CN114458505B - 一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，包括壳体、铁芯，铁芯凹槽中安装有线圈，中间通孔里安装有缓冲弹簧，缓冲弹簧一端固定在缓冲弹簧座上，另一端套在衔铁上端的紧固螺母上，衔铁外缘设有四个弧形切面，衔铁上设有两级缓冲阶梯和限位台，两级缓冲阶梯外缘设有四个弧形切面，一级缓冲调节垫片设在固定垫片与阀座之间，阀杆下端设有两级缓冲阶梯，两级缓冲阶梯外缘设有四个垂直切面，阀座下方设有两级缓冲调节环带。本发明通过多级阻尼实现高速电磁阀高动态响应下的稳定打开和关闭，提高共轨喷油器的喷油稳定性。

Description

一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是柴油机高压共轨装置。

背景技术

高压共轨系统是柴油机实现降低有害物排放和提高能量转化率的核心系统，而共轨喷油器则是高压共轨系统的主要部件之一。共轨喷油器通过高速电磁阀实现控制系统对喷油特性的精确柔性控制，从而实现柴油机在不同工况下高效工作。高速电磁阀是高压共轨喷油器的核心控制部件，其工作稳定性对高压共轨系统的喷油稳定性具有重要的影响。

高速电磁阀为实现更快的打开和关闭，常常需要较大的电磁力，在电磁阀快速打开和关闭过程中，会发生衔铁-铁芯的撞击反弹以及衔铁-阀座之间撞击反跳震荡，影响高速电磁阀的完全开启和完全关闭特性，高速电磁阀打开和关闭的不彻底导致共轨喷油器循环喷油量和喷油时刻的不确定，这降低控制系统对喷油规律的控制精度，恶化共轨喷油器喷油的稳定性。在高速电磁阀高频长期工作情况下，衔铁和铁芯、阀座之间持续不断的撞击导致衔电磁阀运动部件损坏，从而降低高速电磁阀的使用寿命。因此，在保证高速电磁阀高响应的技术指标下，如何减弱高速电磁阀运动件的撞击实现打开和关闭的完全稳定，进而提高共轨喷油器喷油的稳定性和一致性，这是目前高速电磁阀研究的重要方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供能解决目前高动态响应的高速电磁阀运动部件大撞击力导致的打开和关闭的不彻底这一技术难题，实现高速电磁阀稳定工作，最终提高共轨喷油器喷油一致性和稳定性的一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、衔铁、阀杆、阀座，壳体上方安装紧固螺母，紧固螺母中部设置缓冲弹簧座，铁芯安装在壳体里，铁芯设置凹槽并缠绕线圈，铁芯的中部设置中间通孔，中间通孔里安装缓冲弹簧，铁芯下方依次设置衔铁、阀座、缓冲调节环带，阀杆的顶部通过阀杆紧固螺母安装在衔铁里，阀杆的底部位于缓冲调节环带里，缓冲弹簧的两端分别为缓冲弹簧座和阀杆紧固螺母，阀座里开设空腔，阀杆位于空腔里的部分套有电磁阀复位弹簧，阀杆的底部设置阀杆两级缓冲阶梯，电磁阀复位弹簧的两端分别为阀座和阀杆两级缓冲阶梯，衔铁的顶部设置衔铁两级缓冲阶梯。

本发明还可以包括：

1、衔铁所在的壳体腔室内壁设置固定垫片，固定垫片与阀座之间设置一级缓冲调节垫片。

2、一级缓冲调节垫片内径小于固定垫片内径，大于衔铁外径，与衔铁外缘形成0.004-0.005mm的垫片落座节流阻尼间隙，一级缓冲调节垫片下端高度位于衔铁落座总行程的80％处。

3、所述衔铁两级缓冲阶梯包括衔铁一级缓冲阶梯，衔铁一级缓冲阶梯直径小于铁芯中间通孔内径，当衔铁一级缓冲阶梯进入铁芯中间通孔时，衔铁一级缓冲阶梯与铁芯中间通孔内壁形成0.006-0.007mm的第一上升节流阻尼间隙，衔铁一级缓冲阶梯上端高度低于铁芯下端面，衔铁一级缓冲阶梯上端面与铁芯下端面之间的距离为衔铁上升总行程的20％。

