CN105927436A - 自锁式电磁控制喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供自锁式电磁控制喷油器，包括喷油器体、自锁式电磁组件、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自锁式电磁组件、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。本发明自锁式电磁组件仅在开启过程和关闭过程需通电流控制先导球阀，而关闭状态和开启状态利用其永磁自锁功能实现，无需通电流，使得电磁组件功耗大大减小，线圈发热量降低，安全可靠性提高；同时，自锁式电磁组件取消了传统电磁组件中的复位弹簧，避免了长期工作带来的弹簧机械损坏，提高了喷油器工作的整体可靠性。

Description

自锁式电磁控制喷油器

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

随着柴油机电子控制技术的不断发展，柴油机电控燃油喷射系统正在逐渐取代机械式燃油喷射控制系统，成为柴油机燃油喷射的关键技术。电控喷油器作为柴油机电控燃油喷射系统的关键部件，其内部的电磁执行器凭借其自身的结构简单、快速响应、成本低等优点被广泛地应用，电控喷油器及其内部组件的性能指标同样受到人们的重视。目前柴油机正在朝着低功耗、高经济性方向发展，电磁执行器广泛应用于柴油机的电控喷油器中，设法降低执行器功耗、提高其安全可靠性、加快其响应速度，实现更加灵活多变的喷油规律，有益于提高柴油机的经济性、促进柴油机发展。

发明内容

本发明的目的在于提供无需通电流便可实现自锁功能的自锁式电磁控制喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明自锁式电磁控制喷油器，其特征是：包括喷油器体、自锁式电磁组件、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自锁式电磁组件、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；

所述自锁式电磁组件包括壳体、端盖、阀杆、非晶合金动铁芯、永磁体，端盖安装在壳体里，端盖和壳体上均设置通孔，阀杆分别穿过端盖和壳体的通孔，非晶合金动铁芯和永磁体均设置在壳体里，非晶合金动铁芯安装在阀杆外部且与阀杆过盈配合，永磁体安装在壳体内壁和非晶合金动铁芯之间，永磁体贴合在壳体内壁上并与非晶合金动铁芯留有间隙，永磁体的上端设置线圈，非晶合金动铁芯与端盖之间形成上气隙，非晶合金动铁芯与壳体之间形成下气隙；

先导球阀座上方安装环形垫块，环形垫块、自锁式电磁组件的壳体以及先导球阀座三者围成连通低压油道的自锁式电磁组件室，先导球阀座里设置球阀出油孔、球阀回油孔、球阀油道以及先导球阀钢球，球阀回油孔与自锁式电磁组件室相通，球阀出油孔与球阀油道相通，阀杆与先导球阀钢球相连；

控制活塞体里设置燃油道，燃油道与球阀油道相通，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，活塞室连通燃油道，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，喷油器体里设置喷油器体进油道、主油道，主油道连通喷油器体进油道，喷油器体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喷油器体进油道，盛油槽通过盛油槽进油道连通主油道，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、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。

2、先导球阀钢球在阀杆的作用压在球阀出油孔上或离开球阀出油孔，使得球阀出油孔与球阀回油孔相互断开或连通，先导球阀钢球压在球阀出油孔上时，上气隙高度大于下气隙高度。

3、线圈的数量为两个以上，线圈之间横向排列、纵向排列或者纵横排列。

4、永磁体是径向磁化的完整磁环或是等分圆弧，等分圆弧紧密布置或均匀间隔分布。

本发明的优势在于：本发明的自锁式电磁控制喷油器采用了自锁式电磁组件，喷油器工作时先导球阀经历了关闭状态、开启过程、开启状态以及关闭过程这四个阶段进而实现喷油，自锁式电磁组件仅在开启过程和关闭过程需通电流控制先导球阀，而关闭状态和开启状态利用其永磁自锁功能实现，无需通电流，使得电磁组件功耗大大减小，线圈发热量降低，安全可靠性提高；同时自锁式电磁组件采用非晶合金动铁芯，具有矫顽力小、剩磁低等电磁特性，使得铁芯损耗大大降低，进一步地降低功耗，响应速度加快；此外，自锁式电磁组件取消了传统电磁组件中的复位弹簧，避免了长期工作带来的弹簧机械损坏，提高了喷油器工作的整体可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为自锁式电磁组件的结构示意图；

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为非晶合金动铁芯及其内部阀杆的俯视图；

图6a为永磁体是完整磁环的示意图，图6b为永磁体是等分的圆弧永磁体且为紧密布置的示意图，图6c为永磁体是等分的圆弧永磁体且为等分均匀间隔分布的示意图；

图7a为先导球阀处于关闭状态时的自锁式电磁组件磁路示意图，图7b为先导球阀处于开启过程时的自锁式电磁组件磁路示意图，图7c为先导球阀处于开启状态时的自锁式电磁组件磁路示意图，图7d为先导球阀处于关闭过程时的自锁式电磁组件磁路示意图；

