括驱动カ输入部81、输送泵驱动部82和凸轮83。凸轮83形成于驱动カ输入部81与输送泵驱动部82之间并且被接纳于凸轮壳体70的凸轮室71内。凸轮83被构造为圆形轮廓。凸轮83的偏心轴83j与驱动カ输入部81和输送泵驱动部82的中心轴80j偏心。输送泵72通过接合部件直接地或间接地接合于驱动轴80的输送泵驱动部82。输送泵72是低压供给泵，其从油箱抽出燃料并且初步对抽出的燃料加压。输送泵72具有已知的泵结构如内齿轮泵或叶轮泵的泵结构。被输送泵72初步加压的燃料的压カ可被压カ调节装置(未示出)所调节，这样燃料通常恒定的初步压カ(输送压力)被保持恒定。从输送泵72排出的输送燃料通过凸轮壳体70的输送燃料供给开ロ 90和阀壳体12的入口通道91被供给加压室95。此外，一部分输送燃料通过未描述的扼流部(也称为节流部，throttled portion)被供给凸轮室71。高压泵10的泵送配置包括驱动轴80的凸轮83、活塞13和凸轮环84。凸轮环84被置于凸轮83与活塞13之间并且将驱动轴80的驱动カ导至活塞13。泵送配置进ー步在加压室95内对从输送泵72排出的输送燃料进行加压，并且泵送配置泵送被进ー步加压的燃料。活塞13沿垂直于中心轴80j和偏心轴83j的方向被设置在驱动轴80的凸轮83的ー侧上。推杆部13a形成于活塞13的凸轮83侧的端部处，使得推杆部13a相对可滑动接触部85可滑动，可滑动接触部85沿图I的左-右方向形成于凸轮环84的外壁内。特别地，活塞13的推杆部13a的端部具有平坦表面，并且凸轮环84的可滑动接触部85的端部具有平坦表面，其大致平行于活塞13的推杆部13a端部的平坦表面。凸轮环84被构造为多边形，使得凸轮环84包括所述平坦表面(对应于可滑动接触部85)和弓形表面。凸轮环84的内壁被构造为圆形(圆筒形)。第三轴承套88被固定于凸轮环84的内壁。第三轴承套88相对被构造为圆形(圆筒形)的凸轮83可旋转。活塞弹簧19被保持在活塞13的推杆部13a与阀壳体12之间，使得活塞弹簧19 沿管部18的轴向延伸。藉此，活塞13的推杆部13a始终顶在凸轮环84的可滑动接触部85上。凸轮环84的旋转受到活塞弹簧19的推力以及加压室95内施加在活塞13上的燃料压カ的限制。凸轮环84自身不旋转。但是，凸轮环84绕驱动轴80的中心轴80j旋转并且还响应于驱动轴80旋转所致的凸轮83运动沿图I中的左-右方向进行往复运动。响应于凸轮环84的往复运动，活塞13沿气缸14的内壁往复运动。在下面的描述中，为了描述的目的，活塞沿图I中向右方向的运动将被称为活塞13的向上运动，并且活塞沿图I中向左方向的运动被称为活塞13的向下运动。当活塞13向下运动时(图I中朝左侧运动)，输送燃料通过所述进入阀装置30A从入口通道91被抽至加压室95内。相反，当活塞13向上运动时(图I中朝右侧运动)，输送燃料在加压室95内被加压至与燃料喷射阀的燃料喷射压カ对应的压力。单向阀68被设置在燃料通道96内，燃料通过燃料通道96从加压室95被排出。单向阀68限制了从加压室96朝共轨和燃料喷射阀排出的排出燃料回流到加压室95内。当加压室95的内部压カ超过单向阀68的阀打开压カ时，被加压的高压燃料通过出ロ通道97从出ロ 98输出并且被供至共轨和燃料喷射阀。接下来，将參照图2-4B描述进入阀装置30A和螺线管致动器50A。进入阀30A包括底座部件31、阀元件32、第一弹簧(作为第一推动部件或第一推动工具)33、保持部件34和螺塞39。进入阀装置30A打开或关闭从入口通道91延伸至加压室95的燃料通道。底座部件31被构造为大致圆管形并且被置于阀壳体12的阀接纳孔16的底部处。底座部件31包括轴孔311和多个连通孔313。轴孔311被成形为沿底座部件31的中心轴延伸。每个连通孔313径向地连接于轴孔311与底座部件31的外周壁312之间。