CN103225580A - 一种低压电控汽油喷射器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使得喷射出的汽油的能够更均匀、喷雾范围更大、喷雾效果更好的低压电控汽油喷射器及其制造方法。本发明所涉及的低压电控汽油喷射器，包括：喷孔片，含有多个喷孔；阀座组件，含有球阀导向器和阀座；导向管；进油管；衔铁钢球组件，含有钢球和衔铁；弹簧；以及铁芯组件，其特征在于：其中，喷孔为内小外大的锥形孔，球阀导向器设有一个与钢球相对应的导流孔，导流孔为旋流式结构。

Description

一种低压电控汽油喷射器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种低压电控汽油喷射器及其制造方法，尤其涉及一种进气管喷射式电喷汽油机所使用的低压电控汽油喷射器。

背景技术

低压电控汽油喷射器的作用是精确地计量汽油并形成喷雾。在发动机电控单元发出的喷油脉冲作用下，低压电控汽油喷射器喷射出一定量的燃油与进入气缸的空气混合，形成预定浓度的混合气，以满足发动机不同工况下缸内混合气形成质量和空燃比控制的需要。因此，低压电控汽油喷射器的性能对汽车发动机的燃烧过程及排放性能均有重要的影响。

随着国内外汽车经济性和排放法规的日益严格，对汽车发动机混合气形成质量及空燃比的控制精度要求不断提高，相应地，对低压电控汽油喷射器的工作特性也提出了越来越严格的要求。

而在低压电控汽油喷射器中，各个组件的结构组成和加工工艺直接影响到低压电控汽油喷射器喷射的效果和工作性能的稳定性。

因此，如何开发新型结构方案及加工工艺，使得喷射出的汽油更均匀、喷雾范围更大、喷雾效果更好成为喷油器发展过程必须解决的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种使得喷射出的汽油的能够更均匀、喷雾范围更大、喷雾效果更好的低压电控汽油喷射器及其制造方法。

本发明为了实现上述目的，采用了以下结构。

本发明提供一种低压电控汽油喷射器，包括：喷孔片，含有多个用于喷射汽油的喷孔；阀座组件，含有球阀导向器和与该球阀导向器焊接成一体的阀座，该阀座具有密封锥面，阀座的下端面与喷孔片的上平面紧密贴合；导向管，为中空结构，一端与阀座组件相连；进油管，包括一个大口端和一个小口端，大口端与导向管的另一端相连；衔铁钢球组件，含有钢球和衔铁，钢球的一端与衔铁的一端密封相连，另一端与密封锥面相贴合，衔铁的另一端设有弹簧座凹槽；弹簧，一端安装在弹簧座凹槽内；以及铁芯组件，设置在进油管内，具有弹簧定位销和铁芯，弹簧定位销的外侧面与铁芯过盈配合，小端面与弹簧的另一端相贴合为弹簧提供定位支撑，其特征在于：其中，喷孔为内小外大的锥形孔，球阀导向器设有一个与钢球相对应的导流孔，导流孔为旋流式结构。

在本发明的低压电控汽油喷射器中，还可以具有这样的特征：导流孔包括一个与钢球的形状相对应的圆槽和复数个设置在该圆槽外围向四周延伸的导流槽，复数个导流槽都与圆槽相连通。

