CN105888904A - 非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，喷油器体里自上而下依次安装非晶合金电磁铁组件、先导球阀座、控制活塞体、针阀顶杆，喷嘴通过喷嘴紧固螺母固定在喷油器体下方，针阀安装在喷嘴里。本发明相对于传统的硅钢片磁极，铁芯损耗大大降低，另外，在非晶合金电磁铁组件中的副磁极与线圈之间还存在一铜环，由于铜自身具有良好的导电性，不断增强的磁场会在铜环中产生较大的感生电流以延缓磁通量的增加，结果大大减小了线圈工作时的有效电感，加快线圈驱动电流的增加速度，阀杆运动响应加快，有利于提高非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器的响应速度，同时减小损耗。

Description

非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种喷油器，具体地说是柴油机喷油器。

背景技术

随着社会的发展与科技的进步，柴油机行业面临能源问题和环境问题所带来的压力越来越大，柴油机必须采用相应的解决措施以提高柴油机性能、改善柴油机经济性、排放性等，柴油机电控燃油系统因其自身的高喷射压力、高控制精度、高控制自由度等良好特点，已然成为提高柴油机性能的必要措施，电控喷油器作为电控燃油系统的重要执行部件，其自身的响应速度极大程度地影响了电控燃油系统的喷油速率且高速电磁铁组件是电控喷油器内部的重要执行部件之一。电控喷油器在长期运行时，其内部的高速电磁铁组件工作过程往往会伴随着大量的损耗，其中铁芯损耗最为显著。这些损耗在形成之后往往会以热能的形式存在，一方面是对能源的浪费，另一方面会逐渐提高高速电磁铁组件工作温度，降低其长期运行寿命，高速电磁铁组件寿命的缩短会使得整个电控喷油器的寿命缩短。目前针对柴油机行业面临的能源问题、环境问题以及一直以来人们对柴油机性能不断提高的期望，柴油机仍需进一步地改善自身性能同时节约能源，以应对需求。

发明内容

本发明的目的在于提供柴油机全工况下具有高响应速度、低损耗特性的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：包括喷油器体、非晶合金电磁铁组件、先导球阀座、控制活塞体、针阀推杆、针阀、喷嘴，喷油器体里自上而下依次安装非晶合金电磁铁组件、先导球阀座、控制活塞体、针阀顶杆，喷嘴通过喷嘴紧固螺母固定在喷油器体下方，针阀安装在喷嘴里；

所述非晶合金电磁铁组件包括壳体、复合铁芯、阀杆、衔铁，壳体为中空的圆柱体，圆柱体的上方设置上端面，上端面上设置通孔，壳体里安装内圆筒，内圆筒穿过上端面的通孔，所述复合铁芯包括主磁极、副磁极、磁轭，主磁极、副磁极、磁轭均设置在壳体里，主磁极和磁轭安装在内圆筒的外部，副磁极安装在主磁极的外部，磁轭位于主磁极和副磁极的上方，副磁极内壁安装铜环，铜环与主磁极之间设置由密封树脂密封的线圈骨架，线圈骨架里绕制线圈，内圆筒内壁攻有螺纹，内圆筒里设置复位弹簧，螺栓通过螺纹安装在内圆筒上端部，螺栓和复位弹簧之间设置连接块，复位弹簧下方连接阀杆，阀杆的上端部安装在衔铁里；

先导球阀座上方安装隔板，隔板上方安装垫块，隔板里设置隔板室，垫块、隔板以及非晶合金电磁铁组件形成与低压油道相通的电磁铁组件室，隔板室与电磁铁组件室相通，先导球阀座里设置球阀出油孔、球阀回油孔以及球阀，球阀回油孔与隔板室相通，阀杆穿过隔板并与球阀相连；

控制活塞体里设置球阀油道，针阀顶杆的上端部安装在控制活塞体里，针阀顶杆与控制活塞体之间形成活塞室，活塞室与球阀油道相通，针阀顶杆下端套有针阀复位弹簧座和针阀复位弹簧，针阀复位弹簧位于针阀复位弹簧座和针阀之间，喷油器体里设置进油道、主油道，进油道连通高压燃油道，喷嘴里设置盛油槽，活塞室通过活塞室进油孔连通进油道，盛油槽通过盛油槽进油道连通主油道，主油道连通进油道，针阀与喷嘴之间形成压力室，压力室与盛油槽相通，压力室的端部为喷口。

