CN104454274B - 一种喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷油器，包括阀杆、球头和用于控制阀杆在打开位置和关闭位置之间轴向移动的喷油器组件，球头外侧设置有阀座，该阀座包括一体化设置的阀壁和喷射底座，阀壁外侧设置有针阀体，阀壁具有可供球头轴向移动的环形内表面，喷射底座上设置有若干个喷嘴孔，喷射底座内侧表面与球头底部之间设置有能将所有喷嘴孔封堵的密封面，阀壁沿周向均匀设置有若干个径向贯通的一字槽。采用上述结构后，能实现汽油缸内直喷喷油器的喷射性能，同时，上述燃料外通道和若干个一字槽的设置，既能使燃料的流动性能好，又能使阀座内外表面一直被燃料润湿，从而使阀座的温度较低，减少燃料在喷油器喷嘴孔附近的残留或固化。

Description

一种喷油器

技术领域

本发明涉及一种汽车内燃机使用的燃油喷射系统，尤其是一种喷油器。

背景技术

燃料从喷油器的喷嘴孔喷出，一定量的燃料粘附在喷嘴孔周围。这些残留的燃料受周围环境加热的影响而固化，积聚在喷嘴周围甚至堵塞喷嘴孔，燃料通过喷嘴孔喷射的喷雾方向和燃料喷雾的形状可能发生改变，从而影响喷油器的喷射特性，最终导致发动机出现加速迟缓、空转不稳和功率损失等问题。因此有必要尽可能地防止燃料的残留或固化，以便于实现喷油器理想的的喷射特性。

为了防止喷油器喷射的燃料残留在喷嘴孔周围，目前缸内直喷汽油机使用的多孔喷油器其喷嘴孔大部分采用阶梯孔。通过阶梯孔几何结构的合理设置，使得阶梯孔的外孔内壁周围形成有助于除去残余燃料的涡流。例如， US7677478B2中公开了一种燃料喷射阀，该燃料喷射阀的阀座具有阶梯孔，通过合理设置阶梯孔的参数，如阶梯孔小孔孔径与阶梯孔总长度的比值、阶梯孔小孔的长度以及阶梯孔大小孔的孔径，可获得理想的喷射特性。但是，阶梯孔对于防止结焦积碳的作用主要依赖于外孔的尺寸，外孔尺寸越大，效果越积极。但是受限于喷嘴尺寸和喷孔数量，外孔尺寸不可能无限制的增大，因此，阶梯孔对于防止结焦积碳的作用有一定的限制。

公开号为US20070095952A1的美国专利，公开了一种喷油器，该喷油器阀座的外侧即朝向发动机燃烧室的一端，覆盖一个设置有对应孔数的散热件，散热件上孔的孔径大于阀座上孔的孔径，由此可以扩大燃料喷射方向上的喷孔空间，从而防止残余燃料在喷射孔出口周围的堆积。然而，这种喷油器的缺点是，喷油器阀座外侧覆盖的散热件由高热导率的材料如铜或铝制成，而阀座一般采用不锈钢材料制成，较难实现两者的紧固连接。若采用焊接连接时，在焊缝和熔合区易产生裂纹。同时，附加零件即散热件也增加了制造成本。

公开号CN1746483A的中国发明专利，公开了一种燃料喷射阀，该燃料喷射器的喷射阀上设置有侧向通孔，侧向通孔的孔径比喷嘴通孔的孔径要大得多，也就是侧向通孔的总面积为喷嘴通孔总面积的至少三倍，从而减小流体阻力并改善这些部位的冷却效果，使得喷孔附近形成的粘垢大量减少。上述燃料喷射器的喷射阀上设置的四个侧向通孔均与阀杆中心轴线成一定的角度。然而，一方面，上述侧向通孔的角度位置可能影响阀座头部燃料的流动，而且结构较为复杂，增加了加工难度。另一方面，导引件内部竖向没有燃油通过，导引件冷却效果较差，热量散失慢，喷孔附近仍容易有燃料残留。同时，该导引件的结构设计还带来另一个问题，由于导引件与喷油器壳体之间的油道为燃料的主油道，导引件的壁厚较薄，且导引件起导向作用的部位比较短，导引件与壳体在焊接装配时，导引件与壳体接触部位易产生受热变形，甚至会引起导引件球头导向处的变形，从而引起喷油器工作的不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种燃油流动性好，冷却效果好、燃油不易固化残留、工作稳定且结构简单、加工难度低的喷油器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种喷油器，包括阀杆、与阀杆底部固定连接的球头和用于控制阀杆在打开位置和关闭位置之间轴向移动的喷油器组件，所述球头外侧设置有阀座，该阀座包括一体化设置的阀壁和喷射底座，阀壁外侧设置有与喷射底座刚性连接的针阀体，该针阀体的内表面与阀壁的外表面之间形成燃料外通道，所述阀壁具有可供球头轴向移动的环形内表面，所述喷射底座上设置有若干个喷嘴孔，喷射底座内侧表面与球头底部之间设置有能将所有喷嘴孔封堵的密封面，所述阀壁沿周向均匀设置有若干个径向贯通的一字槽。

