CN102252124A - 一种应用于共轨喷油器的电磁阀 - Google Patents

一种应用于共轨喷油器的电磁阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于共轨喷油器的电磁阀，用于控制喷油器喷油启动和结束，包括阀体、阀芯以及衔铁，阀芯位于阀体的容腔内，阀芯磁极的相应位置处缠绕线圈用于通电时驱动所述电磁阀，所述衔铁与阀芯磁极间隙配合，衔铁一侧与阀体径向定位连接，另一侧与阀体弹性连接，使得在电磁阀断电后衔铁产生非平行运动，从而施加给电磁阀球体一个偏心转矩，使其偏压在阀座上。本发明的电磁阀衔铁采用非平行运动且不需导向结构，大大节省了加工成本。

Description

一种应用于共轨喷油器的电磁阀
技术领域
本发明涉及一种电磁阀，特别涉及一种应用于共轨喷油器的电磁阀。
背景技术
高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。高轨压下，为了实现快速响应和产生大的电磁力，衔铁和电磁阀磁极间的间隙很小。衔铁的升程也很小，约在50um的范围内。现有技术中的标准电磁阀平行导向衔铁以防止衔铁外缘和电磁阀磁极有任何接触。磁极和衔铁间的接触会导致零件接触表面损伤并且剩磁作用力会引起性能不稳定。但平行导向衔铁需要导向结构尺寸精确且公差很小。因此，平行导向加工昂贵，并且对清洁度敏感且容易磨损。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，通过采用非平行运动且无需导向结构的衔铁使得电磁阀工作更加稳定，且造价相对较低。
本发明的应用于共轨喷油器的电磁阀，用于控制喷油器喷油启动和结束，包括阀体、阀芯以及衔铁，阀芯位于阀体的容腔内，阀芯磁极的相应位置处缠绕线圈用于通电时驱动所述电磁阀，衔铁与阀芯磁极间隙配合，衔铁一侧与阀体径向定位连接，另一侧与阀体弹性连接，使得在电磁阀断电后衔铁产生非平行运动，从而施加给电磁阀球体一个偏心转矩，使其偏压在阀座上。
其中，径向定位连接具体为：衔铁一侧设定位销，定位销与阀体过盈配合，定位销伸出阀体部分穿设于衔铁的定位孔中，定位销与衔铁间隙配合以允许衔铁在一定范围内运动。
其中，衔铁另一侧、衔铁与阀体之间设弹簧，弹簧相对于球体坐落的阀中心具有一定的偏移，电磁阀断电时弹簧力将衔铁压向球体，对球体产生偏心转矩，使得球体与阀座密封；电磁阀通电后，阀芯磁极吸合衔铁，衔铁沿与阀体的接触线翻转并压缩弹簧，使得球体与阀座分离。
其中，衔铁为平板结构，衔铁内设有垂直贯通的过油孔，用于衔铁运动时提供一侧至另一侧的直通油路；衔铁上表面设有过油沉槽，用于使燃油顺畅流入所述过油孔和衔铁周围。衔铁上表面还设有微型沉槽，微型沉槽与过油沉槽垂直设置。衔铁上表面还设有用于衔铁限位的台阶。
其中，阀芯可以呈U型，包括外部磁极和内部磁极，线圈缠绕在内部磁极上；阀芯还可以呈壶型，包括内部磁极和外部磁极，线圈缠绕在内部磁极上。
其中，衔铁与球体之间可以设导向顶杆，用于传递衔铁施加于球体上的压力；衔铁与球体之间还可以设非导向顶杆，非导向顶杆可在衔铁背面滑动，用于当衔铁运动至座面或限位面时减小冲击力。
其中，球体与阀座适配连接，球体与阀座接触面为球面或平面。
其中，阀芯与阀体的连接可以具体为：阀芯两侧设凸部，阀芯通过垫圈与阀体固定连接且所述垫圈卡接固定于阀芯凸部处。
其中，阀芯和衔铁的材料可以为镍钼铁合金。
与现有技术相比，本发明电磁阀中的衔铁为非平行运动且不需导向结构，通过分设两侧的弹簧和定位销的作用，可对球体产生转矩并使衔铁和电磁阀阀体稳定接触，避免了现有技术中平行导向衔铁加工昂贵、并且对清洁度敏感且容易磨损的弊端。
附图说明
图1是本发明的电磁阀驱动的共轨喷油器剖视图(示出了喷油器与电磁阀的位置关系以及相应的结构特征)；