4、所述衔铁两级缓冲阶梯包括衔铁二级缓冲阶梯，衔铁二级缓冲阶梯直径小于铁芯中间通孔内径，大于衔铁一级缓冲阶梯直径，当衔铁二级缓冲阶梯进入铁芯中间通孔时，衔铁二级缓冲阶梯与铁芯通孔内壁形成0.004-0.005mm的第二上升节流阻尼间隙，衔铁二级缓冲阶梯上端高度低于铁芯下端面，衔铁二级缓冲阶梯上端面与铁芯下端面之间的距离为衔铁上升总行程的30％。

5、所述缓冲调节环带包括一级缓冲调节环带、二级缓冲调节环带，所述阀杆两级缓冲阶梯包括阀杆一级缓冲阶梯，阀杆一级缓冲阶梯与二级缓冲调节环带形成0.006-0.007mm的第一落座节流阻尼间隙，与一级缓冲调节环带形成0.004-0.005mm的第二落座节流阻尼间隙，一级缓冲调节环带上端面高度位于衔铁落座总行程的80％处。

6、所述缓冲调节环带包括一级缓冲调节环带、二级缓冲调节环带，所述阀杆两级缓冲阶梯包括阀杆二级缓冲阶梯，阀杆二级缓冲阶梯直径小于二级缓冲调节环带内径，大于一级缓冲调节环带内径，阀杆二级缓冲阶梯与二级缓冲调节环带形成0.004-0.005mm的落座节流阻尼间隙，一级缓冲调节环带上端面高度位于衔铁落座总行程的70％处。

7、衔铁两级缓冲阶梯外缘设置有四个弧形切面。

8、阀杆两级缓冲阶梯外缘设置有四个垂直切面。

本发明的优势在于：

1、在衔铁上升过程中，在衔铁缓冲阶梯与铁芯下端高度齐平时，通过衔铁一级、二级缓冲阶梯外缘与铁芯通孔内壁形成的节流阻尼效应实现衔铁上升一级和二级阻尼缓冲，降低衔铁与铁芯的撞击力，实现高速电磁阀稳定打开；

2、在衔铁下降过程中，通过衔铁外缘与一级缓冲垫片、阀杆二级、三级缓冲阶梯外缘与缓冲调节环形成的逐级节流阻尼效应，降低阀杆与阀座的撞击，实现高速电磁阀完全关闭，提高共轨喷油器喷油的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为衔铁与铁芯内壁间节流阻尼间隙示意图；

图3为阀杆与缓冲调节环带间节流阻尼间隙示意图。

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1-3，图1为本发明的高速电磁阀的整体结构示意图，包括壳体1、紧固螺母2、缓冲弹簧座3、缓冲弹簧4、铁芯5、线圈6、固定垫片7、一级缓冲调节垫片8、衔铁9、衔铁阀杆10、阀杆紧固螺母11、阀座12、电磁阀复位弹簧13、缓冲调节环带14，铁芯9凹槽中安装有线圈6，中间通孔里安装有缓冲弹簧4，缓冲弹簧4一端固定在缓冲弹簧座3上，另一端套在衔铁9上端的紧固螺母11上，衔铁阀杆10上端与衔铁9通过衔铁紧固螺母连接11，阀座12开有通孔，电磁阀复位弹簧13套在衔铁阀杆10下端，置于阀座12空腔中，衔铁9上设有两级缓冲阶梯15、16和限位台17，两级缓冲阶梯15、16外缘设有四个弧形切面，一级缓冲调节垫片8设在固定垫片7与阀座12之间，阀杆10下端设有两级缓冲阶梯18、19，两级缓冲阶梯18、19外缘设有四个垂直切面，阀座12下方设有两级缓冲调节环带14。衔铁一级缓冲阶梯15直径小于铁芯5通孔内径，衔铁一级缓冲阶梯15与铁芯5通孔内壁形成0.006-0.007mm的上升节流阻尼间隙20，衔铁一级缓冲阶梯15上端高度低于铁芯5下端面，衔铁一级缓冲阶梯15上端面与铁芯5下端面之间的距离为衔铁9上升总行程的20％。衔铁二级缓冲阶梯16直径小于铁芯5通孔内径，大于衔铁一级缓冲阶梯15直径，衔铁二级缓冲阶梯16与铁芯5通孔内壁形成0.004-0.005mm的上升节流阻尼间隙21，衔铁二级缓冲阶梯16上端高度低于铁芯5下端面，衔铁二级缓冲阶梯16上端面与铁芯5下端面之间的距离为衔铁9上升总行程的30％。一级缓冲调节垫片8内径小于固定垫片7内径，大于衔铁9外径，与衔铁9外缘形成0.004-0.005mm的落座节流阻尼间隙22，一级缓冲调节垫片8下端高度与阀座12上端面齐平，一级缓冲调节垫片8下端高度位于衔铁9落座总行程的80％处。阀杆二级缓冲阶梯18直径小于二级缓冲调节环带内径，阀杆二级缓冲阶梯18与三级缓冲调节环带形成0.006-0.007mm的落座节流阻尼间隙23，与二级缓冲调节环带形成0.004-0.005mm的落座节流阻尼间隙24，二级缓冲调节环带上端面高度位于衔铁9落座总行程的80％处。阀杆三级缓冲阶梯19直径小于三级缓冲调节环带内径，大于二级缓冲调节环带内径，阀杆三级缓冲阶梯19与三级缓冲调节环带形成0.004-0.005mm的落座节流阻尼间隙，二级缓冲调节环带上端面高度位于衔铁落座总行程的70％处。

