CN103982350A - 燃油喷射装置的针阀组件 - Google Patents

Abstract

燃油喷射装置的针阀组件，包括阀体（10）和针阀（20）。阀体具有阀体端（12）、阀孔（14）、进油通道（16）和喷油孔（18）。喷油孔包括第一组喷油孔（181）和第二组喷油孔（182），第一组喷油孔的第一喷射角小于第二组喷油孔的第二喷射角，且第一组喷油孔与阀孔的连通位置比第二组喷油孔与阀孔的连通位置靠近阀体端。针阀可在阀孔内往复运动，包括进油环槽（26）、出油环槽（28）和连通进油环槽和第一出油环槽的供油通道（24）。第一出油环槽可分别与第一组喷油孔相通或第二组喷油孔相通，将燃油以不同的喷射角喷射，适应不同负荷的油气混合，兼顾不同情况下的油耗和排放，且结构简单、加工方便。

Description

燃油喷射装置的针阀组件

技术领域

本发明涉及燃油喷射装置的针阀组件，特别是用于柴油机的燃油喷射装置的针阀组件。

背景技术

柴油机传统燃烧是高温燃烧HTC（High Temperature Combustion）模式，极易形成NOx与PM生成，且NOx与PM呈现明显的相反的变化关系，如何同时降低NOx与PM排放是改善柴油机排放的重点。

预混合充量压缩点火燃烧PCCI（Premixed Charge Compression Ignition）允许气缸内存在更浓的混合气区域，只要浓混合气区的燃空当量比小于2，就可以避开尾气碳颗粒（soot）排放生成区域，当然这种燃烧方式还要保证最高燃烧温度不超过2200K，以避开NOx生成区域。在燃烧温度约1600K时，无论混合气有多浓，基本可以避免NOx和Soot的生成。

通过早喷射可以实现PCCI燃烧模式，但随着发动机负荷的增加，缸内预混合气在压缩行程的提前燃烧，导致NOx排放上升，与此同时，燃烧相位提前导致燃烧效率降低。因此，发动机在大负荷工况下采用传统燃烧模式，以取得比PCCI燃烧模式下更好的燃油经济性与排放性能。

图1所示为一种常见的燃油喷射装置的针阀组件的结构示意图，如图所示，针阀组件包括阀体60和针阀70。阀体60设有沿其轴向开设的阀孔62，进油通道64与阀孔62相通，阀体60的端部68开设有复数个与阀孔62相通的喷油孔66，燃油可从进油通道64流入阀孔62，并从阀孔62与针阀70之间的空隙流向针阀70的端部。针阀70在阀孔62内往复运动，藉由针阀70的端部与喷油孔66的配合，打开或关闭喷油孔，从而控制燃油向缸内的喷射。通常定义燃油的“喷射角”为喷油孔66轴线与针阀70轴线的夹角。但这种燃油喷射装置不能满足不同的燃烧模式下的油气混合状况，导致无法兼顾不同情况下对燃油消耗和污染物排放的控制，且需要针阀与阀孔之间轴向及端部具有很高配合精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃油喷射装置的针阀组件，以适应不同负荷条件的油气混合状况，兼顾不同情况下对燃油消耗和污染物排放的控制，且这种针阀组件结构简单、加工方便。

燃油喷射装置的针阀组件，包括一个阀体和一个针阀。阀体具有一个封闭的阀体端，一个阀孔，一个与阀孔相通的进油通道，和复数个与阀孔相通的喷油孔。喷油孔包括第一组喷油孔和第二组喷油孔，第一组喷油孔的第一喷射角小于第二组喷油孔的第二喷射角，且第一组喷油孔与阀孔的连通位置比第二组喷油孔与阀孔的连通位置靠近阀体端。针阀可在阀孔内往复运动，它包括一个进油环槽、一个出油环槽、和一个连通进油环槽和第一出油环槽的供油通道。进油环槽开设于针阀的外周面，与阀体的进油通道相连通。第一出油环槽开设于针阀的外周面，针阀处于其行程的一个位置时，第一出油环槽与第一组喷油孔相通；针阀处于其行程的另一位置时，第一出油环槽与第二组喷油孔相通。

