专利名称：双自由内锥阀芯二位三通式电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速大流量电磁阀，特别涉及一种电控柴油喷射系统用的高速大流量电磁阀。
一般来说，开关式电磁阀的高速响应特性和大流量特性是一对矛盾的统一。许多具有高速响应性能的电磁阀，由于其流量特性的限制，不能使用在对流量有要求的液压流体系统中；许多具有大流量特性的电磁阀，由于其响应性能的限制，也不能用在对动态响应要求高的液压流体系统中。而在一些对响应速度和流量要求都比较高的液压流体系统中，一般的开关式电磁阀难以胜任。比如目前一些先进的柴油机电子控制燃油喷射系统，对所使用的电磁阀要求既具有良好的响应特性又具有大流量特性，以满足高效低污染柴油机对燃油喷射系统的严格要求。
为了满足像柴油机电子控制燃油喷射系统对电磁阀的高速大流量要求，国内外许多研究机构对高速大流量开关式电磁阀进行了较为深入的研究，研究重点集中在电磁阀的电磁铁部分，几种类型的电磁铁结构得到了广泛的应用，如美国FORD公司的环状多极式电磁铁、日本电装公司的DISOLE盘状外形电磁铁、加拿大多伦多大学开发的肋状三极式电磁铁等。但对电磁阀的阀芯、阀体结构研究得较少，尤其是对于二位三通式电磁阀。事实上，阀芯、阀体的结构对电磁阀的高速响应性能和大流量性能有重要影响。合理的结构可以降低液动力的影响，可以在不增加阀的尺寸和质量的情况下获得最大流量，可以获得最好的加工工艺性能，从而可以在提高阀的性能的同时降低阀的成本。美国CAT公司的柴油机电控燃油喷射系统HEUI用高速大流量二位三通开关式电磁阀，其阀芯采用高低压平衡结构，以消除静态液动力的影响，采用锥阀式结构以获得快速响应性能和大流量性能。但是，它像传统的二位三通式锥阀一样，缺乏良好的加工工艺性能，其加工精度要求非常高，因而制造成本高。我国贵阳红林集团生产的螺纹插装式高速电磁阀，采用球阀式结构，其响应速度快，工艺性能好。但是，由于液动力对球阀的影响，球阀直径一般很小，因而阀的通流面积小，流量特性差。日本电装公司ECD-U2系统用高速电磁阀，采用内、外阀结构，其响应特性和流量特性都容易满足要求，且工艺性能好。但是，由于该阀结构的限制，只能做成二位三通常开式阀，限制了它的使用范围。
本发明的目的是提供一种新型的高速大流量开关式电磁阀即双自由内锥阀芯二位三通式电磁阀，在具有高速大流量特性的同时，又具有良好的加工工艺性能，以降低制造成本。
本发明的目的是这样实现的本发明为锥阀式结构，由外阀、阀体、右内锥阀芯、左内锥阀芯、静铁芯、复位弹簧、动铁芯、压盖、联结件构成。左内锥阀芯和右内锥阀芯可以在外阀中自由滑动，加工时它们与各自的接触柱面、台阶面进行研配，以保证可靠的动密封。两个内锥阀芯之间无同轴度要求，使其加工工艺性能接近于二位二通式锥阀。外阀为空心结构，质量轻。外阀外表面与阀体的内孔进行研配，属于动密封，它与动铁芯做成一体，可以在阀体内左、右运动。外阀上最小内孔直径与左内锥阀芯和右内锥阀芯的密封柱面直径相差不大，以尽量减少静态液动力的影响。
做常闭式阀用时，其右端油道为进油口，中间油道为控制口，左端油道为回油口。当电磁阀通电时，在电磁力的作用下，动铁芯和外阀克服复位弹簧阻力向左运动，直到外阀与左内锥阀芯压紧，由于液压力的作用，右内锥阀芯仍处于最右位置，与外阀分离。此时，进油口与控制口连通，回油口与控制口断开，电磁阀处于开启状态；断电时，动铁芯和外阀在复位弹簧的作用下，向右运动，直到外阀与右内锥阀芯压紧，由于液压力的作用，左内锥阀芯仍处于最左位置，与外阀分离。此时，进油口与控制口断开，回油口与控制口连通，电磁阀处于关闭状态。
做常开式阀用时，其左端油道为进油口，中间油道为控制口，右端油道为回油口。当电磁阀通电时，在电磁力的作用下，动铁芯和外阀克服复位弹簧阻力向左运动，直到外阀与左内锥阀芯压紧，与右内锥阀芯分离。此时，进油口与控制口断开，回油口与控制口连通，电磁阀处于关闭状态；断电时，动铁芯和外阀在复位弹簧的作用下，向右运动，直到外阀与右内锥阀芯压紧，与左内锥阀芯分离。此时，进油口与控制口连通，回油口与控制口断开，电磁阀处于开启状态。
