CN104234900A - 喷孔轴针混合式直驱喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明属于内燃机燃油喷射系统喷油器领域，具体涉及一种喷孔轴针混合式直驱喷油器。该喷油器采用新型结构，其核心组成包括喷油器体(1)、顶针(2)、波纹管(3)、O型圈(4)、阀芯(5)、阀座(6)和阀套(7)。阀芯(5)和阀座(6)通过锥面与球面配合形成传统轴针式喷油嘴结构；再与阀套(7)配合形成传统喷孔式喷油嘴结构；工作时顶针(2)和阀芯(5)通过电磁阀或压电堆等执行器直接驱动。本喷孔轴针混合式直驱喷油器，既可避免传统轴针式喷油器需要精确控制行程的问题，又可解决传统喷孔式喷油器响应速度慢的问题，并且结构简单、工作可靠，在节能减排方面有很好的效果。

Description

喷孔轴针混合式直驱喷油器

技术领域：

本发明涉及柴油内燃机燃油喷射系统领域，特别涉及喷油器领域。

背景技术：

随着全球性能源与环境问题的日趋严峻，高效率低排放的柴油机开发已成为国内外汽车企业致力追求的重要目标。柴油机市场份额的进一步提高，使得柴油机事实上正在成为未来商务轿车的动力装置。从油耗、功率、扭矩和排放方面来看，柴油机还有进一步优化的潜力，将对此做出重大贡献的，无疑是喷射技术以及由此带来的对燃烧过程更好的控制。为使柴油机满足日益严格的排放法规要求，提高其经济性和舒适性，促使了人们进一步对燃油喷射系统的研发，尤其是系统关键部件喷油器的研发。由于压电式喷油器能够实现迅速、精确的喷油定量，良好的重复性，同时，这种喷油器的开启速度要比其他共轨系统快的多，因而允许预喷油和主喷油之间的时间间隔可以自由选择，使得柴油机能获得相当柔和的燃烧过程，降低燃烧噪声。但同时也对喷油器的工作稳定性、工作可靠性、制造工艺性、结构工艺性和降低成本提出了更高的要求。

现有的压电式喷油器的喷油嘴有轴针式喷油嘴和孔式喷油嘴。其中孔式喷油嘴的密封效果和雾化效果较好，但一般采用先导式，即靠控制压力差实现针阀的启闭，响应速度慢；轴针式喷油器的喷孔直径大，对柴油滤清质量要求低，但针阀孔形加工要求十分精确，且行程控制精度要求相当高。

本喷孔轴针混合式直驱喷油器，既可避免传统轴针式喷油器需要精确控制行程的问题，又可解决传统喷孔式喷油器响应速度慢的问题，并且结构简单、工作可靠，在节能减排方面有很好的效果，具有巨大的经济价值和社会价值。

发明内容：

基于上述情况，发明了一种喷孔轴针混合式直驱喷油器，其喷油器体(1)下部通过螺纹与阀座(6)连接，阀座(6)下部通过螺纹与阀套(7)连接；内部自下向上装有阀芯(5)、波纹管(3)和顶针(2)。喷油器的阀芯驱动器可以是新型的压电堆，也可以是传统的电磁阀，安装在顶针(2)上部。

阀芯(5)底端采用球面(51)与阀座(6)底部的圆锥面(61)配合组成轴针式，采用球面与锥面配合，可以有效降低装配精度和难度；阀套(7)通过螺纹连接在阀座(6)的外部组成喷孔式，形成轴针与喷孔混合式喷油器，既可避免传统轴针式喷油器需要精确控制行程、加工精度要求高的问题，又可解决传统喷孔式喷油器响应速度慢的问题。

本喷油器设计为直驱式喷油器，即阀芯驱动器直接向下推动顶针(2)、阀芯(5)打开阀门喷油，然后由波纹管(3)的弹力使阀芯(5)回位关闭阀门；不是采用通过液压差控制阀门的开闭，反应迅速灵敏。同时通过弹簧波纹管(3)对高压油进行密封，即波纹管(3)的上部与阀芯(5)的顶部焊接、其底部与阀座(6)的顶部焊接，使高压油不能进入顶针(2)所在的型腔内。

