本发明涉及电磁阀技术领域，尤其涉及一种用于发动机活塞冷却系统的大流量的智能控制电磁阀。
背景技术：
随着涡轮增压和高压缩比等技术的应用，发动机燃烧温度越来越高，活塞所处的环境温度也越来越高，容易发生爆燃现象，对活塞的润滑、寿命和发动机平顺性造成不利影响。发动机活塞冷却系统能够对发动机活塞进行冷却，可以有效降低活塞磨损、延长活塞寿命和保证发动机平稳运行。公知的活塞冷却系统的控制部件大多数是机械开关阀或电磁开关阀，这类开关阀只能控制活塞机油道的开关，不能根据发动机工况精确调节流量，在冷机状态下容易使发动机活塞过度冷却，不利于燃烧室内形成有助于混合气燃烧的适宜温度，，尾气排放恶化等问题，随着国家对发动机排放要求的提升，这种粗狂的活塞冷却控制方式已经不能满足要求。
中国发明专利cn109237108a公开了一种用于发动机活塞冷却系统的电磁控制阀，其包括阀套结构和电磁线圈结构，所述电磁线圈结构设置在阀套结构上方，阀套结构的阀套为柱状中空结构，具有前端进油口，周侧设置有出油口，所述阀套内部设置有弹簧、阀芯和顶针，所述阀芯可在阀套内沿轴向往复运动；所述电磁线圈结构的壳体内侧设置有线圈，所述线圈内侧设置有内罩，所述内罩内侧设置有柱塞，所述柱塞固定在顶针的顶部。该电磁控制阀根据发动机工况，通过ecu发出指令，精确控制流向冷却喷嘴的机油流量，从而避免了在冷机状态下使发动机活塞过度冷却的问题。
在实际应用中，上述电磁控制阀存在以下缺陷：
1)阀芯除了受到电磁力和弹簧弹力外，还会受机油油压的影响，在同样电磁力的作用下，不同的机油油压会使阀芯的行程不同，进而使机油的流量不同，因而会降低活塞温度的调控精度。
2)柱塞固定在顶针的顶部，当柱塞在内罩内轴向移动时，顶针在电磁铁壳体的中心通孔内轴向移动，由于柱塞与顶针固定连接，因此对两者的同轴度要求较高，否则会造成顶针对电磁铁壳体中心通孔的偏磨，很可能会造成顶针的卡滞。
中国实用新型专利cn202020247187.6揭示了一种发动机活塞冷却系统智能控制电磁阀，为解决上述第一个缺陷，该电磁阀在阀芯上开设了压力平衡孔，压力平衡孔能够将阀芯上下两端的阀体内腔连通，因而在机油流量不太大的情况下，作用在阀芯上下两端的油压能够基本保持平衡，阀芯运动不会受机油油压的影响，通过控制电磁力和设置弹簧力就能精确控制阀芯的位置，从而可以精确控制机油流量，提高活塞温度的调控精度。上述第二个缺陷，通过分体设置柱塞和顶针的方法得到了解决。
但是，在大流量(一般是指超过30l/min)时，例如潍柴p6发动机(这是一款中档功率的发动机)，活塞冷却机油的流量一般能达到70l/min，压力能达到0.6mpa，在这种情况下，如图8所示，由于机油从下方的进油口301流入、从设置于侧周部出油口302流出时，具有一定的冲击力，该冲击力在阀芯油腔内分布不均匀，造成了阀芯下方腔机油压力p2呈梯度变化(中间压力高，周围压力低)，受该压力梯度的影响，仅在阀芯31顶端设置油压平衡孔311并不能使作用在阀芯31上下两端的油压达到平衡，特别是在阀即将关闭时，阀出油口302处流通面积减小，流速增高，由液体伯努利方程原理可知，出油口302处压力降低，阀芯31下方受到的力就会急剧减小，而位于阀芯31上方的阀体内腔内的机油相对静止，阀芯上方腔机油压力p1没有形成压力梯度，从而进一步加剧了“中间压力高，周围压力低”的压力不平衡问题，导致阀芯在关闭过程中受到一个利于阀芯关闭的不平衡液压力，容易出现不受人为控制的阀芯主动关闭的现象，同时，在阀开启过程中，也容易出现阀芯开启不了的现象，最终无法精确控制活塞的冷却油量。
技术实现要素：
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种适用于发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，以消除机油压力梯度对阀芯造成的压力不平衡影响，提高活塞冷却油量的调控精度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，包括：电磁铁装置、阀装置以及用于将所述电磁铁装置产生的电磁力传递给所述阀装置的推杆；所述电磁铁装置包括电磁线圈，所述电磁线圈的外侧设置有壳体，所述电磁线圈的内侧设置有隔磁套，所述电磁线圈的上端设置有上磁轭，所述电磁线圈的下端设置有下磁轭，所述隔磁套内设置有动衔铁，所述动衔铁与所述隔磁套滑动配合；所述阀装置包括阀体，所述阀体与所述下磁轭一体设置，所述阀体的下磁轭部分设置有内连接部和外连接