CN101598093B - 发动机用壳体形变燃油喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机用壳体形变燃油喷射器，包括：封闭壳体和进油接口，在所述封闭壳体的内腔内设有阀体，所述阀体由内开阀头，阀杆和阀尾组成，所述阀尾与所述封闭壳体的一处直接或间接连接，在所述封闭壳体的另一处设内开阀孔，所述内开阀头能将所述内开阀孔密封关闭，也能将所述内开阀孔打开，在所述封闭壳体与所述阀尾的连接处与所述内开阀孔之间至少设有一个形变区，在所述阀尾侧的所述形变区的端部处设或不设形变控制装置，所述内腔直接或间接与所述进油接口联通，所述进油接口经油管或经油管再经控制阀与正时脉冲燃油源联通。本发明所述发动机用壳体形变燃油喷射器结构简单，体积小，制造成本低，喷射响应快。

Description

发动机用壳体形变燃油喷射器

技术领域

本发明涉及发动机领域。

背景技术

燃油喷射技术是提高发动机的效率和降低发动机排放的最重要的技术之一。近年来，在柴油机和汽油机燃油喷射技术领域中，虽然燃油喷射压力不断提高，高压共轨及电磁阀控制喷射技术得到了广泛应用，但是目前的燃油喷射器大多都存在着体积大，制造成本高，燃油喷射响应慢等缺点，尤其是柴油喷射器需要设有高精度柱塞偶件，制造工艺复杂，而且由于柱塞偶件没有自补偿性，所以无论多么高精度均会有燃油泄漏，需要设有回油系统，因此现有燃油喷射技术及喷射器，制约了发动机效率和环保性能的提高。为此本申请人发明了一种结构简单，制造成本低，体积小，喷射响应快的燃油喷射器，从而有效的提高了发动机的效率和低排放性。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种体积小，结构简单，喷射响应快，精度高的新型发动机用燃油喷射器。为此本发明公开了一种发动机用壳体形变燃油喷射器，包括：封闭壳体和进油接口，其目的是这样实现的：

在所述封闭壳体的内腔内设有阀体，所述阀体由内开阀头，阀杆和阀尾组成，所述阀尾与所述封闭壳体的一处直接或间接连接，在所述封闭壳体的另一处设内开阀孔，所述内开阀头能将所述内开阀孔密封关闭，也能将所述内开阀孔打开，所述内开阀头与所述内开阀孔相配合的面设为平面、柱面、锥面、曲面或多种面的组合，在所述封闭壳体与所述阀尾的连接处与所述内开阀孔之间至少设有一个形变区，在所述阀尾侧的所述形变区的端部处设或不设形变控制装置，在设所述形变控制装置的结构中，所述形变控制装置直接或间接作用于所述阀尾侧的所述形变区的端部，所述内腔直接或间接与所述进油接口联通，所述进油接口经油管或经油管再经控制阀与正时脉冲燃油源联通。

所述封闭壳体设为由上壳体和下壳体构成式，所述形变区设为弹性区，在所述上壳体和/或所述下壳体上或在所述上壳体和所述下壳体之间至少设一个所述弹性区，在所述弹性区设在所述上壳体和/或所述下壳体上的结构中，所述弹性区设在所述上壳体的侧壁和/或顶壁上和/或设在所述下壳体的侧壁上，在所述弹性区设在侧壁的结构中，设或不设径向形变限定结构，在所述下壳体的下端设有所述内开阀孔，所述上壳体和所述下壳体直接或经调整垫片密封连接或经压紧螺母连接；在所述弹性区设在所述上壳体和所述下壳体之间的结构中，所述弹性区设为碟弹簧，所述阀尾经压力调整弹簧与支承壳体连接，所述支承壳体与所述下壳体连接，所述阀尾与所述上壳体连接，在所述上壳体和所述下壳体之间设所述碟弹簧，所述碟弹簧与所述上壳体和所述下壳体分别密封滑动连接形成所述封闭壳体，在所述支承壳体上设或不设回油接口。

