CN219953511U - 一种高压氢气喷射器用电磁阀 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高压氢气喷射器用电磁阀。该装置包括器体1，其内部设置有开口向下的安装腔，安装腔内部装配一铁芯2；防撞芯3，其设置在铁芯2内部中心孔内，与铁芯2过盈配合，且防撞芯3上端低于铁芯2上端，防撞芯3下端突出于铁芯2下端；电磁线圈4，其设置在器体1外部两侧；中间体5，其上端面与铁芯2的下端面密切接触，中间体5内部中心孔内装配一衔铁9，衔铁9上端面与弹簧8底部接触；卡簧6，其设置在铁芯2与防撞芯3的中心孔的顶部，卡簧6与弹簧8顶部接触。本申请提供装置能够满足高压氢气喷射器研发过程中的设计和性能要求，同时解决现有电磁阀电磁力小、响应速度慢，喷射器内部气体流通量小，安装难度大、易损坏等问题。

Description

一种高压氢气喷射器用电磁阀

技术领域

本实用新型涉及氢气喷射器用电磁阀技术领域，具体涉及一种用于高压氢气喷射器的电磁阀。

背景技术

缸内直喷氢气内燃机是一种能够满足当前排放法规要求的新型内燃机。氢气喷射器作为其核心组件之一，它的结构影响喷射器的响应速度和氢气的喷射量，进而影响发动机的燃烧性能和排放性能。

要求氢气喷射器具有高响应速度，是因为较大的响应延迟会使得喷气定时失准和循环喷气量的精度变差，从而导致氢内燃机排放超标、经济性变差，此外，还要考虑氢气喷射器具有大的气体流通量。电磁阀作为氢气喷射器的核心零件之一，其控制执行能力决定了氢气喷射器的响应速度，受国内加工工艺限制，在设计电磁阀时，还要合理考虑其加工性，以及电磁阀的使用寿命。

因此，本实用新型旨在提供一种能够供高压氢气喷射器使用且便于安装的电磁阀，以提高电磁阀的响应速度，进而提高高压氢气喷射器的响应速度以及气体流通量，满足高压氢气喷射器研发过程中的设计和性能要求。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的主要目的是提供一种高压氢气喷射器用电磁阀，有利于解决现有电磁阀电磁力小、响应速度慢，喷射器内部气体流通量小，电磁阀安装难度大、易损坏的问题。

本申请提供一种高压氢气喷射器用电磁阀，其包括：

器体1，其内部设置有开口向下的安装腔，安装腔内部装配一铁芯2；

防撞芯3，其设置在铁芯2内部中心孔内，与铁芯2过盈配合，且防撞芯3上端低于铁芯2上端，防撞芯3下端突出于铁芯2下端；

电磁线圈4，其环绕在器体1外部设置；

中间体5，其上端面与铁芯2的下端面密切接触，中间体5内部中心孔内装配一衔铁9，衔铁9上端面与弹簧8底部接触，衔铁(9)由电磁线圈4驱动在中间体5中心孔内沿中间体5轴向移动；

卡簧6，其设置在铁芯2与防撞芯3的中心孔的顶部，卡簧6与弹簧8顶部接触。

由上，防撞芯3的突出设计，能起到保护衔铁9和铁芯2的作用，避免了衔铁9上端面与铁芯2下端面的直接碰撞，造成衔铁9的损坏；中间体5的设计方案，使得磁通量更集中，电磁力更大；本申请不仅可以有效解决电磁阀电磁力小、响应速度慢，氢气喷射器内部气体流通量小，电磁阀安装难度大、易损坏的问题，还能够为后续电磁阀的设计做参考，为开发设计高压氢气喷射器提供参考。

可选地，防撞芯3底部圆周内侧壁设置一倒角，并在两相互垂直方向上于倒角处分别设置四个凹槽3.1。

由上，防撞芯3底部设倒角能够防止安装时划伤，防撞芯3底部倒角处设置四个凹槽能够增大气体流通量。

可选地，衔铁9设置为一圆盘形，衔铁9的圆心处设置一通孔9.1，在两相互垂直方向上于衔铁9上设置有四个向圆周外侧倾斜的斜孔9.2。

由上，衔铁9上设置的中心处的通孔和四个斜孔，能够扩大气体流通面积，增大气体流通量。

可选地，由铁芯2与防撞芯3的中心孔、防撞芯3底部的凹槽3.1、衔铁9上的通孔9.1和斜孔9.2、以及铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙构成气体通道7。

