CN114483404B - 一种具有柔性阻尼的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种具有柔性阻尼的电磁‑永磁多磁场复合式高速电磁阀，包括壳体、铁芯，铁芯上开有环形凹槽，线圈缠绕在线圈骨架中并一起嵌入铁芯环形凹槽内，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，阀杆头部设有缓冲凸台，衔铁与喷油器体之间布置有缓冲座，衔铁升程调节环开有径向出油孔。本发明通过内外永磁环与通电线圈协同耦合励磁、阀杆头部阶梯缓冲凸台与铁芯内壁间的节流阻尼、衔铁中心下表面与缓冲座上表面间的节流阻尼等技术手段，解决现有高速电磁阀动态响应较低、衔铁吸合和落座时的反弹程度大的问题，提高高压共轨喷油器喷油的稳定性。

Description

一种具有柔性阻尼的电磁-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

高压共轨系统由于更高的喷油压力、更加灵活可控的循环喷油量等特点,是目前现代化柴油机实现节能减排的核心系统之一。高速电磁阀是高压共轨喷油器关键控制部件，控制系统对共轨喷油器循环喷油量、喷油定时和喷油规律控制的实质就是对喷油器内部高速电磁阀这一关键电磁执行器的控制。常规的高速电磁阀为满足更高的实际应用需求，在开启阶段采用较高的驱动电压产生大电流来加快其抬升速度，这导致衔铁在吸合时必将以大的速度与阀座或限位装置进行猛烈撞击而出现反弹，影响电磁阀的控制精度，进而影响共轨喷油器喷油的稳定性。对于柴油电控燃油喷射系统来说，不仅要求高速电磁阀有更短的开启和关闭响应时间，还要求高速电磁阀在打开和关闭时衔铁能够稳定的吸合和落座，如何在这两个矛盾的技术指标之间实现平衡是当前研究的难点，也是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供解决现有高速电磁阀动态响应较低、衔铁吸合和落座时的反弹程度大的问题，提高高压共轨喷油器喷油稳定性的一种具有柔性阻尼的电磁-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：

本发明一种具有柔性阻尼的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、衔铁、衔铁缓冲座、阀杆、喷油器体，壳体的顶部设置固定螺母，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弹簧导向套，固定螺母上通过紧固螺母安装十字型螺母，十字型螺母的下端位于弹簧导向套里，铁芯下方依次设置衔铁、衔铁缓冲座、喷油器体，阀杆穿过衔铁、衔铁缓冲座，阀杆的上部位于铁芯的轴向中心通孔里，弹簧导向套里设置衔铁复位弹簧，衔铁复位弹簧的两端分别为十字型螺母和阀杆，衔铁缓冲座里设置轴向阶梯通孔，喷油器体里设置高压油孔，阀杆的下部位于轴向阶梯通孔和高压油孔里，衔铁上开设孔，衔铁上的孔连通轴向阶梯通孔和衔铁所在的壳体腔室，衔铁所在的壳体腔室内壁上安装衔铁升程调节环，壳体上开设壳体出油油孔，衔铁升程调节环上开设调节环出油油孔，壳体出油油孔与调节环出油油孔的位置相对应。

本发明还可以包括：

1、阀杆的头部设置阶梯型缓冲凸台，阶梯型缓冲凸台包括一级缓冲凸台和二级缓冲凸台，一级缓冲凸台位于二级缓冲凸台上方，一级缓冲凸台和二级缓冲凸台均开有中心对称分布的扇形凹槽，一级缓冲凸台的上表面低于铁芯的下表面。

2、衔铁上端面嵌入外永磁环和内永磁环，外永磁环位于内永磁环外部。

3、外永磁环和内永磁环的充磁方向均为轴向辐射充磁但极性相反。

4、外永磁环的内环直径大于线圈的外环直径，内永磁环的外环直径小于线圈的内环直径，衔铁的孔位于外永磁环和内永磁环之间。

5、外永磁环和内永磁环为完整的磁环或均匀间隔的磁环。

6、外永磁环和内永磁环为均匀间隔的永磁环时，外永磁环和内永磁环间隔角度不同。

7、衔铁缓冲座的上表面与衔铁下表面之间留有0.1-0.2mm的缓冲座落座液压阻尼间隙。

8、衔铁升程调节环的内环结构形式为双斜率阶梯型，其内环最底部边缘与衔铁外缘之间留有0.005-0.01mm的调节环落座节流阻尼间隙。

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永磁-电磁协同耦合励磁，在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)衔铁在向上运动的过程中，阀杆头部逐渐插入到铁芯的中心孔内，阀杆头部的阶梯缓冲凸台的凹槽产生分段式节流，衔铁运动受到液体柔性阻尼力作用，从而降低衔铁到达最大升程时的碰撞程度；

(3)线圈从通电状态转为不通电状态时，在衔铁落座过程中，由于衔铁侧边与衔铁升程调节环的双斜率内环间的空隙较小，衔铁下方的燃油受到挤压而压力升高，因此衔铁受到柔性的阻尼力的作用；

