CN103334859A - 喷油器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷油器，包括：阀体组件，导向管5，缓冲弹簧底座6，缓冲弹簧16，衔铁组件，铁芯组件，回位弹簧21，进油管13，滤网25，轭铁20，线圈架，导磁环10，塑料外形件22，以及多个密封件；其特征在于：还包括连接套7，将导向管5和铁芯12连接为一体。本发明提供的喷油器具有连接套，封闭了铁芯与衔铁之间存在预留的衔铁工作间隙，可以防止高压燃油通过衔铁工作间隙向线圈架等处泄漏，确保燃油流动过程中的密封性能。

Description

喷油器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种汽油发动机燃油喷射系统中使用的喷油器，尤其涉及车用缸内汽油直喷发动机所使用的喷油器。

背景技术

缸内直喷技术采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个活塞泵为共轨管提供汽油压力，共轨管与各个气缸的喷油器相连通，在发动机发出的喷油脉冲信号及功率放大电路的作用下，喷油器在预定的时刻将燃料以喷雾的形式直接喷入发动机的燃烧室，与缸内空气混合形成可燃混合气。由于缸内直喷技术相对于目前普遍采用的汽油进气管喷射技术能够更有效地提高发动机的燃油经济性、动力性和排放性能，因此成为车用汽油发动机供油系统未来发展的主要趋势。

作为缸内直喷汽油发动机供油系统的核心部件，喷油器对发动机的燃烧及排放性能有重要的影响。由于喷油器的工作环境为高温高压震动等恶劣环境，因此要求喷油器必须密封性能好，密封性能的保证前提就是零件加工精度高、装配要求高，需要专用安装工具。

因此，如何在保证喷油器的密封性能的同时降低喷油器的加工安装难度成为喷油器发展过程必须解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封性能良好并且易于加工安装的喷油器，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

本发明提供一种喷油器，包括：具有阀体1和限位环3的阀体组件，阀体1具有密封锥面，密封锥面上有多个喷孔；与阀体1连接的导向管5；设置在所述导向管内具有中心孔的缓冲弹簧底座6；设置在所述缓冲弹簧底座6内的缓冲弹簧16；由钢球2、阀杆15、缓冲弹簧座17、衔铁18以及衔铁导向环19组成的衔铁组件，钢球2与密封锥面贴合；由弹簧顶头11和具有限位孔的铁芯12组成的铁芯组件；设置在所述铁芯组件内的回位弹簧21；与所述铁芯12连接的进油管13；设置在所述进油管13内的滤网25；轭铁20；由线圈8，线圈支架9和两个接线端子23组成的线圈架，设置在轭铁(20)内；设置在轭铁20内的导磁环10；固定轭铁20、铁芯12和接线端子23的塑料外形件22；以及多个密封件；其特征在于：还包括连接套7，将导向管5和铁芯12连接为一体。