进一步的，在本发明的低压电控汽油喷射器中，还可以具有这样的特征：复数个导流槽都为方形槽。

进一步的，在本发明的低压电控汽油喷射器中，还可以具有这样的特征：复数个导流槽都弯曲呈弧形且弯曲方向一致。

另外，本发明还提供一种用于制造具有上述任意一项特征的低压电控汽油喷射器的方法，其特征在于，包括如下步骤：阀座采用两级锥孔，密封锥面的锥角为120°。

进一步的，在本发明的制备方法中，还可以具有这样的特征：将球阀导向器与阀座压装后通过激光焊接方式焊接成一体形成阀座组件；将钢球与衔铁焊接成一体，形成衔铁钢球组件；将弹簧定位销压入到铁芯中的指定位置形成铁芯组件；将阀座组件压入到导向管中，使得阀座的端面与导向管的内孔台阶面贴合紧密，并且将衔铁钢球组件装入导向管内，使得钢球与阀座的密封锥面相贴合，同时使得衔铁的外侧与导向管的内侧过渡配合，形成导向管组件；将导向管组件装入进油管的大口端内，并将导向管与进油管通过激光焊接方式焊接成一体；将含有复数个喷孔的喷孔片压入导向管，使喷孔片的上平面与阀座的下端面紧密贴合，利用激光焊接技术对喷孔片进行固定；将弹簧的一端安装在衔铁的弹簧座凹槽内；将铁芯组件压入到进油管内，保证衔铁的端面与铁芯的端面之间具有一定间隙作为衔铁钢球组件的运动行程，并使得弹簧定位销的外侧面与铁芯过盈配合，小端面与弹簧的另一端相贴合；在进油管外部进行穿透焊接将进油管与铁芯固定为一体。

进一步的，在本发明的制备方法中，还可以具有这样的特征：喷孔片采用薄钢带冲压成型。

进一步的，在本发明的制备方法中，还可以具有这样的特征：对喷孔片采用电火花打孔和飞秒激光打孔中的任一种形成复数个锥孔。

发明的作用与效果

根据本发明的低压电控汽油喷射器及其制造方法，一方面，因为喷孔片上含有复数个喷孔，该喷孔都为内小外大的锥形孔，所以不仅可以有效减小气穴对喷孔内部汽油流动的阻碍，有利于提高喷孔的流量系数，以增加喷油量，而且锥形孔的结构能够增加喷雾锥角，使得喷雾的喷散效果能够更好，喷雾范围能够更大，同时可以减小喷雾油滴颗粒的直径，并提高油滴分布的均匀性，从而进一步改善整体雾化效果。

另一方面，由于在本发明的低压电控汽油喷射器中，球阀导向器设有一个与钢球相对应的旋流式结构的导流孔，因此能够使得汽油通过该球阀导向器时形成旋流，有利于加快中心处的流速，从而能够在喷孔片及喷孔大小的保持不变的情况下增大汽油喷射量，达到更进一步改善喷油雾化效果的目的。

附图说明

图 1 是本发明涉及的低压电控汽油喷射器在实施例中的结构示意图；

图 2 是本发明涉及的低压电控汽油喷射器在实施例中的分解图；

图 3 是图 1 的A-A方向剖视图；

图 4 是本发明涉及的喷孔片在实施例中的结构示意放大图；

图 5 是图 4 的B-B方向剖视图；

图 6 是本发明涉及的球阀导向器在实施例中的结构示意放大图；

图 7 是本发明涉及的阀座在实施例中的结构示意图；

图 8 是图 7 的C-C方向剖视图；以及

图 9 是本发明涉及的低压电控汽油喷射器在实施例中的整体焊接图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明所涉及的低压电控汽油喷射器作详细阐述。

＜实施例＞

图 1 是本发明涉及的低压电控汽油喷射器在实施例中的结构示意图。

图 2 是本发明涉及的低压电控汽油喷射器在实施例中的分解图。

如图 1、2 所示，在本实施例中，低压电控汽油喷射器1具有：前密封圈2、导向管3、喷孔片4、阀座组件5、衔铁钢球组件6、弹簧7、铁芯组件8、线圈总成9、进油管10、后密封圈11、后密封圈挡圈12、滤网13、外包塑料14以及轭铁组件15。

图 3 是图 1 的A-A方向剖视图。

如图 1、2、3 所示，导向管3为中空柱形结构，它的一端与阀座组件5相连，它的另一端与进油管10相连。导向管3优先采用金属注射成型方式加工成毛坯，以提高加工效率，然后对关键尺寸进行精加工；也可以全部采用金属切削加工保证其结构尺寸。

图 4 是本发明涉及的喷孔片在实施例中的结构示意放大图。

如图 4 所示，喷孔片4采用高速冲压成型，喷孔片4上按照要求还钻有多个用于喷雾的喷孔4-1。喷孔片4的喷孔4-1采用电火花打孔和飞秒激光打孔中的任一种形成。在本实施例中，喷孔片4上共设有四个喷孔4-1，这四个喷孔4-1都是采用电火花打孔钻加工形成的。

