CN100404847C - 燃油喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃油喷射器的改进结构，阀体组件取消了中间的磁阻体，改为在产生磁隙处的下阀体切削掉一圆环柱面或改为加工成一薄壁环，形成一环壁凹槽，以减小该处壁厚，增大磁阻，从而增大铁芯与上阀体二环平面之间的磁通密度，从而缩短响应时间、提高响应速度；球阀组件取消了中间的接管，将铁芯直接与阀球焊接；因此，零件减少，制造成本降低，而且更容易保证装配精度，控制精度更高，使其动态响应更迅速，且易于低成本地批量生产。

Description

燃油喷射器

【技术领域】

本发明涉及一种电控燃油喷射系统的燃油喷射器。

【背景技术】

为了提高发动机的充气系数，增强动力，降低排放，四气阀结构在发动机上应用日益广泛，传统的单孔燃油喷射器也逐渐为多孔燃油喷射器所替代，但多孔燃油喷射器虽然采用多点喷射供油，但因不能对喷射出的燃油分区，大量的燃油喷在两个进气阀口之间的隔墙上，加重了湿壁效应，从而使燃气混合不均匀，影响了发动机的动力性、经济性和排放环保性。

现有的燃油喷射器包括阀体组件、球阀组件、线圈组件、滤杯总成、阀座、喷孔板、护片、弹簧、调整套等零部件。其球阀组件通常采用铁芯、过渡管和阀球焊接在一起；阀体组件采用上阀体、磁阻体、下阀体焊接在一起。零件较多，部件的精度容易影响整体装配的精度，因此对零件精度、装配工艺要求高，制造成本较高。

【发明内容】

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，提供一种成本降低、性能提高的燃油喷射器。

为实现上述目的，本发明提出一种燃油喷射器，包括阀体组件40、球阀组件30、阀座21、喷孔板22、所述球阀组件30安装于阀体组件40下部内；阀座21装配于阀体组件40下部、球阀组件30下面；喷孔板22安装于阀座21下；所述阀体组件40由上阀体41、下阀体42组成，二者相接，阀孔贯通，紧靠相接处的下阀体壁设置为薄壁环98，形成有环壁凹槽92。

上述的燃油喷射器，所述球阀组件30由铁芯31、阀球32组成，所述铁芯为中空结构，壁体开设有若干小孔80，安装于所述下阀体内，所述铁芯的下端面与所述阀球固接，阀球32被压紧在阀座21的座面上。

所述小孔80沿铁芯径向开设，等距均布于铁芯壁体下部。所述阀球32沿中心轴88方向切除多个周向均匀分布的截面81，所述截面之间形成断续的圆环线82。

上述的燃油喷射器，所述喷孔板上分布多个喷孔，所述喷孔根据发动机进气阀数量分组，同组喷孔的各个喷孔沿孔壁的延伸指向同一进气阀口部，且该延伸在该进气阀口部的截面处于该进气阀口部的截面之内，以使每组喷孔在工作状态下对应一个进气阀喷射供油，且该组喷孔喷出的油雾在该进气阀口部截面上散开的面积处于该进气阀口部截面内。优选地，每组喷孔为一个喷孔，每一喷孔轴线与对应的进气阀口部截面中心点相交，且工作状态下，所述喷孔喷出的油雾沿其轴线到达进气阀口部截面的散开面积与进气阀口部的截面重合。优选地，所述每组喷孔为多个喷孔，所述每组喷孔的每一喷孔的轴线分别与以对应的进气阀口部截面中心点为圆心的圆周相交，且交点等距均布于该圆周上，在工作状态下，所述每一喷孔喷出的油雾沿其轴线到达进气阀口部截面的散开圆内切于对应进气阀口部的截面圆周。优选地，所述喷孔为六个，分为二组，每组为三个喷孔，第一组喷孔的每一喷孔的轴线分别与以第一进气阀口部中心点217为圆心的圆周相交，第二组喷孔的每一喷孔的轴线分别与以第二进气阀口部中心点218为圆心的圆周相交；所述第一组喷孔每一喷孔的轴线与以第一进气阀口部中心点217为圆心的圆周相交的交点等距均布于该圆周上，所述第二组喷孔每一喷孔的轴线与以第二进气阀口部中心点218为圆心的圆周相交的交点等距均布于该圆周上；在工作状态下，所述每一喷孔喷出的油雾沿其轴线到达进气阀口部截面的散开圆内切于对应进气阀口部的截面圆周。

