CN103016230A - 燃油压力稳定器及其燃油喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油压力稳定器及其燃油喷射装置，包括稳定器本体，所述稳定器本体上设置有通过伸张或收缩进行压力调节的弹性结构部，所述弹性结构部的剖面具有S形结构特征，所述S形结构特征是一条曲线，或多条曲线的组合。剖面具有S形结构特征的内环弹性结构部分，能够对金属膜片内外两侧的微小燃油压力差产生实时的伸张或收缩变形，改变燃油容积腔的体积，以保持燃油腔体内燃油压力的稳定不变，从而确保燃油喷射系统燃油单次喷射量的稳定性与精确性，以及多次喷射之间的一致性。

Description

燃油压力稳定器及其燃油喷射装置

技术领域

本发明涉及燃油驱动的船舶、车辆发动机的燃油控制、喷射、传送、加压、驱动、排放的动力装置，以及液压动力系统中的液态燃油动态控制的技术领域，具体涉及一种燃油压力稳定器及其燃油喷射装置。

背景技术

现有燃油驱动的船舶与车辆发动机普遍采用了电控燃油喷射系统，高速电磁阀是决定电控燃油喷射系统性能的关键部件，无论在传统的直列泵、泵喷嘴、单体泵、高压共轨，还是最新汽油缸内直喷。发动机燃油喷射装置的最基本功能主要是将燃油加压、调节单次的燃油喷油量和喷油时间，将被加压后的燃油合理的分配到各个气缸当中并使之在燃烧室雾化。整个过程中，对喷油量和喷油规律的最佳控制都是通过对高速电磁阀的精确控制实现的。

高速电磁阀是通过电磁阀，将激励电流转化成磁场，然后将磁能转化成机械能，拉动衔铁阀杆组件（电枢组件）快速运动，实现阀杆尾段的密封锥面与阀座之间密封面的快速打开与关闭，实现燃油的动态喷射控制；燃油的单次喷射时间通常是几百微妙到几千微妙，燃油单次喷射量为几立方毫米到几千立方毫米，且具有燃油喷射压力高、喷射流速高等特点。在燃油驱动的发动机工作过程中，高速电磁阀决定了发动机电控燃油喷射系统的动态性能。

燃油喷射过程中供油压力的稳定性直接影响单次喷射的精确性和稳定性，以及多次喷射间的一致性。努力降低燃油喷射过程中供油压力的波动，提高燃油压力的稳定性成为燃油驱动发动机燃油或喷射系统与装置的设计开发关键目标。

图5是现有典型燃油驱动的发动机中燃油喷射装置的构造图。其中图5中左边的箭头为高压燃油进口，右边的箭头为燃油喷射油束。油管（未画出）与燃油进入接头1相连，180MPa的高压燃油经过油管和燃油进入接头1后，进入燃油容积腔15。燃油喷射高速电磁阀由电磁铁定子铁芯2、电磁线圈3、衔铁4、阀杆20组成。

电磁线圈3上的激励电流受发动机的电子控制单元ECU控制。燃油喷射动态实现过程如下：电控单元ECU在电磁线圈3上加电，加电后产生的磁场在衔铁4上产生的方向向左的电磁吸力，衔铁4拉动阀杆20向左运动，在此过程中阀杆弹簧23受压缩，阀杆20尾端上的钢球24从阀座7提起，此时燃油通道打开，从而实现燃油的喷射。当电磁线圈3失电时，阀杆弹簧23释放受压的弹簧力，推动衔铁阀杆组件向右移动，钢球24与阀座7之间的密封面闭合，燃油通道关闭，喷射过程结束。另外，图5中还包括的部件：燃油喷射装置的接入电极8，燃油喷射装置的朔料安装座9，燃油压力稳定器10，密封圈6。

图6是燃油喷射装置中高速电磁阀的构成示意图。在电磁线圈3上加电后，电磁阀定子铁芯2内的磁场对衔铁4产生电磁力，衔铁4拉动阀杆组件20向左运动，阀杆钢球24与阀座7之间的燃油通道打开，进行燃油喷射。在衔铁阀杆组件20向左运动；在与铁芯2吸合过程中，燃油容积腔15的容积受压缩，燃油容积腔15出现正的动态压力差，对燃油喷射过程中的燃油单次喷射量的稳定性，多次喷射之间喷射量的一致性，以及燃油喷射油束的分布产生不利的影响。另外，图6中还包括燃油压力稳定器10。

图7是图6所示高速喷射电磁阀的轴向剖面图。如图7所示，为了保证喷射过程中燃油压力的恒定不变，在衔铁4的右端端面上装配了一个燃油压力稳定器10，两者在外环边缘上进行焊接，形成一个构件。燃油压力稳定器10贴附在衔铁4的右端端面上，两者在外环边缘上焊接。