图2是本发明电磁阀实施例1的剖视图(U型阀芯结构)；
图3是本发明电磁阀阀体的仰视图(未安装衔铁)；
图4是本发明电磁阀衔铁俯视图；
图5是图4的剖视图；
图6是与图5截面相正交的剖视图；
图7是本发明电磁阀实施例2的剖视图(壶型阀芯结构)；
图8是壶型电磁阀的仰视图(未安装衔铁)；
图9是本发明电磁阀实施例3的剖视图(示出了顶杆的另一种结构)；
图10是本发明电磁阀实施例4的剖视图(示出了球体与阀座的接触面为平面)；
图11是本发明电磁阀阀体与阀芯连接示意图；
图12是本发明电磁阀的仰视图。
结合附图在其上标记以下附图标记：
1-喷油器，2-高压进油接头，3-缝隙式滤芯，4-油道，5-喷油器内腔，7-平面，8-锥座面，9-球体，11-衔铁，13-针阀弹簧，14-电磁阀弹簧，16-控制阀套，17-控制柱塞，18-针阀，28-针阀座面，29-喷孔，40-油路，48-进油节流孔，55-控制腔，56-出油节流孔，57-电磁阀线圈，59-电磁阀内腔，60-电磁阀阀体，61-外部磁极，62-内部磁极，63-导向顶杆，63’-非导向顶杆，64-接触线，65-定位销，70-阀体内腔，71-电磁阀弹簧安装孔，80-定位销孔，81-过油孔，83-过油沉槽，84-微型沉槽，85-台阶，90-U型阀芯，90’-壶型阀芯，91-垫圈，92-凸部，93-阀芯顶面，94-螺钉。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
首先介绍一下喷油器的结构特征和工作过程：
如图1所示，喷油器1的高压进油接头2通过油管(图中未显示)和共轨管(图中未显示)相连接。高压油从高压进油接头2流经缝隙式滤芯3和油道4进入喷油器内腔5。喷油器内腔5是介于控制柱塞17和针阀座面28之间的空腔。针阀18在针阀弹簧13的压力作用下落在针阀座面28上，从而将流到喷孔29的油路关断。通过油路40和进油节流孔48，喷油器内腔5与控制腔55相通。控制腔55经出油节流孔56与控制阀(即电磁阀60)的电磁阀内腔59相通。电磁阀内腔59与喷油器的回油油道(图中未显示)相通。出油节流孔56由落座于锥座面8上的球体9密封。球体9是通过电磁阀弹簧14和衔铁11压在锥座面8上的。因此，内腔5和控制腔55都承受轨压。在针阀弹簧13的弹簧力和油压压力(油压压力等于针阀座面28的面积乘以轨压)作用下，针阀18落在针阀座面28上。控制柱塞17的两端承受相同的液压力，处于力平衡状态。当需要实现启喷时，电磁阀线圈57需要加电，电流大小约20安培。电流激励在电磁阀的内部磁极62、衔铁11和外部磁极61之间产生磁场。衔铁11与内部磁极62、外部磁极61之间的间隙约为0.1mm。磁场产生电磁力，吸合衔铁11靠在电极上并压缩电磁阀弹簧14。当衔铁11向上运动时，使锥座面8上的球体9上的关闭力释放，从而打开了出油节流孔56到电磁阀内腔59的油路。一旦出油节流孔打开，控制腔55就泄油；同时，进油节流孔48会进油。如果进油节流孔与出油节流孔的孔径相等，则当进出油达到平衡后，进油和出油造成控制腔55的压力降约为轨压的50％。随着控制腔55内压力下降，控制柱塞压力不再平衡，并在针阀18上产生了拉力F。拉力F大于反方向上的针阀弹簧13的弹簧力和针阀座面28上的油压压力的合力。拉力F的作用使针阀18从针阀座面28上抬起，开通了喷油器内腔5与喷孔29间的油路，从而开始喷油。若要停止喷射，则切断电磁阀的电流。此时电磁力消失，电磁阀弹簧14的弹簧力迫使衔铁11向下运动，球体9关闭出油节流孔56。进油节流孔48进油使控制腔55内的压力回升。控制柱塞重新压力平衡，不能克服针阀弹簧13的弹簧力进而针阀18不能保持抬起。针阀回落在针阀座面28上，封闭通向喷孔的油路，此时喷射结束。
下面对本发明几种形式的电磁阀进行详细描述：