图8a为自锁式电磁组件内部线圈横向排列时的结构示意图，图8b为自锁式电磁组件内部线圈纵向排列时的结构示意图，图8c为自锁式电磁组件内部线圈第一种纵横排列方式的结构示意图，图8d为自锁式电磁组件内部线圈第二种纵横排列方式的结构示意图。

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1-8，本实施方式的组成包括喷油器头紧固螺母1、自锁式电磁组件2、喷油器体3、先导球阀钢球34、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和环形垫块18。针阀顶杆7、控制活塞体6依次从喷油器体3上部装入，将自锁式电磁组件2、环形垫块18、先导球阀钢球34以及先导球阀座5按照合适的顺序装配到一起后使其整体共同置于控制活塞体6之上，利用喷油器最上方的喷油器头紧固螺母1将其固定住。这部分组件中环形垫块18的存在不仅对其上方的自锁式电磁组件2起到固定的作用，环形垫块18的高度大小还决定着其内部与低压油道连通的自锁式电磁组件室4空间大小，进而影响燃油泄压速度，依照具体的实际工作情况调整环形垫块18的高度，对应喷油器性能良好。针阀复位弹簧9与针阀复位弹簧座8组合到一起，并且针阀复位弹簧9由针阀顶杆7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，通过喷嘴紧固螺帽11将喷嘴10与喷油器体3紧密地固定在一起。控制活塞体6与针阀顶杆7为一耦件，其上设有活塞室36与燃油道17，二者相互连通，同时活塞室36通过活塞室进油孔35与喷油器体进油道16相互连通；先导球阀座5上设有球阀油道33、球阀出油孔32以及球阀座面31，且球阀油道33与控制活塞体6上燃油道17相连通；喷嘴上盛油槽14通过盛油槽进油道15、主油道19与喷油器体进油道16相连通；自锁式电磁组件2所处的自锁式电磁组件室4与低压油道相连通；利用自锁式电磁组件2实现对先导球阀开关的控制，改变针阀顶杆7上方活塞室36内部燃油压力大小，针阀顶杆7上下方燃油的压力差随之变化，控制针阀12的抬起与落座，使得喷口13喷油，最终控制喷油器的喷油状况。

自锁式电磁组件2由端盖21、垫片22、线圈23、永磁体24、导向环25、阀杆26、非晶合金动铁芯27和壳体28组成。非晶合金动铁芯27为一中心开有通孔的圆柱体，动铁芯通孔内部装配有阀杆26，阀杆26与非晶合金动铁芯27之间过盈配合，进而非晶合金动铁芯27移动时阀杆26也随之移动；非晶合金动铁芯27侧面布置有线圈23；永磁体24为径向磁化的完整磁环或者等分的圆弧永磁体，等分的圆弧永磁体则紧密布置或者均匀间隔分布，位于线圈23下方的空间内，其内表面与非晶合金动铁芯27侧表面之间存在一定的间隙，外表面与壳体28的内表面贴合；端盖21与壳体28中心均开有通孔，通孔内部装配有阀杆26，阀杆26与端盖21、壳体28之间均存在导向环25，导向环25不仅对阀杆26起到导向作用，同时还起到一定的密封作用；端盖21的下表面紧贴着一中心开有通孔的垫片22，减轻与动铁芯的碰撞，自锁式电磁组件2处于关闭状态时上气隙29高度要大于下气隙30高度。

图7a-图7d示出了自锁式电磁控制喷油器中控制先导球阀开关的自锁式电磁组件2励磁工作原理。当先导球阀处于关闭位置时，永磁体24产生的磁通一部分Φ1经过非晶合金动铁芯27、上气隙29、垫片22、端盖21、壳体28而闭合，另一部分磁通Φ2沿着反方向经过动铁芯27、下气隙30、壳体28而闭合，此时由于上气隙29高度大于下气隙30高度，Φ1磁通回路磁阻大于Φ2磁通回路磁阻，致使Φ1小于Φ2，使得非晶合金动铁芯27所受电磁合力朝下，线圈23无需通电即可使先导球阀保持关闭状态，实现关闭状态自锁；当先导球阀需要打开时，线圈23通以特定方向的电流，产生的磁通经过动铁芯27、上气隙29、垫片22、端盖21、壳体28、下气隙30而闭合，加强了永磁体24产生的磁通Φ1，减弱了永磁体24产生的磁通Φ2，当非晶合金动铁芯27所受合力向上时，开始向上运动，直到非晶合金动铁芯27上表面碰到垫片22下表面为止，开启状态时上气隙29高度小于下气隙30高度，仅依靠永磁体24可维持非晶合金动铁芯27于开启位置，实现开启状态自锁，线圈无需通电以维持；当先导球阀需要关闭时，则线圈23通与之前相反方向的电流，减弱了永磁体24产生的磁通Φ1，加强了永磁体24产生的磁通Φ2，使得非晶合金动铁芯27再次回到关闭位置，关闭过程与上述开启过程一致。上述自锁式电磁组件2励磁过程表明，仅在先导球阀开启过程和关闭过程需通电流，而关闭状态和开启状态利用其永磁自锁功能实现，无需通电流，使得电磁组件功耗大大减小，线圈发热量降低，安全可靠性提高；同时自锁式电磁组件采用非晶合金动铁芯，具有矫顽力小、剩磁低等电磁特性，使得铁芯损耗大大降低，进一步地降低功耗，响应速度加快；此外，自锁式电磁组件取消了传统电磁组件中的复位弹簧，避免了长期工作带来的弹簧机械损坏，提高了喷油器工作的整体可靠性。