另外，本发明提供的喷油器还可以具有这样的特征：连接套7为不导磁材料。

另外，本发明提供的喷油器还可以具有这样的特征：阀体1上的喷孔为直孔和台阶孔中的一种。

另外，本发明提供的喷油器还可以具有这样的特征：缓冲弹簧底座6具有多个流通孔，流通孔与中心孔相连。

另外，本发明提供的喷油器还可以具有这样的特征：缓冲弹簧底座6具有多个流通孔，流通孔与中心孔不相连。

进一步，本发明提供的喷油器还可以具有这样的特征：衔铁导向环19为正方体，正方体四周具有内切于铁芯12的限位孔的圆弧倒角。

本发明还提供一种喷油器的制造方法，包括以下步骤：

A.组件制造：

A1.阀体组件:限位环3配合连接装进阀体1内；

A2.衔铁组件:钢球2，缓冲弹簧座17，衔铁18，衔铁导向环19分别与阀杆15固定连接；

A3.铁芯组件:弹簧顶头11配合连接装进铁芯12内；

A4.线圈架组件：线圈8绕在线圈支架9上，线圈8的两端分别与两个接线端子23固定连接；

B.管体制造：

B1.导向管5，与阀体组件固定连接，与缓冲弹簧底座6配合连接，与连接套7固定连接，装入缓冲弹簧16；

B2.衔铁组件，穿过缓冲弹簧底座6装进阀体组件内；

B3.铁芯组件，装入回位弹簧21，与连接套7固定连接；

B4.进油管13，装进铁芯12内并固定连接；

C.闭合磁路制造：

C1.滤网25，装进进油管13内并配合连接；

C2.轭铁20，装入管体并固定连接；装入线圈架组件，装入导磁环（10）并配合连接；

C3.塑料外形件22，固定轭铁20、铁芯组件和接线端子23；

D．多个密封件安装。

另外，本发明提供的喷油器还可以具有这样的特征：配合连接为过盈配合连接。

进一步，本发明提供的喷油器还可以具有这样的特征：所述固定连接为激光焊接固定。

发明的作用与效果

根据本发明的喷油器，因为喷油器具有连接套，该连接套将铁芯与导向管连接为一个整体，并在连接套与铁芯及导向管的外部接缝处进行激光密封焊接，这样可确保燃油流动过程中的密封性能，所以，采用连接套更易于保证铁芯与导向管装配同心度公差要求，同时可使喷油器的管体形成一个组件，便于后续安装轭铁、导磁环等零件。

另外，连接套封闭了铁芯与衔铁之间存在预留的衔铁工作间隙，可以防止高压燃油通过衔铁工作间隙向线圈架等处泄漏，确保燃油流动过程中的密封性能。

附图说明

图1为本发明在实施例中喷油器结构剖面图；

图2为本发明在实施例中喷油器结构爆炸图；

图3为本发明在实施例中阀体结构示意图；

图4为本发明在实施例中限位环结构示意图；

图5为本发明在实施例中缓冲弹簧底座结构示意图；

图6为本发明在实施例中衔铁结构示意图；

图7为本发明在实施例中铁芯结构示意图；

图8为本发明在实施例中衔铁导向环结构示意图；

图9为本发明在实施例中轭铁结构示意图；

图10为本发明在实施例中导磁环结构示意图；

图11为本发明在实施例中阀体组件结构示意图；

图12为本发明在实施例中衔铁组件结构示意图；

图13为本发明在实施例中喷油器的焊接图；

图14为本发明在实施例中铁芯组件结构示意图；

图15为本发明在实施例中线圈架组件结构示意图；

图16为本发明在实施例中管体结构示意图；

图17为本发明在变形例一中阀体结构示意图；

图18为本发明在变形例二中缓冲弹簧底座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步地阐述。

图1为本发明在实施例中GDI喷油器结构剖面图。

图2为本发明在实施例中GDI喷油器结构爆炸图。

如图1和图2所示，喷油器具有阀体1、钢球2、限位环3、四氟乙烯密封环4、导向管5、缓冲弹簧底座6、连接套7、线圈8、线圈支架9、导磁环10、弹簧顶头11、铁芯12、进油管13、密封圈14、阀杆15、缓冲弹簧16、缓冲弹簧座17、衔铁18、衔铁导向环19、轭铁20、回位弹簧21、塑料外形件22、接线端子23、密封圈限位环24及滤网25共二十五个零部件。

图3为本发明在实施例中阀体结构示意图。

如图3所示，阀体1采用金属注塑成形技术或者采用棒料切削方式加工成毛坯件。在粗加工后，再采用高精度内圆磨床对阀体的密封锥面进行精密磨削，阀体的密封锥面采用120°锥角与钢球进行配合，保证密封锥面的表面光洁度≤0.2μm。然后利用电火花喷孔钻在密封锥面上加工出6个喷孔，喷孔1-2为孔轴对称直孔形式。阀体上的喷孔结构及分布根据喷雾角度和喷雾效果，可灵活采用不同的结构。阀体1主要有两方面的功能，一是阀体1的密封锥面与钢球2形成球阀偶件，保证喷油器的密封性；二是在阀体1的密封锥面上布置喷孔，燃油从喷孔喷出形成喷雾。

