CN106545444B - 一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器，包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、针阀座、喷嘴。限流阀组件位于蓄压腔内部，保证大喷油量条件下，各缸喷油过程的稳定。下方设置有电磁阀组件和针阀组件。电磁阀采用两位三通阀形式，以减少动态回油量。控制腔内部安置有控制滑块，并同中间块接触，起到减缓喷射初期的喷油速率和加快针阀落座响应的作用。控制滑块上加工有进油节流孔，进一步加快控制腔建压。喷针阀体表面设置微米级别深度的刻沟，能够有效的改善空穴流动的稳定性，降低了喷油器穴蚀程度。油器取消了控制柱塞结构，其内部无静态压力差，保证喷油器无静态泄漏的特点。

Description

一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种发动机喷油装置。

背景技术

当前被广泛采用的高速电磁阀式喷油器，其具有系统响应快，控制精度高，具有灵活的控制策略和可靠的工作性能等优点。但由于大多数高速电磁阀式喷油器均采用两位两通电磁阀和单路进油的形式，因而不能实现快速响应功能。喷油器中，进油节流孔和出油节流孔的孔径选择的限制条件也使得进一步提高喷油器性能变得困难：当进油节流孔孔径过小，控制腔的油压建立速度变缓，针阀落座延迟，使得排放的颗粒物增多。当进油节流孔孔径过大，由于出油节流孔孔径大于进油节流孔的原则，虽然针阀落座响应速度大大提升，但其喷油过程中的动态回油量却加大，能量损失也增大。同时，出油节流孔孔径的增大也会造成启喷速度过快，造成氮氧化物的排放的增加。此外由于控制柱塞的存在，喷油器存在静态压力差，造成燃油静态泄漏，影响喷油器工作。喷油器在大油量喷射时，高压共轨内油压易产生波动，从而造成各缸工作过程的不一致。随着喷油器工作的逐渐增高，流速加快，喷油器内空穴和穴蚀程度明显加强，喷油器可靠性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供响应特性快，能实现先缓后急的喷油速率时间历程曲线、无静态泄漏功能和降低穴蚀的一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器，其特征是：包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、针阀座、喷嘴、下行高压油路，喷油器头安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件、针阀座，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件、针阀座外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与喷油器体下端部相连；

所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑滑块，限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼弹簧，支撑滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞里设置活塞盲孔和限流孔，支撑滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，轴向中心通孔与过渡油腔连通；

所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置在阀座下方，平衡阀杆的中部与阀座之间形成平衡阀杆上腔，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆下腔，阀座里设置上行进油孔，中间块里设置回油孔、中间油道、中间节流孔，上行油孔连通平衡阀杆上腔，中间节流孔分别连通中间油道和平衡阀杆下腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间节流孔和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、控制滑块、针阀体，控制滑块位于针阀限位套里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于针阀座里，控制滑块与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置控制滑块复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，控制滑块的上端面设置中间腔，控制滑块里设置进油孔、控制滑块通孔、旁通油路，进油孔通过进油节流孔连通中间腔，控制滑块通孔分别连通中间腔和控制腔，旁通油路连通控制腔，针阀体与针阀座之间形成盛油槽；

所述喷嘴包括喷孔和刻沟，喷孔加工于针阀座上，刻沟设置与长针阀下端部表面上；

中间油道连通中间腔，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中间块、针阀限位套、针阀座连通盛油槽，上行进油孔连通下行高压油路。

本发明还可以包括：

1、所述刻沟具体位于长针阀落座时形成的密封锥面和针阀体下端部之间，刻沟的数目为喷孔数目的整数倍，刻沟的深度为微米级。

2、喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑滑块整体向下位移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑滑块整体恢复到初始位置。

3、线圈通电时，平衡阀杆向上运动，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔为断开状态，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油道、中间节流孔和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔连通，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油一方面经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道进入控制腔，另一方面经进油孔、进油节流孔进入控制腔。

4、喷孔停止喷油时，控制滑块上端面燃油压力高于其下端面，控制滑块克服控制滑块复位弹簧的弹簧预紧力向下位移，旁通油路打开，随着燃油进入控制腔，控制滑块在控制滑块复位弹簧的作用力下，回到初始位置。

