CN114458506B - 一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种渐增缓冲的电磁‑永磁多磁场复合式高速电磁阀，包括铁芯、阀杆，铁芯上开有环形凹槽，线圈缠绕在线圈骨架上并一起嵌入铁芯环形凹槽内，铁芯轴向中心通孔内设有柔性缓冲组件，衔铁设有外永磁环和内永磁环嵌入在衔铁上部，两永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁但极性相反，复位弹簧腔体顶部嵌有缓冲永磁环，缓冲永磁环与外永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁但极性相反。本发明通过内外永磁环与通电线圈耦合励磁增强高速电磁阀的电磁力，提高其动态响应速度，同时缓冲永磁环和柔性缓冲组件能够降低衔铁吸合和落座时的碰撞程度，提高高压共轨喷油器喷油的稳定性。

Description

一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀
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
燃油系统电控化是柴油机满足节能减排要求的必经之路，柴油机电控燃油喷射系统均采用高速电磁阀对喷油定时、喷油压力和循环喷油量等进行控制，由于高速电磁阀的快速响应特性，电控燃油系统进一步实现柴油机在经济性和排放性之间的最佳平衡。现有的高速电磁阀在衔铁吸合阶段采用高的驱动电压产生大电流来加快吸合速度,而吸合保持阶段采用相对较小的电流来维持,进而加快衔铁的释放速度,从而提高电磁阀的响应速度。然而,具有高动态响应特性的高速电磁阀的衔铁在运动过程中速度较大,会对阀座或限位装置猛烈撞击,从而影响燃油压力波动的传递,进而影响喷油器内针阀的实际开启与关闭时刻,这是实现高速电磁阀高动态性和工作稳定性亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供能够增强高速电磁阀的电磁力，提高其动态响应速度，同时缓冲永磁环和柔性缓冲组件能够降低衔铁吸合和落座时的碰撞程度，提高高压共轨喷油器喷油稳定性的一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、阀杆、衔铁、低压腔体、喷油器体，铁芯安装于壳体里，铁芯设置环形凹槽，环形凹槽里嵌入线圈骨架，线圈骨架缠绕线圈，铁芯中间开有轴向中心通孔，轴向中心通孔里安装楔形套，楔形套上方安装渐增型弹簧，铁芯下方依次设置衔铁、低压腔体、喷油器体，低压腔体里设置低压油腔，低压腔体上设置孔，低压油腔通过孔连通衔铁所在腔室，阀杆穿过低压腔体、衔铁，阀杆的上部位于楔形套里，阀杆的下端部位于喷油器体里，喷油器体里设置高压油孔和阶梯圆孔，阀杆的底部位于阶梯圆孔和高压油孔里，阀杆位于低压油腔的部分设置凸台式结构，凸台式结构上方套有衔铁复位弹簧，阀杆里设置轴向油道，阀杆底部设置两个与轴向油道相通杆的斜向油道并与喷油器体的阶梯圆孔连通。
本发明还可以包括：
1、衔铁上端面嵌入外永磁环和内永磁环，复位弹簧腔体上端面嵌入缓冲永磁环。
2、外永磁环和内永磁环与衔铁上端面平齐，外永磁环位于内永磁环外部，缓冲永磁环与外永磁环处在同一轴向位置上下对齐，缓冲永磁环的一部分位于低压腔体上方且与衔铁分隔开。
3、外永磁环和内永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁且极性相反，缓冲永磁环与外永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁且极性相反。
4、外永磁环、内永磁环和缓冲永磁环为完整的磁环或是均匀间隔的磁环。