本发明的有益效果为：

1、本发明既可避免传统轴针式喷油器需要精确控制行程的问题，又可解决传统喷孔式喷油器响应速度慢的问题；

2、直驱式结构使喷油器具有响应速度快、可重复性好的优势，对于节能减排极其有利；

3、结构简单、元器件少、整体加工精度要求较低，有利于降低成本、提高寿命。

附图说明：

图1：喷孔轴针混合式直驱喷油器。

图中标号：1-喷油器体、2-顶针、3-波纹管、4-O型圈、5-阀芯、6-阀座、7-阀套

图2：喷孔轴针混合式喷油嘴。

图中标号：5-阀芯、51-球面、6-阀座、61-锥面、7-阀套

具体实施方式

在图1、图2展示了本喷孔轴针混合式直驱的结构，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

1、本发明应用于柴油机高压共轨燃油喷射系统，可要承受约150MPa巨大的燃油压力，并且喷油嘴部要求有很高的耐磨性、耐高温性、热处理小变形性、较好的可加工性等要求，综合考虑可采用CrWMn等模具钢作为其材料。

2、在图1所示实施例中，按装配顺序为：先将波纹管(3)的底部与阀座(6)的顶部中心孔边缘焊接，达到密封和承压级别；然后将阀芯(5)插入到阀座(6)的中心孔中，使阀芯(5)的球面(51)与阀座(6)的锥面(61)配合；将阀芯(5)的顶部与波纹管(3)的顶部焊接，达到密封和承压级别；将阀套(7)安装在阀座(6)的下部，O型圈(4)安装在阀座(6)的顶部，再将顶针(2)装入喷油器体(1)的中心孔中；最后将前面装配好的子装配体装入喷油器体(1)中，拧紧密封。

3、在图2所示实施例中，阀芯(5)底部的球面(51)采用1.7mm的半径，阀座(6)底部的锥面(61)采用锥角45°，球面与锥面配合可以有效降低装配精度和难度；喷油器体(1)与阀座(6)的配合、阀座(6)和阀套(7)的配合，均采用螺纹装配与金属O型圈(4)等密封结构，可以能承受很高的燃油压力和获得较好的密封效果。

4、工作过程实施。本喷油器设计为直驱式喷油器，即波纹管(3)内部及阀芯(5)周围均布满从喷油器体(1)中传入的高压燃油，在工作时，阀芯驱动器直接向下推动顶针(2)、阀芯(5)打开阀门，燃油进入阀套(7)底部，经阀套(7)的喷孔(71)喷射到发动机活塞缸，完成喷油；当阀芯驱动器撤回推力时，由波纹管(3)的弹力使阀芯(5)回位关闭阀门，停止喷油，完成从喷射到结束的工作过程。

Claims (5)

1.一种喷孔轴针混合式直驱喷油器，其核心零部件包括喷油器体(1)、顶针(2)、波纹管(3)、O型圈(4)、阀芯(5)、阀座(6)和阀套(7)。其特征在于：喷油器体(1)下部通过螺纹与阀座(6)连接，阀座(6)下部通过螺纹与阀套(7)连接；内部自下向上装有阀芯(5)、波纹管(3)和顶针(2)。喷油器的阀芯驱动器安装在顶针(2)上部。

2.根据权利要求1所述的一种喷孔轴针混合式直驱喷油器，其特征在于：阀芯(5)与阀座(6)组成轴针式，继而与阀套(7)组成喷孔式，形成轴针与喷孔混合式喷油器。

3.根据权利要求1所述的一种喷孔轴针混合式直驱喷油器，其特征在于：阀芯(5)与阀座(6)配合时，阀芯(5)采用球面(51)，阀座(6)采用锥面(61)。

4.根据权利要求1所述的一种喷孔轴针混合式直驱喷油器，其特征在于：阀芯(5)与阀座(6)采用弹簧波纹管(3)密封和回位。

5.根据权利要求1所述的一种喷孔轴针混合式直驱喷油器，其特征在于：是直驱式喷油器，即阀芯驱动器直接向下推动顶针(2)、阀芯(5)打开阀门喷油，然后由波纹管(3)的弹力使阀芯(5)回位关闭阀门。