本发明的优势在于：本发明采用了蓄压腔结构，在大喷油量的条件下，保证喷油器的喷油过程的持续进行不会对共轨燃油压力造成较大波动而导致其他喷油器喷油过程受到影响。本发明采用限流阀组件，有效地减少了异常喷油状况的发生，保证正常稳定的喷油过程。喷油器采用电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，提高了控制精度和灵活度，有效的改善了整个柴油机的排放，并提高了燃油的经济性。喷油器的平衡阀杆采用两位三通的形式，可实现锥面、平面的两路密封，减少动态回油量。阀座和中间块内加工的双路进油油道、平衡阀控制阀杆和控制腔内控制滑块的旁通油道能使得控制腔更加快速地建压，提高了针阀响应特性。控制滑块节流孔和中间节流孔的设计保证了喷油器在初期能缓慢喷油，减少氮氧化物的形成。本发明采用了刻沟结构，根据实际工况的要求，匹配刻沟的直径、深度和数目，使其改善空穴流动的稳定性，降低喷油器穴蚀程度的效果最佳。针阀组件部分内部无静态压力差，保证了喷油器能实现静态无泄漏的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为限流阀组件示意图；

图3为电磁阀组件示意图；

图4为针阀组件示意图；

图5为A-A示意图；

图6为本发明喷嘴部分结构示意图。

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：

结合图1-6，本发明一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器主要结构包括喷油器头1、喷油器体11、限流阀组件3、电磁阀组件10、紧帽9、针阀组件5、针阀座6、喷嘴7。喷油器头1同喷油器体11通过螺纹进行配合连接，并用放置在喷油器体11上的密封圈12进行密封。喷油器头1上的主进油孔13同喷油器体11内的蓄压腔2连通。喷油器体11下方是电磁阀组件10、针阀座6和针阀组件5，三者通过紧帽9装配连接。限流阀组件3放置在喷油器体11内部，其结构主要包括挡圈14、限位弹簧座25、阻尼弹簧15、限流活塞16、球阀23、支撑滑块18、球阀复位弹簧19、球阀复位弹簧座21。限流活塞16上加工了限流孔17以及活塞盲孔24，支撑滑块18加工有轴向中心通孔22，保证燃油能通往下方油路。喷油器体11的底部和针阀座6的上部之间设置了电磁阀组件10，主要结构包括电磁阀复位弹簧26、电磁阀复位弹簧座37、线圈27、电磁铁36、衔铁35、阀座28、中间块32、平衡阀杆34。衔铁35和平衡阀杆34组合放置在阀座28内，并在阀座28内加工上行进油孔29。中间块32内加工有回油孔30、中间油道31、中间节流孔33等。电磁阀组件10下方是针阀组件5，主要结构包括控制滑块45、针阀限位套43、控制滑块复位弹簧40、针阀体41、针阀复位弹簧42。控制滑块45置于控制腔44内，加工有进油节流孔47、控制滑块通孔39和旁通油道38。进油节流孔47和针阀限位套43上的进油孔46相连。针阀座6上加工喷孔48，针阀体41表面设置微米级别深度的刻沟49。

图1为本发明喷油器的整体结构示意图。在喷油器头1上加工有主进油孔13，由高压油管输送的高压燃油通过主进油孔13进入喷油器内部。喷油器头1与喷油器体11通过螺纹线进行装配，两者之间有密封圈12进行密封。主进油孔13和蓄压腔2连通。处于蓄压腔2中的燃油会向下经过限流阀组件3。燃油从限流阀组件3流出后通过下行高压油路4进入控制腔44和盛油槽8。喷油器体11下部和针阀组件5之间装配有电磁阀组件10。电磁阀组件10内利用电磁力控制衔铁35和平衡阀杆34的抬起和落座。当平衡阀杆34的向上抬起时，回油孔30开启，控制腔44的燃油流经控制滑块通孔39、中间油道31和中间节流孔33，通过回油孔30泄去。控制腔44燃油压力下降，同盛油槽8形成燃油压差，使得针阀体41抬起，喷油开始。此时，针阀体41的限位是通过针阀限位套43来实现的。由于控制滑块通孔39和中间节流孔33的两段节流作用，中间油道31的燃油压力不会迅速下降，从而减缓了控制腔44的燃油压力的下降速度。当平衡阀杆34向下落座时，回油孔30关闭，燃油既会通过上行进油孔29，流经平衡阀杆34、中间节流孔33、中间油道31、控制滑块通孔39和旁通油道38进入控制腔44，也会通过进油孔46和进油节流孔47直接进入控制腔44，使得控制腔44建压，针阀体41落座，喷油过程结束。同时，针阀座6内放置有被针阀复位弹簧42压紧的针阀体41，如图5为针阀体41的截面A-A放大图。针阀体41的弧形面可以很好的起到导向作用。整个针阀组件5内部无静态压力差，保证喷油器的无静态泄漏的特性。针阀组件5和电磁阀组件10均放置在紧帽9内，再通过螺纹线和喷油器体11紧固。