图 5 是图 4 的B-B方向剖视图。

如图 5 所示，四个喷孔4-1都为内小外大的锥形孔。即、如图2、5所示，每个喷孔4-1都贯穿喷孔片4，并在喷孔片4的表面形成了两个开口，记位于喷孔片4上邻近衔铁钢球组件6一侧表面的开口为内开口，而位于喷孔片4上背离衔铁钢球组件6一侧表面的开口为外开口，内开口的直径要小于外开口的直径。

如图 2、3 所示，阀座组件5含有球阀导向器16和与该球阀导向器16焊接成一体的阀座17。

球阀导向器16除了对衔铁钢球组件6中的钢球18起到导向的作用外，还具有汽油导流的作用，不同的球阀导向器16对汽油的流动状态起到不同的作用。

图 6 是本发明涉及的球阀导向器在实施例中的结构示意放大图。

如图 6 所示，球阀导向器16设有一个与钢球18相对应的导流孔16-1，并且该导流孔16-1为旋流式结构。导流孔16-1包括一个圆槽16-1-1和复数个导流槽16-1-2。该圆槽16-1-1贯穿球阀导向器16，圆槽16-1-1的形状与钢球18的形状相对应。复数个导流槽16-1-2都与圆槽16-1-1相连通，也都贯穿球阀导向器16，并均匀设置在该圆槽16-1-1的外围向四周进行延伸。在本实施例中，共设有六个导流槽16-1-2，这六个导流槽16-1-2都为方形槽。作为优选，在本实施例中，球阀导向器16先采用金属带冲压成毛坯，再配合金属切削加工而成，其结构分为导向部分和导流部分。

图 7 是本发明涉及的阀座在实施例中的结构示意图。

图 8 是图 7 的C-C方向剖视图。

如图 7、8 所示，在该阀座17的锥形孔中设计了两种不同锥度的锥形结构17-1和17-2，其中17-1为非密封锥面，锥度较大，主要是便于燃料流通，17-2为密封锥面，需要进行精密磨削。作为优选，在本实施例中，阀座17采用两级锥孔，保证汽油流动过程的稳定性；密封锥面17-2的锥角设为120°。阀座17先加工为毛坯，然后热处理提高其硬度，确保其硬度在55HRC以上，最后通过高精度内圆磨对密封面的锥孔进行磨削，保证产品的密封性能。

如图 2、3 所示，衔铁钢球组件6包括钢球18和衔铁19。钢球18的一端与衔铁19的一端密封相连，另一端与密封锥面17-2相贴合。在本实施例中，衔铁19采用MIM技术注射成型（金属注射成型）方式加工成毛坯，然后对关键配合尺寸进行精加工。衔铁19也可以全部采用机械车削加工保证其结构尺寸。衔铁19的另一端设有弹簧座凹槽19-1。

如图 2、3 所示，衔铁19与导向管3的内侧过渡配合，衔铁19还含有复数个导流槽19-2。本实施例中共设有两个导流槽19-2，导流槽19-2用以实现汽油的顺利流通，导流槽19-2设置在弹簧座凹槽19-1的内部，并且贯穿弹簧座凹槽19-1。

在本实施例中，如图 2、3 所示，弹簧7的一端安装在弹簧座凹槽19-1内，另一端与铁芯组件8相配合。

铁芯组件8设置在进油管10内，具有弹簧定位销8-1和铁芯8-2。弹簧定位销8-1的外侧面与铁芯8-2过盈配合，弹簧定位销8-1的小端面与弹簧7的另一端相贴合从而为弹簧7提供定位支撑。铁芯8-2为中空柱形结构。作为优选，弹簧定位销8-1和铁芯8-2均优先采用冲压卷圆的加工方式，以提高加工效率；或者采用金属切削加工方式。

线圈总成9包括线圈9-1、线圈架9-2以及两个电极片9-3。在本实施例中，线圈9-1为漆包线，并且缠绕在线圈架9-2上，可根据设计需要调整线圈9-1的线径或匝数，线圈9-1的两条引线分别与两个电极片10相连。两个电极片9-3均固定在线圈架9-2上。

在本实施例中，进油管10采用不导磁材料冷拔加工，可有效提高产品的精度和减少材料的耗损，降低产品的制造成本，适合大批量生产，在保证强度的前提下，可以尽量减少进油管的壁厚，以尽量减小磁阻。进油管10为中空柱形结构，进油管10包括一个大口端和一个小口端，大口端与导向管3的另一端相连。