阀接纳孔16的位于底座31与螺线管致动器50A之间的空间形成燃料槽室(fuel well chamber)93。底座部件31的被置于轴向上螺线管致动器50A所处ー侧的螺线管致动器50A侧的表面被构造为阶梯形。底座部件31的位于径向内侧的端面314形成第一弹簧33的弹簧底座。此外，螺塞39被如此安装于阀壳体12以使成形为螺塞39外周壁的阳螺纹与成形为阀接纳孔16内周壁的阴螺纹螺合。当底座31的位于径向外侧的阶梯表面315被螺塞39所推动时，底座部件31被推动抵靠和固定于阀接纳孔16的底部。在底座部件31的加压室95侧的表面中围绕轴孔311形成锥形凹面底座部316。在阀元件32的远端部中形成的阀部321可坐靠在底座部316上。阀元件32被构造为轴形(杆形)，并且包括阀部321、中间直径部322和小直径部323，它们沿轴向从加压室95侧开始邻接布置。阀部321在阀元件32内具有最大外径并且逐渐变细以在轴向上与加压室95相反的ー侧上形成锥形部以对应于底座部件31的底座部316。中间直径部322可滑动地接纳于底座部件31的轴孔311内。在中间直径部322的外周壁的外周部段中形成平坦部325以在平坦部325与轴孔311的内周壁之间提供燃料通道。在阀元件32中的阀部321与中间直径部322之间形成颈部(限制部)324，颈部324·从阀部321的锥形部连续地延伸。颈部324成形于对应于底座部件31的轴孔311的位置处，使得在颈部324与轴孔311的内周壁之间形成环形通道92。保持部件34在底座部件31的螺线管致动器50A —侧上例如通过压配合装配于阀元件32的小直径部323。从保持部件34的外周壁的位于螺线管致动器50A —侧的端部径向向外伸出形成凸缘341。第一弹簧33被夹在保持部件34的凸缘341与底座部件31的端面314之间。在保持部件34的外周部中形成沟槽342以提供燃料通道。当保持部件34固定于阀元件32吋，阀元件32和保持部件34的轴向可运动范围受到限制。此外，当没有对阀元件32施加外力吋，阀元件32沿阀关闭方向被第一弹簧33的推力推动以使阀部321坐靠在底座部316上。螺线管致动器50A包括线圈51、第一定子52、可移动芯53、第二定子54、凸缘(第三定子)55A、杆41、第二弹簧(用作第二推动部件或第二推动工具)43A、止挡件57、卷轴58和垫片59。凸缘(第三定子)55A可用作本发明公开内容的定子芯。通过围绕由树脂制成的卷轴58缠绕导线形成线圈51。当线圈51通电时，在凸缘(第三定子)55A处形成磁吸力，并且该磁吸カ被施加于凸缘55A与可移动芯53之间。因此，可移动芯53在图2-4B中沿向左方向运动。此后为描述的目的，图2-4B中的向左方向将被称为吸カ方向，并且图2-4B中的向右方向将被称为反吸力方向。第一定子52、第二定子54、和凸缘(第三定子)55A由磁性材料制成。第一定子52在凸缘55A的沿轴向与加压室95相反的ー侧上的轴向位置处置于线圈51的径向内侧中。第二定子54被放置为覆盖线圈51的外周部并且磁力地连接在凸缘55A与第一定子52之间。作为第三定子的凸缘55A被安装于阀壳体12的在轴向上与加压室95相反的端部。凸缘55A的在轴向上与加压室95相反的吸力表面551A与可移动芯53相対。在凸缘55A内形成轴孔552和弹簧接纳室553。轴孔552接纳杆41。弹簧接纳室553在吸力表面551A中围绕轴孔552开ロ。此处，假设凸缘55A的吸力表面551A的外径为Φ(11，并且弹簧接纳室553的倒角开ロ部段的直径为Φ(12。在这种情况下，磁性通道横截面积SA，即吸カ表面551Α的表面积通过下面的方程式(I)表达。
