CN107990037B - 一种常开脉冲调制快速电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种常开脉冲调制快速电磁阀，包括有壳体，壳体中由左至右分别放入有线圈压块和线圈组件，在线圈压块和线圈组件中放入有极靴组件，极靴组件内部左右两侧各设有1个安装腔室，2个安装腔室之间经顶杆行腔导通，左侧安装腔室内由左至右分别安装有锁紧结构和衔铁，衔铁与穿入顶杆行腔中的顶杆连接，顶杆的另一端与位于右侧安装腔室中的挡板连接，挡板右侧的安装腔室中还设有喷嘴，喷嘴内设有进油通道，喷嘴左侧的安装腔室上还设有与外部导通的出油口，挡板与喷嘴之间设有挡板弹簧。本发明的电磁阀具有整体结构设计合理，锁紧结构设计巧妙，密封性可靠，流量控制精准度高、响应速度快、重量轻型化等优点。

Description

一种常开脉冲调制快速电磁阀

技术领域

本发明涉及一种电磁阀，特别是一种常开脉冲调制快速电磁阀。

背景技术

随着机电液一体化控制技术的迅猛发展，传统的液压机械式燃油控制逐渐被电液控制所取代，脉冲电磁阀作为燃油控制系统电液转换的重要执行元件，其可靠性要求随着燃油控制系统的发展而不断提高，直接对整个发动机综合性能起着至关重要的作用。

但现目前的电液控制电磁阀结构繁琐，体积大导致质量重，密封性不可靠，流量控制精准度差，响应速度比较慢。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种常开脉冲调制快速电磁阀。该电磁阀具有整体结构设计合理，锁紧结构设计巧妙，密封性可靠，流量控制精准度高、响应速度快、重量轻型化等优点。

本发明的技术方案：一种常开脉冲调制快速电磁阀，包括有壳体，壳体中由左至右分别放入有线圈压块和线圈组件，在线圈压块和线圈组件中放入有极靴组件，极靴组件内部左右两侧各设有1个安装腔室，2个安装腔室之间经顶杆行腔导通，左侧安装腔室内由左至右分别安装有锁紧结构和衔铁，衔铁与穿入顶杆行腔中的顶杆连接，顶杆的另一端与位于右侧安装腔室中的挡板连接，挡板右侧的右侧安装腔室中还设有喷嘴，喷嘴内设有进油通道，喷嘴左侧的右侧安装腔室上还设有与外部导通的出油口，挡板与喷嘴之间设有挡板弹簧。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述喷嘴右侧的右侧安装腔室中设有调整螺钉，调整螺钉内也设有进油通道，喷嘴与调整螺钉之间设有滤网组件和鞍形垫片。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述极靴组件包括有左侧的阀体和右侧的极靴，左、右侧安装腔室分别设置在阀体和极靴中，两者之间经隔磁环连接。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述右侧安装腔室为阶梯形结构，其内部安装有阶梯形的喷嘴，喷嘴与右侧安装腔室端面连接处设有垫片；所述顶杆上套入有导向套，导向套放入右侧安装腔室最左侧对应的腔室中。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述锁紧结构包括有与衔铁接触的紧固螺钉，紧固螺钉外侧设有调整头，紧固螺钉和调整头外壁上均设有外螺纹，紧固螺钉与调整头连接的端面上设有螺纹沉孔，调整头内设有螺纹通孔。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述紧固螺钉外部还套入有O形圈，调整头左侧端面设有向外伸出的收口端。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述衔铁与锁紧结构两端面之间为行程L1,行程L1大小为0.21mm～0.26mm；所述衔铁与极靴组件两端面之间为气隙L2，气隙L2大小为0.25mm～0.40mm；所述喷嘴的喷油孔的孔径为0.66～0.68mm。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述衔铁和顶杆之间为过盈配合，过盈量为0.005mm～0.022mm；极靴组件与衔铁之间为间隙配合，间隙量为0.12mm～0.153mm；极靴组件内孔粗糙度＜Ra0.8；衔铁外圆粗糙度＜Ra0.8。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述挡板与喷嘴的贴合面粗糙度＜Ra0.8，平面度＜0.003；喷嘴与挡板的贴合面粗糙度＜Ra0.05，平面度＜0.005，并进行氰化处理，氰化深度0.1～0.3mm，其余表面进行氧化处理。

前述的常开脉冲调制快速电磁阀中，所述喷嘴对应挡板的端面上设有环形槽，所述挡板为T形结构。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的优点：

1、行程L1，气隙L2以及喷油孔径尺寸三者最优组合参数的设计，能保证静态流量的稳定性、动态流量呈线性变化规律以及吸合动作电流的精准度，通过输入不同占空比信号，电磁阀按规定输出不同的流量。