本发明还可以包括：

1、所述主磁极和副磁极由非晶合金绕制而成。

2、活塞室对针阀顶杆向下的压力作用面积大于盛油槽对针阀向上的压力作用面积；线圈未通电时，阀杆在复位弹簧的作用下使球阀压在球阀出油孔上，球阀出油孔与球阀回油孔相互断开，线圈通电时，阀杆在磁力作用下带动球阀抬起，球阀出油孔与球阀回油孔相互连通。

3、壳体的圆柱体内表面与副磁极外壁平齐，壳体上端面的下表面与磁轭上表面平齐。

4、壳体的圆柱体下端延伸出凸缘，其上表面与副磁极的下表面表面平齐；所述的凸缘为完整的圆环形凸缘或等分均匀间隔分布的圆弧凸缘。

本发明的优势在于：本发明中关键的非晶合金电磁铁组件，应用新型材料非晶合金与传统的硅钢片材料共同来制造电磁铁组件中复合铁芯部分，在非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器工作时，非晶合金电磁铁组件时刻处在变化的电磁场中，在其内部的复合铁芯处存在一定的铁芯损耗(磁滞损耗和涡流损耗)，主副磁极由非晶合金绕制而成，具有矫顽力小、剩磁低、厚度低等特点，相对于传统的硅钢片磁极，铁芯损耗大大降低，另外，在非晶合金电磁铁组件中的副磁极与线圈之间还存在一铜环，由于铜自身具有良好的导电性，不断增强的磁场会在铜环中产生较大的感生电流以延缓磁通量的增加，结果大大减小了线圈工作时的有效电感，加快线圈驱动电流的增加速度，阀杆运动响应加快，有利于提高非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器的响应速度，同时减小损耗，在一定程度上提高了喷油器自身的长期运行寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为非晶合金电磁铁组件的放大视图；

图3为图1中的Ⅰ放大视图；

图4为图1中的Ⅱ放大视图；

图5为图2中内圆筒及其内部组件的放大视图；

图6a为主磁极与内圆筒结构示意图；图6b副磁极与铜环结构示意图；

图7a为壳体下方凸缘为完整圆环时的结构示意图，图7b为壳体下方凸缘为等分均匀间隔分布的圆弧凸缘时的结构示意图。

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：

实施方式1：

结合图1-7，本实施方式的组成包括喷油器头紧固螺母1、非晶合金电磁铁组件2、喷油器体3、电磁铁组件室4、先导球阀座5、控制活塞体6、针阀顶杆7、针阀复位弹簧座8、针阀复位弹簧9、喷嘴10、喷嘴紧固螺帽11、针阀12、隔板18、止位环19、垫块20这些组件。针阀顶杆7、控制活塞体6依次从喷油器体3上部装入，将非晶合金电磁铁组件2、电磁先导球阀、隔板18、止位环19、垫块20以及先导球阀座5按照合理的顺序装配到一起后最终共同置于控制活塞体6之上，由最上方的喷油器头紧固螺母1将其固定住，针阀复位弹簧9与针阀复位弹簧座8组合到一起，并且将针阀复位弹簧9由针阀顶杆下端套入针阀顶杆7，上述部件依次从喷油器体3下部装入，针阀阀杆7下表面与针阀12上表面紧密接触，位于针阀阀杆7与针阀12之间的针阀复位弹簧9存在一定预紧长度，与针阀阀杆7、针阀12之间均存在相互作用力，喷嘴10位于喷油器最下方，利用喷嘴紧固螺帽11将喷油器体3与喷嘴10紧密地连接到一起。控制活塞体6与针阀顶杆7为一耦件，其上设有活塞室32与球阀油道17，两者相互连通，同时活塞室32通过活塞室进油孔31与喷油器体进油道16相连通；球阀座5上设有球阀出油孔23及球阀座面；喷嘴10上盛油槽14通过盛油槽进油道15、主油道25与喷油器体进油道16相连通；非晶合金电磁铁组件2所处的电磁铁组件室4与低压油道相连通；通过非晶合金电磁铁组件2完成对球阀21的运动控制，改变针阀顶杆7上方燃油压力大小，针阀顶杆7上下方燃油的压力之差随之变化，控制针阀12的抬起与回座，使得喷口13喷油，最终控制喷油器的喷油状况。