SA=Ji /4X (Φ(11-Φ 2)2 方程式(I)由非磁性材料制成的垫片59被置于第一定子52与凸缘55Α之间。垫片59例如通过焊接或钎焊结合于第一定子52和凸缘55Α。垫片59阻断了磁通量从而抑制了第一定子52与凸缘55Α之间的磁短路。可移动芯53由磁性材料制成并且被构造为圆管体。可移动芯53被轴向地放置在第一定子52与凸缘55Α之间并且被径向地放置在第一定子52和垫片59的内侧上。可移动芯53适于沿轴向往复运动。当线圈51通电时，可移动芯53朝作为第三定子的凸缘55Α吸引并且因此朝凸缘运动。此外，可移动芯53具有轴向延伸穿过可移动芯53的连通孔531。藉此，在往复运动的时候，可移动芯53前侧上的压カ和可移动芯53后侧上的压カ通过连通孔531大致保持恒定。杆41与可移动芯53 —体成形、更特别地例如通过焊接、钎焊或铆接固定于可移动芯53，从而形成与可移动芯53协同作用的电枢组件(可移动配置)40Α。杆41穿过凸缘55Α的轴孔552被接纳并且适于沿轴向与可移动芯53—起往复运动。杆41的沿吸力方向位于 加压室95 —侧上的端部与阀元件32的端部相対。此后，为了描述的目的，电枢组件40Α沿吸力方向的运动将被称为向前运动，并且电枢组件40Α沿反吸力方向的运动将被称为向后运动。第二弹簧43Α被接纳于凸缘55Α的弹簧接纳室553内。第二弹簧43Α的一端接触弹簧接纳室553的底面，并且第二弹簧43Α的另一端接触所述可移动芯53的位于凸缘55Α所处ー侧上的端面。第二弹簧43Α沿反吸力方向推动可移动芯53和杆41。此时，杆41的端部接触被放置在第一定子53的内底部中的止挡件57，从而限制了杆41的向后运动。接下来，将描述高压泵10的操作。在高压泵10内，活塞13随着驱动轴80的凸轮83的旋转同步地沿图I的左-右方向向上或向下运动，重复进气冲程、计量冲程(meteringstroke)和压缩冲程的循环。(最初状态)当线圈51没被通电时，可移动芯53被第二弹簧43A的推力朝止挡件57推动(參见图2)，使得杆41接触止挡件57。此时，阀元件32借助第一弹簧33的推力坐靠在底座部316上(參见图2和4A)。燃料可穿过被限定于中间直径部322的平坦部325与轴孔311内周壁之间的燃料通道和保持部件34的沟槽342的燃料通道从而在环形通道92与燃料槽室93之间流动，以使环形通道92的燃料压カ与燃料槽室93的燃料压カ大致彼此相同。(进气冲程)当凸轮83的升程在进气冲程中开始减少时，活塞13向下运动。藉此，加压室95被减压从而在环形通道92与加压室95之间产生压差。当环形通道92的燃料压カ増大超过第一弹簧33的推力吋，阀元件32开始离开，即升离底座部316并且因此启动了阀元件32的阀打开。当线圈51通电时，与磁路横截面积SA成正比的电磁吸力被施加于凸缘55A与可移动芯53之间。当磁吸カ増大超过第二弹簧43A的推力吋，电枢组件40A(杆41和可移动芯53)开始向前运动，即沿吸力方向升起。随后，杆41的远端接触阀元件32并且沿阀打开方向推动阀元件32。在线圈51的通电期间(通电时间)，杆41将阀元件32保持在阀打开状态(參见图3和4B)。在阀打开状态下，燃料从入口通道91穿过环形通电92流入加压室95 (參见图4B中的实线箭头F1)。一部分燃料可穿过被限定于中间直径部322的平坦部325与轴孔311的内周壁之间的燃料通道和保持部件34的沟槽342的燃料通道在环形通道92与燃料槽室93之间流动(參见图4B中的虚线箭头F2所示)。藉此，环形通道92的燃料压カ和燃料槽室93的燃料压カ变得大致彼此相同，并且在环形通道92与燃料槽室93之间流动的燃料润滑了阀元件32与底座部件31之间的滑动部。(计I冲程)当凸轮83的运动在下死点(bottom dead center)处变为向上运动从而向上移动活塞13时，操作从进气冲程变为计量冲程。此时，維持线圈51的通电，并且阀元件32被保持在阀打开状态。响应于活塞13的向上运动，被抽入加压室95的燃料被排回环形通道92从而计量燃料。