由上，防撞芯3底部开槽、衔铁9内部开孔，能够扩大气体流通面积，增大气体流通量，保障气体的持续流通和供应。

可选地，铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙大小与衔铁9的运动状态有关。

由上，电磁线圈4通电时，衔铁9在电磁力的作用下向上运动，铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙大小逐渐变小；电磁线圈4不通电时，铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙最大。

可选地，铁芯2外侧壁上部与其外侧壁下部之间存在直径差，铁芯2外侧壁上部起导向作用。

由上，铁芯2外侧壁上部的外直径略大于其外侧壁下部的外直径，铁芯2外侧壁上部的外直径与器体1的内直径正好适配，铁芯2外侧壁下部的外直径略小于器体1的内直径，使得铁芯2方便安装拔取；铁芯2采用上导向的设计方式，便于安装。

可选地，中间体5包括上下设置的隔磁套5.1与垫片5.2，其中，隔磁套5.1采用隔磁材料，垫片5.2采用软磁材料，隔磁套5.1与垫片5.2之间紧密接触设置，中间体5侧壁的隔磁套5.1与垫片5.2的高度占比为1：2。

由上，中间体5采取隔磁套与垫片相结合的设计形式，使磁通量更集中作用在衔铁9的下方，电磁力更大，使得电磁阀响应更快；隔磁套与垫片之间通过零件的精密加工技术实现密封；隔磁材料与软磁材料的高度占比为1：2，是由于铁芯2是软磁材料，为保护铁芯2并延长其使用寿命，中间体5上部采用隔离材料，在保证其电磁性能的前提下，故设计隔磁材料与软磁材料的高度占比为1：2。

综上所述，本申请提供的高压氢气喷射器用电磁阀，中间体5的双材料设计，使得磁通量更集中，电磁力更大；衔铁9能否及时响应是电磁阀快速响应的先决条件，通过仿真计算得到中间体5的设计方案，当软磁材料与隔磁材料占比2:1时，此时电磁力够大，能够满足氢气喷射器的性能要求；防撞芯3开槽与衔铁9倾斜开孔相结合，增大气体流通量；防撞芯3对衔铁9和铁芯2起保护作用，延长零件的使用寿命；铁芯2上部导向，便于工件安装。

附图说明

下面参照附图来进一步说明本实用新型的各个技术特征和它们之间的关系。附图为示例性的，一些技术特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本实用新型所属技术领域中惯用的且对于理解和实现本实用新型并非必不可少的技术特征，或是额外示出了对于理解和实现本实用新型并非必不可少的技术特征，也就是说，附图所示的各个技术特征的组合并不用于限制本实用新型。另外，在本实用新型全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：

图1是本申请中的一种高压氢气喷射器用电磁阀的结构图；

图2是本申请中的铁芯外侧壁上下部的外径示意图；

图3-a是本申请中的防撞芯的仰视图；

图3-b是本申请中的防撞芯的主视图；

图4是本申请中的中间体的示意图；

图5-a是本申请中的衔铁的俯视图；

图5-b是本申请中的衔铁的主视图。

附图标记说明

1-器体，2-铁芯，3-防撞芯，3.1-凹槽，4-电磁线圈，5-中间体，5.1-隔磁套，5.2-垫片，6-卡簧，7-气体通道，8-弹簧，9-衔铁，9.1-通孔，9.2-斜孔，10-针阀组件。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围做出更为清楚明确的界定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

现有供高压氢气喷射器用的电磁阀存在一些缺点：一是电磁流通量小，作用在衔铁上的电磁力小，电磁阀响应速度慢；二是由于衔铁运动，造成氢气喷射器内气体流通量小；三是铁芯安装难度大；四是衔铁上端面与铁芯下端面直接碰撞，造成衔铁损坏。