在所述阀体上设置内接球或外接球，所述阀体经所述内接球或经所述外接球和球接螺丝与所述封闭壳体的一端万向连接。

在所述弹性区的受内压膨胀方向上设置防膨胀过量顶丝，所述防膨胀过量顶丝与固定点连接。

在所述封闭壳体内设有导向结构体，所述导向结构体的内侧与所述阀体滑动导向接触，所述导向结构体的外侧与所述封闭壳体紧配合，所述导向结构体上设有燃油通道。

所述封闭壳体的上端内径大于下端内径。

在所述封闭壳体内设有硬质占容体，所述硬质占容体与所述封闭壳体固连，所述油管设为或不设为刚性化式油管。

在所述内开阀孔的外侧设有燃油分配区，所述内开阀孔将所述内腔与所述燃油分配区联通，所述燃油喷射孔设在所述燃油分配区的壁上，所述燃油喷射孔与所述燃油分配区联通。

所述内开阀头与所述内开阀孔相配合的面设为内开锥面-柱面组合式配合面、内开不同锥角双锥面组合式配合面或平面式配合面。

在所述内开阀头和/或在所述内开阀孔上设有表面燃油喷射孔。

本发明中所指的正时脉冲燃油源可以是高压油泵，高压共轨系统，油泵和电磁阀组成的系统或其他可以按正时关系产生燃油脉冲压力的供油系统，其目的是能够按正时要求产生所需喷射压力的正时脉冲燃油源，按正时关系向本发明所述发动机壳体形变燃油喷射器提供高压油，最终实现正时计量燃油喷射。

传统的燃油喷射器是通过内置弹簧的形变致使阀体产生位移，从而完成油路的断通。基于这种结构，燃油喷射器中就必须存在有可位移的柱塞偶件，由于柱塞偶件没有自补偿性，燃油的泄漏就不可避免，因此在传统的燃油喷射器中必须设置有回油系统，燃油喷射器的结构就变得复杂。并且柱塞偶件的加工精度和成本较高，耐温性能较差。此外由于需要较高的喷油压力，就必须使推动柱塞的弹簧的压力较大，而为了加速喷油器的响应，即柱塞位移的速度，就必须使柱塞获得足够的推力打开喷射孔，也需要足够的压力关闭喷射孔。为此柱塞断面积之差就需要很大，才能从燃油获得足够的推力，所以柱塞的体积就必须增大，也就增大了柱塞的质量，最终导致喷射响应降低。本发明所述发动机用壳体形变燃油喷射器的关键技术是通过燃油喷射器壳体在正时脉冲燃油压力的作用下产生形变，实现阀体的位移，最终完成燃油的喷射。本发明中的变形区可以是弹性变形区，非弹性变形区或滑动变形区。本发明中所提及的弹性区可以由多种形状组成，可以是整体加工而成，也可以由弹性材料单独加工后，将弹性区的两端与壳体固联形成封闭腔体。

本发明所述发动机用壳体形变燃油喷射器中设置调整垫片的目的是通过调整垫片的厚度来调整内开阀头和内开阀孔的开启压力和关闭压力。导向结构体的设置是为了对阀体起导向作用，以免发生内开阀头和内开阀孔接触不同心的现象，加强阀体的定位精确性。除此之外，压紧螺母，内接球和外接球的设置也有加强阀体定位精确性的作用。防膨胀过量顶丝可在壳体弹性形变范围内调整，其作用是防止弹性壳体过度膨胀致使阀体开启度过大，或当燃油压力过大时，防止所述弹性区形变超越其弹性限度而发生塑性变形，其次还可以更准确的控制燃油喷射器的喷射量。

本发明中所述的防膨胀过量顶丝与固定点连接，这里的固定点可以是机体，缸盖或当所述弹性区形变时不发生位移的壳体部位。所述防膨胀过量顶丝可限制阀体的最大位移，从而控制了燃油喷射器的最大喷射量。

