CN102996309B - 高压共轨喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柴油机用高压共轨喷油器。油嘴针阀导向柱面与油嘴体之间的间隙，起到液压控制室的进油节流作用，不需要另设专门的进油节流孔。控制液压控制室压力的阀门采用压力平衡与封堵的组合式，阀芯的一端通过圆柱面的精密间隙配合实现密封，另一端在阀体内孔圆柱面尽头的端口边缘处形成直接封堵。液压控制室内设有节流套筒，节流套筒中部设有泄压通道，泄压通道入口常态下与液压控制室相通，当油嘴针阀升起时关闭。节流套筒沿其径向设有一个细小的旁通节流孔。本专利提供了一种结构更加简单、制造更加容易、成本更加低廉的解决方案，同时性能更好。

Description

高压共轨喷油器

技术领域

本发明涉及一种柴油机用高压共轨喷油器。

背景技术

目前公知的柴油机用高压共轨喷油器，有着以下特征。

1、油嘴针阀导向柱面与油嘴体之间的间隙非常微小，力求最大限度的密封性能；控制油嘴针阀动作的液压控制室，进油是通过专门设置的进油节流孔实现的。油嘴针阀导向柱面与油嘴体之间的间隙与液压控制室的进油节流孔互不相干。

这一特征要求极高的油嘴针阀制造精度，极小的间隙容易导致发卡失效。同时，进油节流孔尺寸非常细小但精度要求很高。

2、控制液压控制室压力的阀门有两种形式，一种为压力平衡式，其阀芯通过圆柱面的精密间隙配合实现密封；另一种为封堵式，依靠一个钢球或锥体直接封堵住一个细小的出油口。压力平衡式阀门在启闭的这一端泄露量大，而封堵式阀门压力不平衡，封口面积上直接承受高压，面积必须减到极小。为保证足够的密封行程（压力平衡式）和足够的开启流通截面积（封堵式），这两种方式的阀芯开启行程往往都比较长（0.4mm左右甚至更长）。

这一特征要求复位弹簧力量必须足够大，驱动阀门的电磁阀电流必须足够强，以保证在极短的时间内实现快速开启和关闭。这样的高速电磁阀，制造难度大、成本高且可靠性难以保证。

发明内容

本发明提供一种柴油机用高压共轨喷油器，该装置采用巧妙的结构，大幅降低了制造精度和难度，同时性能也可得到提升。

本发明实现上述目的的技术方案是。

与传统柴油机高压共轨喷油器一样，设有喷油器体、油嘴体、油嘴针阀、压力弹簧、油嘴紧帽和嘴体头部的油嘴喷孔。针对以上背景技术描述的两个特征的不足，分别采取以下技术措施。

1、扩大油嘴针阀导向柱面与油嘴体之间的间隙，间隙本身起到液压控制室的进油节流作用，不需要另设专门的进油节流孔。油嘴针阀导向柱面与油嘴体之间的间隙不是越小越好，而是按照节流功能、保证一定的泄漏速率来设计间隙的大小。

2、控制液压控制室压力的阀门采用压力平衡与封堵的组合式，阀芯负责压力平衡的这一端通过圆柱面的精密间隙配合实现密封，负责阀门启闭的另一端，在阀体内孔圆柱面尽头的端口边缘处形成直接封堵，封口直径等于阀芯直径。这种组合式阀门即能实现压力平衡，又能直接封堵，减小泄露；阀门封口直径相对较大，很小的阀芯行程（低至0.1mm左右甚至更低）即可获得足够大的开启流通截面积。

综上所述，本专利提供了一种结构更加简单、制造更加容易、成本更加低廉的解决方案。加大的间隙降低了油嘴针阀制造精度，不易发卡，可靠性更高；电磁阀阀芯行程的大幅降低，为电磁阀的高速化、小型化和低电流创造了有利条件，降低了电磁阀制造难度和成本。

附图说明。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是高压共轨喷油器总体构造图。

图2是图1中局部A放大示意图。

具体实施方式。

图1总体构造图所示，喷油器由喷油器体（1）、控制阀体（2）、油嘴体（3）、油嘴针阀（4）和油嘴紧帽（5）组成。油嘴紧帽（5）旋装在喷油器体（1）上，将控制阀体（2）和油嘴体（3）紧固于喷油器体（1）内。

油嘴体（3）头部设有油嘴喷孔（3a）、中部设有油嘴承压室（3b）；油嘴针阀（4）顶部设有液压控制室（6），液压控制室（6）内设有油嘴弹簧（7），油嘴弹簧（7）推动油嘴针阀（4）使其保持油嘴喷孔（3a）关闭（即油嘴针阀（4）落座）的趋势。常态下，油嘴喷孔（3a）关闭，喷油器不喷油，而油嘴针阀（4）推开油嘴弹簧（7）并升起时，油嘴喷孔（3a）开启，喷油器向外喷油。