本申请提供了一种用于高压氢气喷射器的电磁阀。本申请可以有效解决电磁阀电磁力小、响应速度慢，氢气喷射器内部气体流通量小，电磁阀安装难度大、易损坏的问题，为后续电磁阀的设计做参考，为开发设计高压氢气喷射器提供参考。

下面，以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面述及的具体的实施例可以相互结合形成新的实施例。对于在一个实施例中描述过的相同或相似的思想或过程，可能在其他某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1是本申请中的一种高压氢气喷射器用电磁阀的结构图，如图1所示，本申请提供一种高压氢气喷射器用电磁阀，其包括：

器体1，其内部设置有开口向下的安装腔，安装腔内部装配一铁芯2；

防撞芯3，其设置在铁芯2内部中心孔内，与铁芯2过盈配合，且防撞芯3上端低于铁芯2上端，防撞芯3下端突出于铁芯2下端；

电磁线圈4，其环绕在器体1外部设置；

中间体5，其上端面与铁芯2的下端面密切接触，中间体5内部中心孔内装配一衔铁9，衔铁9上端面与弹簧8底部接触，衔铁(9)由电磁线圈4驱动在中间体5中心孔内沿中间体5轴向移动；

卡簧6，其设置在铁芯2与防撞芯3的中心孔的顶部，卡簧6与弹簧8顶部接触。

具体地，防撞芯3的突出设计，能起到保护衔铁9和铁芯2的作用，避免了衔铁9上端面与铁芯2下端面的直接碰撞，造成衔铁9的损坏；中间体5的设计方案，使得磁通量更集中，电磁力更大；本申请不仅可以有效解决电磁阀电磁力小、响应速度慢，氢气喷射器内部气体流通量小，电磁阀安装难度大、易损坏的问题，还能够为后续电磁阀的设计做参考，为开发设计高压氢气喷射器提供参考。

在本申请的一具体实施例中，如图1所示，电磁线圈4设置在器体1的两侧。器体1中设有开口向下的安装腔，铁芯2安装在安装腔内。铁芯2内中心孔内设有防撞芯3，铁芯2的内径小于防撞芯3的外径，故铁芯2与防撞芯3过盈配合。与铁芯2的下端面相比，防撞芯3的下端面突出0.05mm，铁芯2的下端面与中间体5的上端面密接；防撞芯3的中心孔内设有弹簧8，中间体5的中心孔内设有衔铁9，弹簧8压在衔铁9的上端；卡簧6在铁芯2与防撞芯3的中心孔内，与弹簧8接触；铁芯2与衔铁9之间的间隙随着衔铁9的运动状态随时改变，当电磁阀不工作时，弹簧8的弹力将衔铁9压住，此时衔铁9与铁芯2之间的间隙最大，气体从间隙中通过并储存；电磁阀工作时，衔铁9克服弹簧8的弹力向上运动，直至与防撞芯3相接。

在图1所示的实施例中，衔铁9与针阀组件10相接触，针阀组件10支撑着衔铁9。当电磁线圈4通电时，衔铁9在电磁力的作用下上升，此时衔铁9上升压缩弹簧8，并且针阀组件10也跟随着衔铁9的上升而上升，直至衔铁9与防撞芯3接触；当电磁线圈4断电时，衔铁9和针阀组件10在其重力作用下，以及弹簧8的弹力作用下，衔铁9和针阀组件10向下运动。

可选地，铁芯2外侧壁上部与其外侧壁下部之间存在直径差，铁芯2外侧壁上部起导向作用。

具体地，铁芯2外侧壁上部的外直径略大于其外侧壁下部的外直径，如图2中的圆圈处以3:1的比例放大所示，铁芯2外侧壁上部的外直径与器体1的内直径正好适配，铁芯2外侧壁下部的外直径略小于器体1的内直径，使得铁芯2方便安装拔取；铁芯2采用上导向的设计方式，便于安装。