(压缩冲程)当断开线圈51的通电时，可移动芯53与凸缘55A之间的电磁吸カ就失去了。随后，电枢组件40A借助第二弹簧43A的推力沿反吸力方向运动，使得电枢组件40A返回其初始位置。阀元件32借助第一弹簧33的推力沿阀关闭方向运动。因此，就结束了燃料从加压室95至环形通道92的排出。随后，当响应于活塞13的向上运动从而加压室95的内压增大超出单向阀68的阀打开压カ时，燃料穿过出口通道97从出口 98排出(參见图I)。此处，第一弹簧33的弹簧负载和第二弹簧43A的弹簧负载被如此设定以使电枢组件40A沿反吸力方向的运动速度高于断开线圈51的通电时阀元件32的阀关闭速度(运动速度)。特别地，第二弹簧43A的推力被设定为大于第一弹簧33的推力。这样，一旦失去了电磁吸力，电枢组件40A就沿反吸力方向向后运动，并且随后阀元件32沿阀关闭方向运动。特别地，电枢组件40A和阀元件32借助独立的推力彼此独立地运动。接下来，将与ー比较示例进行对比描述本发明实施例的优点。图8示出一比较示例的电磁阀，其被用作高压泵的进入阀装置20C。进入阀装置20C具有阀部件21，其被置于阀外本体23与阀内本体24之间的空间内。阀部件21被接纳于阀内本体24的弹簧接纳室242内的第一弹簧22推动，使得阀部件21坐靠在阀外本体23的底座部231上。在螺线管致动器50C中，第二弹簧56被置于阀针61的端部与止挡件57之间并且沿吸力方向推动阀针61 (图8中的向左方向)。第二弹簧56的推力被设定为小于第一弹簧22的推力。因此，在线圈51的断电状态下，阀部件21坐靠在底座部231上而不受第二弹簧56的推力的影响。在图2和3中用相同附图标记示出的螺线管致动器50C的组件基本与第一实施例的螺线管致动器50A中的相同。虽然活塞13的往复运动方向和入口通道911的位置都与第一实施例中的不同，这些不同并非实质性的差异。当线圈51通电时，电磁吸力施加于凸缘55C与可移动芯53之间。然后，阀针61借助电磁吸力和第二弹簧56的推力沿吸力方向向前运动(图8中的向左方向)。在进入阀装置20C被用于高压泵中的情形下，阀部件21被阀部件21上游侧上的压カ与阀部件21下游侧上的压カ之间的压差所打开，正如第一实施例中的那样。此外，即使在阀部件21的上游侧与下游侧之间不产生压差，当向前运动的阀针61促使阀部件21抵抗第一弹簧22的推力吋，阀部件21在第一弹簧22的推力下打开。因此，入口通道911和加压室95通过阀外本体23和阀内本体24内侧中的通道彼此连通。在进入阀装置20C用于高压泵的情形下，设置于阀针61的凸缘611帮助通过使用凸缘611的上游侧与下游侧之间的压差进行阀部件21的阀打开。当断开线圈51的通电时，施加于可移动芯53的电磁吸力消失了。在第一弹簧22的推力与第二弹簧56的推力之间的カ差作用下，阀部件21沿阀关闭方向运动，这样阀部件21促使阀针61沿反吸力方向运动(图8中的向右方向)并且坐靠在底座部231上。因此，阀部件21需要进行额外的工作(即具有额外的工作量):在阀关闭时除其所需的阀关闭运动外促使阀针61抵抗第二弹簧56的推力。将參照图9A-9E描述阀部件21的该操作的影响。 图9A-9E示出被用作高压泵的进入阀的电磁阀的操作特征。特别地，图9A是示出凸轮的升程随时间变化的图表。图9B是示出线圈的通电(开，关)命令随时间变化的图表。图9C是示出在线圈中流动的电流随时间变化的图表。图9D是示出阀部件21的升程随时间的变化(图9D中如虚线所示)和阀针61的升程随时间的变化(在图9D中如实线所示)。图9E是示出燃料的泵送量随时间变化的图表。在时间点ta，凸轮的升程变化为凸轮开始从上死点(TDC)向下运动以完成进气冲程。