图4为本发明在实施例中限位环结构示意图。

如图4所示，限位环3采用不锈钢板冲压成毛坯件，加工出一个的限位孔3-2和八个流通孔3-1。根据流通条件的不同，可对流通孔数进行调整。然后对其外圆及中心孔内壁进行磨削，以保证其表面光洁度。

导向管5，采用金属注塑成形技术加工成毛坯件，然后进行精加工。导向管5也可以采用机械切削加工保证其结构。

四氟乙烯密封环4，为耐高温材料四氟乙烯加工而成，为了保证其密封性，喷油器经过5次重复拆装之后，需要及时更换密封环。

图5为本发明在实施例中缓冲弹簧底座结构示意图；

如图5所示，缓冲弹簧底座6，采用不锈钢板冲压成毛坯，具有流通孔6-2-1，中心孔6-2-2和限位孔6-2-3。钢球2、阀杆15通过中心孔进入到阀体1中，限位孔防止缓冲弹簧16窜动。然后对缓冲弹簧底座6进行去毛刺处理，并对其中间孔进行磨削加工。

图6为本发明在实施例中衔铁结构示意图。

如图6所示，衔铁采用不锈钢软磁合金加工而成，上面设有的中间孔18-2，用于安装阀杆15，流通孔18-1保证燃油顺利流通到下游型腔。

图7为本发明在实施例中铁芯结构示意图；

如图7所示，铁芯采用不锈钢软磁合金加工而成，铁芯的内孔由四部分组成：第一部分为上端的圆柱孔12-4，用于安装进油管；第二部分为中间的细长孔12-3，用于安装回位弹簧和弹簧顶头；第三部分为限位孔12-2，用于对衔铁导向环19大端的运动进行导向和限位；第四部分为下端的锥形孔，便于燃油顺利进入衔铁的流通孔中。铁芯加工后的成品需进行退火处理，以消除加工后的表面应力，从而提高其磁学性能。

图8为本发明在实施例中衔铁导向环结构示意图。

如图8所示，衔铁导向环19，采用不导磁不锈钢材料加工而成，结构限位部分19-1采用正方体结构，正方体四周倒圆，倒圆后的四边形内切于铁芯12的限位孔12-2，焊接槽19-2，用于激光焊接，将衔铁导向环19与阀杆15固定。衔铁导向环19一方面可对衔铁的运动起到导向的作用，另一方面可为燃油向下游的流动提供流通路径。

图9为本发明在实施例中轭铁结构示意图。

如图9所示，轭铁20采用坡莫合金加工而成，焊接槽20-1便于激光焊接，20-2为轭铁的主体部分，20-3为线圈支架装入腔，20-4为塑料固定槽。轭铁20是导磁元件，是磁路中的重要部件，与衔铁18、铁芯12、导向管5、导磁环10配合形成闭合磁路。在轭铁20的内孔中加工出三道槽，用于固定塑料外形件22，以防止喷油器受力时塑料发生滑动和脱落。

弹簧顶头11由弹性较好的磷铜板材冲压卷圆而成，用于弹簧预压量的调整。

缓冲弹簧16主要作用是防止喷油器关闭时由于钢球与座面刚性碰撞反弹而引起二次喷射。

图10为本发明在实施例中导磁环结构示意图。

如图10所示，导磁环10的结构。导磁环10与轭铁20配合形成封闭式轭铁组件，可减少漏磁，提高喷油器的电磁性能。

连接套7采用不导磁的不锈钢材料。

喷油器制造方法，具体步骤如下：

步骤A.组件制造：

步骤A1.阀体组件:

