专利名称：一种磁致伸缩元件驱动的无背压电控柴油喷油器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电控柴油发动机燃油喷射系统使用的喷油器，特别是使用共轨式电子 控制喷油技术的一种由磁致伸縮元件驱动的电控柴油喷油器。
技术背景-
目前，共轨式电控柴油机的燃油供给系统采用电磁式喷油器将高压柴油喷入汽缸，由于 电磁喷油器的电磁线圈工作时有一定程度的感抗，难以响应更高喷射频率的要求，限制了 柴油机向更低油耗、排放更清洁、更低噪声的方向发展，而且，电控喷油器的喷油咀中使 用的二位三通阀，存在背压产生较大的作用力，需要较大的控制力进行控制。 发明内容，
本发明目的在于提供一种由磁致伸縮元件驱动的无背压电控柴油喷油器，该喷油器采 用磁致伸缩驱动器以及无背压二位三通阀，在较小的控制力下，能使柴油机在十分短暂的 喷油时间里实现数次预喷加主喷的喷油，使柴油机的噪声、油耗、排放、输出功率的各项 技术指标得以改善，以解决现有电磁式喷油器存在的上述问题。
解决其上述技术问题采用的技术方案是 一种磁致伸縮元件驱动的无背压电控柴油喷 油器，包括带进油通道及回油通道的喷油器壳体、螺母套、磁致伸縮驱动器、无背压二位 三通阀、锁紧螺母、调整垫片、过渡块、压力弹簧和喷油嘴偶件，在喷油器壳体内沿轴向 依次顺序安装过渡块、无背压二位三通阀、调整垫片、锁紧螺母、磁致伸缩驱动器，在螺 母套内依次顺序安装压力弹簧、喷油嘴偶件，喷油器壳体的上下端面、过渡块和无背压二 位三通阀以及调整垫片的两端面，磁致伸縮驱动器下端面均是高平面度平面，各零件端面 紧密相接，形成密封，构成了在高压柴油状态下由磁致伸縮驱动器控制无背压二位三通阀 的喷油嘴阀针轴向移动的机构。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果
一、可以实现更精确、更高频率的高压柴油喷射，使多次喷射更加容易实现，从而使 柴油机的噪声、油耗、排放、输出功率的各项技术指标得以改善。
本发明采用磁致伸縮驱动器、无背压二位三通阀，在高压柴油状态下通过磁致伸缩驱 动器驱动控制无背压二位三通阀，达到使用计算机控制系统的弱电信号控制高压柴油精确磁恢复自然常态尺寸的过程可以不受外界干 扰，可以响应更高喷射频率的要求，而无背压二位三通阀，能在小的控制力下动作，可以 实现更精确、更高频率的高压柴油喷射。
二、结构科学、简单、可靠，加工制作方便，成本低。
本发明采用在喷油器壳体内沿轴向依次顺序安装过渡块、无背压二位三通阀、调整垫 片、锁紧螺母、磁致伸縮驱动器，在螺母套内依次顺序安装压力弹簧、喷油嘴偶件，喷油 器壳体的上下端面、过渡块和无背压二位三通阀以及调整垫片的两端面，磁致伸縮驱动器 下端面均是高平面度平面，各零件端面紧密相接，形成密封，构成了在高压柴油状态下由 磁致伸縮驱动器控制无背压二位三通阀的喷油嘴阀针轴向移动的机构，其结构简单，通过 磁致伸縮驱动器驱动控制无背压二位三通阀，可以实现精确的高频率高压柴油喷射，降低 了柴油电控系统关键部件电控喷油器的成本和制造难度。
下面，结合附图对本发明一种磁致伸縮元件驱动的无背压电控柴油喷油器的技术特征 作进一步说明。
图1-1 图1-4: 一种磁致伸縮元件驱动的无背压电控柴油喷油器结构及工作状态示意
图
图1-1:主视剖视图，图l-2:左视图，
图1-3:常态——不喷油状态，图1-4:磁致元件伸长——喷油状态； 图2:磁致伸缩驱动器结构示意图3 图3-3:无背压二位三通阀的整体结构及主要部件结构示意图 图3:无背压二位三通阀的整体结构示意图， 图3-h控制柱塞结构示意图，