本发明中所述硬质占容体的目的是为了占据内腔的容积，防止系统中的燃油量过大，在高压作用下产生过量压缩体积，从而导致喷射响应降低。所述硬质占容体的形状不限，材料可以是钢，陶瓷等。

本发明中的形变控制装置可以是机械式，电磁式或压电式，其目的是通过控制形变区的变形量和形变规律，从而达到控制内开阀头与内开阀孔的离合和离合规律，最终控制燃油的喷射规律和喷射量。

本发明的碟弹簧与上下壳体之间的接触面是密封滑动接触，这种密封滑动接触与柱塞偶件不同，是具有自补偿性能力的，燃油泄漏的可能性和泄漏量可以忽略不计，所以支承壳体可以设为非密封式，不设回油接口和回油系统。

本发明中的刚性化式油管是指为了减少脉冲高压油的作用下油管的形变量，而对油管进行预应力加工的油管，例如将高压油管进行超高压打压，让油管所受到的力达到材料的屈服强度，从而减少当高压油泄压时油管的形变量。

本发明中的内开阀头和内开阀孔的配合面可以是多种面的组合，表面燃油喷射孔可以取代燃油喷射孔，而表面燃油喷射孔是在内开阀头表面或内开阀孔表面刻划加工而成，故可以加工的更加细小。