控制阀体（2）内装有阀芯（8），阀芯（8）上方设置有电磁阀（11），电磁阀（11）与阀芯（8）之间设置有衔铁（9），衔铁（9）与阀芯（8）的一端合为一体，电磁阀（11）中心孔内设置有控制弹簧（10），控制弹簧（10）一端抵触衔铁（9），使衔铁（9）保持离开电磁阀（11）的趋势。

电磁阀（11）通过接线柱（12）与外部控制电连通；高压柴油从进油口（14）、高压进油通道（1a）进入喷油器体（1）内；电磁阀（11）不通电时喷油器不喷油；电磁阀（11）通电时，高压柴油从油嘴喷孔（3a）中喷出；阀芯（8）泄漏的柴油和液压控制的回油一起通过低压回油通道（1b）、回油口（13）流出喷油器。

具体喷油器喷油控制方法和原理，结合附图2进行说明。

图2是图1中局部A的放大示意图。

高压柴油从高压进油通道（1a）进入油嘴承压室（3b），油嘴针阀（4）导向柱面（4a）中部沉浸于油嘴承压室（3b）中，该导向柱面（4a）与油嘴体（3）之间的间隙（∆i）为某一设定的细小尺寸，具备节流特征，该节流间隙（∆i）作为液压控制室（6）的进油节流通道，连通油嘴承压室（3b）和液压控制室（6）；除节流间隙（∆i）之外，不设专门的进油节流通道。

油嘴针阀（4）顶部的液压控制室（6）内设有节流套筒（15），同处于液压控制室（6）内的油嘴弹簧（7）将节流套筒（15）的底面压紧于控制阀体（2）下平面上，并密封；节流套筒（15）的顶面朝向油嘴针阀（4）顶部，该顶面与油嘴针阀（4）顶部之间常态下存在一段间隙（Ln），该间隙（Ln）为油嘴针阀（4）可以达到的最大升程。节流套筒（15）中部设有泄压通道（15a），泄压通道（15a）出口在节流套筒（15）的底面上，与控制阀体（2）进油道（2c）相通，入口（15c）在节流套筒（15）的顶面上，常态下与液压控制室（6）相通，当油嘴针阀（4）升起并抵触节流套筒（15）顶面时，入口（15c）被油嘴针阀（4）关闭。

节流套筒（15）沿其径向设有一个细小的旁通节流孔（15b），该旁通节流孔（15b）流通面积比泄压通道（15a）的流通面积小许多，其一端连通液压控制室（6），另一端连通泄压通道（15a）。

控制阀体（2）上设有圆柱形阀孔（2a），该阀孔（2a）一端直接连通泄压腔（16），另一端通过内油道（2b）与泄压腔（16）连通；泄压腔（16）通过低压回油通道（1b）与喷油器回油口（13，见图1）连通；阀孔（2a）中装配有圆柱形阀芯（8），阀芯（8）可沿阀孔（2a）轴线滑动，阀芯（8）的一端外圆柱面与阀孔（2a）内圆柱面形成精密间隙配合密封，另一端与阀孔（2a）内圆柱面尽头的密封边缘（2d）形成接触式密封；控制阀体（2）上设有进油道（2c），进油道（2c）一端连通液压控制室（6），另一端连通阀孔（2a）与阀芯（8）形成的两段密封之间的部位；阀芯（8）露出控制阀体（2）的一端设有衔铁（9），衔铁（9）与阀芯（8）同为一体地动作，衔铁（9）与电磁阀（11）之间的间隙即为阀芯（8）的升程（La）。

油嘴承压室（3b）内的高压柴油，通过油嘴针阀（4）导向柱面（4a）与油嘴体（3）之间的节流间隙（∆i），泄入液压控制室（6）。控制阀关闭时，液压控制室（6）内柴油没有泄漏，当通过节流间隙（∆i）泄入的柴油充满液压控制室（6）后，液压控制室（6）内的压力与油嘴承压室（3b）相等。此时油嘴针阀（4）在油嘴弹簧（7）的作用力下，油嘴针阀（4）落座，喷油器处于关闭状态。

当电磁阀（11）加电后，电磁阀（11）产生磁力克服控制弹簧（10）力，使衔铁（9）与阀芯（8）一同动作，阀芯（8）离开阀孔（2a）密封边缘（2d），控制阀开启，液压控制室（6）的高压柴油通过节流套筒（15）泄压通道（15a）、控制阀体（2）进油道（2c），流入泄压腔（16）。此时，由于节流间隙（∆i）的节流作用，泄入液压控制室（6）的流速远低于节流套筒（15）泄压通道（15a）的流通能力，液压控制室（6）压力骤降至泄压腔（16）的压力，油嘴承压室（3b）压力高于液压控制室（6），并克服油嘴弹簧（7）力，油嘴针阀（4）升起，喷油器开始喷油。