(4)衔铁中心处的下表面与缓冲座上表面之间燃油同样会受到挤压，对衔铁有向上的液体阻尼力，实现衔铁的多级缓冲，降低衔铁落座时的反弹。

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为图1中衔铁升程调节环的局部放大图；

图4为阀杆的俯视示意图；

图5为线圈通电时电磁-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1-5，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、衔铁7、衔铁缓冲座8、调节螺母9、固定螺母10、十字型螺栓11、弹簧导向套12、衔铁复位弹簧13、衔铁升程调节环14、阀杆15、喷油器体16。壳体1顶部设置有固定螺母10，铁芯2上开有环形凹槽形成铁芯主磁极18和副磁极20，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，喷油器体16中心开有圆形孔，低压油腔底部开有高压油孔，阀杆15底部落座在高压油孔处，阀杆15顶部位于铁芯中心孔下方，弹簧导向套12布置在铁芯中心孔内并与铁芯2过盈配合，衔铁复位弹簧13位于弹簧导向套12内，其下端卡在阀杆15头部、上端顶在十字型螺栓11上，十字螺栓11穿过固定螺母10的中心孔并由调节螺母9紧固，衔铁升程调节环14布置在铁芯2下方，衔铁7安装在阀杆15上部，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。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。外永磁环5和内永磁环6可以是完整的磁环；或是均匀间隔的磁环且两个永磁环间隔角度相同；或是均匀间隔的永磁环，但外永磁环5和内永磁环6间隔角度不同。在阀杆15头部设有缓冲凸台，同时衔铁7与喷油器体16之间布置有衔铁缓冲座8，此外衔铁升程调节环14开有径向出油孔。阀杆15头部的缓冲凸台为阶梯型，并分为一级缓冲凸台和二级缓冲凸台，一级缓冲凸台位于二级缓冲凸台上方，一级缓冲凸台和二级缓冲凸台均开有中心对称分布的扇形凹槽，一级缓冲凸台的上表面低于铁芯2的下表面。衔铁缓冲座8的中心开有轴向阶梯通孔，衔铁缓冲座8的上表面与衔铁7下表面之间留有0.1-0.2mm的落座液压阻尼间隙。衔铁升程调节环14的内环结构形式为双斜率阶梯型，其内环最底部边缘与衔铁外缘之间留有0.005-0.01mm的落座节流阻尼间隙。

结合图5，本发明的电磁-永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18、磁轭17、副磁极20、副磁极气隙21、衔铁7、主磁极气隙19而闭合的磁通Φ1，外永磁环5产生经衔铁7、主磁极气隙19、主磁极18、磁轭17、副磁极20、副磁极气隙21而闭合的磁通Φ2，内永磁环6产生经主磁极气隙19、主磁极18、磁轭17、副磁极20、副磁极气隙21、衔铁7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。

本发明的结构实现柔性阻尼缓冲的原理为，在线圈3通电后，衔铁7在向上运动的过程中阀杆15头部逐渐插入到铁芯2的中心孔内，阀杆15头部的阶梯缓冲凸台的凹槽产生分段式节流，衔铁7运动受到液体柔性阻尼力作用，从而降低衔铁7到达最大升程时的碰撞程度；当线圈3从通电状态转为不通电状态时，在衔铁7落座过程中，由于衔铁7侧边与衔铁升程调节环14的双斜率内环间的空隙较小，衔铁7下方的燃油受到挤压而压力升高，衔铁7受到柔性的阻尼力的作用。在衔铁落座时，衔铁7中心处的下表面与缓冲座上表面之间燃油同样会受到挤压，对衔铁7有向上的液体阻尼力，实现衔铁7的多级缓冲，降低衔铁7落座时的反弹。

Claims (8)

1.一种具有柔性阻尼的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、衔铁、衔铁缓冲座、阀杆、喷油器体，壳体的顶部设置固定螺母，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弹簧导向套，固定螺母上通过紧固螺母安装十字型螺母，十字型螺母的下端位于弹簧导向套里，铁芯下方依次设置衔铁、衔铁缓冲座、喷油器体，阀杆穿过衔铁、衔铁缓冲座，阀杆的上部位于铁芯的轴向中心通孔里，弹簧导向套里设置衔铁复位弹簧，衔铁复位弹簧的两端分别为十字型螺母和阀杆，衔铁缓冲座里设置轴向阶梯通孔，喷油器体里设置高压油孔，阀杆的下部位于轴向阶梯通孔和高压油孔里，衔铁上开设孔，衔铁上的孔连通轴向阶梯通孔和衔铁所在的壳体腔室，衔铁所在的壳体腔室内壁上安装衔铁升程调节环，壳体上开设壳体出油油孔，衔铁升程调节环上开设调节环出油油孔，壳体出油油孔与调节环出油油孔的位置相对应；

阀杆的头部设置阶梯型缓冲凸台，阶梯型缓冲凸台包括一级缓冲凸台和二级缓冲凸台，一级缓冲凸台位于二级缓冲凸台上方，一级缓冲凸台和二级缓冲凸台均开有中心对称分布的扇形凹槽，一级缓冲凸台的上表面低于铁芯的下表面。

2.根据权利要求1所述的一种具有柔性阻尼的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：衔铁上端面嵌入外永磁环和内永磁环，外永磁环位于内永磁环外部。

3.根据权利要求2所述的一种具有柔性阻尼的电磁-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但极性相反。

4.根据权利要求2所述的一种具有柔性阻尼的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：外永磁环的内环直径大于线圈的外环直径，内永磁环的外环直径小于线圈的内环直径，衔铁的孔位于外永磁环和内永磁环之间。

5.根据权利要求2所述的一种具有柔性阻尼的电磁-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为完整的磁环或均匀间隔的磁环。

6.根据权利要求5所述的一种具有柔性阻尼的电磁-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为均匀间隔的永磁环时，外永磁环和内永磁环间隔角度不同。

7.根据权利要求1所述的一种具有柔性阻尼的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：衔铁缓冲座的上表面与衔铁下表面之间留有0.1-0.2mm的缓冲座落座液压阻尼间隙。

8.根据权利要求1所述的一种具有柔性阻尼的电磁-永磁多磁场复合式高速电磁阀，其特征是：衔铁升程调节环的内环结构形式为双斜率阶梯型，其内环最底部边缘与衔铁外缘之间留有0.005-0.01mm的调节环落座节流阻尼间隙。

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