CN101839367A - 一种整体式电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种整体式电磁阀。包括阀体、电磁铁、衔铁和控制阀杆，电磁铁安装在电磁铁壳体里，电磁铁壳体与阀体相连，控制阀杆安装在阀体里，衔铁分别与控制阀杆和电磁铁相连。通过一体化的设计，使得柴油机燃油喷射系统的结构更加紧凑，并能够降低电磁阀在生产过程中的制造成本，避免电磁阀在生产装配过程中公差被放大或引入新的装配误差，提高电磁阀产品之间的一致性和燃油系统喷射特性的一致性，减少燃油喷射控制系统的装配、测试和标定工作，减轻燃油系统生产厂家对电磁铁及衔铁进行研究和精密装配的负担，降低燃油系统的生产制造成本。

Description

一种整体式电磁阀

技术领域

本发明涉及的是一种阀，具体地说是用于柴油机燃油喷射的阀。

背景技术

随着排放法规的日益苛刻和不断恶化的气候环境，减少排放，降低噪声和振动已成为柴油机发展的主要方向。为了满足目前国内实施的国Ⅲ、国Ⅳ排放标准，时间式电控燃油喷射系统得到了广泛的应用，并正在逐步取代传统的机械式燃油喷射系统和位置式电控燃油喷射系统。

在时间式电控燃油喷射系统中，具有高响应速度的电磁阀是其关键部件之一，承担着控制燃油喷射的功能。在燃油的喷射过程中，由电磁阀的闭合时刻决定喷油定时，电磁阀的闭合时间决定喷油量。快速响应特性是电磁阀的一个重要特性，较高的响应速度，使得电磁阀具有较快的开启和关闭速度，能够保证高压喷射的快速开始和切断，实现迅速形成较高油压和准确控制喷油定时。同时电磁阀的快速响应特性，也为实现最小油量喷射、预喷射及多次喷射提供了硬件保证。

电磁阀主要由阀体、电磁铁、衔铁、控制阀杆、复位弹簧以及相关的密封、装配零件组成。当前所普遍应用的电磁阀，由于其阀体与喷油泵泵体为统一的整体，并且其控制阀杆需要与喷油泵泵体精密配合，所以在喷油泵的实际生产过程中，电磁阀阀体、控制阀杆及衔铁等零部件是由燃油系统生产厂家负责生产制造，而电磁阀的另一关键部件电磁铁则由专业的电磁铁生产厂家按照燃油系统生产厂家所提出的具体要求负责生产制造，再由燃油系统生产厂家进行油泵及电磁阀的整体组装。这种生产模式，存在以下几点不足，有待进一步改进：

电磁阀为高精度控制装置，其各零部件均为精密零件，需要进行精加工，各零部件分别由不同的生产厂家负责制造，增加了电磁阀在生产过程中的制造成本；由于不同生产厂家的技术设备、工艺水平存在差别，因此由不同厂家生产的电磁阀各零部件的精度和形位公差也不一致，这种不一致性可能会导致喷油泵在最终的整体装配中将公差放大。电磁阀是集电磁力、机械力和液压力于一体的控制装置，各部分的动作响应和相互作用复杂地耦合在一起。因此，被放大的公差和装配误差将会影响产品之间的一致性及整个燃油喷射系统喷射特性的一致性，降低电磁阀的控制精度，增加燃油喷射控制系统的测试和标定工作，甚至会导致各零部件之间无法形成良好的配合；电磁阀的各零部件最终需经过燃油系统生产厂家的整体装配方能用于燃油喷射系统。因此燃油系统生产厂家不仅要深入研究电磁铁及衔铁的动作响应特性，向专业的电磁铁生产厂家提出具体技术要求，而且还需要掌握电磁铁和衔铁的精密装配技术。此外由于零部件较多，且需要进行精密装配，从而也增加了整个燃油喷射系统的装配工作。这些均会导致整个燃油系统生产制造成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供阀体与喷油泵泵体分离、整体电磁阀部分可由电磁铁生产厂家独立生产和装配、从而可以降低电磁阀在生产过程中的制造成本、避免电磁阀在生产装配过程中公差被放大和引入新的装配误差的一种整体式电磁阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种整体式电磁阀，包括阀体、电磁铁、衔铁和控制阀杆，其特征是：电磁铁安装在电磁铁壳体里，电磁铁壳体与阀体相连，控制阀杆安装在阀体里，衔铁分别与控制阀杆和电磁铁相连。

本发明一种整体式电磁阀还可以包括：

1、所述的阀体的下方安装密封台面。

2、所述的衔铁处设置油腔，油腔中开有与竖直油孔相连通的平衡油孔。

本发明的优势在于：通过一体化的设计，使得柴油机燃油喷射系统的结构更加紧凑，并能够降低电磁阀在生产过程中的制造成本，避免电磁阀在生产装配过程中公差被放大或引入新的装配误差，提高电磁阀产品之间的一致性和燃油系统喷射特性的一致性，减少燃油喷射控制系统的装配、测试和标定工作，减轻燃油系统生产厂家对电磁铁及衔铁进行研究和精密装配的负担，降低燃油系统的生产制造成本。