部，所述外连接部与所述壳体固定连接，所述内连接部伸入所述隔磁套内并与之密封连接；所述阀体开设有阀体内腔，所述阀体的下端部开设有进油口，所述阀体的侧周壁开设有出油口，所述进油口和所述出油口分别与所述阀体内腔相通，所述阀体内腔内设置有阀芯和复位弹簧，所述阀芯与所述阀体内腔内的导向孔滑动配合，所述阀体的下磁轭部分开设有中心通孔，所述中心通孔连通所述阀体内腔；所述顶杆从所述阀体的中心通孔伸入所述阀体内腔并顶靠在所述动衔铁和所述阀芯之间；所述阀芯的中央开设有压力平衡孔，所述压力平衡孔连通所述阀芯上下两端的阀体内腔；在所述阀芯与所述阀体之间设置有周围泄压油道，所述周围泄压油道将位于所述阀芯上方的阀体内腔与所述出油口处的低压区域连通。
其中，所述周围泄压油道包括开设于所述阀芯周面上的环形泄压槽、开设于所述阀芯上的阀芯泄压孔以及开设于所述阀体上阀体泄压孔，所述阀芯泄压孔与所述环形泄压槽连通，在阀的开启或关闭过程中，所述环形泄压槽选择性的与所述阀体泄压孔连通或封闭。
其中，所述周围泄压油道包括多条开设于所述阀芯外周面的纵向泄压槽。
其中，所述纵向泄压槽周向均布。
其中，所述周围泄压油道是所述阀芯的外周面与所述阀体的内腔导向孔之间的环形过流间隙，所述环形过流间隙的流量不小于所述压力平衡孔的流量。
其中，所述阀芯的外周面设置有多道周向设置的储油凹槽。
其中，所述压力平衡孔包括相互连通的轴向孔和径向孔。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1)在大流量的工况下，由于所述阀芯开设有压力平衡孔，所述压力平衡孔连通所述阀芯两端的阀体内腔，而且在所述阀芯和所述阀体上开设有周围泄压油道或者在所述阀芯上开设有周围泄压油道，所述周围泄压油道将位于所述阀芯上方的阀体内腔与所述出油口处的低压区域连通，使得阀芯下方腔机油压力形成压力梯度，该压力梯度是中间高，周围低，阀芯上方腔机油压力也形成压力梯度，该压力梯度也是中间高，周围低，因而阀芯上下两端的油压能够基本保持平衡，消除了机油压力梯度对阀芯造成的压力不平衡影响，通过控制电磁力和设置弹簧力就能精确控制阀芯的位置，从而提高活塞冷却油量的调控精度，避免了在阀关闭过程中，出现不受人为控制的阀芯主动关闭现象，也避免了在阀开启过程中，出现阀芯开启不了的现象。在发动机刚开始暖机时，活塞不需要冷却，该电磁阀保持关闭状态，发动机机油不会冷却活塞；在发动机处于怠速或小工况状态时，电磁阀可以开启并保持在某一个小的流量上，给活塞提供适当流量的冷却机油；当发动机在高负荷运行时，电磁阀全开，给活塞提供最大流量的冷却机油。
2)由于阀体与所述下磁轭一体设置，一方面，供顶杆穿过的中心通孔可以做的更长，因而导向性更好；另一方面，只需一道密封圈就可以将阀体内腔经中心通孔外流的机油密封住，从而大大节省了空间，也降低了装配的工艺次数。
附图说明
图1是本发明发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀实施例1的安装结构示意图；
图2是图1所示实施例1处于开启状态的结构示意图；
图3是图1所示实施例1处于关闭过程中的结构示意图；
图4是图1所示实施例1处于关闭瞬间的结构示意图；
图5是图1所示实施例1处于完全关闭状态的结构示意图；
图6是本发明发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀实施例2的结构剖视图；
图7是图6所示实施例2中阀芯的结构示意图；
图8是一种仅设置压力平衡孔结构的电磁冷却阀的力学分析原理图；
图中，10-壳体，11-电磁线圈，12-动衔铁，13-隔磁套,14-上磁轭，15-第一密封圈，16-第二密封圈,17-第三密封圈，20-顶杆,30-阀体，31-阀芯，32-复位弹簧，301-进油口，302-出油口，303-阀体泄压孔，311-压力平衡孔，312-环形泄压槽，313-阀芯泄压孔，314-纵向泄压槽，315-储油凹槽，40-发动机油道，b1-周围泄压油道，b2-周围泄压油道，c-磁路，p1-阀芯上方腔机油压力，p2-阀芯下方腔机油压力。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。本发明中的“上”、“下”是指电磁阀在使用状态下的方位，是为了便于描述和理解，不应解释成是对本发明相应技术特征的限定。
实施例1