此时，加压室95的燃料压カ降低，这样由于阀部件21的上游通道912 —侧上的压カ与阀部件21的加压室ー侧上的压カ之间的压差，阀部件21沿其阀打开方向运动，阀打开在时亥1J t2完成。此外,在时间点tl,由通电打开命令(energization ON command)开启线圈51的通电并且在螺线管致动器50C处产生电磁吸力。随后，阀针61向前运动并且在时间点t3到达向前运动的极限(全升程)。在时间点tb凸轮的升程到达下死点(BDC)，并且藉此进气冲程转换为计量冲程。在时间点t4到达最大值的电流在时间点tc被通电断开命令(energization OFF command)所終止，这是基于所需的燃料泵送量确定的。随后，阀部件21沿向后运动方向推动阀针61并关闭。当推动阀针61向后的负载增加吋，阀关闭响应时段TvC(即，从断开通电的时间点tc至完成阀部件21的阀关闭的时间点t5)变长了。此处，阀关闭响应时段的变长也称之为阀关闭响应的恶化。在断开通电的时间点tc之后，操作显示为从计量冲程变为压缩冲程。但是，加压室95的燃料在阀关闭响应时段TvC期间没有返回到上游通道912。因此实际上没有完成燃料的加压和排出(泵送)。随后，从时间点t5开始进行燃料的排出和加压，这是在阀关闭响应时段TvC过去之后。但是此时凸轮的位置到达上死点，并且剩余的向上冲程很小。因此，燃料的泵送量QC減少了。因此，阀关闭响应的恶化导致燃料泵送量的減少，即相对于所需的燃料供应量，燃料泵送量短缺。如上所述，在该比较示例的电磁阀应用于设备的情形下，需要高速响应，因此电磁阀的阀关闭响应变得很有问题。接下来，该比较示例的操作特征将与參照图5A-5E的第一实施例的操作特征对比。图5A-5E的參数与图9A-9E的相同。但是要注意，与图9D不同的是，图示出阀元件32的升程随时间的变化(图中用虚线表示)和电枢组件40A的升程随时间的变化(图中用实线表示)。此外，从进气冲程至计量冲程的工作状态与该比较示例的大致相同。特别地，在打开线圈51的通电时第二弹簧43A的推力相对电磁吸カ损失，因此时间点t3趋向于延迟。但是这对高压泵的功能没有实质影响。在时间点tc用通电断开命令断开线圈51的通电后，在阀元件32的阀关闭运动之前，借助于第二弹簧43A沿反吸力方向(图I中的向右方向)的推力，电枢组件40A沿反吸力方向向后运动。然后，借助第一弹簧33的推力而不需驱动电枢组件40A作为其负载，阀元件32仅沿阀关闭方向运动。因此，阀元件32的快速阀关闭运动是可能的。因此，阀关闭响应时段TvA——从开启阀元件32的阀关闭运动的时间点tc至完成阀元件32的阀关闭运动的时间点t5——可被缩短，并且因此改善了阀关闭响应。这样，仍然具有至凸轮上死点的足量向上冲程，因此增加了燃料的泵送量QA。因 此，可改善阀关闭响应，并且能适当地达到了相对燃料所需供应量的燃料泵送量。图6是示出第一实施例的进入阀装置30A的阀关闭响应和该比较示例的进入阀装置20C的阀关闭响应的图表。如图6所示，当第一实施例的第一弹簧33的弹簧负载和比较示例的第一弹簧22的弹簧负载增加吋，阀关闭响应时段被缩短了。例如，假设除第一弹簧外的其它因素(如可移动配置的重量和运动距离)被设定为在第一实施例与比较实施例中均相同，第一弹簧的弹簧负载在第一实施例与比较实施例中也是相同的。这样，与比较示例的进入阀装置20C相比，第一实施例的进入阀装置30A可缩短阀关闭响应时段。(第二实施例)接下来，将參照图7描述本发明公开内容的第二实施例。与第一实施例相同的部件用相同的附图标记表示，不再赘述。与第一实施例类似，第二实施例的电磁阀被用作高压泵的进入阀装置30B。进入阀装置30B与第一实施例的进入阀装置30A的不同之处在于杆的形状、凸缘的形状和第二弹