由于本发明所公开的发动机用壳体形变燃油喷射器的外径可以作得很小，所以可以在一个燃烧室内布置多个。

本发明有以下有益的效果：体积小，耐温性能好，喷射响应快，并且燃油喷射量更加精确。

附图说明

图1是本发明的结构布置示意图

图2是本发明弹性区设在上壳体侧壁上的结构示意图

图3是本发明弹性区设在上壳体顶壁上的结构示意图

图4是本发明弹性区设在下壳体侧壁上的结构示意图

图5是本发明阀体的一端设在下壳体上的结构示意图

图6是本发明弹性区设在上壳体和下壳体侧壁上的结构示意图

图7是本发明进油接口设在上壳体顶壁上的结构示意图

图8是本发明上壳体和下壳体经压紧螺母固连的结构示意图

图9是本发明阀体上设有内接球的结构示意图

图10是本发明阀体上设有外接球的结构示意图

图11是本发明设有防膨胀过量顶丝的结构示意图

图12是本发明在内开阀头上设有喷射孔的内开锥面-柱面组合式配合面的结构示意图

图13是本发明在内开阀孔上设有喷射孔的内开锥面-柱面组合式配合面的结构示意图

图14是本发明设有内开不同锥角双锥面组合式配合面的结构示意图

图15是本发明设有平面式配合面的结构示意图

图16是本发明设有压力调整弹簧和碟弹簧的结构示意图

具体实施方式

附图编号

1.封闭壳体    102.上壳体            103.下壳体    3.弹性区

4.阀体        401.一端              402.另一端    5.内开阀头

6.燃油分配区  7.燃油喷射孔          8.内开阀孔    9.调整垫片

10.油管       101.正时脉冲燃油源    14.内腔       15.进油接口

16.导向结构体 17.压紧螺母           18.内接球     19.外接球

20.球接螺丝   21.防过量膨胀顶丝     1015.控制阀   901.碟弹簧

902.压力调整弹簧               201.内开锥面-柱面组合式配合面

202.内开不同锥角双锥面组合式配合面          203.平面式配合面

100.硬质占容体    5001.表面燃油喷射孔       303.形变区

3001.形变控制装置        3033.径向形变限定结构

1001.刚性化式油管        1015.回油接口

下面结合附图对本发明作进一步说明，请参见图1所示的一种发动机用壳体形变燃油喷射器，包括：封闭壳体1和进油接口15，其特征在于：在所述封闭壳体1的内腔14内设有阀体4，所述阀体4由内开阀头5，阀杆402和阀尾401组成，所述阀尾401与所述封闭壳体1的一处直接或间接连接，在所述封闭壳体1的另一处设内开阀孔8，所述内开阀头5能将所述内开阀孔8密封关闭，也能将所述内开阀孔8打开，所述内开阀头5与所述内开阀孔8相配合的面设为平面、柱面、锥面、曲面或多种面的组合，在所述封闭壳体1与所述阀尾401的连接处与所述内开阀孔8之间至少设有一个形变区303，在所述阀尾401侧的所述形变区303的端部处设或不设形变控制装置3001，在设所述形变控制装置3001的结构中，所述形变控制装置3001直接或间接作用于所述阀尾401侧的所述形变区303的端部，所述内腔14直接或间接与所述进油接口15联通，所述进油接口15经油管10或经油管10再经控制阀1015与正时脉冲燃油源101联通。

请参见图2、3、4、5、6、7、8或16所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，所述封闭壳体1设为由上壳体102和下壳体103构成式，所述形变区303设为弹性区3，在所述上壳体102和/或所述下壳体103上或在所述上壳体102和所述下壳体103之间至少设一个所述弹性区3，在所述弹性区3设在所述上壳体102和/或所述下壳体103上的结构中，所述弹性区3设在所述上壳体102的侧壁和/或顶壁上和/或设在所述下壳体103的侧壁上，在所述弹性区3设在侧壁的结构中，设或不设径向形变限定结构3033，在所述下壳体103的下端设有所述内开阀孔8，所述上壳体102和所述下壳体103直接或经调整垫片9密封连接或经压紧螺母17连接；在所述弹性区3设在所述上壳体102和所述下壳体103之间的结构中，所述弹性区3设为碟弹簧901，所述阀尾401经压力调整弹簧902与支承壳体1021连接，所述支承壳体1021与所述下壳体103连接，所述阀尾401与所述上壳体102连接，在所述上壳体102和所述下壳体103之间设所述碟弹簧901，所述碟弹簧901与所述上壳体102和所述下壳体103分别密封滑动连接形成所述封闭壳体1，在所述支承壳体1021上设或不设回油接口1505。

请参见图9或10所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，在所述阀体4上设置内接球18或外接球19，所述阀体4经所述内接球18或经所述外接球19和球接螺丝20与所述封闭壳体1的一端万向连接。

请参见图11所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，在所述弹性区3的受内压膨胀方向上设置防膨胀过量顶丝21，所述防膨胀过量顶丝21与固定点连接。

请参见图2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，在所述封闭壳体1内设有导向结构体16，所述导向结构体16的内侧与所述阀体4滑动导向接触，所述导向结构体16的外侧与所述封闭壳体1紧配合，所述导向结构体16上设有燃油通道。

请参见图1、2、3、4、6、7、8、9、10或11所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，所述封闭壳体1的上端内径大于下端内径。

请参见图1所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，在所述封闭壳体1内设有硬质占容体100，所述硬质占容体100与所述封闭壳体1固连，所述油管10设为或不设为刚性化式油管1001。

请参见图2、3所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，在所述内开阀孔8的外侧设有燃油分配区6，所述内开阀孔8将所述内腔14与所述燃油分配区6联通，所述燃油喷射孔7设在所述燃油分配区6的壁上，所述燃油喷射孔7与所述燃油分配区6联通。

请参见图12、13、14或15所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，所述内开阀头5与所述内开阀孔8相配合的面设为内开锥面-柱面组合式配合面201、内开不同锥角双锥面组合式配合面202或平面式配合面203。

请参见图12、13或15所示的发动机用壳体形变燃油喷射器，在所述内开阀头5和/或在所述内开阀孔8上设有表面燃油喷射孔5001。

Claims (12)