后密封圈挡圈12采用金属薄板冲压成型，用于后密封圈11的定位。

如图 1、2、3 所示，轭铁组件15包括轭铁15-1和轭铁后盖15-2。轭铁15-1采用回转体结构覆盖线圈9-1四周，采用冲压卷圆的加工方式，加工后的成品进行退火处理，以消除加工后的表面应力，提高其软磁性能。轭铁后盖15-2采用金属薄板冲压而成，加工简单，效率高。

图 9 是本发明涉及的低压电控汽油喷射器在实施例中的整体焊接图。

如图 2、3、9 所示，低压电控汽油喷射器1的制造方法，具体步骤如下：

A.组件形成

通过过盈配合方式将球阀导向器16压入到阀座17较大的内孔中，在装配过程中保证在径向使球阀导向器16端面与阀座17台阶端面紧密贴合，然后通过激光焊接将球阀导向器16与阀座17在如图 9所示的焊接9处焊接成一体，形成阀座组件5；

将钢球18与衔铁19在如图 9 所示的焊接3处焊接成一体，形成衔铁钢球组件6；

将弹簧定位销8-1压入到铁芯8-2中的指定位置，形成铁芯8-2组件；

利用绕线机将漆包线（即、线圈9-1）绕在线圈架9-2上，将线圈9-1的两条引线分别与线圈架9-2上的两个电极片9-3焊接牢固，构成线圈总成9；

将阀座组件5压入到导向管3中，使得阀座17的端面与导向管3的内孔台阶面贴合紧密，并且将衔铁钢球组件6装入导向管3内，使得钢球18与阀座17的密封锥面17-2相贴合，同时使得衔铁19的导向环19-2与导向管3的内侧过渡配合，形成导向管组件；

B.装配

将导向管3一端的台阶孔内压入阀座组件5，将含有喷孔4-1的喷孔片4压入导向管3，将喷孔片4的上平面与阀座17的下端面紧密贴合，使得喷孔片4中的喷孔4-1的内开口与衔铁钢球组件6相邻，然后利用激光焊接技术对喷孔片4进行两次焊接：先在喷孔片4与阀座17贴合的面上（即、如图 9 所示的焊接1处）进行环形穿透焊，并确保焊接的气密性以防止燃油从焊缝处泄漏，然后在喷孔片4翻边与导向管3内孔壁贴合处（即、如图 9 所示的焊接2处）进行密封焊接，以防止燃油顺着导向管3内孔壁泄漏；

将弹簧7的一端安装在衔铁19的弹簧座凹槽19-1内；将导向管3装入进油管10的大口端，利用导向管3的外侧台阶进行装配定位，装配过程中保证二者的同轴度，然后采用激光焊接的方式在如图 9所示的焊接5处将进油管10与导向管3焊接成一体；

将铁芯组件8压入到进油管10内，保证衔铁19的端面与铁芯8-2的端面之间具有0.06-0.1mm的间隙作为衔铁钢球组件6的运动行程，并使得弹簧定位销8-1的外侧面与铁芯8-2过盈配合，小端面与弹簧7的另一端相贴合，然后在进油管10外部通过激光焊接技术在如图 9 中的焊接4处进行穿透焊接，将进油管10与铁芯8-2固定为一体；

利用进油管10外部台阶对线圈总成9进行轴向定位，将线圈总成9固定在进油管14外侧，并在线圈架9-2的外侧安装轭铁组件15，利用工装对轭铁进行轴向定位，通过激光焊接将轭铁15-1与导向管3在如图 9所示的焊接6处固定为一体，然后安装轭铁后盖，通过激光焊接技术将轭铁15-1与轭铁后盖15-2在如图 9 所示的焊接7处固定为一体，并将轭铁后盖15-2与进油管10在如图 9 所示的焊接8处固定为一体；

