CN106015593B - 一种用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，包括阀体、外壳体、线圈总成、动衔铁、顶杆、静衔铁、阀，所述线圈总成的电磁力驱动动衔铁带动顶杆推动阀向下移动，关闭电磁阀，所述阀体上具有阀座，所述阀和阀座之间采用间隙配合密封；所述顶杆上方设置有上回位弹簧，所述顶杆下方设置有下回位弹簧，所述上回位弹簧和下回位弹簧的弹簧弹力方向相反。本发明阀和阀座之间采用间隙配合密封，密封可靠；通过分组垫片控制电磁阀的气隙和工作行程，降低加工难度，提高装配合格率；通过上下回位弹簧实现电磁阀的快速开关，能满足系统高频响、大流量的要求；通过多种变形顶杆形式，减轻顶杆质量，减小运动惯性质量，提高响应性。

Description

一种用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀
技术领域
本发明专利涉及电磁液力领域，尤其涉及用于可变配气机构控制的电磁阀。
背景技术
据国内外相关研究发现，实现气门配气参数的柔性调节可改善发动机燃油的经济性，提高其启动性能，增强高功率输出时的可靠性，提高发动机的强化程度和充气效率，改善发动机的换气过程，提高扭矩特性；改善缸内气体的运动状况，组织良好的燃烧；在实现内部废气再循环，降低发动机有害排放等方面均有较大的潜力。研究表明配气参数的柔性调节可以减少7％～10％的燃油消耗，最多可以达到20％。因此，为了在全部运转工况范围内都能够对发动机的配气参数进行优化，需要采用可变气门技术。
从国内外研究现状可以看出，可变气门技术的发展已有很长时间的历史。电液可变气门系统的研究虽起步较晚，也已经取得了很大的进展，但系统所能满足的发动机转速要求普遍很低，其主要原因在于电液可变气门系统的核心控制单元——电液控制阀无法满足系统高频响、大流量的要求。而从系统控制的角度来说，作为电液可变气门系统的核心控制元件，高速开关阀的研制非常重要，可以说高速开关阀的响应特性直接决定了整个电液可变气门系统的响应特性，这就对高速开关阀的设计提出了更高的要求，高频响和大流量之间的矛盾一直是高速开关阀研究中普遍存在的问题，越是启闭频率高的系统越要求其控制元件具有高频响的特点。如果能够有效解决高频响和大流量之间的矛盾，则更是难能可贵。
目前的电液可变配气机构用电磁阀都采用了圆柱状外形结构，但上述公开的专利提到的电磁阀动态密封均采用密封圈，在介质中浸泡容易老化，寿命短。为了控制动衔铁与静衔铁之间的间隙及阀行程的一致性，对加工精度要求较高，因此成本较高。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的缺陷提供一种泄漏量小、成本低，密封可靠，能满足系统高频响、大流量的要求的用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，包括阀体、外壳体、线圈总成、动衔铁、顶杆、静衔铁、阀，所述线圈总成的电磁力驱动动衔铁带动顶杆推动阀向下移动，关闭电磁阀，其特征在于：所述阀体上具有阀座，所述阀和阀座之间采用间隙配合密封；所述顶杆上方设置有上回位弹簧，所述顶杆下方设置有下回位弹簧，所述上回位弹簧和下回位弹簧的弹簧弹力方向相反。
其进一步特征在于：所述动衔铁与顶杆过盈配合，所述顶杆固定在所述动衔铁上，所述顶杆与阀分离。
进一步的：所述顶杆限制在静衔铁中，所述顶杆和静衔铁之间具有连接通道，用于平衡顶杆上方腔体和顶杆上方腔体之间的压差。
优选的：所述顶杆为中空圆管或多棱形杆或多棱形管或侧面削扁的柱形。
优选的：所述阀与阀座采用球凸面与锥面或球凹面与锥面密封。
所述静衔铁和阀体之间设置有调整垫片。
本发明阀和阀座之间采用间隙配合密封，密封可靠；通过分组垫片控制电磁阀的气隙和工作行程，降低加工难度，提高装配合格率，提高生产效率；通过上下回位弹簧实现电磁阀的快速开关，能满足系统高频响、大流量的要求；通过多种变形顶杆形式，减轻顶杆质量，减小运动惯性质量，提高响应性。本发明能够满足电液可变气门系统对电磁阀的要求，结构简单，零部件少，在发动机寿命周期内维修方便。
附图说明
图1为本发明示意图。
图2a、2b为两种阀与阀体密封方式示意图。
图3a、3b、3c为三种顶杆形式示意图。
具体实施方式
如图1所示一种用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，包含一个阀体1、外壳体2、线圈总成3、套筒4、上回位弹簧6、上回位弹簧座5、动衔铁8、顶杆7、静衔铁9、调整垫片10、阀11、下回位弹簧12、下回位弹簧座13、O型密封圈32和33以及挡圈31和34。
所述线圈总成3具有一个空心圆柱体形线圈体，该线圈体携带至少一个线圈组绕在线圈骨架上并被外壳体2所包围。
所述阀11与阀体1的密封有如图2a、2b两种变型实现方式，阀11与阀体1密封面采用球凸面与锥面或球凹面与锥面密封，简单可靠。
所述动衔铁8与顶杆7过盈配合，顶杆7固定在所述动衔铁8上，与阀11分离，可以减小运动惯性质量，提高响应性。
所述顶杆7有如图3a、3b、3c三种变型实现方式，其截面分别为中空圆形、侧面削扁的圆形和中空的三角形。顶杆7中空或侧面削扁的目的是为了保持上下液体压力平衡，同时可以尽量减轻顶杆质量，减少惯性力。
所述下回位弹簧座13固定在所述阀体1上。
所述调整垫片10安装在静衔铁9和阀体1之间，通过分组调整垫片的厚度可以对所述电磁阀的气隙和工作行程进行调整。
所述套筒4，为不导磁材料，激光焊接在所述静衔铁9上，所述上回位弹簧座5设置在套筒4内部上方。
所述电磁阀采用O型密封圈和挡圈组合，实现电磁阀与执行器的高压密封。
所述电磁阀具有高压油腔21，高压油经过通道进入电磁阀高压油腔21，阀11开启时，高压油进入低压油腔22。
电磁阀初始状态为常开型电磁阀，在不上电时，阀11在下回位弹簧12的作用下，保持与顶杆7接触，阀11的密封球面与阀体1密封锥面脱离，高压腔与低压腔接通。通过外部加载的电流，动衔铁8与静衔铁9之间产生与电流相对应的电磁力，动衔铁8带动顶杆7推动阀11向下运动，在电磁力的作用下，使阀11的密封球面与阀体1密封锥面接触，隔断高压腔与低压腔，同时保持密封。切断线圈总成3电流，在下回位弹簧12的作用下，阀11推动顶杆并带动动衔铁8向上运动，在阀11与垫片10接触静止后，在惯性力的作用下顶杆7与动衔铁8继续向上运动，在上回位弹簧6的作用下在快速下行，使顶杆7与阀11接触，回到初始状态。