图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。限流阀组件3主要包括挡圈14、限位弹簧座25、阻尼弹簧15、限流活塞16、球阀23、支撑滑块18、球阀复位弹簧19、球阀复位弹簧座21等。整个限流阀组件3通过蓄压腔2安置在喷油器体11内部，并由挡圈14对其进行限位。限位弹簧座25和挡圈14配合，一方面作为阻尼弹簧15的弹簧座，另一方面对限流活塞16的最大位移起到限制作用。受阻尼弹簧15和球阀复位弹簧19的弹簧预紧力，球阀23同限流活塞16的下端面和支撑滑块18的上端面配合。球阀复位弹簧座21受球阀复位弹簧19的弹簧力，被压紧在底部，其上部变截面处是球阀23的落座面。燃油由蓄压腔2进入限流活塞16内的活塞盲孔24，再通过限流孔17进入支撑滑块18的轴向中心通孔22。由轴向中心通孔22流出的燃油经过下行高压油路4通往下方油路。当喷油器正常喷油时，喷孔48喷出燃油，过渡油腔20内的燃油压力下降。由于限流孔17对燃油的节流作用，限流活塞16内的活塞盲孔24和蓄压腔2内的燃油压力较大，同过渡油腔20形成压差，使得限流活塞16、球阀23和支撑滑块18向下位移，对喷油器喷射的燃油进行补偿，但不会使得球阀23落座在球阀复位弹簧座21上。喷油结束时，随着燃油流过限流孔17，限流活塞16上下压差逐渐减小，在球阀复位弹簧力的作用下，限流活塞16、球阀23和支撑滑块18回复至原位。当喷油器持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，喷油器出现异常工作状态时，由于喷孔48喷射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞16的下方过渡油腔20的油压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞16压紧球阀23落座在球阀复位弹簧座21上，阻止燃油流通。由于缺乏燃油供给，喷油器停止工作，阻止了异常喷油的持续进行。

图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。电磁阀组件10主要包括电磁阀复位弹簧26、电磁阀复位弹簧座37、线圈27、电磁铁36、衔铁35、阀座28、中间块32、平衡阀杆34等。电磁阀复位弹簧座37、电磁阀复位弹簧26、线圈27和电磁铁36内置在喷油器体11内部，其中电磁阀复位弹簧座37通过螺纹紧固在电磁阀组件10最顶端。电磁阀复位弹簧座37和衔铁35之间是电磁阀复位弹簧26。衔铁35和平衡阀杆34放置在处于喷油器体11下方的阀座28内部。在下方同阀座28结合的部件是中间块32。整个电磁阀采用的是两位三通阀的形式。当喷油器开始喷油时，电磁阀的线圈27通电，同电磁铁36和衔铁35形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡阀杆34向上运动，打开处于中间块32的回油孔30，并堵住上行进油孔29。这时，控制腔44内的燃油通过中间油道31、中间节流孔33和回油孔30回油至油箱，控制腔44内油压下降，针阀体41上表面受压减小，与盛油槽8的燃油压力形成压差。针阀体41向上抬起，开启喷孔48喷油。当喷油器停止喷油时，由于衔铁35和平衡阀杆34紧密结合为一体，因而它们共同受到电磁阀复位弹簧26的弹簧预紧力而被压紧在中间块32上，并堵住了回油孔30。与此同时，平衡阀杆34开启了由上行进油孔29、中间节流孔33和中间油道31通往控制腔44的油路，和处于控制滑块45上的进油节流孔47同时进油，提高了正常单个进油孔对控制腔44的建压速度，加快针阀的落座速度。