非晶合金电磁铁组件2由壳体41、磁轭42、螺栓43、连接块44、铜环45、阀杆46、线圈骨架47、主磁极48、线圈49、密封树脂50、副磁极51、复位弹簧52、内圆筒53及衔铁54组成。非晶合金电磁铁组件2中的内圆筒53为一空心圆柱体，内部由上至下分别装有螺栓43、连接块44、复位弹簧52，为便于各个组件的安装，内圆筒53内表面处攻有螺纹，螺栓43可沿着螺纹上下移动，复位弹簧52预紧长度随之变化，进而可调节弹簧预紧力大小。主磁极48为一中心开有通孔的圆柱体，沿着内圆筒53的外表面，由非晶合金材料绕制而成。磁轭42布置在主磁极48的上方，中心同样开有通孔，由硅钢片叠加而成。主磁极48两端布置有线圈骨架47，一定匝数的线圈49绕制在线圈骨架47上，由密封树脂50将其密封，铜环45布置在密封树脂50外侧，除铜环45自身作用之外，还可以作为副磁极51的支撑体，副磁极51正是由非晶合金绕在其上而成的，主磁极48、副磁极51、磁轭42三者共同构成复合铁芯。在复合铁芯下端还布置有衔铁54及控制阀杆46，控制阀杆46上表面与复位弹簧52相接触且控制阀杆46与止位环19紧密配合，联合隔板18，调节止位环19在阀杆46位置可有效地控制阀杆升程大小。壳体41由两部分构成，上方的壳体为一开有通孔的圆柱体，下表面与磁轭42上表面平齐，另一部分壳体为一空心的圆柱体，其内表面与副磁极51外表面平齐，下端近线圈侧延伸出完整的圆环形凸缘且凸缘上表面与复合铁芯下表面平齐。

本发明的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器是这样工作的：当非晶合金电磁铁组件2内的线圈49尚未通电时，高压燃油经由喷油器体进油道16开始分散流动，一部分燃油经由盛油槽油道15进入针阀附近的盛油槽14内，另一部分燃油经由活塞室喷油孔31进入活塞室32中，最终使得喷油器体进油道16、主油道25、盛油槽进油道15、盛油槽14、压力室26、活塞室进油孔31、活塞室32、球阀油道17及球阀出油孔23全部充满高压燃油且各个部分燃油相通，活塞室32对针阀顶杆7向下的压力作用面积大于盛油槽14对针阀12向上的压力作用面积，二者作用导致针阀12在液力作用不能抬起，喷油器此时不喷油；当非晶合金电磁铁组件2内的线圈49通电时，铜环45内部会产生电流，阻碍磁场磁通量增加，最终效果使得线圈49有效电感大大降低，提高驱动电流上升速度，响应速度加快，非晶合金电磁铁组件2迅速工作，由于电磁铁组件2内主副磁极由非晶合金绕制而成，非晶合金具有矫顽力小、剩磁低、厚度低等特点，工作过程铁芯损耗大大降低，在电磁控制作用下，阀杆46随之向上运动，阀杆46升程由止位环19在阀杆46所处位置所决定，电磁先导球阀伴随其一起向上运动，球阀出油孔23打开，燃油再通过隔板18上通孔油道进入到电磁铁组件室4内，而电磁铁组件室4又与低压油道相连通，使得活塞室32内部燃油压力迅速降低，当活塞室32对针阀顶杆7向下的压力小于盛油槽14对针阀12向上的压力时，针阀12迅速抬起，喷油器喷孔打开，高压燃油随之喷出。当电磁铁组件内线圈49再断电，衔铁54在复位弹簧52的作用下复位，电磁先导球阀被关闭，活塞室32中压力再升高至最初高压状态，针阀12落座，喷油结束；

实施方式2：

本实施方式是改变第实施方式1中的非晶合金电磁铁组件2中壳体41的下方部分沿近线圈侧延伸出的凸缘的结构组合形式，凸缘由完整的圆环凸缘变为等分均匀间隔分布的圆弧凸缘，对于非晶合金电磁铁组件同样起到固定作用，这样能节省凸缘材料，且相对地增加非晶合金电磁铁组件中复合铁芯与温度较低燃油的接触面积，起到增强散热的目的。