5、外永磁环和缓冲永磁环为均匀间隔的磁环时，外永磁环与缓冲永磁环间隔角度相同，同时外永磁环和内永磁环间隔角度不同。
6、衔铁所在腔室的壳体上开设壳体出油油孔，衔铁所在腔室的壳体内壁上安装衔铁升程调节环，衔铁升程调节环开设调节环出油油孔，调节环出油油孔与壳体出油油孔位置相对应。
本发明的优势在于：
(1)在本发明中，衔铁嵌入内外永磁环的结构能够实现电磁-永磁多磁场励磁，当线圈通过能够产生与内外永磁环极化方向相同磁场的电流时，线圈产生的磁场和内外永磁环产生的磁场叠加，穿过衔铁的总磁通量增加，使得衔铁受到的轴向电磁吸力变大，提高高速电磁阀的动态响应；
(2)阀杆推动楔形套向上运动的过程中，渐增型弹簧逐渐被压缩，弹簧的弹力非线性增大，使阀杆受到柔性弹簧力的作用，实现衔铁顶部碰撞的低反弹；
(3)当线圈从通电状态转为不通电状态时，渐增型弹簧还处于被压缩状态，高的弹簧刚度使得弹簧力较大，因此不会产生自锁，并且加快衔铁的回落速度；
(4)在衔铁落座过程中，缓冲永磁环作用在衔铁上的斥力逐渐增大，实现衔铁落座时的低反弹。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2a为完成的永磁环示意图，图2b为四等分均匀间隔的永磁环示意图，图2c为三等分均匀间隔的永磁环示意图；
图3为本发明的线圈通电时电磁-永磁多磁场磁路示意图。
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，本发明的组成包括壳体1、铁芯2、线圈3、线圈骨架4、外永磁环5、内永磁环6、缓冲永磁环7、衔铁8、固定螺母9、T型弹簧座10、渐增型弹簧11、楔形套12、衔铁升程调节环13、衔铁卡环14、低压腔体15、衔铁复位弹簧16、阀杆17、喷油器体18。铁芯2上开有环形凹槽形成铁芯主磁极20和副磁极22，线圈3缠绕在线圈骨架4中，线圈骨架4的径向宽度等于铁芯环形凹槽的宽度、轴向高度等于或小于铁芯环形凹槽的深度，线圈骨架4嵌入在所述铁芯环形凹槽内，铁芯2的中间开有轴向中心通孔，低压腔体15中心同样开有中心孔，阀杆17穿过低压腔体15，阀杆17顶部位于铁芯2中心孔内，衔铁8安装在阀杆17上部，衔铁升程调节环13布置在铁芯2与低压腔之间，衔铁复位弹簧16位于低压腔内，衔铁8设有外永磁环5和内永磁环6嵌入在衔铁8上部，两永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁但极性相反。外永磁环5和内永磁环6的上表面与衔铁8的上表面平齐，外永磁环5和内永磁环6的下表面不超过衔铁8的下表面，外永磁环5的内环直径大于线圈3的外环直径，内永磁环6的外环直径小于线圈3的内环直径。复位弹簧腔体顶部嵌有缓冲永磁环7，缓冲永磁环7与外永磁环5的充磁方向均为轴向辐射充磁但极性相反，缓冲永磁环7的内环直径等于外永磁环5的内环直径，缓冲永磁环7的外环直径等于外永磁环5的外环直径，缓冲永磁环7与外永磁环5处在同一轴向位置上下对齐，缓冲永磁环7不完全嵌入复位弹簧腔体，缓冲永磁环7上表面高于复位弹簧腔体上表面但不与衔铁8下表面接触，缓冲永磁环7的嵌入部分与复位弹簧腔体过盈配合。外永磁环5、内永磁环6和缓冲永磁环7可以是完整的磁环；或是均匀间隔的磁环且三个永磁环间隔角度相同；或是均匀间隔的永磁环，且外永磁环5与缓冲永磁环7间隔角度相同，但外永磁环5和内永磁环6间隔角度不同。在铁芯2轴向中心通孔内设有柔性缓冲组件，柔性缓冲组件包括渐增型弹簧11、T型弹簧座10、楔形套12，其中，渐增型弹簧11顶部套在T型弹簧座10上，渐增型弹簧11底部卡在楔形套12的凹槽处，楔形套12的内壁与阀杆17的头部接触，渐增型弹簧11处于自然状态。
