CN114458507B - 一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于液力‑磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，包括壳体、铁芯，壳体顶部设置有固定螺母，铁芯上开有环形凹槽，线圈缠绕在线圈骨架中，线圈骨架嵌入在所述铁芯环形凹槽内，衔铁安装在阀杆上部，衔铁升程调节环布置在铁芯与喷油器体之间，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，铁芯轴向中心通孔内设有超磁致伸缩组件。本发明通过超磁致伸缩体的磁‑力转换、衔铁侧边与衔铁升程调节环之间产生的节流阻尼、衔铁下表面与缓冲座上表面之间的液体阻尼等技术手段，解决现有高速电磁阀衔铁吸合和落座时的反弹程度大的问题，提高共轨喷油器喷油的稳定性。

Description

一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀
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
现代化的高压共轨***不仅可以实现循环喷油量、喷油规律和喷油压力的灵活调节，而且可以实现在一个循环内的多次喷射。多次喷射的喷油策略可实现柴油机更加灵活地组织可控燃烧，以实现良好的经济性和排放性。高压共轨***通过控制喷油器内的高速电磁阀的通断实现灵活的多次喷射，因此，高速电磁阀是现代化高压共轨喷油器的核心部件。在工程应用中，为实现电磁阀的快速打开，采用打开阶段采用高电压高电流的驱动方式，这种驱动虽然可实现电磁阀更快打开，但是过大的励磁电流会导致电磁阀线圈产生焦耳热，同时，会也导致铁芯等磁性材料内部产生涡流损耗、磁滞损耗等，这些损耗阻碍电磁阀电磁力的快速增加。具有高动态响应的高速电磁阀的运动件之间的撞击相对较大，高频、高动作的打开和关闭会导致电磁阀运动件产生反跳现象，从而使得高速电磁阀无法一次性完全打开和关闭，使得高压共轨***喷油不稳定、断油不彻底，极大降低喷油的一致性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供能解决现有高速电磁阀衔铁吸合和落座时的反弹程度大的问题，提高共轨喷油器喷油稳定性的一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、衔铁、缓冲座、喷油器体、阀杆，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限位套，铁芯下方依次设置衔铁、缓冲座、喷油器体，喷油器体里设置低压油腔和高压油孔，阀杆穿过喷油器体、缓冲座、衔铁，阀杆的上部位于限位套里，阀杆位于低压油腔的部分套有衔铁复位弹簧，阀杆的下端位于低压油腔里并与高压油孔相配合，限位套里设置上圆盘永磁体、下圆盘永磁体，上圆盘永磁体和下圆盘永磁体之间安装超磁致伸缩体，上圆盘永磁体与固定螺母之间安装缓冲弹簧；衔铁里设置圆孔，衔铁和缓冲座之间形成缓冲座落座液压阻尼间隙，衔铁的圆孔连通衔铁所在的壳体腔室和缓冲座落座液压阻尼间隙，缓冲座落座液压阻尼间隙连通低压油腔。
本发明还可以包括：
1、圆盘永磁体和下圆盘永磁体均为轴向辐射充磁且极性相同。
2、衔铁所在腔室的壳体内壁安装衔铁升程调节环，衔铁所在腔室的壳体内壁上开设壳体出油孔，衔铁升程调节环上开设调节环径向出油孔，壳体出油孔与调节环径向出油孔相配合。
3、衔铁升程调节环位于衔铁外部，衔铁升程调节环的内环结构形式为双斜率阶梯型。
4、衔铁升程调节环的内环最底部边缘与衔铁外缘之间设置0.005-0.01mm的调节环落座节流阻尼间隙。
5、缓冲座落座液压阻尼间隙为0.1-0.2mm。
本发明的优势在于：
(1)在线圈通电后，超磁致伸缩体受到铁芯中心孔的磁场作用，其轴向逐渐伸长，进而逐渐压缩缓冲弹簧，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；
(2)当线圈从通电状态转为不通电状态时，超磁致伸缩体从伸长状态逐渐缩短至正常高度，起初缓冲弹簧的作用力较大，加快衔铁的回落速度，并且超磁致伸缩体磁畴产生的磁场形成的涡流与铁芯内残余涡流方向相反，能够加快铁芯退磁，加速衔铁落座；
(3)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，衔铁受到柔性的阻尼力的作用；
(4)衔铁落座时，衔铁下表面与缓冲座上表面之间燃油会受到挤压，对衔铁有向上的液压力，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2为衔铁升程调节环的局部放大图；
图3为超磁致伸缩体在线圈不通电时(左)和通电时(右)的结构示意图；
图4为线圈不通电时超磁致伸缩体的磁路示意图。
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1-4，本发明的组成包括壳体1；铁芯2；线圈3；线圈骨架4；衔铁5；缓冲座6；喷油器体7；衔铁复位弹簧8；固定螺母9；缓冲弹簧10；上圆盘永磁体11；限位套12；超磁致伸缩体13；下圆盘永磁体14；衔铁升程调节环15；衔铁卡环16；阀杆17。壳体1顶部设置有固定螺母9，铁芯2上开有环形凹槽形成铁芯主磁极和副磁极，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7中心开有圆形孔，形成低压油腔，低压油腔底部开有高压油孔，阀杆17底部落座在高压油孔处，阀杆17顶部位于铁芯中心孔内，阀杆顶端上表面与下圆盘永磁体的轴向距离小于衔铁与铁芯轴向距离，衔铁5安装在阀杆17上部，衔铁升程调节环15布置在铁芯2与喷油器体7之间，衔铁复位弹簧8位于低压油腔内，衔铁5与喷油器体7之间布置有缓冲座6；衔铁升程调节环15开有径向出油孔，缓冲座6的中心开有轴向阶梯通孔，缓冲座6的上表面与衔铁5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15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。在铁芯2轴向中心通孔内设有超磁致伸缩组件，超磁致伸缩组件包括超磁致伸缩体13、缓冲弹簧10、上圆盘永磁体11、下圆盘永磁体14、弹簧垫片，上圆盘永磁体11和下圆盘永磁体14分别设置在超磁致伸缩体13上下两端，上圆盘永磁体11和下圆盘永磁体14均为轴向辐射充磁且极性相同，上圆盘永磁体11顶部和下圆盘永磁体14底部设有缓冲弹簧10，并且下圆盘永磁体14底部的缓冲弹簧10布置有弹簧垫片，弹簧垫片卡在限位套12处，缓冲弹簧10均处于压缩状态。
结合图3-4，本发明的原理为，(1)线圈3通电后，由于超磁致伸缩组件中上圆盘永磁体11和下圆盘永磁体14会对主磁极中的磁场起到径向微牵引作用，使得超磁致伸缩体13受到铁芯2中心孔处轴向磁场的作用，因此在阀杆17上升过程中超磁致伸缩体13轴向逐渐伸长，进而逐渐压缩缓冲弹簧10，使阀杆17受到柔性弹簧力的作用，实现衔铁5顶部碰撞的低反弹；(2)当线圈3从通电状态转为不通电状态时，超磁致伸缩体13从伸长状态逐渐缩短至正常高度，起初缓冲弹簧10的作用力较大，因此不会产生自锁，并且加快衔铁5的回落速度；超磁致伸缩体13内磁畴产生的磁场形成的涡流与铁芯2内残余涡流方向相反，能够加快铁芯2退磁。在衔铁5落座过程中，由于衔铁5侧边与衔铁升程调节环15的双斜率内环间的空隙较小，衔铁5下方的燃油受到挤压而压力升高，因此衔铁5受到柔性的阻尼力的作用，此外，衔铁5中心下表面与缓冲座6上表面之间燃油同样会受到挤压，对衔铁5有向上的液压力，实现衔铁5的多级缓冲，降低衔铁5落座时的反弹。