结合图2-3，本发明的工作原理为，当电磁阀的线圈6不通电时，电磁阀复位弹簧13和缓冲弹簧4处于压缩状态，对衔铁9产生向下的弹簧力，将衔铁9和阀杆10紧压在缓冲调节环带14上，因此衔铁9静止保持在初始位置。当电磁阀的线圈6通电时，同铁芯5和衔铁9形成磁回路，对衔铁9产生电磁力，衔铁9带动衔铁阀杆10一起向上运动，回油油路开启，低压燃油通过衔铁阀杆10外侧泄走。当衔铁9向上运动至衔铁一级缓冲阶梯15与铁芯5下端高度齐平时，衔铁9一级缓冲阶梯外缘与铁芯5通孔内壁产生节流阻尼效应，节流阻尼间隙20如图2中所示，导致衔铁9上、下两部分的燃油流通面积迅速减小，燃油不能快速通过并受到挤压，这部分燃油压力急剧上升，对衔铁9上升产生阻力，使衔铁9的上升速度下降，降低衔铁9限位台与铁芯5的碰撞，削弱衔铁9碰撞后的反弹，实现一级缓冲；

当衔铁9向上运动至二级缓冲阶梯16与铁芯5下端高度齐平时，衔铁9二级缓冲阶梯16外缘与铁芯5通孔内壁产生节流阻尼效应，节流阻尼间隙21如图2中所示，导致衔铁9上、下两部分的燃油流通面积迅速减小，燃油不能快速通过并受到挤压，这部分燃油压力急剧上升，对衔铁9上升产生阻力，使衔铁9的上升速度下降，降低衔铁9限位台与铁芯5的碰撞，削弱衔铁9碰撞后的反弹，实现二级缓冲；

当电磁阀的线圈6断电时，磁路产生的电磁力消失，衔铁9和衔铁阀杆10在电磁阀复位弹簧13和缓冲弹簧4的压力作用下开始向下运动，当衔铁9向下运动至衔铁9外缘与一级缓冲调节垫片8上端高度齐平时，衔铁9外缘与一级缓冲调节垫片8产生节流阻尼效应，节流阻尼间隙22如图2中所示，导致衔铁9上、下两部分的燃油流通面积迅速减小，燃油不能快速通过并受到挤压，这部分燃油压力急剧上升，对衔铁9落座产生阻力，使衔铁9的运动速度下降，降低阀杆10与阀座12的碰撞，削弱阀杆10碰撞后的反弹，实现一级缓冲；

当衔铁9向下运动至衔铁阀杆二级缓冲阶梯18外缘与三级缓冲调节环带上端高度齐平时，衔铁阀杆二级缓冲阶梯18外缘与三级缓冲调节环带产生节流阻尼效应，节流阻尼间隙23如图3中所示，导致阀杆10上、下两部分的燃油流通面积迅速减小，燃油不能快速通过并受到挤压，这部分燃油压力急剧上升，对衔铁9落座产生阻力，使衔铁9的运动速度下降，降低阀杆10与阀座13的碰撞，削弱阀杆10碰撞后的反弹，实现二级缓冲；