实施方式2：

本实施方式改变了实施方式1中自锁式电磁组件2内部的线圈个数，由原来的一个线圈增加至多个线圈，多个线圈在自锁式电磁组件2内部可以成横向排列、纵向排列或者纵横排列，通电方式与之前相同，这样相对地降低了单个线圈匝数，线圈工作时的有效电感随之降低，线圈内部激励电流响应速率提升，加快了自锁式电磁组件2响应速度，提高了自锁式电磁控制喷油器的响应特性，此外单个线圈失效其他线圈仍可工作，进一步提高喷油器安全可靠性。

Claims (9)

1.自锁式电磁控制喷油器，其特征是：包括喷油器体、自锁式电磁组件、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自锁式电磁组件、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；

所述自锁式电磁组件包括壳体、端盖、阀杆、非晶合金动铁芯、永磁体，端盖安装在壳体里，端盖和壳体上均设置通孔，阀杆分别穿过端盖和壳体的通孔，非晶合金动铁芯和永磁体均设置在壳体里，非晶合金动铁芯安装在阀杆外部且与阀杆过盈配合，永磁体安装在壳体内壁和非晶合金动铁芯之间，永磁体贴合在壳体内壁上并与非晶合金动铁芯留有间隙，永磁体的上端设置线圈，非晶合金动铁芯与端盖之间形成上气隙，非晶合金动铁芯与壳体之间形成下气隙；

先导球阀座上方安装环形垫块，环形垫块、自锁式电磁组件的壳体以及先导球阀座三者围成连通低压油道的自锁式电磁组件室，先导球阀座里设置球阀出油孔、球阀回油孔、球阀油道以及先导球阀钢球，球阀回油孔与自锁式电磁组件室相通，球阀出油孔与球阀油道相通，阀杆与先导球阀钢球相连；

控制活塞体里设置燃油道，燃油道与球阀油道相通，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，活塞室连通燃油道，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，喷油器体里设置喷油器体进油道、主油道，主油道连通喷油器体进油道，喷油器体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喷油器体进油道，盛油槽通过盛油槽进油道连通主油道，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所述的自锁式电磁控制喷油器，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。

3.根据权利要求1或2所述的自锁式电磁控制喷油器，其特征是：先导球阀钢球在阀杆的作用压在球阀出油孔上或离开球阀出油孔，使得球阀出油孔与球阀回油孔相互断开或连通，先导球阀钢球压在球阀出油孔上时，上气隙高度大于下气隙高度。

4.根据权利要求1或2所述的自锁式电磁控制喷油器，其特征是：线圈的数量为两个以上，线圈之间横向排列、纵向排列或者纵横排列。

5.根据权利要求3所述的自锁式电磁控制喷油器，其特征是：线圈的数量为两个以上，线圈之间横向排列、纵向排列或者纵横排列。

6.根据权利要求1或2所述的自锁式电磁控制喷油器，其特征是：永磁体是径向磁化的完整磁环或是等分圆弧，等分圆弧紧密布置或均匀间隔分布。

7.根据权利要求3所述的自锁式电磁控制喷油器，其特征是：永磁体是径向磁化的完整磁环或是等分圆弧，等分圆弧紧密布置或均匀间隔分布。

8.根据权利要求4所述的自锁式电磁控制喷油器，其特征是：永磁体是径向磁化的完整磁环或是等分圆弧，等分圆弧紧密布置或均匀间隔分布。

9.根据权利要求5所述的自锁式电磁控制喷油器，其特征是：永磁体是径向磁化的完整磁环或是等分圆弧，等分圆弧紧密布置或均匀间隔分布。