这样线圈总成9就与轭铁15-1、轭铁后盖15-2、导向管2、衔铁7、铁芯10等一起构成了低压电控汽油喷射器的闭合磁路结构；

然后将滤网13压入进油管10的小口端内，构成低压电控汽油喷射器1的主体；将低压电控汽油喷射器1的主体装入模具中，进行外形注塑，保证其外观和安装尺寸；

在注塑好的低压电控汽油喷射器1的主体上分别安装前密封圈2、后密封圈11以及后密封圈挡圈12，至此完成低压电控汽油喷射器1的装配过程；

最后对装配好的低压电控汽油喷射器1进行性能测试，测试合格后，包装入库。

下面对低压电控汽油喷射器1的工作流程进行具体说明。

如图 2、3 所示，汽车发动机工作时，发动机电子控制单元（ECU）通过控制低压电控汽油喷射器1中线圈9-1的通电时间对不同工况下所需的喷油量进行控制。汽油通过滤网13进入进油管10内，经过铁芯8-2、弹簧定位销8-19、衔铁19进入导向管3的内部型腔，并到达球阀导向器16。

当线圈9-1不通电时，在弹簧7预紧力的作用下，钢球18与阀座17的密封锥面17-2处于紧密贴合状态，封闭了汽油进入喷孔的流通路径，此时低压电控汽油喷射器1不喷油。

当线圈9-1通电后，产生磁场，磁力线经由衔铁19、导向管3、轭铁20、轭铁后盖19，铁芯8-2等部件形成闭合回路，并对衔铁19产生电磁吸力，当电磁吸力大于弹簧7预紧力、液压及运动摩擦力等的合力时，衔铁钢球组件6被电磁力吸起离开阀座17向铁芯8-2方向运动，具有一定压力的汽油流过钢球18，然后流过球阀导向器16的导流孔16-1，并形成旋流，再经过阀座17的密封锥面17-2以及阀座17的出油口，然后从喷孔片4上的喷孔4-1喷出，形成汽油喷雾。

在线圈9-1断电后，电磁场逐渐消失，当弹簧7预紧力大于感应电磁场产生的电磁力时，衔铁钢球组件6向喷孔片4运动，钢球18落座后重新与密封锥面17-2形成紧密贴合状态，从而切断了喷孔的燃油供应，喷射过程停止。

实施例的作用与效果

根据本实施例的低压电控汽油喷射器及其制造方法，一方面，因为喷孔片上含有复数个喷孔，该喷孔都为内小外大的锥形孔，所以不仅可以有效减小气穴对喷孔内部汽油流动的阻碍，有利于提高喷孔的流量系数，以增加喷油量，而且锥形孔的结构能够增加喷雾锥角，使得喷雾的喷散效果能够更好，喷雾范围能够更大，同时可以减小喷雾油滴颗粒的直径，并提高油滴分布的均匀性，从而进一步改善整体雾化效果。

另一方面，由于在本实施例的低压电控汽油喷射器中，球阀导向器设有一个与钢球相对应的旋流式结构的导流孔，因此能够使得汽油通过该球阀导向器时形成旋流，有利于加快中心处的流速，从而能够在喷孔片及喷孔大小的保持不变的情况下增大汽油喷射量，达到更进一步改善喷油雾化效果的目的。

另外，由于喷孔片本身采用薄钢带冲压成型，喷孔采用电火花微孔钻进行加工，因此通过调整微孔钻的电流补偿量可以控制喷孔锥角的大小，从而还能够满足不同喷雾形态的要求。

此外，由于阀座密封面的锥角设为120°，因此，可保证在衔铁升起过程中汽油具有更大的流通面积，使得汽油能够更加顺畅地通过阀座密封面流出进行喷射。

此外，由于轭铁是采用回转体结构覆盖线圈的四周，与轭铁后盖配合使用，形成封闭磁路结构，可有效减小磁路漏磁并降低磁路磁阻，充分提高低压电控汽油喷射器的电磁特性，更进一步地提高低压电控汽油喷射器喷射汽油的灵敏性和动态响应性，从而进一步提高电控喷油器的控制精度。