由于采用了以上的方案，带来了如下的有益效果：

本发明的燃油喷射器阀体组件取消了中间的磁阻体，零件减少，制造成本降低，而且更容易保证装配精度，控制精度更高，使其动态响应更迅速；在产生磁隙处的下阀体处切削掉一圆环柱面或改为加工成一薄壁环，形成一环壁凹槽，以减小该处壁厚，增大磁阻，从而增大铁芯与上阀体二环平面之间的磁通密度，而磁通密度越大，所产生的磁力越大，磁力越大，球阀组件的运动加速度越大，运动完一定行程即升程所需的时间越短，从而缩短响应时间、提高响应速度。

球阀组件取消了中间的接管，将铁芯直接与阀球焊接，因此，零件减少，制造成本降低，而且更容易保证装配精度，控制精度更高，使其动态响应更迅速，且易于低成本地批量生产。铁芯下部设置为径向孔，均匀分布于铁芯壁体上，有利于燃油的均匀流动、油压的均匀传递，阀球周边也均匀地切除多面，利于燃油均匀流动、油压均匀传递，切除多面后形成的断续圆环线与铁芯上部的一段圆柱面一起可以稳定地对阀球沿中心轴的转动进行导向，并保证其在阀体内的轴向运动灵活流畅。阀球作为一个大批量生产的标准件已经能够达到足够高的形状精度和尺寸精度，阀球与阀座之间通过球面和圆锥面相切实现密封，并且可以弥补球阀组件与阀座之间同轴度误差所造成的偏差，因此可降低阀座的加工精度，降低制造成本。上阀体、磁隙、铁芯、下阀体、护片、上阀体构成了一个完整的闭合磁路，使球阀组件的动态响应更加迅速。

通过上述阀体组件、球阀组件的结构改进，减少了零件数量，简化了结构，更容易保证装配精度和整体的精度，使本发明的动态响应更迅速，控制精度更高且易于低成本地批量生产。本发明涉及的精密的零件如阀球、阀座、铁芯、下阀体、上阀体均为成熟产品，能够低成本地制造、获取，零部件的制造成本低廉，经济性好。

本发明还通过对喷油孔的分离角度、偏离角度和喷射雾锥角度进行针对性的设计，利用多孔分区喷射供油，使燃油分别喷向二进气阀口部，大大降低了湿壁效应，使燃油雾化更精良，燃气混合更均匀，发动机的燃烧效率大大提高，发动机的运行效率提高、油耗降低。另外，由于油气的混合更均匀，使其燃烧更充分，减少了尾气的排放，更为环保。

【附图说明】

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明燃油喷射器实施例的纵向剖视图；

图2是图1的A-A方向纵向剖视图；图3是图2中I处局部放大视图；

图4是图2中II处局部放大视图；图5是阀体组件的纵向剖视图；

图6是阀座的纵向剖视图；图7是球阀组件的纵向剖视图；

图8是图7的A-A截取的截面图；图9是阀球的俯视图；

图10是实施例一喷孔板的纵向剖视图；图11是实施例一喷孔板的俯视图；

图12是实施例二的喷孔板的纵向剖视图；图13是实施例二喷孔板的俯视图。

【具体实施方式】

实施例一：图1-11是使用本发明技术方案的一种燃油喷射器20的一般构造和配置，本例针对四气阀发动机而设计。如图1至图4所示，包括阀体组件40、球阀组件30、线圈组件50、滤杯总成60、阀座21、喷孔板22、防积碳板23、支撑片24、调整套25、弹簧26、密封圈27、护片28、注塑壳体29。上述所有组件、零件共有一根纵轴线88。