在针阀组件的一种示意性实施方式中，其中供油通道包括一个径向通道、一个第一出油通道、和一个轴向通道。径向通道沿针阀径向开设以径向连通进油环槽；第一出油通道沿针阀径向开设以径向连通第一出油环槽；轴向通道沿针阀的轴向开设以轴向连通径向通道和第一出油通道。

在针阀组件的另一种示意性实施方式中，其中针阀还包括一个第二出油环槽和一个第三出油环槽，第一出油环槽、第二出油环槽、和第三出油环槽依次远离针阀靠近阀体端的端部。供油通道还包括一个第二出油通道和一个第三出油通道，第二出油通道沿针阀径向开设以径向连通第二出油环槽，第三出油通道沿针阀径向开设以径向连通第三出油环槽，轴向通道连通径向通道、第一出油通道、第二出油通道、和第三出油通道。针阀处于其行程的又一位置时，第二出油环槽与第二组喷油孔相通，同时第三出油环槽与第一组喷油孔相通。

在针阀组件的又一种示意性实施方式中，其中喷油孔还包括第三组喷油孔，第三组喷油孔的第三喷射角大于第二组喷油孔的第二喷射角，第三组喷油孔与阀孔的连通位置比第二组喷油孔与阀孔的连通位置远离阀体端。针阀处于其行程中的又一位置时，第一出油环槽与第三组喷油孔相通。

本发明的针阀组件改变了常见的针阀组件中燃油完全经由针阀与阀孔之间的空隙流向喷油孔的供油路径，而是将部分供油路径开设于针阀中，控制针阀上的供油路径与阀体上的喷油孔的连通位置，即可实现喷射角的改变，且这种可变喷射角的针阀组件结构简单、加工方便。

采用本发明的针阀组件可以根据发动机工况的变化灵活改变喷射角，避免燃油碰撞缸壁，提高缸内空气利用率，改善各种工况下发动机的油气混合状况，提高发动机的燃烧与排放性能。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1用于说明一种常见的针阀组件。

图2用于说明本发明针阀组件的一种示意性实施方式的结构示意图。

图3是图2所述针阀组件处于另一喷射位置的结构示意图。

图4用于说明本发明针阀组件的另一种示意性实施方式的结构示意图。

图5用于说明本发明针阀组件的又一种示意性实施方式的结构示意图。

标识说明：

10  阀体

12  阀体端

14  阀孔

16  进油通道

18  喷油孔

181 第一组喷油孔

182 第二组喷油孔

183 第三组喷油孔

20  针阀

24  供油通道

242 轴向通道

246 径向通道

247 第二出油通道

248 第一出油通道

249 第三出油通道

26  进油环槽

28  第一出油环槽

282 第二出油环槽

283 第三出油环槽

60  阀体

62  阀孔

64  进油通道

66  喷油孔

68  端部

70  针阀

 α  第一喷射角

β  第二喷射角

γ  第三喷射角。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明具体实施方式，附图仅用于帮助理解，不代表产品的实际结构和真实比例，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。在本文中，“第一”、“第二”、“第三”仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度等。在本文中“连通”既可表示两者之间的直接连通，也可表示藉由第三者的间接连通。

如图2所示，燃油喷射装置的针阀组件包括一个阀体10和一个针阀20。阀体10具有一个封闭的阀体端12，一个阀孔14，一个与阀孔14相通的进油通道16，和复数个与阀孔14相通的喷油孔18。喷油孔18包括第一组喷油孔181和第二组喷油孔182，第一组喷油孔181的第一喷射角为α，第二组喷油孔182的第二喷射角为β，第一喷射角为α小于第二喷射角为β，且第一组喷油孔181与阀孔14的连通位置比第二组喷油孔182与阀孔14的连通位置靠近阀体端12。