当然本发明所涉及的低压电控汽油喷射器并不仅仅限定于在以上实施例中的结构。

在本发明的低压电控汽油喷射器中，喷孔片上设有四个喷孔，根据实际使用需要，本发明的低压电控汽油喷射器中喷孔的个数可以根据加工条件和喷雾性能要求设定为任意值。

另外，在本发明的低压电控汽油喷射器中，球阀导向器导流孔包括六个设置在圆槽外围向四周延伸的导流槽，并且这六个导流槽都为方形槽，本发明的低压电控汽油喷射器中导流槽的个数可以根据需要设定为任意值。并且在本发明的低压电控汽油喷射器中也可以采用弯曲呈弧形的导流槽，同时使得各个导流槽弯曲方向一致，这样结构的球阀导向器也可以引导汽油产生旋流，因此，也是可行的。

Claims (8)

1.一种用于喷射汽油的低压电控汽油喷射器，包括：

喷孔片，含有多个用于喷射汽油的喷孔；

阀座组件，含有球阀导向器和与该球阀导向器焊接成一体的阀座，该阀座具有密封锥面，所述阀座的下端面与所述喷孔片的上平面紧密贴合；

导向管，为中空结构，一端与所述阀座组件相连；

进油管，包括一个大口端和一个小口端，所述大口端与所述导向管的另一端相连；

衔铁钢球组件，含有钢球和衔铁，所述钢球的一端与所述衔铁的一端密封相连，另一端与所述密封锥面相贴合，所述衔铁的另一端设有弹簧座凹槽；

弹簧，一端安装在所述弹簧座凹槽内；以及

铁芯组件，设置在所述进油管内，具有弹簧定位销和铁芯，所述弹簧定位销的外侧面与所述铁芯过盈配合，小端面与所述弹簧的另一端相贴合为弹簧提供定位支撑，

其特征在于：

其中，所述喷孔为内小外大的锥形孔，

所述球阀导向器设有一个与所述钢球相对应的导流孔，所述导流孔为旋流式结构。

2.根据权利要求1所述的低压电控汽油喷射器，其特征在于：

其中，所述导流孔包括一个与所述钢球的形状相对应的圆槽和复数个设置在该圆槽外围向四周延伸的导流槽，所述复数个导流槽都与所述圆槽相连通。

3.根据权利要求2所述的低压电控汽油喷射器，其特征在于：

其中，所述复数个导流槽都为方形槽。

4.根据权利要求2所述的低压电控汽油喷射器，其特征在于：

其中，所述复数个导流槽都弯曲呈弧形且弯曲方向一致。

5.根据权利要求1所述的低压电控汽油喷射器，其特征在于：

其中，所述阀座采用两级锥孔，

所述密封锥面的锥角为120°。

6.一种制造如权利要求1至5中任意一项所述的低压电控汽油喷射器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述球阀导向器与所述阀座压装后通过激光焊接方式焊接成一体形成阀座组件；

将所述钢球与所述衔铁焊接成一体，形成所述衔铁钢球组件；

将所述弹簧定位销压入到所述铁芯中的指定位置形成所述铁芯组件；

将所述阀座组件压入到所述导向管中，使得阀座的端面与所述导向管的内孔台阶面贴合紧密，并且将所述衔铁钢球组件装入所述导向管内，使得所述钢球与所述阀座的所述密封锥面相贴合，同时使得所述衔铁的外侧与所述导向管的内侧过渡配合，形成导向管组件；

将所述导向管组件装入所述进油管的所述大口端内，并将所述导向管与所述进油管通过激光焊接方式焊接成一体；

将含有所述复数个喷孔的喷孔片压入所述导向管，使所述喷孔片的上平面与所述阀座的下端面紧密贴合，利用激光焊接技术对所述喷孔片进行固定；

将所述弹簧的一端安装在所述衔铁的所述弹簧座凹槽内；

将所述铁芯组件压入到所述进油管内，保证所述衔铁的端面与所述铁芯的端面之间具有一定间隙作为所述衔铁钢球组件的运动行程，并使得所述弹簧定位销的外侧面与所述铁芯过盈配合，小端面与所述弹簧的另一端相贴合；

在所述进油管外部进行穿透焊接将所述进油管与所述铁芯固定为一体。

7.根据权利要求6所述的低压电控汽油喷射器，其特征在于：

其中，所述喷孔片采用薄钢带冲压成型。

8.根据权利要求6所述的低压电控汽油喷射器，其特征在于：

其中，对所述喷孔片采用电火花打孔和飞秒激光打孔中的任一种形成所述复数个锥孔。

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