附图说明

图1为本发明主视示意图；

图2为本发明底面示意图；

图3为图2的A-A剖面示意图；

图4为本发明主视剖面图；

图5为本发明俯视剖面图；

图6为控制阀杆示意图；

图7为衔铁示意图；

图8为堵头示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～8，一种整体式电磁阀，其主要由阀体1、电磁铁壳体2、电磁铁垫块3、衔铁4、控制阀杆5、堵头6、电磁铁7、电磁线圈8、衔铁紧固螺钉9、复位弹簧挡板10、控制阀杆复位弹簧11、复位弹簧座12、垫圈13等组成。该电磁阀为常开阀，其控制阀杆5的密封锥面与阀体1的密封锥孔精密配合，构成燃油的进、回流控制锥面。衔铁4通过衔铁紧固螺钉9与控制阀杆5连为一体，使得控制阀杆5可通过电磁铁7对衔铁4的电磁力作用随衔铁4一同运动，从而关闭或打开燃油的进、回流控制锥面。电磁阀由电子控制单元控制，通过在不同工况下采集发动机传感器的输入信号，经过计算处理后，输出控制信号控制电磁阀7的通、断电，以控制燃油喷射的开始和结束时刻。当电磁铁在电子控制单元的控制下通电时，衔铁4在电磁铁7的电磁力作用下带动控制阀杆5向电磁铁4方向运动，关闭燃油控制锥面，燃油压力升高，并通过高压油管进入喷油器中，为燃油喷射过程提供高压燃油。当电磁铁7在电子控制单元的控制下断电时，在控制阀杆复位弹簧11的弹簧力作用下，控制阀杆5向背离电磁铁7的方向运动，重新打开燃油的控制锥面，高压燃油泄流，使燃油压力迅速下降，喷油过程结束。堵头6上安装有密封圈16并加工有螺纹，通过螺纹与阀体1连接在一起，用以实现对燃油的密封作用，防止燃油泄漏，并且在控制阀杆5复位时，提供对控制阀杆5的限位作用。

喷油泵吸油时，燃油在凸轮柱塞机构的抽吸作用下经过竖直油孔22、斜向油孔23和进油孔19进入电磁阀控制腔；喷油时，电磁阀通电闭合，燃油控制锥面被关闭，燃油在柱塞的压缩作用下压力不断升高，高压燃油通过电磁阀上方油路进入喷油器，当燃油压力达到喷油器针阀开启压力时，喷油器针阀开启，喷油器开始喷油过程；喷油结束时，电磁阀断电复位，燃油控制锥面被重新打开，燃油通过控制锥面由竖直油孔22和斜向油孔23构成的进、回油通路泄流，燃油压力迅速下降，喷油器针阀重新落座，喷油过程结束。

所设计的整体式电磁阀阀体四周加工有四个安装孔24，可通过螺栓与喷油泵燃油加压部分连成一体。整体式电磁阀与燃油加压部分的装配简单方便，减少了电磁阀装配的工作量。

如图1所示，该整体式电磁阀主要由阀体1、电磁阀壳体2和电磁体垫块3及阀体内各电磁阀零件组成。阀体1两侧中间部分别加工有与竖直油孔21相通的斜向油孔22，用以提供使燃油进、回油的通路，并且这两个斜向油孔23均用密封销15密封。

图2为整体式电磁阀密封台面21的示意图，图中示出了进油孔19、定位销孔20和竖直油孔22的具体位置。

图3为整体式电磁阀A-A剖面示意图，图中示出了竖直油孔22及其与斜向油孔23相交部分的具体位置和结构。

如图4所示，整体式电磁阀电磁控制部分主要包括衔铁4、控制阀杆5、堵头6、电磁铁7、电磁线圈8、衔铁紧固螺钉9、复位弹簧挡板10、控制阀杆复位弹簧11、复位弹簧座12。控制阀杆5与阀体1构成液压控制阀偶件，阀体1上加工有与控制阀杆5上密封锥面相配合的密封锥孔，形成对燃油进、回流的控制锥面。阀体1、电磁铁壳体2、电磁铁垫块3、电磁铁7通过长螺栓14连接为一体，连接处以密封圈17、18实现密封作用。衔铁4通过衔铁紧固螺钉9与控制阀杆5连接为一个整体，使得控制阀杆5可以在电磁铁7对衔铁4的电磁力的作用下随衔铁4一同运动，从而关闭或打开燃油的控制锥面。堵头6上安装有密封圈16并加工有螺纹，通过螺纹与阀体1连接在一起，用以实现对燃油的密封作用，防止燃油泄漏，并且在控制阀杆5复位时，提供对控制阀杆5的限位作用。复位弹簧座12在控制阀杆复位弹簧11的弹簧力的作用下，卡在控制阀杆5上，并推动控制阀杆5以提供使其复位的弹簧力。复位弹簧挡板10由电磁铁垫块3卡压在阀体1上，为控制阀杆复位弹簧11定位。通过调节或更换复位弹簧挡板10，可以调节衔铁4的行程和衔铁4与电磁铁7之间的残余气隙，从而得到不同的电磁力和电磁响应速度。