本发明的电磁阀衔铁为非平行运动且不需导向结构。衔铁11是一个平板结构，与电磁阀弹簧14相对的一侧总与电磁阀阀体60接触。电磁阀弹簧14相对于球体9坐落的阀中心有一定偏移。电磁阀断电时，弹簧力将衔铁11压向球体，对球体产生转矩使球体与阀座密封，并使衔铁和电磁阀阀体稳定接触。电磁阀通电后，平板结构的衔铁沿着与阀体的接触线翻转并压缩弹簧，使得球体与阀座分离，从而实现喷油。
实施例1
如图2所示，电磁阀阀体60内含有U型阀芯90、内部磁极62、外部磁极61。阀芯90设于阀体的内腔70内，阀芯磁极与衔铁间隙配合。电磁阀线圈57绕在内部磁极62上，用于驱动电磁阀。衔铁11一侧与阀体60径向定位连接，具体可采用如下方式(如图2、图3所示)：即衔铁11一侧设定位销65，定位销与阀体过盈配合，定位销伸出阀体部分穿设于衔铁的定位孔80中，定位销与衔铁间隙配合(即定位孔的孔径比定位销的直径略大)以允许衔铁在一定范围内运动。衔铁11另一侧与阀体弹性连接，即电磁阀断电时电磁阀弹簧14的作用力使得衔铁11作用在阀的导向顶杆63上。导向顶杆63将球体9偏压在阀座(即锥座面8)上。衔铁径向定位这一侧与阀体60相接触，接触力和弹簧力基本相等，这取决于电磁阀弹簧和接触线64距阀中心的距离。电磁阀通电后，内部磁极62和外部磁极61吸合衔铁并压缩弹簧14，可使球体与阀座分离。
如图3所示，为没有衔铁时阀体60的仰视图。外部磁极61和内部磁极62的位置靠近电磁阀中心，图中右侧孔为电磁阀弹簧安装孔71，左侧的两个孔为定位销孔。电磁阀线圈57缠绕在内部磁极62上。电磁阀芯和外部磁极61、内部磁极62都位于阀体60的内腔70内。
如图4至图6所示，除了有定位销孔80外，还有一个或多个过油孔81，过油孔相对于衔铁为垂直贯通设置，用来提高衔铁运动时衔铁周围的燃油流通量。衔铁运动一侧的油要到达另一侧，过油孔81提供了一侧到另一侧的直通油路。还设有一个或多个过油沉槽83使得流入过油孔81和衔铁周围的燃油更顺畅。衔铁周围的流通非常重要，用于防止产生侧压，因为侧压会减小电磁力和增加响应时间。衔铁11的表面是平整的，在临近电磁阀弹簧的一侧有一个台阶85，如图5所示，台阶85凸出量为“x”，起到衔铁限位的作用，电磁阀通电后，衔铁撞击电磁阀体的平面，台阶的设置可防止磁极的损伤和减少剩磁吸力。图6是与图5截面相正交的剖面图。除了过油沉槽83外，还有许多微型沉槽84，微型沉槽相对于过油沉槽83垂直设置，尤其当衔铁非常接近磁极的时候，用来提高燃油流通量。
如图11所示，显示了阀芯90和电磁阀阀体60连接方式。阀芯90两侧有两个凸部92，通过垫圈91用螺钉94与阀体60紧固，使凸部92卡接固定在垫圈91上。阀芯90的顶面93压进阀体内腔70中。将阀芯装进阀体内腔后，再装配和连接线圈(未显示)，再将电磁阀塑封。最后研磨电磁阀的底平面，包括磁极和电磁阀阀体外罩。图12显示了电磁阀的仰视图和阀芯的圆盘形状。
实施例2
相对于实施例1而言，实施例2电磁阀的阀芯结构发生了变化，而其余的结构特征相同。如图7所示，电磁阀的阀芯90’采用壶型阀芯结构，有外部磁极61和内部磁极62，电磁阀线圈57缠绕在内部磁极62上。这种类型的阀芯适合圆柱形装置。图8是壶型电磁阀的仰视图。
实施例3
图9示出了衔铁与球体之间顶杆的另一种变形，顶杆没有导向，即非导向顶杆63’，其可以在衔铁11背面滑动。球体9落座在锥座面8上用于密封。这种类型的阀质量小，当衔铁运动到座面或限位面时可以减少撞击力。
实施例4
图10示出了球体与阀座面接触结构的另一种变形，即座面为平的，相应地，球体9有一个与座面相适配的平面7，用于密封平面上的小出油孔。
上述实施例3、4中顶杆的变形以及球体的变形除可适用于壶型阀芯的电磁阀中，还可应用于U型阀芯的电磁阀中。