图4为本发明针阀组件部分结构示意图。针阀组件5主要包括控制滑块45、控制滑块复位弹簧40、针阀限位套43、针阀体41和针阀复位弹簧42。控制滑块45放置在控制腔44内部，由控制滑块复位弹簧40将其顶起并紧靠在中间块32的下端面。控制滑块45上加工有进油节流孔47、控制滑块通孔39和旁通油道38。当喷油开始时，由于中间块32上的中间节流孔33和控制滑块通孔39的两段节流作用，控制腔44内的燃油压力下降较正常喷油器更加缓慢，达到减少氮氧化物排放的效果。当喷油结束时，由于控制滑块45上端面燃油压力高于下端面，控制滑块45会克服控制滑块复位弹簧40的弹簧预紧力向下位移，打开旁通油道38，使得控制腔44内的燃油压力建立的更加迅速，提高了针阀落座响应。随着燃油进入控制腔44，控制滑块45上下端面油压会趋于一致。在控制滑块复位弹簧40的作用下，控制滑块45复位。

图6为喷嘴部分结构示意图。它由喷孔48和刻沟49构成。针阀体41运动过程中，密封锥面打开，燃油从盛油槽8经过密封锥面、刻沟49流向喷孔48。刻沟49改变了燃油的流向和速度大小，进而调整了喷孔入口处的流向和速度大小，增大了喷孔48有效流通面积，降低了空穴初生程度，稳定了喷孔48内部空穴流动，减缓了喷油量的波动，降低了孔内穴蚀程度。

由上述工作过程可知，本发明一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器的喷油过程中，采用了两位三通阀的形式，通过由电磁阀平衡阀杆34和中间块32内部的双路进油，加快了控制腔44的建压过程，提高了针阀落座的响应速度。内置于控制腔44中的控制滑块45的控制滑块通孔39和旁通油道38，保证了先缓后急的喷油速率特点。整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆34的运动，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高，可变喷油规律的要求。喷油器体11内置限流阀组件3，阻止了异常喷油状态的持续进行，保证工作过程的稳定性。针阀体41表面设置的刻沟49，有效改善了空穴流动的稳定性，降低了喷油器穴蚀程度。本发明应用于共轨系统上时，在大油量喷射状态下，采用蓄压腔2能有效减小共轨压力波动，从而减少了各缸喷油过程的均匀性和稳定性下降现象的发生。

Claims (2)

1.一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器，其特征是：包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、针阀座、喷嘴、下行高压油路，喷油器头安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件、针阀座，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件、针阀座外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与喷油器体下端部相连；

所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑滑块，限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼弹簧，支撑滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞里设置活塞盲孔和限流孔，支撑滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，轴向中心通孔与过渡油腔连通；

所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置在阀座下方，平衡阀杆的中部与阀座之间形成平衡阀杆上腔，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆下腔，阀座里设置上行进油孔，中间块里设置回油孔、中间油道、中间节流孔，上行油孔连通平衡阀杆上腔，中间节流孔分别连通中间油道和平衡阀杆下腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间节流孔和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、控制滑块、针阀体，控制滑块位于针阀限位套里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于针阀座里，控制滑块与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置控制滑块复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，控制滑块的上端面设置中间腔，控制滑块里设置进油孔、控制滑块通孔、旁通油路，进油孔通过进油节流孔连通中间腔，控制滑块通孔分别连通中间腔和控制腔，旁通油路连通控制腔，针阀体与针阀座之间形成盛油槽；

所述喷嘴包括喷孔和刻沟，喷孔加工于针阀座上，刻沟设置与长针阀下端部表面上；

中间油道连通中间腔，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中间块、针阀限位套、针阀座连通盛油槽，上行进油孔连通下行高压油路；

线圈通电时，平衡阀杆向上运动，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔为断开状态，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油道、中间节流孔和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔连通，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油一方面经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道进入控制腔，另一方面经进油孔、进油节流孔进入控制腔；

所述刻沟具体位于长针阀落座时形成的密封锥面和针阀体下端部之间，刻沟的数目为喷孔数目的整数倍，刻沟的深度为微米级；

喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑滑块整体向下位移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑滑块整体恢复到初始位置。

2.根据权利要求1所述的一种带有刻沟的双路进油旁通式电控喷油器，其特征是：喷孔停止喷油时，控制滑块上端面燃油压力高于其下端面，控制滑块克服控制滑块复位弹簧的弹簧预紧力向下位移，旁通油路打开，随着燃油进入控制腔，控制滑块在控制滑块复位弹簧的作用力下，回到初始位置。

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