CN106050497B - 可变控制自锁式电磁喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供可变控制自锁式电磁喷油器，包括喷油器体、可变控制自锁式电磁组件、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可变控制自锁式电磁组件、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。本发明采用了可变控制自锁式电磁组件，可变控制自锁式电磁组件中永磁体两端均布置有线圈，可选择同时通电或者其中一个通电，实现不同的开关速度，进而实现多种喷油规律；此外，可变控制自锁式电磁组件还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

可变控制自锁式电磁喷油器

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因其自身的高喷射压力、喷油定时和喷油规律柔性可控等特性，已然成为满足日益严格的排放法规和提高柴油机经济性的关键技术手段。电控喷油器作为柴油机电控燃油喷射系统的关键部件，主要通过其内部的电磁执行器实现对喷油规律的灵活控制，因此电控喷油器及其内部组件的性能指标受到人们的重视。目前柴油机正在朝着功耗低、经济性好、喷油规律控制灵活的方向发展，电磁执行器广泛应用于柴油机的电控喷油器中，设法降低执行器的功耗、提高执行器的经济性、加快响应速度，实现更加灵活多变的喷油规律，有利于提高柴油机性能指标，对柴油机发展起到一定促进作用。

发明内容

本发明的目的在于提供可实现多种喷油规律的可变控制自锁式电磁喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明可变控制自锁式电磁喷油器，其特征是：包括喷油器体、可变控制自锁式电磁组件、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可变控制自锁式电磁组件、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；

所述可变控制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，永磁体的上下两端分别设置上线圈和下线圈，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、可变控制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可变控制自锁式电磁组件室，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，球阀回油孔与可变控制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、所述的上线圈为两个以上的线圈，上线圈之间横向排列、纵向排列或者纵横排列，所述的下线圈为两个以上的线圈，下线圈之间横向排列、纵向排列或者纵横排列。

本发明的优势在于：本发明的可变控制自锁式电磁喷油器采用了可变控制自锁式电磁组件，喷油器工作时先导球阀需经历关闭状态、开启过程、开启状态、关闭过程这四个阶段，往复循环完成喷油过程，可变控制自锁式电磁组件仅需在开启过程与关闭过程通电流以控制先导球阀，而关闭状态与开启状态利用组件自身的永磁自锁功能即可维持，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；同时可变控制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；而可变控制自锁式电磁组件中永磁体两端均布置有线圈，可选择同时通电或者其中一个通电，实现不同的开关速度，进而实现多种喷油规律；此外，可变控制自锁式电磁组件还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为可变控制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可变控制自锁式电磁组件关闭状态的磁路示意图，图7b可变控制自锁式电磁组件开启过程的磁路示意图，图7c可变控制自锁式电磁组件的磁路示意图，图7d为可变控制自锁式电磁组件关闭过程的磁路示意图；

图8a为可变控制自锁式电磁组件内永磁体各端线圈横向排列时的结构示意图；图8b为可变控制自锁式电磁组件内永磁体各端线圈纵向排列时的结构示意图；图8c为可变控制自锁式电磁组件内永磁体各端线圈第一种纵横排列时的结构示意图，图8d为可变控制自锁式电磁组件内永磁体各端线圈第二种纵横排列时的结构示意图。

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1-8，本实施方式的组成包括喷油器头紧固螺母1、可变控制自锁式电磁组件2、喷油器体3、先导球阀钢球35、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，将可变控制自锁式电磁组件2、环形垫块18、先导球阀钢球35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可变控制自锁式电磁组件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可变控制自锁式电磁组件室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37与燃油道17，二者相互连通，同时活塞室37通过活塞室进油孔36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34、球阀出油孔33以及球阀座面32，且球阀油道34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；可变控制自锁式电磁组件2所处的可变控制自锁式电磁组件室4与低压油道相连通；利用可变控制自锁式电磁组件2实现对先导球阀开关的运动控制，改变针阀顶杆7上方活塞室37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。