如图1所示，一种用于发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，安装于发动机油道40中，利用发动机的机油对发动机活塞进行冷却。该电磁阀包括电磁铁装置、阀装置以及用于将所述电磁铁装置产生的电磁力传递给所述阀装置的推杆20。
所述电磁铁装置包括电磁线圈11，电磁线圈11的外侧设置有壳体10，电磁线圈11的内侧设置有隔磁套13，隔磁套13是不锈钢材质的隔磁套。电磁线圈11的上端设置有上磁轭14，上磁轭14是板状的导磁板，设置于壳体10与电磁线圈11的端部之间，壳体10与上磁轭14之间设置有第三密封圈17，用于防止外界污物进入。电磁线圈11的下端设置有下磁轭(所述下磁轭与阀体30一体设置，具体结构将在下面详细描述)，隔磁套13内设置有动衔铁12，动衔铁12与隔磁套13滑动配合。隔磁套13既能作为动衔铁12滑动的导向结构，又能起到隔磁的作用，使得磁力线只能走电磁线圈11、动衔铁12、上磁轭14和下磁轭这样一个磁路c，减少了磁力线的泄漏。
所述阀装置包括阀体30，阀体30与所述下磁轭一体设置，阀体30的下磁轭部分设置有内连接部和外连接部，所述外连接部的外周面伸入壳体10的内周面并过盈连接，这种连接方式既简单又牢固，不易脱开。所述内连接部伸入隔磁套13内并与之通过第一密封圈15密封连接。所述外连接部与电磁线圈11之间设置有防止污物进入的第二密封圈16。由于阀体30与所述下磁轭一体设置，一方面，供顶杆20穿过的中心通孔可以做的更长(相比中国发明专利cn109237108a中的中心通孔)，因而导向性更好；另一方面，只需第一密封圈15就可以将阀体内腔经中心通孔外流的机油密封住，相比中国发明专利cn109237108a(静衔铁要与电磁线圈密封，阀套也要与电磁线圈密封)，密封一次就够了，大大节省了空间，也降低了装配的工艺次数。
阀体30开设有阀体内腔，阀体30的下端部开设有进油口301，阀体30的侧周壁开设有出油口302，进油口301和出油口302分别与所述阀体内腔相通，阀体内腔内设置有阀芯31和复位弹簧32，阀芯31与阀体内腔内的导向孔滑动配合，阀体30的下磁轭部分开设有中心通孔，所述中心通孔连通所述阀体内腔。顶杆20从阀体30的中心通孔伸入所述阀体内腔并顶靠在动衔铁12和阀芯31之间，顶杆20不与动衔铁12固定连接，两者之间没有同轴度要求，因而降低了制造成本。
阀芯31的中央开设有压力平衡孔311，压力平衡孔311连通阀芯31上下两端的阀体内腔，压力平衡孔311包括相互连通的轴向孔和径向孔。在阀芯31和阀体30上开设有周围泄压油道b1，周围泄压油道b1将位于阀芯31上方的阀体内腔与出油口302处的低压区域连通。周围泄压油道b1包括开设于阀芯31周面上的环形泄压槽312、开设于阀芯31上的阀芯泄压孔313以及开设于阀体30上的阀体泄压孔303，阀芯泄压孔313与环形泄压槽312连通，在阀的开启或关闭过程中，环形泄压槽312选择性的与阀体泄压孔303连通或封闭。
在大流量的工况下，由于阀芯31开设有压力平衡孔311，压力平衡孔311连通阀芯31两端的阀体内腔，而且在阀芯31和阀体30上开设有周围泄压油道b1，周围泄压油道b1将位于阀芯31上方的阀体内腔与出油口302处的低压区域连通，使得阀芯下方腔机油压力p2形成压力梯度，该压力梯度是中间高，周围低，阀芯上方腔机油压力p1也形成压力梯度，该压力梯度也是中间高，周围低，因而阀芯31上下两端的油压能够基本保持平衡，消除了机油压力梯度对阀芯造成的压力不平衡影响，通过控制电磁力和设置弹簧力就能精确控制阀芯的位置，从而可以精确控制机油流量，提高活塞温度的调控精度，避免了在阀关闭过程中，出现不受人为控制的阀芯主动关闭现象，也避免了在阀开启过程中，出现阀芯开启不了的现象。
为了进一步理解本发明的构思，本实施例将阀的开启和关闭分解成四个工作状态，分别说明如下。
1)开启状态：阀完全开启时，阀体30上的阀体卸油孔303与阀芯31上的环形泄压槽312连通，可以起到压力平衡的作用，由于该阀是常开的，这条周围泄压油道b1会额外卸掉一部分机油，但对阀的功能没有影响。
2)关闭过程中：阀体泄压孔303一直与阀芯31上的环形泄压槽312连通，阀正常工作。
3)关闭瞬间：在阀刚刚关闭的瞬间，阀芯31能完全将出油口302挡住，此时阀体泄压孔303与阀芯31上的环形泄压槽312仍然是连通的，阀芯31的受力仍然是平衡的。
4)完全关闭状态：在阀关闭后，随着阀芯31继续下移，此时，阀芯31上的环形泄压槽312将不再与阀体泄压孔303连通，阀体泄压孔303被阀芯31外圆挡住，此时，阀已经没有流量了，阀芯下方腔内也就没有压力梯度了，阀芯通过上方的压力平衡孔311就能起到压力平衡作用。
