共轨泵进油比例电磁阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种共轨泵进油比例电磁阀，所述电磁阀包含有外壳（17），所述外壳（17）的壳体内壁上安装有定铁芯（4），且定铁芯（4）的前端为进油腔（10），该定铁芯（4）的壳壁在进油腔（10）处上开有进油孔（8）和控制环槽（9），所述定铁芯（4）上套装有线圈（3），且外壳（17）内设置有一动铁芯（1），该动铁芯（1）套装于线圈（3）内，且动铁芯（1）上连接有一控制活塞（5），所述控制活塞（5）伸入进油腔（10）的一端的端面设置成曲面。本实用新型一种共轨泵进油比例电磁阀，加工方便，且加工效率高、良品率高。
【专利说明】共轨泵进油比例电磁阀
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种共轨泵进油比例电磁阀，属于柴油机电控燃油系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，高压共轨燃油系统常常采用比例电磁阀控制进入共轨泵柱塞腔的进油量，从而控制高压共轨管中的高压压力，满足柴油机的要求。图1为现有的高压共轨燃油泵比例电磁阀结构，它由动铁芯1，连接杆2，线圈3，定铁芯4，控制活塞5，回油弹簧6等另部件组成。在定铁芯4上加工有进油孔8和控制环槽9，控制活塞5上加工有两个三角进油孔7 ；
[0003]发动机停车时，电磁阀不通电，回油弹簧6将控制柱塞5和动铁芯1紧压在外壳17上，三角进油孔7和进油孔8接通，燃油通过进油孔8，进入三角进油孔7，进入进电磁阀内的油腔10，经过出油孔11流到共轨泵柱塞腔中。这种比例电磁阀称之为常开型进油电磁阀；
[0004]发动机启动，比例电磁阀线圈4接通电流，产生电磁力，使动铁芯1经连接杆2，推着控制活塞5克服回油弹簧6的弹力向右移动，X变小。控制环槽9的控制糟边9-1，遮盖三角进油孔7，改变了进油截面。从而改变通到共轨泵的进油量。三角进油孔7的尖顶到进油控制环槽9-1的距离为X，当电磁力增加到一定程度，使控制活塞5移动的距离超过X时，控制环槽边9-1完全盖住三角进油孔7，切断进入柱塞腔的燃油。
[0005]但是三角进油孔7是在控制柱塞5的圆周上，要用线切割或激光等特种加工方法，加工比较困难，影响了产品的生产效率，且加工良品率较低，增大了企业的生产成本。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种加工方便的共轨泵进油比例电磁阀。
[0007]本实用新型的目的是这样实现的:一种共轨泵进油比例电磁阀，所述电磁阀包含有外壳，所述外壳的壳体内壁上安装有定铁芯，且定铁芯的前端为进油腔，该定铁芯的壳壁在进油腔处上开有进油孔和控制环槽，所述定铁芯上套装有线圈，且外壳内设置有一动铁芯，该动铁芯套装于线圈内，且动铁芯上连接有一控制活塞，所述控制活塞伸入进油腔的一端的端面设置成曲面。
[0008]本实用新型一种共轨泵进油比例电磁阀，所述控制活塞伸入进油腔的一端的端面设置成的曲面的包络线为椭圆线。
[0009]本实用新型一种共轨泵进油比例电磁阀，所述椭圆线满足椭圆方程:X2/a2+ Y2/b2=l ;其中，a2=J1-D1 2/4N.Tan (A)，b2= D1 2//4 ;式中，D1为控制活塞的直径，N为曲面用于取代的三角进油孔的个数，A为该三角形进油孔半角度数。
[0010]本实用新型一种共轨泵进油比例电磁阀，所述曲面由多个连续的斜切面构成。
[0011]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0012]本实用新型采用曲面替代原先的三角形孔，从而使得本实用新型共轨泵进油比例电磁阀加工方便，且加工效率闻、良品率闻，从而有助于降低广品的生广成本，提闻广品的市场竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为现有的进油比例阀结构图。
[0014]图2a为本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的一实施例的结构示意图。
[0015]图2b为本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的控制活塞5头部为椭圆是的结构示意图。
[0016]图3为本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的椭圆曲面等流通截面变化规律图。
[0017]图4为本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的用多个圆锥面合成的进油控制活塞外圆控制面时的结构示意图。。
[0018]图5a是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的另一实施例结构示意图。
[0019]图5b是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的图5a的侧视图。
[0020]图5c是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的图5a的剖视图。