结合图3，本发明的永磁-电磁多磁场工作原理为，当线圈3通过能够产生与内永磁环6和外永磁环5极化方向相同磁场的电流时，线圈3产生经主磁极20、磁轭19、副磁极22、副磁极气隙23、衔铁8、主磁极气隙21而闭合的磁通Φ1，外永磁环5产生经衔铁8、主磁极气隙21、主磁极20、磁轭19、副磁极22、副磁极气隙23而闭合的磁通Φ2，内永磁环6产生经主磁极气隙21、主磁极20、磁轭19、副磁极22、副磁极气隙23、衔铁8而闭合的磁通Φ3，三者协同耦合叠加，使得衔铁8与铁芯2之间的工作气隙处的磁感应强度增强，穿过衔铁8的总磁通量增加，使得衔铁8受到的轴向电磁吸力变大，提高高速电磁阀的动态响应；当线圈3从通电状态转为不通电状态时，衔铁8落座过程中，缓冲永磁环7作用在衔铁8上的斥力逐渐增大，实现衔铁8落座时的低反弹。
本发明的柔性缓冲组件抑制衔铁8反弹的原理为，线圈3通电后，衔铁8受到向上的轴向电磁力从而带动阀杆17向上运动，同时阀杆17推动楔形套12向上运动的过程中，渐增型弹簧11逐渐被压缩，弹簧的弹力非线性增大，使阀杆17受到柔性弹簧力的作用，实现衔铁8顶部碰撞的低反弹；当线圈3从通电状态转为不通电状态时，渐增型弹簧11还处于被压缩状态，高的弹簧刚度使得弹簧力较大，电磁铁不会产生自锁，并且加快衔铁8的回落速度。

Claims (5)

1.一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、阀杆、衔铁、低压腔体、喷油器体，铁芯安装于壳体里，铁芯设置环形凹槽，环形凹槽里嵌入线圈骨架，线圈骨架缠绕线圈，铁芯中间开有轴向中心通孔，轴向中心通孔里安装楔形套，楔形套上方安装渐增型弹簧，铁芯下方依次设置衔铁、低压腔体、喷油器体，低压腔体里设置低压油腔，低压腔体上设置孔，低压油腔通过孔连通衔铁所在腔室，阀杆穿过低压腔体、衔铁，阀杆的上部位于楔形套里，阀杆的下端部位于喷油器体里，喷油器体里设置高压油孔和阶梯圆孔，阀杆的底部位于阶梯圆孔和高压油孔里，阀杆位于低压油腔的部分设置凸台式结构，凸台式结构上方套有衔铁复位弹簧，阀杆里设置轴向油道，阀杆底部设置两个与轴向油道相通杆的斜向油道并与喷油器体的阶梯圆孔连通；
衔铁上端面嵌入外永磁环和内永磁环，复位弹簧腔体上端面嵌入缓冲永磁环；
外永磁环和内永磁环与衔铁上端面平齐，外永磁环位于内永磁环外部，缓冲永磁环与外永磁环处在同一轴向位置上下对齐，缓冲永磁环的一部分位于低压腔体上方且与衔铁分隔开。
2.根据权利要求1所述的一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：外永磁环和内永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁且极性相反，缓冲永磁环与外永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁且极性相反。
3.根据权利要求1所述的一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：外永磁环、内永磁环和缓冲永磁环为完整的磁环或是均匀间隔的磁环。
4.根据权利要求1所述的一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：外永磁环和缓冲永磁环为均匀间隔的磁环时，外永磁环与缓冲永磁环间隔角度相同，同时外永磁环和内永磁环间隔角度不同。
5.根据权利要求1所述的一种渐增缓冲的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：衔铁所在腔室的壳体上开设壳体出油油孔，衔铁所在腔室的壳体内壁上安装衔铁升程调节环，衔铁升程调节环开设调节环出油油孔，调节环出油油孔与壳体出油油孔位置相对应。
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