Claims (5)

1.一种用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，包括阀体、外壳体、线圈总成、动衔铁、顶杆、静衔铁、阀，所述线圈总成的电磁力驱动动衔铁带动顶杆推动阀向下移动，关闭电磁阀，其特征在于：所述阀体上具有阀座；所述阀位于阀体内，所述阀的上部外圆周和阀体上部之间采用间隙配合密封；所述顶杆上方设置有上回位弹簧，所述顶杆下方设置有下回位弹簧，所述上回位弹簧和下回位弹簧的弹簧弹力方向相反；所述静衔铁和阀体之间设置有调整垫片。
2.根据权利要求1所述的用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，其特征在于：所述动衔铁与顶杆过盈配合，所述顶杆固定在所述动衔铁上，所述顶杆与阀分离。
3.根据权利要求2所述的用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，其特征在于：所述顶杆限制在静衔铁中，所述顶杆和静衔铁之间具有连接通道，用于平衡顶杆上方腔体和顶杆上方腔体之间的压差。
4.根据权利要求3所述的用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，其特征在于：所述顶杆为中空圆管或多棱形杆或多棱形管或侧面削扁的柱形。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于电液可变气门驱动机构的开关电磁阀，其特征在于：所述阀与阀座采用球凸面与锥面或球凹面与锥面密封。
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