Claims (6)

1.一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，其特征是：包括壳体、铁芯、衔铁、缓冲座、喷油器体、阀杆，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限位套，铁芯下方依次设置衔铁、缓冲座、喷油器体，喷油器体里设置低压油腔和高压油孔，阀杆穿过喷油器体、缓冲座、衔铁，阀杆的上部位于限位套里，阀杆位于低压油腔的部分套有衔铁复位弹簧，阀杆的下端位于低压油腔里并与高压油孔相配合，限位套里设置上圆盘永磁体、下圆盘永磁体，上圆盘永磁体和下圆盘永磁体之间安装超磁致伸缩体，上圆盘永磁体与固定螺母之间安装缓冲弹簧；衔铁里设置圆孔，衔铁和缓冲座之间形成缓冲座落座液压阻尼间隙，衔铁的圆孔连通衔铁所在的壳体腔室和缓冲座落座液压阻尼间隙，缓冲座落座液压阻尼间隙连通低压油腔。
2.根据权利要求1所述的一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，其特征是：圆盘永磁体和下圆盘永磁体均为轴向辐射充磁且极性相同。
3.根据权利要求1所述的一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，其特征是：衔铁所在腔室的壳体内壁安装衔铁升程调节环，衔铁所在腔室的壳体内壁上开设壳体出油孔，衔铁升程调节环上开设调节环径向出油孔，壳体出油孔与调节环径向出油孔相配合。
4.根据权利要求3所述的一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，其特征是：衔铁升程调节环位于衔铁外部，衔铁升程调节环的内环结构形式为双斜率阶梯型。
5.根据权利要求4所述的一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，其特征是：衔铁升程调节环的内环最底部边缘与衔铁外缘之间设置0.005-0.01mm的调节环落座节流阻尼间隙。
6.根据权利要求1所述的一种基于液力-磁场复合的多级缓冲式高速电磁阀，其特征是：缓冲座落座液压阻尼间隙为0.1-0.2mm。
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