图3-21:控制阀外体结构示意图，图3-22:图3-21的A部放大图3-3:控制阀轴结构示意图4-l 图4-2:壳体结构示意图
图4-1:主视剖视图，图4-2:左视图5:锁紧螺母结构示意图6:调整垫片结构示意图7-l 图7-2:过渡块结构示意图
图7-h主视剖视图，图7-2:仰视图。
图l-l 图1-4中l-塑料外壳接线柱，2-磁致伸縮驱动器、3-锁紧螺母、4-调整垫片、5-无背压二位三通 阀、6-喷油器壳体、7-过渡块、8-压力弹簧、9-喷油嘴偶件、10-阀针、11-螺母套、12-高压 油管接头；
图2中
21-磁致伸縮驱动器端盖，22-磁致材料伸縮杆，23—磁致伸缩驱动器线圈，24-磁致伸 縮驱动器线架，25-磁致伸缩驱动器顶杆，26-磁致伸縮驱动器预压弹簧，27-磁致伸缩驱动 器壳体；
图3 图3-3中
51- 控制柱塞，511-大轴径底座，512-直孔-油道11， 513-次小轴径段，5131-控制柱塞 圆锥面，514-小轴径段1， 5141-水平孔，515-小轴径段11， 516-中心盲孔；
52- 控制阀外体，521-控制阀外体的阶梯形通孔，522-控制阀外体阶梯形通孔上的锥面； 53-控制阀轴，531-控制阀轴中心孔-阶梯形通孔，532-控制阀轴大轴径段，533-控制阀
轴锥面；534-控制阀轴小轴径段；54-回位弹簧；
喷油器高压油进油通道——661、 73、油道I、 65、 91、 63、 72、油道II， 喷油器回油通道——63、 72、回油道m、油道II; 其余标号见文中所述。
具体实施例方式
实施例一
一种磁致伸縮元件驱动的无背压电控柴油喷油器，包括带进油通道及回油通道的喷油
器壳体6、螺母套ll、磁致伸縮驱动器2、锁紧螺母3、调整垫片4、无背压二位三通阀5、 过渡块7、压力弹簧8、喷油嘴偶件9和阀针10，在喷油器壳体6内沿轴向依次顺序安装 过渡块7、无背压二位三通阀5、调整垫片4、锁紧螺母3、磁致伸縮驱动器2，在螺母套 11内依次顺序安装压力弹簧8和喷油嘴偶件10，喷油器壳体6的上下端面、过渡块7和无 背压二位三通阀5以及调整垫片4的两端面，磁致伸縮驱动器2的下端面均是高平面度平 面，各零件端面紧密相接，形成密封，构成了在高压柴油状态下由磁致伸縮驱动器控制无 背压二位三通阀的喷油嘴阀针轴向移动的机构(参见图1-1、图l-2);
所述的磁致伸縮驱动器2由顺次安装在磁致伸縮驱动器壳体27内的预压弹簧26、顶 杆25、绕在线架24上的线圈23、磁致材料伸縮杆22、端盖21组成(参见图2)，由伸縮 杆22在线圈23提供的磁场作用下沿磁场方向尺寸发生变化，从而驱动顶杆25移动，预压 弹簧26是根据磁致材料的特性提供预压力，使顶杆25之尺寸变化呈线性，通过改变线圈 23的电流改变磁强度来控制伸缩杆22尺寸变化，实现高精度位移控制。所述的无背压二位三通阀包括控制柱塞51、控制阀外体52、控制阀轴53和回位弹簧 54 (参见图3);
所述的控制柱塞51是一端为大轴径底座511的不等径轴状零件，小轴径段I1515与次 小轴径段513之间为小轴径段1514，小轴径段I 514开有水平孔5141，大轴径底座上开有 由中心盲孔516与水平孔5141构成的T字形油道I 、与中心盲孔516平行的直孔道512 形成油道II，次小轴径段513与小轴径段I 514之间为圆锥面5131过渡(参见图3-l);
所述的控制阀外体52是带有阶梯形通孔521的圆柱体，该阶梯形通孔521的变径处 为圆锥面522 (参见图3-21、图3-22);