如图5所示，该整体式电磁阀下面加工有一密封台面21，用于实现电磁阀与喷油泵燃油加压部分的精确密封。密封台面21上开有两个定位销孔20用于整体式电磁阀与燃油加压部分的安装定位，密封台面21上还开有一个进油孔19和两个竖直油孔22，竖直油孔22和进油孔19的连心线与密封台面21的垂直轴线间的角度为60°。阀体1两侧中间部分别加工有与竖直油孔22相通的斜向油孔23，利用竖直油孔22和斜向油孔23共同构成进、回油通路，并且这两个斜向油孔23均用密封销15密封，以避免漏油。在装有衔铁4一端的油腔中，开有与竖直油孔22相联通的平衡油孔25，用以平衡控制阀杆5两端油腔的燃油压力，避免由于控制阀杆5两端油腔内燃油压力的不平衡对电磁阀响应特性产生的影响。整体式电磁阀四周设有四个安装孔24，可以用螺栓与燃油加压部分相连，构成完整的喷油系统。

图6为控制阀杆5的示意图，控制阀杆5靠近衔铁一端加工有螺纹孔，用以和衔铁紧固螺钉9相连。控制阀杆5的中心开有轴向中心油孔，且在靠近螺纹孔一侧加工了与中心油孔相垂直的径向通孔，用以将中心油孔中的燃油引出至电磁阀一侧，以平衡衔铁4和控制阀芯5两侧的油压，避免因燃油压力的不平衡影响电磁阀的响应特性。

图7为衔铁4的示意图，衔铁4为圆形，中心加工有用以通过衔铁紧固螺钉9与控制阀杆5相连的通孔。通孔四周，分布着四个阻尼油孔，用以平衡衔铁两侧的油压。

图8为堵头6的示意图，堵头6上安装有密封圈16并加工有螺纹，通过螺纹与阀体1连接在一起，用以实现对燃油的密封作用，防止燃油泄漏，并且在控制阀杆5复位时，提供对控制阀杆5的限位作用。

该整体式电磁阀将电磁阀阀体与喷油泵泵体分离开，控制阀杆装配在阀体上并与其精密配合，电磁阀与喷油泵在结构上的分离，使得该整体式电磁阀可由专业的电磁铁生产厂家独立完成生产和装配工作，将整体式电磁阀而不是电磁阀的各零件提供给燃油系统生产厂家，能够大幅减少燃油系统的装配工作量。电磁阀作为一个完整的整体部分由专业的电磁铁生产厂家生产和组装，也能够减少因零件在生产过程中由于工艺及制造公差的不同而引起的产品的一致性问题。

大量的实验和研究表明，电磁阀产品之间的一致性对燃油喷射系统具有明显的影响，良好的燃油喷射系统必须具有稳定的循环喷油量，而循环喷油量的稳定必然要求构成其燃油喷射系统的各零部件的生产具有较好的一致性。高速电磁阀作为电控燃油喷射系统的核心部件之一，其产品的一致性将直接影响到整个燃油喷射系统的一致性。整体式电磁阀的开发是基于模块化设计的思想，通过对喷油泵电磁阀控制部分的一体化设计，可以降低电磁阀在生产过程中的制造成本，使电磁阀在生产装配过程中由于生产工艺的差别和装配误差对产品一致性的影响得到改善，能够减少电磁阀装配和标定的工作量，降低柴油机的制造成本，减轻燃油系统生产厂家在对电磁铁及衔铁的研究和对其实现精密装配等的工作负担，最终达到优化柴油机燃油喷射系统的控制，改善柴油机的动力性、经济性和降低有害排放的目的。

Claims (3)

1.一种整体式电磁阀，包括阀体、电磁铁、衔铁和控制阀杆，其特征是：电磁铁安装在电磁铁壳体里，电磁铁壳体与阀体相连，控制阀杆安装在阀体里，衔铁分别与控制阀杆和电磁铁相连。

2.根据权利要求1所述的一种整体式电磁阀，其特征是：所述的阀体的下方安装密封台面，密封台面上开有竖直油孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种整体式电磁阀，其特征是：所述的衔铁处设置油腔，油腔中开有与竖直油孔相连通的平衡油孔。

Images