当衔铁9向下运动至衔铁阀杆三级缓冲阶梯20外缘与三级缓冲调节环带上端高度齐平时，衔铁阀杆二级缓冲阶梯外缘20与二级缓冲调节环带上端高度同时齐平，衔铁阀杆三级缓冲阶梯外缘与三级缓冲调节环带产生节流阻尼效应，衔铁阀杆二级缓冲阶梯外缘20与二级缓冲调节环带同时产生节流阻尼作用，节流阻尼间隙24如图3中所示，导致阀杆10上、下两部分的燃油流通面积迅速减小，燃油不能快速通过并受到挤压，这部分燃油压力急剧上升，对衔铁9落座产生阻力，使衔铁9的运动速度下降，降低阀杆10与阀座12的碰撞，削弱阀杆10碰撞后的反弹，实现三级缓冲。

在此基础上，通过调整改变一级缓冲调节垫片8和缓冲调节环带14的宽度和高度，可以调整衔铁9上升过程和落座过程中缓冲开始的距离和缓冲的程度。

Claims (7)

1.一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、衔铁、阀杆、阀座，壳体上方安装紧固螺母，紧固螺母中部设置缓冲弹簧座，铁芯安装在壳体里，铁芯设置凹槽并缠绕线圈，铁芯的中部设置中间通孔，中间通孔里安装缓冲弹簧，铁芯下方依次设置衔铁、阀座、缓冲调节环带，阀杆的顶部通过阀杆紧固螺母安装在衔铁里，阀杆的底部位于缓冲调节环带里，缓冲弹簧的两端分别为缓冲弹簧座和阀杆紧固螺母，阀座里开设空腔，阀杆位于空腔里的部分套有电磁阀复位弹簧，阀杆的底部设置阀杆两级缓冲阶梯，电磁阀复位弹簧的两端分别为阀座和阀杆两级缓冲阶梯，衔铁的顶部设置衔铁两级缓冲阶梯；

所述衔铁两级缓冲阶梯包括衔铁一级缓冲阶梯，衔铁一级缓冲阶梯直径小于铁芯中间通孔内径，当衔铁一级缓冲阶梯进入铁芯中间通孔时，衔铁一级缓冲阶梯与铁芯中间通孔内壁形成0.006-0.007mm的第一上升节流阻尼间隙，衔铁一级缓冲阶梯上端高度低于铁芯下端面，衔铁一级缓冲阶梯上端面与铁芯下端面之间的距离为衔铁上升总行程的20％；

所述衔铁两级缓冲阶梯包括衔铁二级缓冲阶梯，衔铁二级缓冲阶梯直径小于铁芯中间通孔内径，大于衔铁一级缓冲阶梯直径，当衔铁二级缓冲阶梯进入铁芯中间通孔时，衔铁二级缓冲阶梯与铁芯通孔内壁形成0.004-0.005mm的第二上升节流阻尼间隙，衔铁二级缓冲阶梯上端高度低于铁芯下端面，衔铁二级缓冲阶梯上端面与铁芯下端面之间的距离为衔铁上升总行程的30％。

2.根据权利要求1所述的一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：衔铁所在的壳体腔室内壁设置固定垫片，固定垫片与阀座之间设置一级缓冲调节垫片。

3.根据权利要求2所述的一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：一级缓冲调节垫片内径小于固定垫片内径，大于衔铁外径，与衔铁外缘形成0.004-0.005mm的垫片落座节流阻尼间隙，一级缓冲调节垫片下端高度位于衔铁落座总行程的80％处。

4.根据权利要求1所述的一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：所述缓冲调节环带包括一级缓冲调节环带、二级缓冲调节环带，所述阀杆两级缓冲阶梯包括阀杆一级缓冲阶梯，阀杆一级缓冲阶梯与二级缓冲调节环带形成0.006-0.007mm的第一落座节流阻尼间隙，与一级缓冲调节环带形成0.004-0.005mm的第二落座节流阻尼间隙，一级缓冲调节环带上端面高度位于衔铁落座总行程的80％处。

5.根据权利要求1所述的一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：所述缓冲调节环带包括一级缓冲调节环带、二级缓冲调节环带，所述阀杆两级缓冲阶梯包括阀杆二级缓冲阶梯，阀杆二级缓冲阶梯直径小于二级缓冲调节环带内径，大于一级缓冲调节环带内径，阀杆二级缓冲阶梯与二级缓冲调节环带形成0.004-0.005mm的落座节流阻尼间隙，一级缓冲调节环带上端面高度位于衔铁落座总行程的70％处。

6.根据权利要求1所述的一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：衔铁两级缓冲阶梯外缘设置有四个弧形切面。

7.根据权利要求1所述的一种带有多级阻尼缓冲的高速电磁阀，其特征是：阀杆两级缓冲阶梯外缘设置有四个垂直切面。

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