所述的控制阀轴53是一个中心孔为3级阶梯形通孔531的不等径轴状零件，控制阀 轴大轴径段532与控制阀轴小轴径534之间为圆锥面533，控制阀轴的阶梯形通孔531大 端的底部有锥面5311 (参见图3-3);
控制柱塞51、控制阀轴53和控制阀外体52从下至上依次安装，控制柱塞51放入控 制阀轴内阶梯形通孔531的大端与其组成偶件并与其底部锥面5311锥面配合，回位弹簧 54置于控制阀轴阶梯形通孔531的中段顶住控制柱塞51，控制阀轴圆锥面533与控制阀外 体52的阶梯形通孔521的台阶的圆锥面522锥面配合，控制阀轴的小轴径534穿过控制阀
外体阶梯形通孔52i的小端，并与其形成圆环状的回油道m，控制柱塞与控制阀外体的配
合面是高平面度平面，各零件端面紧密相接，形成密封，控制柱塞上端圆柱与控制阀轴内 圆孔组成偶件，控制柱塞、控制阀外体、控制阀轴同轴度安装，使得控制柱塞能在控制阀 轴阶梯形通孔531内灵活移动，控制阀轴的轴向压强基本平衡。
所述的喷油器壳体6是包括大径端段61、中段62和小径端段64的不等径3级阶梯的 圆柱体，大径端段61上部有外螺纹、中心有一2级阶梯形盲孔611,该阶梯形盲孔611的 大端用于安放无背压二位三通阀，阶梯形盲孔611底部的两侧分别有贯穿壳体中段和小径 端段的高压进油孔65以及油孔63，中段62左侧有一水平凸台66，其中心有一阶梯形通孔 661、该阶梯形通孔661的大端与高压油管接头螺纹连接，阶梯形通孔661的小孔段为高压 油进油通道与高压进油孔65连通，小径端段64下部有外螺纹、中心亦有一用于安放压力 弹簧的盲孔641 (参见图4-l、图4-2)。
所述的过渡块7为带中心孔71的薄圆柱体，其上有过渡块进油孔73、过渡块油孔72。 喷油器高压进油通道包括喷油器壳体的进油孔661、过渡块上的进油孔73和油孔72、 无背压二位三通阀5上的油道I和油道II 、壳体上的高压进油孔65和油孔63和喷油嘴偶件 的进油孔91;
回油通道由无背压二位三通阀5上的回油道m、油道II、喷油器壳体的油孔63组成。工作过程如下
接通高压柴油后，高压柴油从高压油管通道661进入电控喷油器由喷油器壳体的进油 孔661、过渡块上的进油孔73和油孔72、无背压二位三通阀5上的油道I和油道n、壳体 上的高压进油孔65和油孔63和喷油嘴偶件的进油孔91的进油通道，其中一路到达喷油嘴 偶件的压力室和喷油嘴的阀针阀座，另一路经过壳体中部油孔65、过渡块上的油孔73进 入无背压二位三通阀5，由于磁致伸缩元件处于无磁激励状态时，磁致伸缩杆22保持自然 状态下的长度，在回位弹簧54作用下，控制阀轴53处于控制阀轴圆锥面533与控制阀外 体52的阶梯形通孔521的台阶的圆锥面522锥面紧配合闭合状态，高压油通过控制柱塞 51上的油道I1512与其上的T字形油道I贯通，高压柴油从无背压二位三通阀51上的油道 11512、过渡块上的油孔73、壳体上的油孔63到达阀针的上部，喷油器不喷油，处于常态 (参见图1-3);
当磁致伸缩元件受激励时，磁致伸缩杆22轴向伸长，控制阀轴53下移至控制阀轴阶 梯形通孔531大端底部的锥面5311与控制柱塞51次小轴径段513的圆锥面5131紧配合闭 合，工作液通过控制柱塞51上的油道II与回油道III贯通，喷油嘴阀针11被高压柴油顶起， 高压柴油从喷油嘴阀针10与喷油嘴阀座之间喷出，喷油器喷油。(参见图l-4)。
当磁致伸縮元件22失去激励时，磁致伸縮杆22轴向縮短恢复常态，喷油嘴偶件的压 力迅速上升，喷油停止。