Claims (9)

1.非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：包括喷油器体、非晶合金电磁铁组件、先导球阀座、控制活塞体、针阀推杆、针阀、喷嘴，喷油器体里自上而下依次安装非晶合金电磁铁组件、先导球阀座、控制活塞体、针阀顶杆，喷嘴通过喷嘴紧固螺母固定在喷油器体下方，针阀安装在喷嘴里；

所述非晶合金电磁铁组件包括壳体、复合铁芯、阀杆、衔铁，壳体为中空的圆柱体，圆柱体的上方设置上端面，上端面上设置通孔，壳体里安装内圆筒，内圆筒穿过上端面的通孔，所述复合铁芯包括主磁极、副磁极、磁轭，主磁极、副磁极、磁轭均设置在壳体里，主磁极和磁轭安装在内圆筒的外部，副磁极安装在主磁极的外部，磁轭位于主磁极和副磁极的上方，副磁极内壁安装铜环，铜环与主磁极之间设置由密封树脂密封的线圈骨架，线圈骨架里绕制线圈，内圆筒内壁攻有螺纹，内圆筒里设置复位弹簧，螺栓通过螺纹安装在内圆筒上端部，螺栓和复位弹簧之间设置连接块，复位弹簧下方连接阀杆，阀杆的上端部安装在衔铁里；

先导球阀座上方安装隔板，隔板上方安装垫块，隔板里设置隔板室，垫块、隔板以及非晶合金电磁铁组件形成与低压油道相通的电磁铁组件室，隔板室与电磁铁组件室相通，先导球阀座里设置球阀出油孔、球阀回油孔以及球阀，球阀回油孔与隔板室相通，阀杆穿过隔板并与球阀相连；

控制活塞体里设置球阀油道，针阀顶杆的上端部安装在控制活塞体里，针阀顶杆与控制活塞体之间形成活塞室，活塞室与球阀油道相通，针阀顶杆下端套有针阀复位弹簧座和针阀复位弹簧，针阀复位弹簧位于针阀复位弹簧座和针阀之间，喷油器体里设置进油道、主油道，进油道连通高压燃油道，喷嘴里设置盛油槽，活塞室通过活塞室进油孔连通进油道，盛油槽通过盛油槽进油道连通主油道，主油道连通进油道，针阀与喷嘴之间形成压力室，压力室与盛油槽相通，压力室的端部为喷口。

2.根据权利要求1所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：所述主磁极和副磁极由非晶合金绕制而成。

3.根据权利要求1或2所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：活塞室对针阀顶杆向下的压力作用面积大于盛油槽对针阀向上的压力作用面积；线圈未通电时，阀杆在复位弹簧的作用下使球阀压在球阀出油孔上，球阀出油孔与球阀回油孔相互断开，线圈通电时，阀杆在磁力作用下带动球阀抬起，球阀出油孔与球阀回油孔相互连通。

4.根据权利要求1或2所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：壳体的圆柱体内表面与副磁极外壁平齐，壳体上端面的下表面与磁轭上表面平齐。

5.根据权利要求3所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：壳体的圆柱体内表面与副磁极外壁平齐，壳体上端面的下表面与磁轭上表面平齐。

6.根据权利要求1或2所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：壳体的圆柱体下端延伸出凸缘，其上表面与副磁极的下表面表面平齐；所述的凸缘为完整的圆环形凸缘或等分均匀间隔分布的圆弧凸缘。

7.根据权利要求4所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：壳体的圆柱体下端延伸出凸缘，其上表面与副磁极的下表面表面平齐；所述的凸缘为完整的圆环形凸缘或等分均匀间隔分布的圆弧凸缘。

8.根据权利要求5所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：壳体的圆柱体下端延伸出凸缘，其上表面与副磁极的下表面表面平齐；所述的凸缘为完整的圆环形凸缘或等分均匀间隔分布的圆弧凸缘。

9.根据权利要求6所述的非晶合金复合铁芯电磁控制喷油器，其特征是：壳体的圆柱体下端延伸出凸缘，其上表面与副磁极的下表面表面平齐；所述的凸缘为完整的圆环形凸缘或等分均匀间隔分布的圆弧凸缘。