[0021]图6a是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的另一实施例结构示意图。
[0022]图6b是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的图6a的侧视图。。
[0023]图6c是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的图6a的剖视图。
[0024]图7是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的中图5a所示的实施例中流通截面变化规律图。
[0025]图8是本实用新型共轨泵进油比例电磁阀的另一实施例结构示意图。
[0026]图9为本实用新型用于常闭型比例阀的施例。
[0027]其中:
[0028]动铁芯1、连接杆2、线圈3、定铁芯4、控制活塞5、回位弹簧6、三角进油孔7、进油孔8、控制环槽9、控制环槽的控制槽边9-1、进油腔10、出口 11、椭圆旋转曲面12、椭圆旋转曲面起点12-1、椭圆旋转曲面终点12-2、第1段锥面12-3、第2段锥面12_4、第3段锥面12-5、椭圆旋转曲面与9-1之间的圆环形截面13、斜切曲面14、斜切曲面起点14_1、斜切曲面终点14-2、第1斜切平面14-3、第2段斜切平面14-4、第3段斜切平面14_5、小斜切平面15、旋转曲面16 (锥面及各种曲线的旋转面)、电磁阀外壳17 ；
[0029]X为控制边9-1与三角进油孔尖顶之间距离；
[0030]P为斜切曲面在控制活塞5纵切面投影曲线；
[0031]D1控制活塞直径；
[0032]Y控制活塞5外圆曲面坐标；
[0033]F1、F2、F3为各锥面与控制活塞外圆母线夹角；
[0034]G11、G22、G33为各斜切平面与控制活塞外圆母线夹角，K为弓形截面；
[0035]A、B、C、D 为曲线。
【具体实施方式】
[0036]参见图f 9，本实用新型涉及的一种共轨泵进油比例电磁阀，所述电磁阀包含有外壳17，所述外壳17的壳体内壁上安装有定铁芯4，且定铁芯4的前端为进油腔10，该定铁芯4的壳壁在进油腔10处上开有进油孔8和控制环槽9，所述定铁芯4上套装有线圈3，且外壳17内设置有一动铁芯1，该动铁芯1套装于线圈3内，且动铁芯1上连接有一控制活塞5，该控制活塞5伸入进油腔10的一端的端面设置成曲面；
[0037]本实用新型的工作原理为:
[0038]将控制活塞5的右端外圆加工成特殊曲面，控制活塞5在电磁阀动铁芯1作用下，向右移动，定铁芯4上的进油槽控制槽边9-1与控制活塞5的外园曲面之间的环形截面间隙，随控制活塞5移动的变化规律与三角形进油槽与控制槽边9-1之间的进油孔截面变化规律一致，从而来取代三角进油孔7。
[0039]优选的，该曲面的包络弧线呈椭圆设计，此时为了使得该高曲面设计能够完美取代原先的三角形设计，做以下分析:
[0040]参考图1，计算三角进油孔截面积变化规律，设控制环槽9的控制槽边9-1与三角进油孔尖顶之间距离为X，进油孔的投影面积为S:
[0041]S=N.(2 X.TAN ⑷).Χ/2=Ν.X2.TAN (A)......(1)
[0042]式中:
[0043]N为三角进油孔个数，A为三角形半角#和A均为已经常量；
[0044]参考图2，控制活塞5在X处的坐标为Y，它与外圆间隙为D1-2Y，此时燃油流通面积为:
[0045]Sl=3i.(D1/2)2 - π.Y2=(D1 2-(2Y)2).π /4
[0046]由此可知，当S=S1，本实用新型曲面即可完成取代常规的三角形进油孔；
[0047]此时:N.X2.Tan(A) =(D1 2-(2Y)2).π /4
[0048]化简得:X2/a2+Y2/b2=l ;......(2)
[0049](2)式中 a2=n.D1 2/4N.Tan (A)，b2= D1 2//4 ；
[0050]由于A、N，D1均为常规三角形的已经常量，因此(2)式为一标准椭圆方程，此时构成曲面的椭圆面即可完美的取代常规的三角形孔，且两者之间的对应流量关系完全统一；
[0051]但是，在具体生产过程中，由于理论曲面加工较为复杂，实际上为进一步简化加工，可用数控平面磨床或线切割在圆柱面上加工几段平面，近似取代斜切曲；
[0052]此时，我们研究斜切的曲面在控制活塞5纵切面的投影曲线P
[0053]设离曲线起点X处的圆弓形高H，对于宽为B，有三角函数(直角三角形)可知:(Dl/2)2=(B/2) 2+( D1/2 — H) 2 ;由此可知:
[0054]B=2.Sqrt (D1.H_H.Η)......(3)
[0055]圆弓形面积公式为:S2=2/3.B.Η (近似)……(4)
[0056]S2=4/3 Η.Sqrt (D1.H_H.Η)......(5)
[0057]设圆周有Ν1个斜曲面
[0058]S2= =4/3 Η.N1.Sqrt(Dl.H_H.H)......(6)
[0059]因为H=X.Tan(F) (7)
[0060]F为曲线P上离曲线起点距离X的点与原点的连线与活塞外圆母线的夹角；因此利用连续斜切面取代三角形时，需满足S=S2……(7)