图11为本发明在实施例中阀体组件结构示意图。

如图11所示，将限位环3采用过盈配合的方式压入到阀体1的内孔中，保证限位环3端面与阀体1的台阶面贴紧，形成阀座组件。

步骤A2.衔铁组件:

图12为本发明在实施例中衔铁组件结构示意图

如图12所示，衔铁组件由钢球2、阀杆15、缓冲弹簧座17、衔铁18、衔铁导向环19组成。

图13为本发明在实施例中喷油器的焊接图。

如图13所示，将钢球2与阀杆15在焊接1处进行激光焊接固定，将缓冲弹簧座17与阀杆15在焊接3处进行激光焊接固定，阀杆15穿过衔铁18和衔铁导向环19，衔铁导向环19与阀杆15在焊接4处进行激光焊接固定。

步骤A3.铁芯组件:

图14为本发明在实施例中铁芯组件结构示意图。

如图14所示，将采用冲压卷圆的方式加工的弹簧顶头11采用过盈配合的方式压入到铁芯12的内孔中形成铁芯组件。

步骤A4.线圈架组件

图15为本发明在实施例中线圈架组件结构示意图。

如图15所示，线圈支架9采用塑料注塑而成，将线圈8绕于线圈支架的线槽内，并进行浸漆处理，保证其绝缘性。将线头分别焊接在两个接线端子23上，形成线圈架组件。

步骤B.管体制造

图16为本发明在实施例中管体总成结构示意图。

如图16所，管体组件由阀体组件、导向管5、缓冲弹簧底座6、连接套7、缓冲弹簧16、衔铁组件、回位弹簧21、铁芯组件、进油管13组成。

步骤B1

如图16所示，将阀体组件与导向管5进行装配。如图13所示，采用激光焊接的方式在焊接2处焊接，将阀体组件与导向管5固定连接成为一个整体。从导向管5的大口端将缓冲弹簧底座6采用过盈配合的方式压入导向管5内，使缓冲弹簧底座6端面与导向管5内的台阶端面贴紧。如图16所示，将连接套7与导向管5压装为一体。如图13所示，采用激光焊接的方式在焊接6处焊接，将连接套7与导向管5固定连接成为一个整体。将缓冲弹簧16装入到缓冲弹簧底座6的限位孔内。

步骤B2

如图16所示，将衔铁组件中钢球2和阀杆15穿过缓冲弹簧底座6和限位环3的中心孔，装入到阀体组件内，直至钢球与阀体座面接触，并保证钢球与阀体1的密封锥面贴合。

步骤B3

如图16所示，在铁芯组件内装入回位弹簧21。将装有回位弹簧21的铁芯组件压装到连接套7中，调整铁芯12的位置，保证衔铁18的上端面到铁芯12的下端面之间的衔铁18工作间隙，并保证回位弹簧21达到预紧力。如图13所示，通过激光焊接的方式在焊接7处焊接，将连接套7与铁芯12固定连接为一体。

步骤B4

如图16所示，将进油管13压入到铁芯12的台阶孔中，保证进油管13的下端面与铁芯内部台阶面接触。如图13所示，采用激光焊接的方式在焊接8处焊接，将进油管13与铁芯12固定连接为一体。形成管体总成，

步骤C.闭合磁路制造

步骤C1

如图1所示；将滤网25压入到进油管13中。保证滤网25与进油管13内孔过盈配合。

步骤C2

如图1所示，将管体装入到轭铁20中。如图13所示，采用激光焊接的方式在焊接5处焊接，将管体和轭铁20固定为一体。将线圈架组件沿着管体外壁套入到轭铁20中。将导磁环10压装到轭铁20中，保证导磁环10外径与轭铁20内孔过盈配合，导磁环10内孔与管体外圆过度配合，并保证轭铁10端面与线圈支架9端面接触，闭合磁路制造完成。