2、本发明的电磁阀采用金属与金属密封方式，对喷嘴与挡板的贴合面的粗糙度及平面度进行严格控制并进行氰化处理最终保证密封性，因该产品为常开阀脉冲阀，随着进口油压压力增大密封垫片与喷嘴贴合越紧，则密封性越可靠。

3、本发明的电磁阀采用螺纹配合对顶螺栓摩擦防松锁紧结构，衔铁往返运动频繁撞击紧固螺钉，为了防止松动，通过调整头螺纹配合后与紧固螺钉对顶螺栓摩擦防松并收口固定，有效的保证了静动态流量的稳定性，提高了产品的维修性及互换性。

4、通过对衔铁以及顶杆的配合尺寸，极靴组件与衔铁的配合尺寸，以及各个部件的加工尺寸的严格控制，保证电磁阀的运动灵活性，防止运动部件出现卡滞故障现象。

综合而言，本发明的电磁阀具有整体结构设计合理，锁紧结构设计巧妙，密封性可靠，流量控制精准度高、响应速度快、重量轻型化等优点。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为线圈极靴组件结构示意图；

附图3为密封结构示意图；

附图4为锁紧结构示意图；

附图5为流量占空比例特性图；

附图6为原理及功能示意图；

附图标记：1-壳体，2-线圈压块，3-线圈组件，4-极靴组件，5-安装腔室，6-顶杆行腔，7-锁紧结构，8-衔铁，9-顶杆，10-挡板，11-喷嘴，12-调整螺钉，13-进油通道，14-出油口，15-挡板弹簧，16-滤网组件，17-鞍形垫片，18-阀体，19-极靴，20-隔磁环，21-垫片，22-紧固螺钉，23-调整头，24-螺纹沉孔，25-螺纹通孔，26-O形圈，27-收口端，28-环形槽，29-导向套，30-喷油孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例：一种常开脉冲调制快速电磁阀，如附图1-6所示，主要由线圈极靴组件、衔铁8、导向套29、顶杆9、挡板10、挡板弹簧15、喷嘴11、调整螺钉12、鞍形垫片17、滤网组件16、垫片21、紧固螺钉22、调整头23、高性能热缩管等构成。而线圈极靴组件又主要由盖片、线圈压块2、壳体1、线圈组件3、填料XZ-1、螺纹紧固胶、极靴组件4等构成。具体结构为包括有最外侧的壳体1，壳体1中由左至右分别放入有线圈压块2和线圈组件3，在线圈压块2和线圈组件3中放入有极靴组件4，极靴组件4内部左右两侧各设有1个安装腔室5，2个安装腔室5之间经顶杆行腔6导通，左侧安装腔室5内由左至右分别安装有锁紧结构7和衔铁8，衔铁8与穿入顶杆行腔6中的顶杆9连接，顶杆9的另一端与位于右侧安装腔室5中的挡板10连接，挡板10右侧的右侧安装腔室5中还设有喷嘴11，喷嘴11内设有进油通道13，喷嘴11左侧的右侧安装腔室5上还设有与外部导通的出油口14，挡板10与喷嘴11之间设有挡板弹簧15。

本发明的电磁阀使用过程中，衔铁8两端面与极靴组件4以及锁紧结构7之间均存在间距，其中衔铁8与锁紧结构7两端面之间的间距为行程L1，所述衔铁8与极靴组件4两端面之间的间距为气隙L2，线圈组件3在外部激励电压的作用下产生磁场，磁性材料极靴组件4和衔铁8在磁场作用下磁化，衔铁8克服挡板弹簧15作用力及液压力向右运动处于右极限位置，此时喷嘴11的进油通道13的出口被挡板10紧密贴合，进油口与出油口14断开。当线圈组件3无外部电压激励时，无磁场产生，在挡板弹簧15作用力下衔铁8处于左极限位置，由于挡板10与喷嘴11分开，此时喷嘴11的进油通道13畅通，进油口与出油口14连通。即通过切换外部激励电压的通断状态来控制电磁阀进油口与出油口14的通断。

所述喷嘴11右侧的右侧安装腔室5中螺纹拧入有调整螺钉12，调整螺钉12内也设有进油通道13，喷嘴11与调整螺钉12之间设有滤网组件16和鞍形垫片17。通过调整螺钉12可以锁紧住喷嘴11，而设置有滤网组件16可以使得液压油进入过程中过滤掉液压油中的杂质。

所述极靴组件4包括有左侧的阀体18和右侧的极靴19，左、右侧安装腔室5分别设置在阀体18和极靴19中，两者之间经隔磁环20以激光焊接方式连接紧固。装配过程中壳体1右侧部分端面与极靴19左侧的部分端面贴合，贴合处通过氩弧焊焊接紧固后，再将线圈组件3、线圈压块2、盖片先后进行装配，然后将盖片及壳体1搭接处进行收口紧固。