[0061]带入上述各式，得:
[0062](Tan (F)) 4- (D1/X).(Tan (F)) 3+ (3N.TAN (A)) / (4N1.X2) =0......(8)
[0063]该方程可用龙格库塔法数值求解F ;由于TAN(F)很小，其4次方可忽略不计，从而可以求得以下近似解，再修正得出下述式:
[0064]Tan (F) = ((3N.Tan (A))/(4N1.X.Dl)) 1/3......(9)
[0065]因此，对每个X可求出一个角度F，然后带入代入公式(7)和(3)，求出Η和Β，根据该Η和Β即可进行连续斜切面的加工，此时斜切曲面与进油糟控制糟边9-1之间的弓形截面面积跟随X变化规律与三角进油孔7的截面面积跟随X的变化规律基本接近。
[0066]同时，需要说明的是，图1中三角进油孔进油截面随h的变化规律，如图3中B曲线。当控制活塞5的外圆曲面12为椭圆曲面时，椭圆曲面和控制槽面9-1之间的流通截面随h的变化规律，和图3中B曲线重合，可以取代三角巾油孔；在椭圆旋转曲线起点12-1和椭圆旋转曲面终点12-2连一条直线旋转的锥面，其流通截面随h的变化规律，如图3中曲线D，与B曲线相比相差很大，为此可在12-1到12-2中间加多个锥面使流通截面随X的变化规律接近椭圆曲面流通截面的变化规律。
[0067]图4为本实用新型的另一个实施例，它采用三个圆锥面12-3，12-4，12-5,与控制活塞外圆母线的夹角分别为F1，F2，F3。其流通截面随X的变化规律如图3中曲线C所示，与曲线B的误差很小了，锥面数量越多与B曲线的误差越小，但加工难度也随之增加。
[0068]图5为实用新型的另一个实施例，在控制活塞圆周加工多个斜切曲面14，控制斜切曲面与进油控制槽面9-1之间的弓形流通截面随X的变化规律来控制燃油进油量，由方程(3)可知，斜切曲面是个复杂的函数曲面，它的弓形流通截面随X变化规律如图7中曲线A，与三角进油孔进油截面随X的变化规律曲线B很接近。上述斜切曲面外形可以数控磨床磨削，线切割或仿形磨加工；在斜切曲面起点14-1和斜切曲面终点14-2连一个平面，它与进油控制槽面9-1之间的弓形流通截面随X的变化规律，如图7中曲线D，与B曲线相比相差很大；
[0069]图6是在斜切曲面起点14-1和斜切曲面终点14-2之间加工三个平面14-2，14-4，14-5。三平面与控制活塞外圆母线的夹角分别为Gll，G22，G33，它的弓形流通截面随X的变化规律如图7中曲线C。与理论曲线B间的误差已经很小，可满足工程要求；
[0070]图8是本实用新型的另一个实施例，控制活塞外圆曲面是一种复合曲面，其曲面16为圆锥面或其它函数曲线的旋转曲面，而15是在圆周上加工的2-4个小的斜切平面，调整小切平面与外圆母线的角度可以使流通截面在关闭时变化和缓；该实施方案控制活塞5的控制曲面，均在控制活塞5右端，电磁不通电时，控制活塞5中的回位弹簧6将控制活塞5推到图中电磁阀左方外壳17上，此时进油控制槽面9-1与控制活塞5上曲面的流通截面常开，当电磁铁通电后，电流增大，控制流通截面越来越小，最后当X变为0时，它就关闭流通截面，电磁阀切断共轨泵的进油道。这种电磁铁称之常开比例电磁阀。
[0071]图9为本实用新型的曲面控制活塞用于常闭形比例电磁阀的实例，在电磁铁不通电时，控制活塞的控制曲面在弹簧作用下，它与进油控制槽面9-1断开，切断油路。当电磁铁通电后，电磁铁向右移动，燃油流通截面积越大，流入共轨泵的燃油越来越大。控制活塞5的左面外圆或侧面，加工和常开形比例电磁阀一样，但方向相反的圆曲面或斜切曲面，达到控制油量的目的。
[0072]同时，需要注意的是，上述【具体实施方式】即为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种共轨泵进油比例电磁阀，所述电磁阀包含有外壳(17)，所述外壳(17)的壳体内壁上安装有定铁芯(4)，且定铁芯(4)的前端为进油腔(10)，该定铁芯(4)的壳壁在进油腔(10)处上开有进油孔(8)和控制环槽(9)，所述定铁芯(4)上套装有线圈(3)，且外壳(17)内设置有一动铁芯(I)，该动铁芯(I)套装于线圈(3 )内，且动铁芯(I)上连接有一控制活塞(5)，其特征在于:所述控制活塞(5)伸入进油腔(10)的一端的端面设置成曲面。
2.如权利要求1所述一种共轨泵进油比例电磁阀，其特征在于:所述控制活塞(5)伸入进油腔(10)的一端的端面设置成的曲面的包络线为椭圆线。
3.如权利要求2所述一种共轨泵进油比例电磁阀，其特征在于:所述椭圆线满足椭圆方程:X2/a2+ Y2/b2=l ;其中，a2=.Dl 2/4N.Tan (A)，b2= Dl 2//4 ;式中，Dl 为控制活塞的直径，N为曲面用于取代的三角进油孔的个数，A为该三角形进油孔半角度数。
4.如权利要求1所述一种共轨泵进油比例电磁阀，其特征在于:所述曲面由多个连续的斜切面构成。
【文档编号】F02M59/46GK204163908SQ201420604150
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】孙运涛, 王九如, 徐铁钢, 谢喜, 张祖恒 申请人:江阴林格科技有限公司