可变控制自锁式电磁组件2由端盖21、上线圈22、永磁体23、垫片24、下线圈25、壳体26、导向环27、阀杆29及非晶合金动铁芯30组成。非晶合金动铁芯30为一中心开有通孔的圆柱体，动铁芯通孔内部装配有阀杆29，阀杆29与动铁芯30之间存在过盈配合，进而非晶合金动铁芯30移动时阀杆29也随之移动；动铁芯30周围布置一永磁体23，永磁体23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，永磁体23两端分别布置有上线圈22、下线圈25，永磁体23内表面与非晶合金动铁芯30外表面之间存在一定的间隙，永磁体23外表面与壳体26内表面贴合；端盖21与壳体26中心均开有通孔，通孔内部装配有阀杆29，阀杆29与端盖21、壳体26之间均存在导向环27，导向环27一方面对阀杆29起到导向作用，同时还起到一定的密封作用；端盖21下表面紧贴着一中心开有通孔的垫片24，减轻与动铁芯的碰撞，先导球阀处于关闭状态时上气隙28高度要大于下气隙31高度。

图7a-图7d示出了可变控制自锁式电磁喷油器中可变控制自锁式电磁组件2的励磁工作原理，当先导球阀处于关闭状态时，永磁体23产生的磁通一部分Φ1经过非晶合金动铁芯30、上气隙28、垫片24、端盖21、壳体26而闭合，另一部分磁通Φ2沿着反方向经过非晶合金动铁芯30、下气隙31、壳体26而闭合，此时由于上气隙28高度大于下气隙31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30所受电磁合力朝下，上线圈22、下线圈25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，上线圈22和线圈25可选择其中一个通电，产生的磁通经过非晶合金动铁芯30、上气隙28、垫片24、端盖21、壳体26、下气隙31而闭合，加强了永磁体23产生的磁通Φ1，减弱了永磁体23产生的磁通Φ2；上线圈22和线圈25亦可同时通电，使得磁通Φ1加强和磁通Φ2减弱更加显著迅速，进而可实现执行器不同的开启速度；当动铁芯30所受合力向上时，开始向上运动，直到动铁芯30上表面碰到垫片24下表面为止，开启状态时上气隙28高度小于下气隙31高度，仅依靠永磁体23可维持动铁芯30于开启位置，无需线圈通电维持；当先导球阀需要关闭时，上线圈22和下线圈25同样可选择同时通电或者其中一个通电，实现不同的关闭速度，但是通电方向与之前相反，这样减弱了永磁体23产生的磁通Φ1，加强了永磁体23产生的磁通Φ2，动铁芯30重新回到关闭位置，关闭过程与上述开启过程一致。上述可变控制自锁式电磁组件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自身永磁自锁功能实现，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；同时可变控制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；此外，可变控制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。可变控制自锁式电磁组件2工作有多种通电方式选择，可实现对执行器开关速度的不同控制，进而实现多种喷油规律，更好地适应柴油机全工况工作，有效降低柴油机功耗，提高其经济性。

实施方式2：

本实施方式是改变了第一种实施方式中可变控制自锁式电磁组件2内的上线圈22和/或下线圈25，将其由原来的单一线圈变为多个线圈，多个线圈可以成横向排列、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，加快了可变控制自锁式电磁组件2响应速度，改善可变控制自锁式电磁喷油器的响应特性，此外一侧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 (3)

1.可变控制自锁式电磁喷油器，其特征是：包括喷油器体、可变控制自锁式电磁组件、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可变控制自锁式电磁组件、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；

所述可变控制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，永磁体的上下两端分别设置上线圈和下线圈，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、可变控制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可变控制自锁式电磁组件室，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，球阀回油孔与可变控制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；

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。

2.根据权利要求1所述的可变控制自锁式电磁喷油器，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所述的可变控制自锁式电磁喷油器，其特征是：所述的上线圈为两个以上的线圈，上线圈之间横向排列、纵向排列或者纵横排列，所述的下线圈为两个以上的线圈，下线圈之间横向排列、纵向排列或者纵横排列。