簧的位置。杆42具有凸缘421，其从凸缘(用作定子芯)55B的位于底座部件31侧的一部分径向向外伸出。用作第二推动部件或第二推动工具的第二弹簧43B被置于第一弹簧33的径向外部。第二弹簧43B的一端接触凸缘421，并且第二弹簧43B的另一端接触底座部件31的端面314。这样，第二弹簧43B沿反吸力方向(图7中的向右方向)推动电枢组件40B (杆42和可移动芯53)。此外，与第一实施例的凸缘55A不同，凸缘55B不需要在凸缘55B的吸力表面打开的弹簧接纳室553。此处，假设凸缘55B的吸力表面551B的外径是Φ(13，并且轴孔552的倒角开ロ部段的直径为Φ(14。这样，磁性通道横截面积SB，即吸カ表面551Β的表面积可由下面的方程式(2)表示。SA=Ji/4Χ (Φ(11-Φ 2)2 方程式(2)当线圈51通电时，与磁路横截面积SB成正比的电磁吸力被施加于凸缘55Β与可移动芯53之间。电枢组件40B沿吸力方向(图7中的向左方向)对抗第二弹簧43B的推力向前运动，并且杆42推动阀元件32。随后，阀元件32对抗第一弹簧33的推力运动和打开。当断开线圈51的通电时，电枢组件40B沿反吸力方向(图7中的向右方向)对抗第ニ弹簧43B的推力向后运动。此外，阀元件32借助第一弹簧33的推力沿阀关闭方向运动并且坐靠在底座部316上。此时，第一弹簧33的弹簧负载和第二弹簧43B的弹簧负载被如此设定以使电枢组件40B的运动速度高于阀元件32的阀关闭速度(运动速度)，即电枢组件40B的运动先于阀元件32的阀关闭运动。这样，类似于第一实施例，可能改善阀元件32的阀关闭响应。此外，在第二实施例中，磁路横截面积SB由上述方程式(2)限定。因此，为产生与第一实施例相同的电磁吸力，磁路横截面积SB可被设定为等于第一实施例的磁路横截面积SA(參见方程式(I))。因此，第二实施例的轴孔552的倒角开ロ部段的直径Φ(14小于第一实施例的直径Φ(12，因为缺少弹簧接纳室553的缘故。因此，吸力表面551Β的外径Φ d3小于吸カ表面551A的外径Φ(11。因此可移动芯53的外径可被减小，并且藉此可减小可移动芯53的重量。因此可进ー步改善进入阀装置30Β的阀关闭响应。 现在将描述对上述实施例的改进。(A)在上述实施例中，第一弹簧33的弹簧负载和第二弹簧43Α、43Β的弹簧负载被如此设定以使在断开线圈51的通电时电枢组件40Α、40Β沿反吸力方向的运动速度高于阀元件32的阀关闭速度(运动速度)。但是，电枢组件40Α、40Β的运动速度不一定高于阀元件32的阀关闭速度。当电枢组件40Α、40Β的运动速度低于缺少电枢组件40Α、40Β的理想情形的阀元件32的阀关闭速度吋，阀元件32的阀关闭速度受到组件40Α、40Β的运动速度的限制。但即使在这种情形下，电枢组件40Α、40Β被推动且沿与阀元件32相同的方向运动。因此，仅相对于阀元件32的阀关闭运动的速度差变小了。特别地，与图8的比较示例(其中阀针61沿与阀元件32的阀关闭方向相反的方向被推动)相比，阀元件32的阀关闭运动明显是优选的。因此，即使在这种情形下，也能实现本发明公开内容的优点。(B)在第二实施例的进入阀装置30Β中，第二弹簧43Β的与杆42的凸缘421相反的末端接触底座部件31的端面314。本发明公开内容不限于此。也就是说，第二弹簧43Β的与杆42的凸缘421相反的末端可被固定于任何适宜的构件。例如，在螺塞的内壁中可形成阶梯部，并且第二弹簧43Β的末端可接触该阶梯部。(C)在上述实施例中，一组活塞13、进入阀装置30Α、30Β和螺线管致动器50Α、50Β设置在高压泵10内。但是，本发明公开内容不限于此。多套(组)活塞、进入阀装置、螺线管致动器可在高压泵内围绕驱动轴设置。(D)本发明公开内容的螺线管致动器不限于应用于柴油发动机的高压泵。例如，本发明公开内容的电磁阀可应用于汽油发动机的高压泵的进入阀装置。