利用微机控制，在脉宽调制信号作用下，实现电磁阀的上述动作，可以对流体系统的流量和压力进行直接数字控制。
本发明的优点是由于采用了锥阀式结构，其行程短、通径大、受液动力影响小，由于外阀为空心结构，因而质量轻。同时，电磁铁部分采用环状多极式结构，电磁力大，响应速度快。二者互相配合，使电磁阀既具有高速动态响应性能，又具有大流量特性。双自由内锥阀芯结构打破了传统的二位三通式锥阀结构的设计模式，使二位三通式锥阀获得了良好的加工工艺性能，降低了制造成本。而且，该结构在不做任何修改的情况下，即可以做常闭式阀使用，也可以做常开式阀使用，大大拓宽了其应用范围。
图1为本发明的的纵剖面结构示意图。
图2为本发明的的俯视图。
下面结合实施例和附图对本发明作详细说明本发明为锥阀式结构，由外阀1、阀体2、右内锥阀芯3、左内锥阀芯4、静铁芯5、复位弹簧6、动铁芯7、压盖8、沉头螺钉9构成。左内锥阀芯4和右内锥阀芯3可以在外阀1中自由滑动，加工时它们与各自的接触柱面、台阶面进行研配，以保证可靠的动密封。两个内锥阀芯之间无同轴度要求。外阀1为空心结构，外阀1外表面与阀体2的内孔进行研配，属于动密封，它与动衔铁7做成一体，可以在阀体2内左、右运动。外阀1上最小内孔直径与左内锥阀芯4和右内锥阀芯3的密封柱面直径相差不大，以尽量减少静态液动力的影响。压盖8与阀体2用沉头螺钉9联结。
做常闭式阀用时，其右端油道12为进油口，中间油道11为控制口，左端油道10为回油口。当电磁阀通电时，在电磁力的作用下，动衔铁7和外阀1克服复位弹簧6阻力向左运动，直到外阀1与左内锥阀芯4压紧，由于液压力的作用，右内锥阀芯3仍处于最右位置，与外阀1分离。此时，进油口与控制口连通，回油口与控制口断开，电磁阀处于开启状态；断电时，动衔铁7和外阀1在复位弹簧6的作用下，向右运动，直到外阀1与右内锥阀芯3压紧，由于液压力的作用，左内锥阀芯4仍处于最左位置，与外阀1分离。此时，进油口与控制口断开，回油口与控制口连通，电磁阀处于关闭状态。
做常开式阀用时，其左端油道10为进油口，中间油道11为控制口，右端油道12为回油口。当电磁阀通电时，在电磁力的作用下，动衔铁7和外阀1克服复位弹簧6阻力向左运动，直到外阀1与左内锥阀芯4压紧，与右内锥阀芯3分离。此时，进油口与控制口断开，回油口与控制口连通，电磁阀处于关闭状态；断电时，动衔铁7和外阀1在复位弹簧的作用下，向右运动，直到外阀1与右内锥阀芯3压紧，与左内锥阀芯4分离。此时，进油口与控制口连通，回油口与控制口断开，电磁阀处于开启状态。
权利要求
1.一种高速大流量二位三通开关式电磁阀，其特征在于为锥阀式结构，由外阀(1)、阀体(2)、右内锥阀芯(3)、左内锥阀芯(4)、静铁芯(5)、复位弹簧(6)、动铁芯(7)、压盖(8)、联结件(9)构成。
2.根据权利要求1所述的高速大流量二位三通开关式电磁阀，其特征在于左内锥阀芯(4)和右内锥阀芯(3)可以在外阀(1)中自由滑动。
3.根据权利要求1或2所述的高速大流量二位三通开关式电磁阀，其特征在于外阀(1)为空心结构，与动铁芯(7)做成一体，工作时在阀体(2)内左、右运动。
全文摘要
一种新型的二位三通高速开关式电磁阀,为锥阀式结构,由外阀、阀体、右内锥阀芯、左内锥阀芯、静铁芯、复位弹簧、动铁芯、压盖、联结件构成。静铁芯部分采有环状多极式结构。具有高速动态响应性能和大流量特性,同时具有良好的加工工艺性能和较低的制造成本。在微机控制下可以对流体系统的流量或压力进行直接数字控制。在不做任何结构修改的情况下,既可以做常闭式阀使用,也可以做常开式阀使用,适用于电控柴油喷射系统或其他相关的机电一体化系统。
文档编号F16K11/00GK1277334SQ0011591
公开日2000年12月20日 申请日期2000年7月28日 优先权日2000年7月28日
发明者张小军, 朱国伟, 崔可润 申请人:武汉理工大学