结合图1、2、3所示，阀体组件40包括上阀体41、下阀体42，经激光焊接而成，它们不仅是结构零件，也是磁路中重要的功能零件，因此均采用高导磁率的材料加工而成。球阀组件30包括铁芯31和阀球32，经激光焊接而成，铁芯为导磁性能优良、剩磁极少的软磁材料，阀球采用高耐磨性的合金材料。线圈组件50包括线圈骨架51、线圈52、接线片53，线圈52绕制于线圈骨架51之外，前者的二个头部分别与二个接线片53焊接导通。

参考图5，滤杯组件50以过盈配合形式装配于阀体组件40顶部孔95内。调整套25以过盈配合形式装配于阀体组件40中部孔96内，通过调节调整套在阀体组件内的轴向位置以达到合适的弹簧预紧力。球阀组件30装配于阀体组件40下方，弹簧26装配于阀体组件40内，上、下端面分别压紧在调整套25下端面和铁芯31的弹簧支承面83上。结合图6所示，阀座21的外圆柱面108以过盈配合形式装配于阀体组件40下部孔91内，阀球32被压紧在阀座21的座面105上，可实现密封。结合图6、图9所示，阀球32周边均匀地切除五面81，形成一断续的圆环线82与阀座21的孔109保持间隙配合，同时，如图7所示，铁芯上部有一段圆柱面87与下阀体42上部孔保持间隙配合，实现球阀组件30的轴向运动导向。结合图4、图6所示，喷孔板22装于阀座21下面，前者的端面112与后者的端面107压紧后于102处激光焊接。防积碳板23套在喷孔板22下面，并在101处激光焊接于阀座21上。结合图2、5所示，线圈组件50空套在阀体组件40外面，线圈骨架51下端面与下阀体42的第一台阶面93对齐。护片28装于线圈组件50外面，下端面与下阀体42的第二台阶面对齐，并通过激光焊或电阻焊于阀体组件40上，护片既是闭合磁路的一部份，同时还具有保护线圈的功能，用高导磁率的材料冲制而成。装配后，在上阀体41的环平面97与铁芯31的环平面85之间形成一间隙120，该间隙即为磁隙，也就是球阀组件30的升程。

通过调节阀座21在阀体组件40的轴向位置可实现对升程的精确调节，升程越小，其开启和复位时间越短；同时，通过调节调整套25的轴向位置，实现对弹簧26的预紧力的调整，弹簧预紧力越小，开启时间越短，复位时间越长，从而调节燃油喷射器20的动态响应时间。

如图3所示，由上阀体41、磁隙120、铁芯31、下阀体42、护片28、上阀体41构成了一个闭合磁路。另外，如图5所示，在下阀体42的磁隙120处，下阀体壁设计成薄壁环98，形成一环壁凹槽92，可增大在此处穿过下阀体42的磁阻，使更多的磁力线从上阀体41的环平面97和铁芯31的环平面85穿过，从而增大磁通密度，缩短响应时间，因为磁通密度越大，所产生的磁力越大，磁力越大，球阀组件的运动加速度越大，运动完一定行程即升程所需的时间越短。

如图8所示，铁芯31下部钻有多个径向孔80，均匀分布于铁芯壁体上，有利于燃油的均匀流动、油压的均匀传递，阀球周边也均匀地切除五面81，利于燃油均匀流动、油压均匀传递，而其断续的圆环线82与铁芯上部的一段圆柱面87一起可以稳定地对球阀组件沿中心轴88的转动进行导向。阀球周边切除的截面积、切除的截面数根据燃油喷射器的设计静态流量而定，同时保证有圆周均布的几段同心等半径的非连续圆弧线以导向，以便燃油顺利通过。