所述右侧安装腔室5为阶梯形结构，其内部安装有阶梯形的喷嘴11，喷嘴11与右侧安装腔室5端面连接处设有垫片21。使用过程中，通过调节垫片21的厚度可以对气隙L2的大小进行调整。而垫片21需要更换时，将调整螺钉12螺纹拧出，然后将滤网组件16、鞍形垫片17以及喷嘴11取出后即可更换不同厚度的垫片21。

所述顶杆9上套入有导向套29，导向套29放入右侧安装腔室5最左侧对应的腔室中。通过导向套29实现顶杆9水平移动的导向作用，避免顶杆9水平移动的时候发生竖向方向的位移。

所述锁紧结构7包括有与衔铁8接触的紧固螺钉22，紧固螺钉22外侧设有调整头23，紧固螺钉22和调整头23外壁上均设有外螺纹，紧固螺钉22与调整头23连接的端面上设有螺纹沉孔24，调整头23内设有螺纹通孔25。装配过程中，衔铁8放入后即可螺纹拧入紧固螺钉22和调整头23。使用过程中，衔铁8往返运动频繁撞击紧固螺钉22，使得紧固螺钉22会发生松动。为了防止松动，通过调整头23螺纹配合后与紧固螺钉22对顶，进行螺栓摩擦防松，有效的保证了静动态流量的稳定性，提高了产品的维修性及互换性。而设置有螺纹沉孔24和螺纹通孔25可是为了方便调整两者的安装位置以及便于安装和更换，保证行程L1的大小在规定范围内。

所述紧固螺钉22外部还套入有O形圈26，调整头23左侧端面设有向外伸出的收口端27。设置有O形圈26可以提高密封性能，避免衔铁8所在安装腔室5中的润滑油泄露。而设有收口端27可以提高调整头23的锁紧能力。锁紧结构由调整头23、紧固螺钉22以及O形圈26组成，采用头螺纹配合后对顶螺栓摩擦防松方式进行紧固，螺纹配合后可对紧固螺钉22和调整头23进行连续调试，保证行程L1的精准度，提高了产品的流量稳定性。

所述衔铁8与锁紧结构7两端面之间为行程L1,行程L1大小为0.21mm～0.26mm；所述衔铁8与极靴组件4两端面之间为气隙L2，气隙L2大小为0.25mm～0.40mm；所述喷嘴11的喷油孔30的孔径为0.66～0.68mm。而行程L1的尺寸可通过调整紧固螺钉22和调整头23来保证，而气隙L2的尺寸可通过更换不同厚度的垫片21来保证，从而精准控制电磁阀的流量和吸合动作电流。

所述衔铁8和顶杆9之间为过盈配合，过盈量为0.005mm～0.022mm，衔铁8跳动控制在0.1以下；极靴组件4与衔铁8之间为间隙配合，间隙量为0.12mm～0.153mm；极靴组件4内孔粗糙度＜Ra0.8；衔铁8外圆粗糙度＜Ra0.8。以上的装配要求以及加工要求能够保证电磁阀的运动灵活性，防止运动部件出现卡滞故障现象。

所述挡板10与喷嘴11的贴合面粗糙度＜Ra0.8，平面度＜0.003；喷嘴11与挡板10的贴合面粗糙度＜Ra0.05，平面度＜0.005，并进行氰化处理，氰化深度0.1～0.3mm，硬度可达到58～64HRC，其余表面进行氧化处理。从而使得挡板10与喷嘴11表面紧密贴合，从而使内泄漏得到保证，提高了密封可靠性。

所述喷嘴11对应挡板10的端面上设有环形槽28，所述挡板10为T形结构。装配过程中，挡板弹簧15的下端卡入环形槽28中，而挡板10的部分套入挡板弹簧15中，而挡板10的端部抵住挡板弹簧15。避免挡板弹簧15在压缩以及伸展过程中可能会发生位移。

本发明的电磁阀吸合动作电流为65mA～711mA,开启时间为1.6ms～1.80ms,关闭响应时间为0.4ms～0.8ms，产品重量为90g,流量占空比特性呈线性变化规律，如附图5所示。

而本发明的电磁阀运用的工作原理如附图6所示，电控器通过输出不同的占空比电流信号给常开脉冲调制快速电磁阀，控制该电磁阀的通电和断电时间，随着占空比的增加，电磁阀通电时间逐渐由0％增加至100％，流量逐渐由最大流量减小至0，进口压力逐渐由低压升高至高压，电磁阀在控制系统作为计量活门的位置控制阀，电控器通过输出不同的占空比控制电磁阀的流量输出从而控制计量活门左端面的油压，最终通过油压的控制计量活门的位置即开度，计量活门的开度对应不同占空比信号的流量输出给发动机。

