磁致伸缩元件驱动的无背压电控柴油喷油器 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缩元件驱动的电控柴油喷油器。
背景技术：
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缩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、回位弹簧、压力弹簧、喷油嘴偶件和阀针，在喷油器壳体内沿轴向依次顺序安装回位弹簧、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。
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。
本发明采用磁致伸缩驱动器、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喷射的目的，由于磁致伸缩元件得磁伸长、去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回位弹簧、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，其结构简单，通过磁致伸缩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缩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。
附图说明：
图1-1～图1-4：一种磁致伸缩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1-2：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；
图3～图3-43：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3-1：控制柱塞结构示意图，
图3-2：控制阀上体结构示意图，
图3-31：调整块结构仰视图，图3-32调整块结构主视剖视图，
图3-33：图3-31的A-A剖视图；
图3-41：控制阀下体结构仰视图，图3-42：控制阀下体结构主视剖视图，
图3-43：图5-1的B-B剖视图。
图4-1～图4-2：壳体结构示意图：
图4-1：主视剖视图，图4-2：左视图；
图5：锁紧螺母结构示意图；
图6：调整垫片结构示意图；
图7-1～图7-2：过渡块结构示意图：
图7-1：主视剖视图，图7-2：仰视图。
图1-1～图1-4中：
1-塑料外壳接线柱、2-磁致伸缩驱动器、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-回位弹簧、9-压力弹簧、10-喷油嘴偶件、11-阀针、12-螺母套、13-高压油管接头；
图2中：
21-磁致伸缩驱动器端盖，22-磁致材料伸缩杆，23-磁致伸缩驱动器线圈，24-磁致伸缩驱动器线架，25-磁致伸缩驱动器顶杆，26-磁致伸缩驱动器预压弹簧，27-磁致伸缩驱动器壳体；
图3～图3-5中：
51-控制柱塞，511-上小轴径端，512-次小轴径段I，513-大轴径凸台，5131-大轴径凸台上端的圆锥面，5132-大轴径凸台下端的圆锥面，514-次小轴径段II，515-下小轴径端；
52-控制阀上体，521-控制阀上体中心孔，5211-控制阀上体下端中心孔壁的圆锥面，522-工作液出口通道III；
53-调整块，531-调整块中心孔，532-通孔，533-沉割槽；
54-控制阀下体，541-控制阀下体中心孔，5411-控制阀下体上端中心孔壁的圆锥面，542-直通孔-工作液通道II，543-斜孔-工作液通道I，544-回油孔。
喷油器进油通道——67、65、73、543、101、542、72、63，
喷油器回油通道——63、542、72、544；
其余标号见文中所述。
具体实施方式：
实施例一：
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6、螺母套12、磁致伸缩驱动器2、无背压二位三通阀5、锁紧螺母3、调整垫片4、过渡块7、回位弹簧8、压力弹簧9和喷油嘴偶件10，在喷油器壳体6内沿轴向依次顺序安装回位弹簧8、过渡块7、无背压二位三通阀5、调整垫片4、锁紧螺母3、磁致伸缩驱动器2，在螺母套12内依次顺序安装压力弹簧9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，磁致伸缩驱动器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。
所述地磁致伸缩驱动器2由顺次安装在磁致伸缩驱动器壳体27内的预压弹簧26、顶杆25、绕在线架24上的线圈23、磁致材料伸缩杆22、端盖21组成(参见图2)，由伸缩杆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5包括其上开有带进油通道及回油通道的控制阀下体54、控制柱塞51、其上开有回油通道的控制阀上体52和调整块53(参见图3)；
所述的控制柱塞51是中段带有1个大轴径凸台513、上下端高同轴度的不等径轴状零件，在中部大轴径凸台与上小轴径端511、下小轴径端515之间分别有次小轴径段I 512、次小轴径段II 514，不同轴径段之间为圆锥过渡(参见图3-1)；
所述的控制阀下体54是带有中心孔的圆柱体状零件、其上有贯穿控制阀下体上下端面并与控制阀下体中心孔541平行的直通孔542形成工作液通道II，另一侧有与控制阀下体中心孔541相通的斜孔543形成工作液通道I，控制阀下体中心孔541与控制柱塞1的下小轴径端515组成偶件，控制阀下体中心孔孔壁上端为圆锥面5411(参见图3-2)；
所述的调整块53是带有调整块中心孔531的薄圆柱体状零件、其上有贯穿调整块53上下端面并与调整块中心孔531平行的通孔532，调整块53与控制阀下体54上端面相邻的端面有一沉割槽533，该沉割槽533从调整块中心孔531向控制阀下体54上的直通孔542延伸与工作液通道II连通(参见图3-3)；
所述的控制阀上体52是1个带有中心孔的圆柱体状零件，其一侧开有一与中心孔相连通的带折弯的回油通道522，控制阀上体中心孔521与控制柱塞51的上小轴径端511组成偶件，控制阀上体中心孔孔壁下端为圆锥面5211(参见图3-4)；
带有中心孔的控制阀下体54、调整块53和控制阀上体52的两端面是高平面度平面，从下往上按控制阀下体54、调整块53和控制阀上体52的次序各零件端面紧密相接、形成密封，控制阀上体中心孔孔壁下端以及控制阀下体中心孔孔壁上端均为圆锥面，控制柱塞51穿过控制阀下体54、调整块53和控制阀上体52的中心孔并与之同轴度安装、并能够在中心孔内灵活移动(参见图3)。
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，其中心有一阶梯形盲孔661、该阶梯形盲孔661的大端与高压油管接头螺纹连接，阶梯形盲孔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4-1、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，其与无背压二位三通阀5下端面相连处有一与中心孔连通的沉割槽74作为回油通道。
喷油器高压进油通道由喷油器壳体的进油孔65和油孔63、过渡块上的进油孔73和油孔72、无背压二位三通阀5控制阀下体工作液通道I 543和工作液通道II、喷油嘴偶件的进油孔101组成。
回油通道由无背压二位三通阀5控制阀下体上的直通孔542、喷油器壳体的油孔63、调整块53与控制阀下体54上端面相邻的端面有一沉割槽533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67进入由喷油器壳体的进油孔65和油孔63、过渡块上的进油孔73和油孔72、无背压二位三通阀5控制阀下体工作液通道I 543和工作液通道II、喷油嘴偶件的进油孔101组成的进油通道，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，无背压二位三通阀5在回位弹簧8作用下，其控制柱塞51上移至控制柱塞51大轴径凸台513上端的圆锥面5131与控制阀上体52下端中心孔壁的圆锥面5211紧配合闭合，高压柴油通过控制阀下体54上的进、出工作液通道II、工作液通道I贯通，高压柴油从无背压二位三通阀54上的油道II 542、过渡块上的油孔72、壳体上的油孔63到达针阀的上部，喷油器不喷油，处于常开状态(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，控制柱塞51下移至其大轴径凸台513下端的圆锥面5132与控制阀下体54上端中心孔壁的圆锥面5411紧配合闭合，高压油通过控制阀下体54上的进油通道II和控制阀上体2上的中心孔相连通的带折弯的回油通道522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1-4)。
当磁致伸缩元件22失去激励时，磁致伸缩杆22轴向缩短恢复常态，被关闭，喷油嘴偶件的压力迅速上升，喷油停止。