油嘴针阀（4）升起并抵达节流套筒（15）顶面时，将节流套筒（15）的泄压通道（15a）入口（15c）关闭，液压控制室（6）与泄压通道（15a）通过细小的旁通节流孔（15b）保持连通，但由于旁通节流孔（15b）的流通能力相对较小，节流间隙（∆i）的流通能力与旁通节流孔（15b）的流通能力达到某种动态平衡，使液压控制室（6）压力处于低于油嘴承压室（3b）但高于泄压腔（16）的某个中间压力上。此时，油嘴弹簧（7）力仍不足以克服液压控制室（6）与油嘴承压室（3b）之间的压力差，油嘴针阀（4）仍处于开启状态，但节流间隙（∆i）两侧的压差比油嘴针阀（4）刚开启时小了许多，通过节流间隙（∆i）泄漏的高压柴油大幅减少，损耗得以减少，同时还可以加快后续关闭喷油的响应速度。压差越小，泄漏损耗越少，关闭喷油响应越快。

当电磁阀（11）失电后，电磁阀（11）磁力消失，控制弹簧（10）力推动衔铁（9）与阀芯（8），关闭控制阀。此时，液压控制室（6）没有了泄漏，通过节流间隙（∆i）泄入的柴油使液压控制室（6）压力迅速升高至油嘴承压室（3b）压力，油嘴针阀（4）在控制弹簧（10）力的作用下落座，关闭喷油孔，喷油器喷油结束。

控制阀的泄压流通截面积近似为阀芯（8）周长与阀芯（8）升程（La）的乘积，阀芯（8）周长比传统封堵式阀门密封周长要大许多，又不存在传统平衡式阀门必须的密封行程，因此非常小的升程（La）即能达到足够的流通面积。升程（La）越小，响应越迅速，对电磁阀（11）的制造要求也就越低。

Claims (3)

1.一种喷油器，包括油器体(1)、控制阀体(2)、油嘴体(3)、油嘴针阀(4)和油嘴紧帽(5)，油嘴体(3)头部设有油嘴喷孔(3a)、中部设有油嘴承压室(3b)，油嘴针阀(4)顶部设有液压控制室(6)，液压控制室(6)内设有油嘴弹簧(7)，油嘴弹簧(7)推动油嘴针阀(4)使其保持油嘴喷孔(3a)关闭的趋势，其特征是：所述油嘴针阀(4)导向柱面(4a)与所述油嘴体(3)之间的节流间隙(Δi)为某一设定的细小尺寸，具备节流特征，该节流间隙(Δi)作为所述液压控制室(6)的进油节流通道，连通所述油嘴承压室(3b)和液压控制室(6)；除节流间隙(Δi)之外，不设专门的进油节流通道；

所述液压控制室(6)内设有节流套筒(15)，同处于液压控制室(6)内的所述油嘴弹簧(7)将节流套筒(15)的底面压紧于控制阀体(2)下平面上，并密封；节流套筒(15)的顶面朝向所述油嘴针阀(4)顶部，该顶面与油嘴针阀(4)顶部之间常态下存在一段间隙(Ln)，该一段间隙(Ln)为油嘴针阀(4)可以达到的最大升程；节流套筒(15)中部设有泄压通道(15a)，泄压通道(15a)出口在节流套筒(15)的底面上，与所述控制阀体(2)进油道(2c)相通，入口(15c)在节流套筒(15)的顶面上，常态下与液压控制室(6)相通。

2.根据权利要求1所述的喷油器，其特征是：所述控制阀体(2)上设有圆柱形阀孔(2a)，阀孔(2a)中装配有圆柱形阀芯(8)，阀芯(8)可沿阀孔(2a)轴线滑动，阀芯(8)的一端外圆柱面与阀孔(2a)内圆柱面形成精密间隙配合密封，另一端与阀孔(2a)内圆柱面尽头的密封边缘(2d)形成接触式密封；控制阀体(2)上设有进油道(2c)，进油道(2c)一端连通液压控制室(6)，另一端连通阀孔(2a)与阀芯(8)形成的两段密封之间的部位。

3.根据权利要求1所述的喷油器，其特征是：所述节流套筒(15)沿其径向设有一个细小的旁通节流孔(15b)，该旁通节流孔(15b)流通面积比所述泄压通道(15a)的流通面积小许多，其一端连通所述液压控制室(6)，另一端连通泄压通道(15a)。