实施例2
如图6和图7所示，实施例2与实施例1的结构基本相同，不同之处在于周围泄压油道的设置方式不同，周围泄压油道b2开设在阀芯31上，周围泄压油道b2包括多条开设于阀芯31外周面的周向均布的纵向泄压槽314，在阀开启或关闭的过程中，纵向泄压槽314时刻将位于阀芯31上方的阀体内腔与所述出油口302处的低压区域连通，达到压力平衡的目的。为了给阀芯31提供润滑，阀芯31的外周面设置有多道周向设置的储油凹槽315，该结构在实施例1中也可以实施。
本发明不局限于上述实施例，例如，在实施例2中不设置纵向泄压槽314，而是调整阀芯31的外周面与阀体30的内腔导向孔之间的环形过流间隙，使该环形过流间隙的流量不小于压力平衡孔311的流量，那么该环形过流间隙就起到了周围泄压油道的作用。
一切基于本发明的构思、原理、结构及方法所做出的种种改进，都将落入本发明的保护范围之内。
1.一种发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，包括：
电磁铁装置、阀装置以及用于将所述电磁铁装置产生的电磁力传递给所述阀装置的推杆；
所述电磁铁装置包括电磁线圈，所述电磁线圈的外侧设置有壳体，所述电磁线圈的内侧设置有隔磁套，所述电磁线圈的上端设置有上磁轭，所述电磁线圈的下端设置有下磁轭，所述隔磁套内设置有动衔铁，所述动衔铁与所述隔磁套滑动配合；
所述阀装置包括阀体，所述阀体与所述下磁轭一体设置，所述阀体的下磁轭部分设置有内连接部和外连接部，所述外连接部与所述壳体固定连接，所述内连接部伸入所述隔磁套内并与之密封连接；所述阀体开设有阀体内腔，所述阀体的下端部开设有进油口，所述阀体的侧周壁开设有出油口，所述进油口和所述出油口分别与所述阀体内腔相通，所述阀体内腔内设置有阀芯和复位弹簧，所述阀芯与所述阀体内腔内的导向孔滑动配合，所述阀体的下磁轭部分开设有中心通孔，所述中心通孔连通所述阀体内腔；
所述顶杆从所述阀体的中心通孔伸入所述阀体内腔并顶靠在所述动衔铁和所述阀芯之间；
所述阀芯的中央开设有压力平衡孔，所述压力平衡孔连通所述阀芯上下两端的阀体内腔；其特征在于，
在所述阀芯与所述阀体之间设置有周围泄压油道，所述周围泄压油道将位于所述阀芯上方的阀体内腔与所述出油口处的低压区域连通。
2.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述周围泄压油道包括开设于所述阀芯周面上的环形泄压槽、开设于所述阀芯上的阀芯泄压孔以及开设于所述阀体上阀体泄压孔，所述阀芯泄压孔与所述环形泄压槽连通，在阀的开启或关闭过程中，所述环形泄压槽选择性的与所述阀体泄压孔连通或封闭。
3.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述周围泄压油道包括多条开设于所述阀芯外周面的纵向泄压槽。
4.如权利要求3所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述纵向泄压槽周向均布。
5.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述周围泄压油道是所述阀芯的外周面与所述阀体的内腔导向孔之间的环形过流间隙，所述环形过流间隙的流量不小于所述压力平衡孔的流量。
6.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述阀芯的外周面设置有多道周向设置的储油凹槽。
7.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述压力平衡孔包括相互连通的轴向孔和径向孔。
8.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述内连接部与所述隔磁套之间设置有第一密封圈。
9.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述外连接部与所述电磁线圈之间设置有第二密封圈。
10.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述上磁轭是板状的导磁板，设置于所述壳体与所述电磁线圈的端部之间。
11.如权利要求1所述的发动机活塞冷却系统大流量智能控制电磁阀，其特征在于，所述外连接部的外周面伸入所述壳体的内周面并过盈连接。
技术总结