图8显示了燃油喷射电磁阀中定子铁芯2、衔铁4、燃油压力稳定器10三者之间的的装配关系。

图9显示了现有典型的燃油压力稳定器的结构与构造。包括燃油压力稳定器结构包含燃油压力稳定器外圆环面11，弹性伸展臂12，过油孔档片13，过油孔14四大部分。当电磁阀加电后，衔铁4受电磁力作用，带动阀杆组件20（图5或图6中示出）向左移动，与定子铁芯2方向快速吸合，在此过程中阀杆弹簧23（图5或图6中示出）受到压缩，燃油容积腔15（图5或图6中示出）的容积受到压缩，出现的动态正压力差推动燃油压力稳定器的各个弹性伸展臂12，向右打开，进行泄压，随着燃油压力的下降，弹性伸展臂12复位；即压力稳定器上的弹性伸展臂12对燃油容积腔15（图5或图6中示出）内的燃油压力变化做出反应，当腔体内燃油的压力增加，超过正常压力值，出现动态正压压差时，压力稳定器的弹性伸展臂12向外扩张，燃油容积腔15（图5或图6中示出）的体积增大；燃油容积腔15（图5或图6中示出）内燃油减少，低于正常压力值，出现动态负压时，弹性伸展臂12向内收缩，燃油容积腔15（图5或图6中示出）的容积减少；始终保持燃油容积腔15（图5或图6中示出）压力稳定。

但以上技术方案中的燃油喷射过程中供油压力的的精确性和稳定性、以及多次喷射间的一致性，依然不是很理想。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种燃油压力稳定器及其燃油喷射装置，用于解决现有技术中，燃油喷射过程中供油压力的的精确性和稳定性不理想的技术问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种燃油压力稳定器，包括稳定器本体，所述稳定器本体上设置有通过伸张或收缩进行压力调节的弹性结构部。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

在本发明的一个实施例中，所述弹性结构部的剖面具有S形结构特征。

在本发明的一个实施例中，所述S形结构特征是一条曲线，或多条曲线的组合。

在本发明的一个实施例中，所述弹性结构部的厚度为0.02mm~0.35mm。

在本发明的一个实施例中，所述弹性结构部为金属。

在本发明的一个实施例中，所述弹性结构部上设置有用于燃油通过的孔。

在本发明的一个实施例中，所述孔为多个，以所述弹性结构部所在平面的中心为圆心，均匀分布。

在本发明的一个实施例中，所述稳定器本体为碟形。

在本发明的一个实施例中，所述稳定器本体的中心设置有用于与阀杆相配的固定孔。

本发明还可以是：

一种燃油喷射装置，包括上述发明内容部分所述的燃油压力稳定器。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

本发明的燃油压力稳定器外观呈现碟状特征，剖面具有S形结构特征，采用弹性金属铜合金、高强度不锈钢制作，弹性金属膜片的厚度0.02mm～0.35mm。燃油压力稳定器的外环边缘可以是平面或曲面，用于金属膜片的固定、夹持、焊接。压力稳定器弹性金属膜片的内环即具有S形剖面结构上，开有若干个小孔，作为过油孔，允许燃油通过。

剖面具有S形结构特征的内环弹性结构部分，能够对金属膜片内外两侧的微小燃油压力差产生实时的伸张或收缩变形，改变燃油容积腔的体积，以保持燃油腔体内燃油压力的稳定不变，从而确保燃油喷射系统燃油单次喷射量的稳定性与精确性，以及多次喷射之间的一致性。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1示出了根据本发明一个实施例的燃油压力稳定器的结构示意图。

图2示出了图1所示A-A的剖面结构示意图。

图3示出了根据本发明一个实施例的可使用作为燃油压力稳定器的S形结构特征的几种几何形状示意图。

图4示出了根据本发明一个实施例的燃油压力稳定器的装配关系示意图。

图5是现有典型的燃油驱动发动机中燃油喷射电磁阀的构造示意图。

图6是图5中燃油喷射电磁阀的轴向剖面示意图。

图7是图6的轴向剖面示意图。

图8是现有典型的燃油压力稳定器在燃油喷射电磁阀中的安装与装配示意图。

图9是现有典型的燃油压力稳定器的结构示意图图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1示出了根据本发明一个实施例的燃油压力稳定器的结构示意图。图2示出了图1所示A-A的剖面结构示意图。参考图1或图2所示一种燃油压力稳定器的实施例，包括稳定器本体101，所述稳定器本体101上设置有通过伸张或收缩进行压力调节的弹性结构部102。通过该弹性结构部102能够对稳定器本体101内外两侧的燃油动态压力变化与波动产生相应的扩张或伸缩变形，从而改变燃油容积腔的容积体积，以实现压力腔内燃油压力的稳定不变。