步骤C3

将连接为一体的管体、轭铁20、线圈架组件、导磁环10进行外形注塑，形成塑料外形件22，进一步固定轭铁20、铁芯组件和接线端子23。

步骤D.多个密封件安装

如图1所示，将四氟乙烯密封环4安装在导向管5上。将密封圈限位环24安装在进口管的进油端处。将密封圈14安装在进口管的进油端的卡槽内。

至此本发明实施例的喷油器制造完成。

下面是本实施例中的喷油器工作流程。

如图1所示，汽油发动机工作时，发动机电子控制单元根据发动机不同工况下的空燃比控制要求对喷油器的喷油量进行控制。燃油从燃油共轨管通过进油管13中的滤网25进入到进油管13内，然后顺着铁芯12、弹簧顶头11、回位弹簧21、衔铁导向环19的流道进入到衔铁18的流通孔，再经过缓冲弹簧底座6的流通孔进入导向管5的型腔内，最终经过限位环3进入到阀体的型腔内。

当喷油器线圈不通电时，衔铁组件受回位弹簧21预紧力的作用，使钢球2与阀体1的密封锥面处于紧密贴合状态，封闭了燃油进入喷孔的流通路径，喷油器处于不喷油状态。

当喷油器的线圈8通电后，产生磁场，磁力线经由衔铁18、导向管5、轭铁20、导磁环10，铁芯12等磁路元件形成闭合回路，铁芯12对衔铁18产生电磁吸力，当电磁吸力大于回位弹簧21的预紧力与运动摩擦力、油压作用力等的合力时，衔铁组件被吸起，钢球2离开阀体1的密封锥面，高压燃油经过阀体1的密封锥面，从喷孔喷出，形成燃油喷雾。

线圈8断电后，电磁场逐渐消失，当回位弹簧21预紧力大于感应电磁场产生的电磁吸力时，衔铁组件逐渐下行，钢球2与阀体1的密封锥面贴合后，完成落座过程，喷油器喷射过程停止。

实施例的作用与效果

根据本发明的喷油器，因为喷油器具有的不导磁不锈钢连接套，该连接套将铁芯与导向管连接为一个整体，并在连接套与铁芯及导向管的外部接缝处进行激光密封焊接，这样可确保燃油流动过程中的密封性能，所以，采用连接套更易于保证铁芯与导向管装配同心度公差要求，同时可使喷油器的管体形成一个组件，便于后续安装轭铁、导磁环等零件；并且连接套封闭了铁芯与衔铁之间存在预留的衔铁工作间隙，防止高压燃油通过衔铁工作间隙向线圈架等处泄漏，确保燃油流动过程中的密封性能。

另外，本发明的喷油器，因为喷油器具有的缓冲弹簧，减少衔铁组件运动对阀体密封锥面的冲击作用力，所以，当衔铁组件在落座运动过程中，受到较大的液压力和弹簧力时，该作用例被缓冲弹簧减小，防止了钢球与阀体密封锥面冲击时出现反弹的情况，解除了由反弹而引起二次喷射，以及二次喷射对发动机的性能产生的有害影响。

另外，本发明的喷油器，因为喷油器具有阀体与喷孔的一体化结构设计，喷孔直接在阀体的密封锥面上加工形成，所以，在减少零部件数量的同时，可减少装配误差，结构更为紧凑。

另外，本发明的喷油器，因为喷油器具有的轭铁与导磁环配合使用，形成了整体封闭式轭铁组件结构，所以，封闭式轭铁组件结构设计相对于半封闭式轭铁结构，有效地降低磁路磁阻、减少漏磁，并进一步提升电磁力。