1.一种发动机用壳体形变燃油喷射器，包括：封闭壳体(1)和进油接口(15)，其特征在于：在所述封闭壳体(1)的内腔(14)内设有阀体(4)，所述阀体(4)由内开阀头(5)，阀杆(402)和阀尾(401)组成，所述阀尾(401)与所述封闭壳体(1)的一处直接或间接连接，在所述封闭壳体(1)的另一处设内开阀孔(8)，所述内开阀头(5)能将所述内开阀孔(8)密封关闭，也能将所述内开阀孔(8)打开，所述内开阀头(5)与所述内开阀孔(8)相配合的面设为平面或曲面，在所述封闭壳体(1)与所述阀尾(401)的连接处与所述内开阀孔(8)之间至少设有一个形变区(303)，在所述阀尾(401)侧的所述形变区(303)的端部处设或不设形变控制装置(3001)，在设所述形变控制装置(3001)的结构中，所述形变控制装置(3001)直接或间接作用于所述阀尾(401)侧的所述形变区(303)的端部，所述内腔(14)直接或间接与所述进油接口(15)联通，所述进油接口(15)经油管(10)或经油管(10)再经控制阀(1015)与正时脉冲燃油源(101)联通，通过燃油喷射器壳体在正时脉冲燃油压力的作用下产生形变，实现阀体的位移，最终完成燃油的喷射；所述正时脉冲燃油源是高压油泵、高压共轨系统或油泵和电磁阀组成的系统，能够按正时要求产生所需喷射压力的正时脉冲燃油，按正时关系提供高压油，最终实现正时计量燃油喷射。

2.如权利要求1所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：所述封闭壳体(1)设为由上壳体(102)和下壳体(103)构成式，所述形变区(303)设为弹性区(3)，在所述上壳体(102)和/或所述下壳体(103)上或在所述上壳体(102)和所述下壳体(103)之间至少设一个所述弹性区(3)。

3.如权利要求2所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述弹性区(3)设在所述上壳体(102)和/或所述下壳体(103)上的结构中，所述弹性区(3)设在所述上壳体(102)的侧壁和/或顶壁上和/或设在所述下壳体(103)的侧壁上。

4.如权利要求3所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述弹性区(3)设在侧壁的结构中，在所述下壳体(103)的下端设有所述内开阀孔(8)，所述上壳体(102)和所述下壳体(103)直接或经调整垫片(9)密封连接或经压紧螺母(17)连接。

5.如权利要求1所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述阀体(4)上设置内接球(18)或外接球(19)，所述阀体(4)经所述内接球(18)或经所述外接球(19)和球接螺丝(20)与所述封闭壳体(1)的一端万向连接。

6.如权利要求2所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述弹性区(3)的受内压膨胀方向上设置防膨胀过量顶丝(21)，所述防膨胀过量顶丝(21)与固定点连接。

7.如权利要求1所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述封闭壳体(1)内设有导向结构体(16)，所述导向结构体(16)的内侧与所述阀体(4)滑动导向接触，所述导向结构体(16)的外侧与所述封闭壳体(1)紧配合，所述导向结构体(16)上设有燃油通道。

8.如权利要求1所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：所述封闭壳体(1)的上端内径大于下端内径。

9.如权利要求1、2、5、6、7或8所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述封闭壳体(1)内设有硬质占容体(100)，所述硬质占容体(100)与所述封闭壳体(1)固连，所述油管(10)设为或不设为刚性化式油管(1001)；所述硬质占容体的目的是为了占据内腔的容积，防止系统中的燃油量过大，在高压作用下产生过量压缩体积，从而导致喷射响应降低；所述刚性化式油管是指为了减少脉冲高压油的作用下油管的形变量，而对油管进行预应力加工的油管。

10.如权利要求1、2、5、6、7或8所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述内开阀孔(8)的外侧设有燃油分配区(6)，所述内开阀孔(8)将所述内腔(14)与所述燃油分配区(6)联通，在所述燃油分配区(6)的壁上设燃油喷射孔(7)，所述燃油喷射孔(7)与所述燃油分配区(6)联通。

11.如权利要求1所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：所述内开阀头(5)与所述内开阀孔(8)相配合的面设为内开锥面-柱面组合式配合面(201)、内开不同锥角双锥面组合式配合面(202)或平面式配合面(203)。

12.如权利要求1所述发动机用壳体形变燃油喷射器，其特征在于：在所述内开阀头(5)和/或在所述内开阀孔(8)上设有表面燃油喷射孔(5001)。

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