针阀20可在阀孔14内往复运动，它包括一个进油环槽26、一个第一出油环槽28、和一个供油通道24，供油通道24连通进油环槽26和第一出油环槽28。进油环槽26开设于针阀20的外周面，与进油通道16相连通。第一出油环槽28也设于针阀20的外周面，针阀20处于其行程如图2所示的位置时，第一出油环槽28与第一组喷油孔181相通，针阀20处于其行程如图3所示的位置时，第一出油环槽28与第二组喷油孔182相通。

采用上述结构的针阀组件可以根据发动机不同的负荷改变喷射角，即在发动机负荷较低需预混合的模式下，燃油的喷射提前角较大，喷油开始时活塞顶部离其上止点位置较远，喷油开始的时刻位于如图2所示的位置，第一出油环槽28与第一组喷油孔181相通，此时燃油以较小的喷射角α进行喷射；随着发动机负荷增大，喷油提前角逐渐减小，喷油开始时活塞顶部离其上止点位置较近，此时应采用较大喷射角，此时喷油开始的时刻位于如图3所示的位置，第一出油环槽28与第二组喷油孔182相通，此时燃油以较大的喷射角β进行喷射燃油。因此，这种结构的针阀组件可以根据不同的发动机负荷改变燃油的喷射角，从而优化不同负荷下的油气混合状况。另外，由于针阀的打开或关闭由针阀70的位置来控制，比现有针阀组件通常以针阀端部与阀座的配合更容易控制，且对针阀和阀体配合精度的要求也没有那么苛刻。

如图2和图3所示，在针阀组件的一种示意性实施方式中，供油通道24包括一个径向通道246、一个第一出油通道248、和一个轴向通道242。径向通道246沿针阀20径向开设，径向连通针阀20上的进油环槽26。第一出油通道248沿针阀20径向开设，径向连通第一出油环槽28。轴向通道242沿针阀20轴向开设，以轴向连通径向通道246和第一出油通道248。

燃油先从进油通道16进入阀孔14与进油环槽26之间的空间，再经由与进油环槽26相通径向通道246进入轴向通道242，随后从与轴向通道242相通的第一出油通道248流向第一出油环槽28。如图2所示，当针阀20的第一出油环槽28对准阀体10的第一组喷油孔181时，其中的燃油以喷射角α喷入气缸；如图3所示，当针阀20的第一出油环槽28对准阀体10的第二组喷油孔182时，其中的燃油则以喷射角β喷入气缸内。为清楚显示第一出油环槽28与第一出油通道248，图3中的针阀20未以剖视显示，以利同时呈现第一出油环槽28和第一出油通道248。

针阀20供油通道24的这种设计结构简单、方便，即在进油环槽26和第一出油环槽28处加工出径向通孔、再从针阀20的端部加工连接这些径向通孔的轴向盲孔即可。当然供油通道也可以采用如直接打孔连通进油环槽26和第一出油环槽28等其它方式。

图4所示为针阀组件的另一种示意性，其结构中与图2相同的部分不再赘述，。参见图4和图2，针阀20还包括一个第二出油环槽282和一个第三出油环槽283，第一出油环槽28、第二出油环槽282、和第三出油环槽283依次远离针阀20靠近喷射端12的端部，且轴向通道242同时连通第一出油环槽28、第二出油环槽282、和第三出油环槽283。

供油通道24还包括一个第二出油通道247和一个第三出油通道249。第二出油通道247沿针阀20径向开设，且径向连通第二出油环槽282；第三出油通道249沿针阀20径向开设，且径向连通第三出油环槽283。轴向通道242轴向连通径向通道246（参见图2）、第一出油通道248、第二出油通道247、和第三出油通道249。

在图4所示的示意性实施方式中，针阀20处于其如图2所示的相似位置时，仅第一出油环槽28与第一组喷油孔181相通；针阀20处于其如图3所示的相似位置时，仅第一出油环槽28与第二组喷油孔182相通；而在针阀20处于如图4所示位置时，第二出油环槽282与第二组喷油孔182相通，同时第三出油环槽283与第一组喷油孔181相通，以满足全负荷时的燃油喷射要求，燃油从第一组喷油孔和第二组喷油同时喷射可以达到更好的油气混合效果。

