具有铁磁的工件和围绕工件的至少一个部段布置的加热绕组的装置的制造方法
【专利说明】具有铁磁的工件和围绕工件的至少一个部段布置的加热绕组的装置
[0001 ]用于汽油机的燃料，尤其是生物乙醇，可以借助于位于喷射阀中的加热装置加热，以改善冷起动性能。DE102011085680A1公开一种这样的喷射阀，其具有围绕燃料通道布置的加热绕组，该加热绕组通过用高频电流控制来加热阀的金属的或铁磁的部件。
[0002]为此喷射阀的在以下称为工件的部件被一个感应绕组包围，由此在工件中的感应绕组上施加合适的交变电压信号时建立一个磁场。这个工件或者是阀壳本身或者是一个附加的元件，该元件位于喷射阀中并且被燃料环流。磁场在工件中感应出涡流，该涡流在工件的电阻中产生损失。在此形成的热量被排放到环流的燃料上。如果工件由铁磁的材料制成，那么附加地还产生交变磁化损失，其大大地改善工件加热的效力。
[0003]在图1中示出这种已知的燃料喷射阀1。燃料喷射阀1的燃料出口4通过电磁操作的阀针2打开或关闭。阀针2在燃料通道3中可运动地支承，其中，燃料通道3在阀壳7中构成。围绕阀壳7布置绕组架5，其具有缠绕其上的加热绕组6。围绕加热绕组6布置最好由塑料制成的保护罩壳9。被加热绕组6包围的阀壳7的部分和必要时阀针用作要加热的工件。
[0004]加热绕组6例如可以按照US3，506，907借助于功率半导体开关全桥电路被加载能量，其中，一个由电容器和加热绕组组成的串联电路连接在桥支路中。通过合适地控制功率半导体开关，使该桥电路在串联谐振中运行，由此通过这样进行的来自机动车电池的能量传递，阀壳和必要时金属的阀针被感应地加热。
[0005]此外由DE102011085085A1已知一种这样的加热绕组与一个电容器一起备选地在振荡电路的并联谐振电路中运行。
[0006]这些方案的共同点是受控地通过电子控制驱动器的从机动车电池到加热绕组的谐振的能量传递。谐振的能量传递已经证明是非常有效的，但是为了技术上的实施，除了其它方面外，需要所述电容器形式的功率电抗。但是这些部件具有缺点，它们较大/体积大并且昂贵，这使得它们在汽车电子装置的控制器中的使用缺少吸引力。而且在具有四个喷射阀的四缸发动机中由于可靠性的原因大多数要求四个功率级，由此电抗在很大程度上决定电子控制驱动器的尺寸和成本。
[0007]但是由DE3415967A1已知，加热绕组直接地借助于连接成Η桥的功率输出级晶体管从一个在那里通过三相电压的整流获得的直流电源在没有由于谐振超高造成附加的电压升高下运行。
[0008]但是使用常规的、借助于通过在线圈架上缠绕圆金属线制成的加热绕组此时在关于可传递的有效功率方面没有导致满意的结果，因为由于具有直到40Α的峰值电流的高的无功功率，在功率输出级和输入线中产生大的损失。
[0009 ]因此本发明的任务是避免这种问题。
[0010]这个任务通过一种按照权利要求1所述的具有铁磁的工件和围绕工件的至少一个部段布置的加热绕组的装置解决。本发明的其它的有利的扩展方案在从属权利要求中给出。
[0011]在良好传递有效功率下避免功率电抗，按照权利要求1通过工件的一种良好传导性的涂层实现，该工件尤其是燃料喷射阀杆，其中，在工件和加热绕组之间布置该具有传导性的涂层。
[0012]在本发明的一个有利的设计方案中，该良好传导性的材料的层的厚度小于50μπι，其中，该良好传导性的材料优选由铜制成。
[0013]由此作为加热功率供使用的有效功率由于要加热的工件的较小的欧姆电阻而被显著地提高。
[0014]在按照本发明的装置的一个特别有利的扩展方案中，加热绕组在其不面对工件的侧面上被一种铁磁的材料包围，该材料在加热绕组的端部的区域中与工件接触并且在加热绕组的纵向上具有至少一个连续的断开部。
[0015]由此实现一种磁性地良好传导的磁轭，其导致加热绕组的主电感的增大并且在结合用作短路的次级绕组的工件的小的有效电阻下，用于供给源的加热绕组的阻抗可以作为几乎纯粹的欧姆电阻出现，由此可以在没有引起损失的电流增大下进一步提高有效功率。
[0016]在加热绕组的罩壳的纵向上的断开部是需要的，以防止罩壳中的涡流。
[0017]本发明的另一个特别有利的扩展方案中，在由良好传导性的材料构成的层和加热绕组之间布置一个由绝缘的材料构成的薄层。
[0018]由此加热绕组的漏电感可以相对于常规绕组架被显著地减小。
[0019 ]为了在尽可能小的结构空间下减小加热绕组的欧姆电阻，该加热绕组由一种良好导电性的金属线形成，其具有矩形的横截面和电绝缘的涂层。
[0020]本发明以下依据实施例借助于图进行详细解释。其中示出:
图1是按照现有技术的具有用于感应加热的加热绕组的燃料喷射阀，
图2是用于工件上的加热绕组的变压器等效电路图，
图3是用于感应加热的加热绕组的控制电路，
图4具有构造成燃料喷射阀的工件和布置其上的加热绕组的按照本发明的装置。
[0021]按照本发明的装置，其由加热绕组6和被它包围的工件7，2，尤其是燃料喷射阀阀杆的一个部段，形成，这在图1中示出，可以被看作是变压器，它的等效电路图在图2中示出。阀杆部段除了它的作为铁芯的功能用于引导磁场以外还是具有一个惟一的短路的绕组圈的次级绕组。由阀体的电阻和它的几何形状得到周向上的电阻，该电阻是次级侧的负荷电阻1?_18。在此满足:
R_Is=R_I/n2SR_I=R_Is*n2
其中n=加热绕组的圈数。R_I因此是阀杆材料的逆变换的电阻。
[0022]次级电压Usee通过在加热绕组上的变换的电压Uprim形成。
[0023]Usec=Uprim/n0
[0024]作为加热功率，由此得到 P=Uprim2/R_I=Uprim2/(R_Is*n2)。
[0025 ] 在图2中附加地还示出主电感L_h，绕组电阻R_w和漏电感L_s。
[0026]作为对一个电子控制装置的提示，在图3中示出一个具有变换的、有效的负荷电阻尺_1和一个具有功率晶体管113233 34的全桥电路的等效电路图。为了在加热绕组上产生交变电压，晶体管T1和T4或T2和T3被交替地周期性地接通和断开。
[0027]基于加热绕组的电感和在此情况下主要地基于主电感L_h，通过加热绕组的电流的时间变化曲线通过近似线性的电流上升或下降实现。主电感L_h的值越小，在此上升沿或下降沿就越陡，这导致不利的有效功率与无功功率的比。因此希望尽可能大的主电感L_h。
[0028]加热电压Uprim是固定的，其通过机动