权利要求
1.一种磁致伸缩元件驱动的无背压电控柴油喷油器，包括带进油通道及回油通道的喷油器壳体、螺母套、磁致伸缩驱动器、二位三通阀、锁紧螺母、调整垫片、过渡块、压力弹簧、喷油嘴偶件，其特征在于所述的二位三通阀是无背压二位三通阀，在喷油器壳体内沿轴向依次顺序安装过渡块、无背压二位三通阀、调整垫片、锁紧螺母、磁致伸缩驱动器，在螺母套内依次顺序安装压力弹簧、喷油嘴偶件，喷油器壳体的上下端面、过渡块和无背压二位三通阀以及调整垫片的两端面，磁致伸缩驱动器下端面均是高平面度平面，各零件端面紧密相接，形成密封，构成了在高压柴油状态下由磁致伸缩驱动器控制无背压二位三通阀的喷油嘴阀针轴向移动的机构。
2. 根据权利要求1所述的一种磁致伸縮元件驱动的无背压电控柴油喷油器，其特征 在于所述的无背压二位三通阀，包括其上开有进出油道的控制柱塞、其上有回油通道的 控制阈外体和控制阀轴，其特征在于所述的控制柱塞(51)是一不等径轴状零件，所述 的控制阀外体(52)是带有阶梯形通孔(521)的圆柱体，所述的控制阀轴(53)是一个中 心孔为3级阶梯形通孔(531)的不等径轴状零件，控制阀轴大轴径段(532)与控制阀轴 小轴径(534)之间为圆锥面(533)，控制阔轴的阶梯形通孔(531)大端的底部有锥面(5311)， 控制柱塞(51)、控制阀轴(53)和控制阀外体(52)从下至上依次安装，控制柱塞(51) 放入控制阀轴内阶梯形通孔(531)的大端与其组成偶件并与其底部锥面(5311)锥面配合， 回位弹簧(54)置于控制阀轴阶梯形通孔(531)的中段顶住控制柱塞(51)，控制阀轴圆 锥面(533)与控制阀外体(52)的阶梯形通孔(521)的台阶的圆锥面(522)锥面配合， 控制柱塞与控制阀外体的配合面是高平面度平面，各零件端面紧密相接，形成密封，控制 柱塞上端圆柱与控制阀轴内圆孔组成偶件，控制柱塞、控制阀外体、控制阀轴同轴度安装， 控制柱塞能在控制阀轴阶梯形通孔(531)内灵活移动，控制阀轴的轴向压强基本平衡，控 制阀轴的小轴径(534)穿过控制阀外体阶梯形通孔(521)的小端，并与其形成圆环状的 回油通道III。
3. 根据权利要求1或2所述的一种磁致伸縮元件驱动的无背压电控柴油喷油器，其特 征在于所述的磁致伸縮驱动器由顺次安装在磁致伸縮驱动器壳体内的预压弹簧、顶杆、 绕在线架上的线圈、磁致材料伸縮杆和端盖组成，由伸缩杆在线圈提供的磁场作用下沿磁 场方向尺寸发生变化，从而驱动顶杆移动，通过改变线圈的电流改变磁强度来控制伸縮杆 尺寸变化。
全文摘要
一种磁致伸缩元件驱动的无背压电控柴油喷油器，包括带进油通道及回油通道的喷油器壳体、螺母套、磁致伸缩驱动器、无背压二位三通阀、锁紧螺母、调整垫片、过渡块、压力弹簧和喷油嘴偶件，在喷油器壳体内沿轴向依次顺序安装过渡块、无背压二位三通阀、调整垫片、锁紧螺母、磁致伸缩驱动器，在螺母套内依次顺序安装压力弹簧、喷油嘴偶件，喷油器壳体的上下端面、过渡块和无背压二位三通阀以及调整垫片的两端面，磁致伸缩驱动器下端面均是高平面度平面，各零件端面紧密相接，形成密封，构成了在高压柴油状态下由磁致伸缩驱动器控制无背压二位三通阀的喷油嘴阀针轴向移动的机构，该喷油器可以实现更精确、更高频率的高压柴油喷射。
文档编号F02M51/06GK101649797SQ200810073748
公开日2010年2月17日 申请日期2008年8月16日 优先权日2008年8月16日
发明者千 彭, 威 梁 申请人:柳州福尔曼汽车电子有限公司