该常开脉冲调制快速电磁阀的几个关键技术在于：

A、通过对行程L1及喷油孔径最优组合达到精准控制流量

本发明中，电控器通过不同的占空比输入控制该常开脉冲调制快速电磁阀通电和断电时间，驱动衔铁8往返运动，随着占空比的增加，电磁阀通电时间逐渐由0％逐渐增加至100％，流量逐渐由最大流量减小至0，即由静态流量逐渐变为动态流量，动态流量与占空比的关系呈线性变化规律，从而达到精准控制流量的目的。

B、通过气隙L2最优设计达到精准控制吸合动作电流

本发明中，根据电磁阀所受电磁力的原理，在其他参数不变条件下，电磁力随着气隙二次方增大而减小，随着安匝数增加而增加。因此通过寻求气隙L2的最优值可精确控制电磁力，从而精确控制吸合动作电流。

C、通过用螺纹配合对顶螺栓摩擦防松锁紧结构保证流量稳定性本发明中，衔铁8往返运动频繁撞击锁紧结构7，为了防止松动，通过紧固螺钉22螺纹配合后对顶螺栓摩擦防松并收口固定，从而提高了产品结构设计的可靠性和互换性。为提高密封性，将紧固螺钉22与极靴组件4之间通过O形圈26密封。

Claims (5)

1.一种常开脉冲调制快速电磁阀，其特征在于：包括有壳体(1)，壳体(1)中由左至右分别放入有线圈压块(2)和线圈组件(3)，在线圈压块(2)和线圈组件(3)中放入有极靴组件(4)，极靴组件(4)内部左右两侧各设有1个安装腔室(5)，2个安装腔室(5)之间经顶杆行腔(6)导通，左侧安装腔室内由左至右分别安装有锁紧结构(7)和衔铁(8)，衔铁(8)与穿入顶杆行腔(6)中的顶杆(9)连接，顶杆(9)的另一端与位于右侧安装腔室中的挡板(10)连接，挡板(10)右侧的右侧安装腔室中还设有喷嘴(11)，喷嘴(11)内设有进油通道(13)，喷嘴(11)左侧的右侧安装腔室上还设有与外部导通的出油口(14)，挡板(10)与喷嘴(11)之间设有挡板弹簧(15)；

所述锁紧结构(7)包括有与衔铁(8)接触的紧固螺钉(22)，紧固螺钉(22)外侧设有调整头(23)，紧固螺钉(22)和调整头(23)外壁上均设有外螺纹，紧固螺钉(22)与调整头(23)连接的端面上设有螺纹沉孔(24)，调整头(23)内设有螺纹通孔(25)，紧固螺钉(22)外部还套入有O形圈(26)，调整头(23)左侧端面设有向外伸出的收口端(27)；

所述衔铁(8)与锁紧结构(7)两端面之间为行程L1,行程L1大小为0.21mm～0.26mm；所述衔铁(8)与极靴组件(4)两端面之间为气隙L2，气隙L2大小为0.25mm～0.40mm；所述喷嘴(11)的喷油孔(30)的孔径为0.66～0.68mm；

所述衔铁(8)和顶杆(9)之间为过盈配合，过盈量为0.005mm～0.022mm；极靴组件(4)与衔铁(8)之间为间隙配合，间隙量为0.12mm～0.153mm；极靴组件(4)内孔粗糙度＜Ra0.8；衔铁(8)外圆粗糙度＜Ra0.8；

所述挡板(10)与喷嘴(11)的贴合面粗糙度＜Ra0.8，平面度＜0.003；喷嘴(11)与挡板(10)的贴合面粗糙度＜Ra0.05，平面度＜0.005，并进行氰化处理，氰化深度0.1～0.3mm，其余表面进行氧化处理。

2.根据权利要求1所述的常开脉冲调制快速电磁阀，其特征在于：所述喷嘴(11)右侧的右侧安装腔室中设有调整螺钉(12)，调整螺钉(12)内也设有进油通道(13)，喷嘴(11)与调整螺钉(12)之间设有滤网组件(16)和鞍形垫片(17)。

3.根据权利要求1所述的常开脉冲调制快速电磁阀，其特征在于：所述极靴组件(4)包括有左侧的阀体(18)和右侧的极靴(19)，左、右侧安装腔室分别设置在阀体(18)和极靴(19)中，两者之间经隔磁环(20)连接。

4.根据权利要求3所述的常开脉冲调制快速电磁阀，其特征在于：所述右侧安装腔室为阶梯形结构，其内部安装有阶梯形的喷嘴(11)，喷嘴(11)与右侧安装腔室端面连接处设有垫片(21)；所述顶杆(9)上套入有导向套(29)，导向套(29)放入右侧安装腔室最左侧对应的腔室中。

5.根据权利要求1所述的常开脉冲调制快速电磁阀，其特征在于：所述喷嘴(11)对应挡板(10)的端面上设有环形槽(28)，所述挡板(10)为T形结构。

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