此外，本发明公开内容的电磁阀可应用于任何其它适宜的设备如需要高速响应的燃料喷射阀。如上所述，本发明公开内容不限于上述实施例及其改进。也就是说，上述实施例及其改进可以多种方式被改进而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种电磁阀,包括 适于往复运动的阀元件(32); 包括底座部(316)的底座部件(31)，其中所述阀元件(32)沿阀关闭方向能坐靠在所述底座部(316)上并且能沿阀打开方向升离所述底座部(316)； 第一推动部件(33)，其沿所述阀关闭方向将所述阀元件(32)推靠在所述底座部(316)上； 包括缠绕导线的线圈(51); 定子芯(55A，55B)，其在所述线圈(51)通电时产生磁吸力； 可移动芯(53)，其适于在磁吸力施加于所述定子芯(55A，55B)与所述可移动芯(53)之间时沿吸力方向运动；固定于所述可移动芯(53 )从而与可移动芯(53 ) 一体运动的杆(41，42 )，其中当响应于线圈(51)的通电所述杆(41，42)与所述可移动芯(53)沿吸力方向一体运动时，所述杆(41，42)接触所述阀元件(32)的一个端部并且沿所述阀打开方向推动所述阀元件(32);以及第二推动部件(43A，43B)，其沿与吸力方向相反的反吸力方向推动所述可移动芯(53)和所述杆(41，42)，其中 所述阀关闭方向与所述反吸力方向相同，所述阀关闭方向是用于推动所述阀元件(32)的第一推动部件(33)的推动方向，所述反吸力方向是用于推动所述可移动芯(53)和杆(41,42)的第二推动部件(43A，43B)的推动方向；以及 当断开线圈(51)的通电时，所述可移动芯(53)和杆(41，42)借助第二推动部件(43A，43B)的推力沿所述反吸力方向运动，同时所述阀元件(32)借助第一推动部件(33)的推力沿所述阀关闭方向运动。
2.根据权利要求I的电磁阀，其中，当断开线圈(51)的通电时，所述可移动芯(53)和杆(41，42)适于以比所述阀元件(32)沿阀关闭方向的运动速度高的运动速度沿反吸力方向运动。
3.根据权利要求I的电磁阀，其中所述第二推动部件(43A)的一端接触定子芯(55A)，并且，第二推动部件(43A)的与第二推动部件(43A)的所述一端相反的另一端接触所述可移动芯(53)。
4.根据权利要求I的电磁阀，其中所述第二推动部件(43B)的一端接触所述杆(42)的凸缘(421)，并且第二推动部件(43B)的与第二推动部件(43B)的所述一端相反的另一端被固定。
5.—种高压泵,包括 活塞(13)； 接纳所述活塞(13)的气缸(14)，其中活塞(13)适于在气缸(14)内往复运动； 壳体(12)包括 加压室(95)，其中燃料被活塞(13)加压；；以及 将燃料供应至所述加压室(95)的入口通道(91);以及 包括权利要求1-4任意一项的电磁阀的进入阀装置(30A，30B)，其中所述进入阀装置(30A，30B)适于响应于活塞(13)的往复运动被打开或关闭，以使所述入口通道(91)与所述加压室(95)之间连通或不连通。
全文摘要
阀关闭方向即用于推动阀元件(32)抵靠在底座部(316)上的推动方向与反吸力方向即用于推动可移动芯(53)和杆(41,42)的第二推动部件(43A，43B)的推动方向相同。当断开线圈(51)的通电时，可移动芯(53)和杆(41,42)借助第二弹簧(43A，43B)的推力沿反吸力方向运动，同时阀元件(32)借助第一弹簧(33)的推力沿阀关闭方向运动。
文档编号F02M59/46GK102828874SQ20121019407
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者宫本裕, 三俣直树 申请人:株式会社电装