燃油喷射器安装固定于发动机上后，燃油喷射器的喷孔板与发动机的进气阀口部的相对位置即确定。根据此相对位置尺寸，设计喷孔板的各个喷孔的分离角度、偏离角度和喷射雾锥角度，使其轴线与对应进气阀口部截面的交点处于该口部截面内，且各交点均布于以该口部截面中心点为圆心的圆周上，以使燃油通过各喷孔分组均匀喷向二进气阀口部，油雾在口部截面散开的面积处于该口部截面内，避免了湿壁效应。结合图4、10、11所示，喷孔板与阀座轴向紧压在一起，通过周向定位使喷孔分别朝向二进气阀口部，喷孔板22上加工有两个通孔110，通过设计两孔110的轴线115的分离角度，使二轴线115指向对应的进气阀口部中心点处，通过设计喷射雾锥角度，使喷孔110喷出的油雾沿其轴线115到达进气阀口部截面的散开面积与进气阀口部的截面重合。从而显著降低湿壁效应，提高燃气混合的均匀性。

燃油喷射器20顶部安装于燃油分配管的座孔内，通过密封圈27实现密封。底部安装于发动机的气缸盖或进气管的座孔内，并通过支撑片24隔振，隔热，防止杂物进入发动机。两个接线片53通过线束分别与发动机电子控制模块对应端口相连。

如图1、2所示，燃油喷射器20使用时，燃油经过顶部的滤杯总成60过滤后，通过上阀体41上部孔，然后通过调整套25的内孔及槽，流到上阀体41下部与弹簧26之间的间隙空间，再通过铁芯31内孔，从其周围的小孔80到下阀体42与铁芯31之间的间隙空间，再到阀座21与阀球32之间的间隙空间。

结合图6所示，当线圈52未通电时，铁芯31与上阀体41之间无磁力产生，球阀组件30在弹簧26的弹力作用下，阀球32球面紧压在阀座21的座面105上，完全密封。燃油不能从阀座21下部的小孔106流出。

当线圈52通电时，在上阀体41的环平面97与铁芯31的环平面85之间迅速产生强大的磁通量，磁通量产生磁力，球阀组件30在磁力的作用下，克服弹力、燃油压力、自身重力和摩擦力，迅速向上运动，阀球32脱离阀座21的座面105，燃油在压力作用下经小孔106从喷孔板22的喷孔110以雾状形式喷出。

当线圈断电时，上阀体41的环平面97与铁芯31的环平面85之间的磁力迅速消失，球阀组件30在弹簧26的弹力、燃油压力和自身重力的作用下，迅速复位，阻断燃油通过，停止喷油。

燃油喷射器的装配调试过程如下：上阀体41与下阀体42通过激光焊接组合在一起，中间接缝处不得漏气，形成阀体组件40。铁芯31与阀球32通过激光焊接组合在一起，加工阀球32的五面81，形成球阀组件30。在阀体组件40中预压入调整套25，在阀体组件40的外面套入线圈组件50，在线圈组件50的外面装上二护片28并焊接于阀体组件40的外圆柱面上，然后注塑成形注塑壳体29，注塑材料注入环壁凹槽92等间隙处，将各组件封闭固定。装入弹簧26、球阀组件30、阀座21，调整升程后，将阀座21与阀体组件40激光焊接在一起。然后喷孔板22定位，焊接装配，防积碳板焊接装配。然后精确调节调整套25，得到所需的动态流量。最后装入滤杯60、密封圈27、支撑片24，得到本发明的燃油喷射器20。

实施例二：图12和图13公开了喷孔板的另一种实施例。喷孔板上的喷孔共有六个，分成二组，分别是第一组喷孔(121、122，123)，第二组喷孔(124、125、126)。216为两个进气阀口部中心所在平面，该平面与喷孔板的轴线213垂直。217和218分别为第一、第二进气阀口部的中心点。点231、233、235、237、239、241位于平面216上，231、233和235为以点217为中心的圆上均布的三个点；237、239、241为以点218为中心的圆上均布的三个点。230、232、234、236、238、240为喷孔板的底面214上圆周均布的六个点。215为六个喷孔的轴线，它们分别经过230-231，232-233，234-235，236-237，238-239，240-241。