可选地，防撞芯3底部圆周内侧壁设置一倒角，并在两相互垂直方向上于倒角处分别设置四个凹槽3.1。

具体地，防撞芯3底部设倒角能够防止安装时划伤，防撞芯3底部倒角处设置四个凹槽能够增大气体流通量。

在本申请的一具体实施例中，四个凹槽3.1分别位于防撞芯3底部两个相互垂直的轴上，参见图3-a所示的防撞芯的仰视图，每个凹槽的深度与倒角的深度相等，倒角深度设置为1mm，参见图3-b所示的防撞芯的主视图。

可选地，包括上下设置的隔磁套5.1与垫片5.2，其中，隔磁套5.1采用隔磁材料，垫片5.2采用软磁材料，隔磁套5.1与垫片5.2之间紧密接触设置，中间体5侧壁的隔磁套5.1与垫片5.2的高度占比为1：2。

具体地，中间体5采取隔磁套与垫片相结合的设计形式，使磁通量更集中作用在衔铁9的下方，电磁力更大，使得电磁阀响应更快；隔磁套5.1与垫片5.2之间紧密接触设置是通过零件的精密加工技术实现密封接触设置的；隔磁材料与软磁材料的高度占比为1：2，是由于铁芯2是软磁材料，为保护铁芯2并延长其使用寿命，中间体5上部采用隔离材料，在保证其电磁性能的前提下，故设计隔磁材料与软磁材料的高度占比为1：2。

在本申请的一具体实施例中，如图4所示，隔磁套5.1采用隔磁材料制备，垫片5.2采用软磁材料。由于衔铁能否及时响应是电磁阀快速响应的先决条件，故，通过仿真计算得到中间体5的设计方案，当隔磁材料与软磁材料占比1：2时，此时电磁力够大，能够满足氢气喷射器的性能要求。

可选地，衔铁9设置为一圆盘形，衔铁9的圆心处设置一通孔9.1，在两相互垂直方向上于衔铁9上设置有四个向圆周外侧倾斜的斜孔9.2。

具体地，衔铁9上设置的中心处的通孔和四个斜孔，能够扩大气体流通面积，增大气体流通量。

在本申请的一具体实施例中，衔铁9的表面为圆盘形，四个斜孔9.2的直径设置为1mm，且斜孔9.2的圆心位于铁芯2的直径内，通孔9.1的直径设置4.6±0.05mm，参见图5-a所示的衔铁的俯视图；斜孔9.2设置为朝向圆盘外侧倾斜，参见图5-b所示的衔铁的主视图。

可选地，由铁芯2与防撞芯3的中心孔、防撞芯3底部的凹槽3.1、衔铁9上的通孔9.1和斜孔9.2、以及铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙构成气体通道7。

具体地，防撞芯3底部开槽、衔铁9内部开孔，能够扩大气体流通面积，增大气体流通量，保障气体的持续流通和供应。

在本申请的一具体实施例中，防撞芯3底部设有四个槽口3.1，衔铁9内部设有一个通孔9.1和四个倾斜开孔，即斜孔9.2，当衔铁9运动至顶部时，衔铁9与防撞芯3接触，此时气体可以通过四个槽口3.1、通孔9.1以及四个斜孔9.2通过，保障气体的持续流通和供应。

可选地，铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙大小与衔铁9的运动状态有关。

具体地，电磁线圈4通电时，衔铁9在电磁力的作用下向上运动，铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙大小逐渐变小；电磁线圈4不通电时，铁芯2下端面与衔铁9上端面之间的间隙最大。

在本申请的一具体实施例中，本申请中电磁阀的工作原理：电磁阀开启时，电磁线圈4通电，产生磁场，衔铁9在磁场作用下克服弹簧8的作用力向上运动，弹簧8在卡簧6的作用下有上升限制。此时衔铁9与铁芯2之间的气体通道7不断减小，直至衔铁9与防撞芯3接触时，气体通道7经过防撞芯3的槽口3.1，进入衔铁9的通孔9.1、斜孔9.2，以及衔铁9上端面和铁芯2下端面之间的间隙。电磁线圈4断电时，电磁阀关闭，在衔铁9自身重力以及弹簧8的弹力作用下，衔铁9被压住。