本发明的电磁阀衔铁为非平行运动且不需导向结构，通过分设两侧的弹簧和定位销的作用，可对球体产生转矩并使衔铁和电磁阀阀体稳定接触，避免了现有技术中平行导向衔铁加工昂贵、并且对清洁度敏感且容易磨损的弊端。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种应用于共轨喷油器的电磁阀，用于控制喷油器喷油启动和结束，包括阀体、阀芯以及衔铁，阀芯位于阀体的容腔内，阀芯磁极的相应位置处缠绕线圈用于通电时驱动所述电磁阀，所述衔铁与阀芯磁极间隙配合，其特征在于，所述衔铁一侧与阀体径向定位连接，另一侧与阀体弹性连接，使得在电磁阀断电后衔铁产生非平行运动，从而施加给电磁阀球体一个偏心转矩，使其偏压在阀座上。
2.根据权利要求1所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述径向定位连接具体为：衔铁一侧设定位销，定位销与阀体过盈配合，定位销伸出阀体部分穿设于衔铁的定位孔中，定位销与衔铁间隙配合以允许衔铁在一定范围内运动。
3.根据权利要求2所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述衔铁另一侧、衔铁与阀体之间设弹簧，弹簧相对于所述球体坐落的阀中心具有一定的偏移，电磁阀断电时弹簧力将衔铁压向所述球体，对球体产生偏心转矩，使得球体与阀座密封；电磁阀通电后，阀芯磁极吸合衔铁，衔铁沿与阀体的接触线翻转并压缩弹簧，使得球体与阀座分离。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述衔铁为平板结构，衔铁内设有垂直贯通的过油孔，用于衔铁运动时提供一侧至另一侧的直通油路；衔铁上表面设有过油沉槽，用于使燃油顺畅流入所述过油孔和衔铁周围。
5.根据权利要求4所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述衔铁上表面还设有微型沉槽，微型沉槽与所述过油沉槽垂直设置。
6.根据权利要求5所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述衔铁上表面还设有用于衔铁限位的台阶。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述阀芯呈U型，包括外部磁极和内部磁极，所述线圈缠绕在内部磁极上。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述阀芯呈壶型，包括内部磁极和外部磁极，所述线圈缠绕在内部磁极上。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述衔铁与球体之间设导向顶杆，用于传递衔铁施加于球体上的压力。
10.根据权利要求1至3中任意一项所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述衔铁与球体之间设非导向顶杆，所述非导向顶杆可在衔铁背面滑动，用于当衔铁运动至座面或限位面时减小冲击力。
11.根据权利要求10所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述球体与阀座适配连接，球体与阀座接触面为球面或平面。
12.根据权利要求1至3中任意一项所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述阀芯两侧设凸部，阀芯通过垫圈与阀体固定连接且所述垫圈卡接固定于阀芯凸部处。
13.根据权利要求1至3中任意一项所述的应用于共轨喷油器的电磁阀，其特征在于，所述阀芯和衔铁的材料为镍钼铁合金。
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