燃油以雾锥形式从喷孔板的六个喷孔喷出，沿着轴线215到达进气阀口部中心所在平面216，第一组喷孔、第二组喷孔分别形成一组均匀分布的油雾，第一组以第一进气阀口部中心点217为中心，第二组以第二进气阀口部中心点218为中心。在平面216上，每一喷孔喷出的油雾在进气阀口部截面散开的面积与该进气阀口部截面圆周内切，同组的三个喷孔喷出的油雾均匀分布于对应的进气阀口部，因此，可以显著地减小湿壁效应，实现更精良的燃油雾化和更均匀的燃气混合。

Claims (8)

1.一种燃油喷射器，包括阀体组件(40)、球阀组件(30)、阀座(21)、喷孔板(22)、所述球阀组件(30)安装于阀体组件(40)下部内；阀座(21)装配于阀体组件(40)下部、球阀组件(30)下面；喷孔板(22)安装于阀座(21)下；所述阀体组件(40)由上阀体(41)、下阀体(42)组成，二者相接，阀孔贯通，其特征是：紧靠相接处的下阀体壁设置成薄壁环(98)，形成有环壁凹槽(92)。

2.如权利要求1所述的燃油喷射器，其特征是：所述球阀组件(30)由铁芯(31)、阀球(32)组成，所述铁芯为中空结构，壁体开设有若干小孔(80)，所述铁芯的下端面与所述阀球固接，自然状态下，阀球(32)被压紧在阀座(21)的座面上。

3.如权利要求2中任一项所述的燃油喷射器，其特征是：所述小孔(80)沿铁芯径向开设，等距均布于铁芯壁体下部。

4.如权利要求2或3所述的燃油喷射器，其特征是：所述阀球(32)沿中心轴(88)方向切除多个周向均匀分布的截面(81)，所述截面之间形成断续的圆环线(82)。

5.如权利要求1-3中任一项所述的燃油喷射器，其特征是：所述喷孔板上分布多个喷孔，所述喷孔根据发动机进气阀数量分组，同组喷孔的各个喷孔沿孔壁的延伸指向同一进气阀口部，且该延伸在该进气阀口部的截面处于该进气阀口部的截面之内，以使各组喷孔在工作状态下分别对应各个进气阀喷射供油，且各组喷孔喷出的油雾在所对应的进气阀口部截面上散开的面积处于所对应的进气阀口部截面内。

6.如权利要求5所述的燃油喷射器，其特征是：每组喷孔为一个喷孔，每一喷孔轴线与对应的进气阀口部截面中心点相交，且工作状态下，所述喷孔喷出的油雾沿其轴线到达进气阀口部截面的散开面积与进气阀口部的截面重合。

7.如权利要求5所述的燃油喷射器，其特征是：所述每组喷孔为多个喷孔，所述每组喷孔的每一喷孔的轴线分别与以对应的进气阀口部截面中心点为圆心的圆周相交，且交点等距均布于该圆周上，在工作状态下，所述每一喷孔喷出的油雾沿其轴线到达进气阀口部截面的散开圆内切于对应进气阀口部的截面圆周。

8.如权利要求5所述的燃油喷射器，其特征是：所述喷孔为六个，分为二组，每组为三个喷孔，第一组喷孔的每一喷孔的轴线分别与以第一进气阀口部中心点(217)为圆心的圆周相交，第二组喷孔的每一喷孔的轴线分别与以第二进气阀口部中心点(218)为圆心的圆周相交；所述第一组喷孔每一喷孔的轴线与以第一进气阀口部中心点(217)为圆心的圆周相交的交点等距均布于该圆周上，所述第二组喷孔每一喷孔的轴线与以第二进气阀口部中心点(218)为圆心的圆周相交的交点等距均布于该圆周上；在工作状态下，所述每一喷孔喷出的油雾沿其轴线到达进气阀口部截面的散开圆内切于对应进气阀口部的截面圆周。

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