综上所述，本申请提供的高压氢气喷射器用电磁阀，中间体5的双材料设计，使得磁通量更集中，电磁力更大；衔铁9能否及时响应是电磁阀快速响应的先决条件，通过仿真计算得到中间体5的设计方案，当软磁材料与隔磁材料占比2:1时，此时电磁力够大，能够满足氢气喷射器的性能要求；防撞芯3开槽与衔铁9倾斜开孔相结合，增大气体流通量，当衔铁9的运动行程上升到最高处时，衔铁9与防撞芯3直接接触，会减小气体流通面积，使得氢气喷射器喷射过程中无法及时供应气体，在防撞芯3底部开槽能解决这个缺点；防撞芯3对衔铁9和铁芯2起保护作用，衔铁9和铁芯2采用软磁材料，在保证其电磁性能的前提下，就无法保证其硬度条件，因此设计有防撞芯3，使得衔铁9与防撞芯3相碰，保护铁芯2，延长零件的使用寿命；铁芯2上部导向，便于工件安装。

除非另有定义，本实用新型全文所使用的所有技术和科学术语与本实用新型所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。如有不一致，以本实用新型全文中所说明的含义或者根据本实用新型全文中记载的内容得出的含义为准。另外，本说明中所使用的术语只是为了描述本实用新型实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型的技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本实用新型的保护范畴。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种高压氢气喷射器用电磁阀，其特征在于，包括：

器体(1)，其内部设置有开口向下的安装腔，所述安装腔内部装配一铁芯(2)；

防撞芯(3)，其设置在所述铁芯(2)内部中心孔内，与所述铁芯(2)过盈配合，且所述防撞芯(3)上端低于所述铁芯(2)上端，所述防撞芯(3)下端突出于所述铁芯(2)下端；

电磁线圈(4)，其环绕在所述器体(1)外部设置；

中间体(5)，其上端面与所述铁芯(2)的下端面密切接触，所述中间体(5)内部中心孔内装配一衔铁(9)，所述衔铁(9)上端面与弹簧(8)底部接触，所述衔铁(9)由所述电磁线圈(4)驱动在所述中间体(5)中心孔内沿所述中间体(5)轴向移动；

卡簧(6)，其设置在所述铁芯(2)与所述防撞芯(3)的中心孔的顶部，所述卡簧(6)与所述弹簧(8)顶部接触。

2.如权利要求1所述的高压氢气喷射器用电磁阀，其特征在于，所述防撞芯(3)底部圆周内侧壁设置一倒角，并在两相互垂直方向上于所述倒角处分别设置四个凹槽(3.1)。

3.如权利要求1所述的高压氢气喷射器用电磁阀，其特征在于，所述衔铁(9)设置为一圆盘形，所述衔铁(9)的圆心处设置一通孔(9.1)，在两相互垂直方向上于所述衔铁(9)上设置有四个向圆周外侧倾斜的斜孔(9.2)。

4.如权利要求2或3所述的高压氢气喷射器用电磁阀，其特征在于，由所述铁芯(2)与所述防撞芯(3)的中心孔、所述防撞芯(3)底部的凹槽(3.1)、所述衔铁(9)上的通孔(9.1)和斜孔(9.2)、以及所述铁芯(2)下端面与所述衔铁(9)上端面之间的间隙构成气体通道(7)。

5.如权利要求4所述的高压氢气喷射器用电磁阀，其特征在于，所述铁芯(2)下端面与所述衔铁(9)上端面之间的间隙大小与所述衔铁(9)的运动状态有关。

6.如权利要求1所述的高压氢气喷射器用电磁阀，其特征在于，所述铁芯(2)外侧壁上部与其外侧壁下部之间存在直径差，所述铁芯(2)外侧壁上部起导向作用。

7.如权利要求1所述的高压氢气喷射器用电磁阀，其特征在于，还包括：

所述中间体(5)包括上下设置的隔磁套(5.1)与垫片(5.2)，其中，所述隔磁套(5.1)采用隔磁材料，所述垫片(5.2)采用软磁材料，所述隔磁套(5.1)与所述垫片(5.2)之间紧密接触设置，所述中间体(5)侧壁的所述隔磁套(5.1)与所述垫片(5.2)的高度占比为1：2。