为了使得弹性结构部具有低弹性刚度特征，其所述弹性结构部102的剖面可以具有S形结构特征，通过S形结构特征实现扩张或伸缩变形以调节压力。所述弹性结构部102可以为金属，其稳定器本体101从整体上看为碟形，具体而言，如图1或图2所示，稳定器本体101为圆形或者类似圆形，当然也可以是方形、长方形、三角形、多边形等，外观形状不限；其中部的一侧凹陷，另一侧凸起，以形成碟状特征。在图1或图2的实施例中弹性结构部102设置在稳定器本体的中部。

稳定器本体101以及其上设置的弹性结构部102可以为铜、不锈钢等金属。其可以通过厚度为0.02mm～0.35mm的金属膜片进行制造，制造出的稳定器本体101的弹性结构部102的厚度也可以为0.02mm～0.35mm，在该取值范围内可以使弹性结构部102达到低弹性刚度特征的要求，亦具有通过扩张或伸缩变形以实现压力腔内燃油压力稳定不变的作用。

所述弹性结构部102上设置有用于燃油通过的孔103。如图1所示，所述孔103可以为多个（图1中示出了5个），或者说若干个，具体数量不限。可以是，以所述弹性结构部102所在平面的中心为圆心，均匀分布，或者说沿圆周分布。

所述稳定器本101的中心设置有用于与阀杆相配的固定孔104，即在燃油喷射装置的使用中，起固定的作用。

图3示出了根据本发明一个实施例的可使用作为燃油压力稳定器内环S形剖面的几种几何形状示意图。如图3所示，包括稳定器本体301和弹性结构部302，具体地，该弹性结构部302即以上提到的S形结构特征，其该S形结构特征可通过S形剖面结构曲线实现，可以是一个或多个S形曲线的组合，亦可以是单曲线或多条曲线的组合，典型地有双S曲线，三S曲线、水波纹曲线等。图3中给出了能够用作燃油压力稳定器内环S形剖面的各种几何形状，其都具有低的弹簧刚度，以确保压力稳定器具有优良的动态响应性能，以及良好的负载-变形量两者之间的线性度特性，保证重复工作循环间的稳定性和一致性。

图4示出了根据本发明一个实施例的燃油压力稳定器的装配关系示意图。如图4所示，本实施例的燃油压力稳定器的外圆环面401可以是平面，也可以是曲面，结构形状不限，燃油压力稳定器的外圆环面401即稳定器本体的圆周。可以通过燃油压力稳定器的外圆环面401与其它构件进行固定、连接、焊接等。具体而言，其外圆环面401可以是平面，曲面，作用是与其它构件（电磁阀衔铁402）进行装配（固定、粘合、焊接），典型地安装方式是固定在燃油喷射电磁阀衔铁402的右端端面，在外圆环面401边缘进行焊接，两者形成一个构件，如图4，燃油压力稳定器外环边缘焊接缝404。剖面具有S形结构特征403，是燃油压力稳定器上的柔性结构部分，碟形薄膜片两侧的燃油压力差产生的轴向推力，引起S形结构特征403伸张或收缩，进行压力调整。金属薄膜片与S形结构特征403具有极低的弹簧刚度，以及压差与膜片变形量之间的线性关系，对动态压差的动态反应速度快，很小动态压差都极为敏感，不仅能够大大降低燃油的动态压力波动，而且动态响应性能也明显提高。

以下公开一种燃油喷射装置，其包括以上实施例描述的燃油压力稳定器。可将背景技术部分提到的现有燃油喷射装置中的燃油压力稳定器替换为以上实施例中描述的燃油压力稳定器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种燃油压力稳定器，包括稳定器本体，其特征在于，所述稳定器本体上设置有通过伸张或收缩进行压力调节的弹性结构部。

2.根据权利要求1所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述弹性结构部的剖面具有S形结构特征。

3.根据权利要求2所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述S形结构特征是一条曲线，或多条曲线的组合。

4.根据权利要求1所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述弹性结构部的厚度为0.02mm~0.35mm。

5.根据权利要求1所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述弹性结构部为金属。

6.根据权利要求1所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述弹性结构部上设置有用于燃油通过的孔。

7.根据权利要求6所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述孔为多个，以所述弹性结构部所在平面的中心为圆心，均匀分布。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述稳定器本体为碟形。

9.根据权利要求8所述的燃油压力稳定器，其特征在于，所述稳定器本体的中心设置有用于与阀杆相配的固定孔。

10.一种燃油喷射装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的燃油压力稳定器。

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