图5所示为针阀组件的又一种示意性实施方式，其结构中与图2相同的部分不再赘述，喷油孔18还包括第三组喷油孔183，第三组喷油孔183的第三喷射角γ大于第二喷射角β，当然它也大于第一喷射角α，第三组喷油孔183与阀孔14的连通位置比第二组喷油孔182与阀孔14的连通位置远离阀体端12。

在图5所示的示意性实施方式中，针阀20处于其如图2所示的相似位置时，仅第一出油环槽28与第一组喷油孔181相通；针阀20处于其如图3所示的相似位置时，仅第一出油环槽28与第二组喷油孔182相通；而在针阀20处于如图5所示的位置时，第一出油环槽28与第三组喷油孔183相通。第三组喷油孔183适于喷射提前量更小的情形，从而加大了喷射角变化的范围，提高了发动机的适应性。

应当理解，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.燃油喷射装置的针阀组件，包括：

一个阀体（10），所述阀体（10）设有一个阀孔（14），一个与所述阀孔（14）相通的进油通道（16），和复数个与所述阀孔（14）相通的喷油孔（18）；和一个可在所述阀孔（14）内往复运动的针阀（20）；

其特征在于：

所述阀体（10）具有一个封闭的阀体端（12）；

所述喷油孔（18）包括第一组喷油孔（181）和第二组喷油孔（182），所述第一组喷油孔（181）的第一喷射角（α）小于所述第二组喷油孔（182）的第二喷射角（β），且所述第一组喷油孔（181）与所述阀孔（14）的连通位置比所述第二组喷油孔（182）与所述阀孔（14）的连通位置靠近所述阀体端（12）；

所述针阀（20）包括：    

    一个进油环槽（26），其开设于所述针阀（20）外周面且与所述进油通道（16）相连通；

    一个第一出油环槽（28），其开设于所述针阀（20）外周面，所述针阀（20）处于其行程的一个位置时该第一出油环槽（28）与所述第一组喷油孔（181）相通，所述针阀（20）处于其行程的另一个位置时该第一出油环槽（28）与所述第二组喷油孔（182）相通；和

    开设于所述针阀（20）内的供油通道（24），其用于连通所述进油环槽（26）和所述第一出油环槽（28）。

2.如权利要求1所述的针阀组件，其中所述供油通道（24）包括：

一个沿所述针阀（20）径向开设的径向通道（246），其径向连通所述进油环槽（26）；

一个沿所述针阀（20）径向开设的第一出油通道（248），其径向连通所述第一出油环槽（28）；

一个沿所述针阀（20）轴向开设的轴向通道（242），其轴向连通所述径向通道（246）和所述第一出油通道（248）。

3.如权利要求2所述的针阀组件，其中，

所述针阀（20）还包括一个第二出油环槽（282）和一个第三出油环槽（283），所述第一出油环槽（28）、所述第二出油环槽（282）、和所述第三出油环槽（283）依次远离所述针阀（20）靠近所述阀体端（12）的端部；

所述供油通道（24）还包括：    

    一个沿所述针阀（20）径向开设的第二出油通道（247），其径向连通所述第二出油环槽（282），

    一个沿所述针阀（20）径向开设的第三出油通道（249），其径向连通所述第三出油环槽（283），

    所述轴向通道（242）连通所述径向通道（246）、所述第一出油通道（248）、所述第二出油通道（247）、和所述第三出油通道（249）；

所述针阀（20）处于其行程中的又一位置时，所述第二出油环槽（282）与所述第二组喷油孔（182）相通且所述第三出油环槽（283）与所述第一组喷油孔（181）相通。

4.如权利要求2所述的针阀组件，其中所述喷油孔（18）还包括第三组喷油孔（183），所述第三组喷油孔（183）的第三喷射角（γ）大于所述第二组喷油孔（182）的第二喷射角（β），且所述第三组喷油孔（183）与所述阀孔（14）的连通位置比所述第二组喷油孔（182）与所述阀孔（14）的连通位置远离所述阀体端（12），所述针阀（20）处于其行程中的又一位置时，所述第一出油环槽（28）与所述第三组喷油孔（183）相通。