变形例一

上述实施例中，阀体1结构还可以被其他结构替代。

图17为本发明在变形例一中阀体结构示意图。

如图17所示，喷孔1-1为6孔轴对称台阶孔形式。喷孔结构可以根据汽油发动机要求的不同而改变。

变形例二

上述实施例中，缓冲弹簧底座6结构还可以被其他结构替代

图18为本发明在变形例二中缓冲弹簧底座结构示意图。

如图18所示，缓冲弹簧底座6具有流通孔6-1-1、中心孔6-1-2和限位孔6-1-3，流通孔6-1-1与中心6-1-2相连，便于一次性冲压成型。

Claims (9)

1.一种喷油器，包括：

阀体组件，具有阀体(1)和限位环(3)，所述阀体（1）具有密封锥面，所述密封锥面上有多个喷孔；

导向管(5)，与所述阀体（1）连接；

缓冲弹簧底座(6)，具有中心孔，设置在所述导向管内；

缓冲弹簧(16)，设置在所述缓冲弹簧底座(6)内；

衔铁组件，由钢球(2)、阀杆(15)、缓冲弹簧座(17)、衔铁(18)以及衔铁导向环(19)组成，所述钢球(2)与所述密封锥面贴合；

铁芯组件，由弹簧顶头(11)和具有限位孔的铁芯(12)组成；

回位弹簧(21)，设置在所述铁芯组件内；

进油管(13)，与所述铁芯（12）连接；

滤网(25)，设置在所述进油管(13)内；

轭铁(20)；

线圈架，由线圈(8)，线圈支架(9)和两个接线端子(23)组成，设置在所述轭铁(20)内；

导磁环(10)，设置在所述轭铁(20)内；

塑料外形件(22)，固定所述轭铁(20)、所述铁芯（12）和所述接线端子(23)；以及

多个密封件；

其特征在于：还包括连接套（7），将所述导向管（5）和所述铁芯（12）连接为一体。

2.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：

其中，所述连接套（7）为不导磁材料。

3.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：

其中，所述阀体（1）上的所述喷孔为直孔和台阶孔中的一种。

4.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：

其中，所述缓冲弹簧底座（6）具有多个流通孔，所述流通孔与所述中心孔相连。

5.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：

其中，所述缓冲弹簧底座（6）具有多个流通孔，所述流通孔与所述中心孔不相连。

6.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：

其中，所述衔铁导向环(19)为正方体，所述正方体四周具有内切于所述铁芯（12）的限位孔的圆弧倒角。

7.一种制造权利要求1所述的喷油器制造方法，包括以下步骤：

A.组件制造：

A1.阀体组件:所述限位环（3）配合连接装进所述阀体（1）内；

A2.衔铁组件:所述钢球(2)，所述缓冲弹簧座(17)，所述衔铁(18)，所述衔铁导向环(19)分别与所述阀杆(15)固定连接；

A3.铁芯组件:所述弹簧顶头（11）配合连接装进所述铁芯（12）内；

A4.线圈架组件：所述线圈（8）绕在所述线圈支架（9）上，所述线圈（8）的两端分别与所述两个接线端子（23）固定连接；

B.管体制造：

B1.导向管（5），与所述阀体组件固定连接，与所述缓冲弹簧底座（6）配合连接，与所述连接套（7）固定连接，装入所述缓冲弹簧（16）；

B2.衔铁组件，穿过所述缓冲弹簧底座（6）装进所述阀体组件内；

B3.铁芯组件，装入所述回位弹簧（21），与所述连接套（7）固定连接；

B4.进油管（13），装进所述铁芯（12）内并固定连接；

C.闭合磁路制造：

C1.滤网（25），装进所述进油管（13）内并配合连接；

C2.轭铁（20），装入所述管体并固定连接；装入所述线圈架组件，装入所述导磁环（10）并配合连接；

C3.塑料外形件(22)，固定所述轭铁(20)、所述铁芯组件和所述接线端子(23)；

D.多个密封件安装。

8.如权利要求7所述的喷油器制造方法，其特征在于：

其中，所述配合连接为过盈配合连接。

9.如权利要求7所述的喷油器制造方法，其特征在于：

其中，所述固定连接为激光焊接固定。

Images