每个所述一字槽的径向及轴向均贯通。

所述一字槽有四个，每两个一字槽之间相互正交。

所述一字槽有三个，每两个一字槽之间的夹角呈120°。

所述阀壁的环形内表面的内径与球头的外径相等。

所述喷油器组件包括设置于阀杆顶部的弹簧、与阀杆顶部固定连接的衔铁以及设置于阀杆顶部外侧的线圈合件和定铁芯。

本发明采用上述结构后，能实现汽油缸内直喷喷油器的喷射性能，同时，上述燃料外通道和若干个一字槽的设置，既能使燃料的流动性能好，又能使阀座内外表面一直被燃料润湿，从而使阀座的温度较低，减少燃料在喷油器喷嘴孔附近的残留或固化，另外，结构简单，加工难度低，易推广使用。

附图说明

图1是本发明喷油器的结构示意图；

图2是图1中圆圈区域（即Ⅰ区）的放大图；

图3是阀座的结构示意图；

图4是实施例一中阀座的俯视图；

图5是实施例二中阀座的剖面图；

图6是实施例二中阀座的俯视图。

其中有：1.弹簧；2.喷油器组件；3.针阀体；31.针阀体内腔；4.球头；5.阀座；51.喷嘴孔；52.喷射底座；53.环形内表面；54.一字槽；55.密封面；56.阀壁；6.燃料外通道；7.阀杆；8.喷油器体；81.喷油器体内腔；9.衔铁；10.线圈合件；101.线圈；11.定铁芯；111.定铁芯内腔；12.纵向轴线。

另外，图2中：d代表针阀体的高度尺寸；e代表针阀体的壁厚尺寸。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种喷油器，包括阀杆7、与阀杆7底部固定连接的球头4和用于控制阀杆7在打开位置和关闭位置之间轴向移动的喷油器组件2。该喷油器组件2为较为成熟的现有技术，优选包括设置于阀杆7顶部的弹簧、与阀杆7顶部固定连接的衔铁9以及设置于阀杆7顶部外侧的线圈合件10和定铁芯11。定铁芯11的中心具有内径大于阀杆7直径的定铁芯内腔111；线圈合件10经由施加到线圈101上的电信号磁性地驱动衔铁9。

上述位于喷油器组件2下方的阀杆7的外侧还设置喷油器体8，喷油器体8的底部刚性连接有针阀体3。喷油器体8的中心设置有内径大于阀杆7直径的喷油器体内腔81，针阀体3的中心设置有内径大于阀杆7直径的针阀体内腔31。

如图1、图2和图3所示，上述球头4外侧设置有阀座5，该阀座5包括一体化设置的阀壁56和喷射底座52，阀壁56位于针阀体3底部的针阀体内腔31内。针阀体3的底部与喷射底座52刚性连接。针阀体3底部的内表面与阀壁56的外表面之间形成燃料外通道6。阀壁56具有可供球头4轴向移动的环形内表面53，喷射底座52上设置有若干个喷嘴孔51，喷射底座52内侧表面与球头4底部之间设置有能将所有喷嘴孔51封堵的密封面55，阀壁56沿周向均匀设置有若干个径向贯通的一字槽54，优选每个一字槽54的轴向也贯通。每个一字槽54的轴向贯通会扩大阀座5与燃料的接触面积，同样也扩大了喷射底座52与燃料接触的面积。若干个一字槽54与阀壁56的环形内表面53共同作用形成连通的燃料内通道。

如图2所示，上述阀壁56的环形内表面53的内径与球头4的外径相等。由此球头4可以沿纵向轴线12，即沿着环形内表面53滑动，但不能横向于纵向轴线12移动，所以明显地，阀壁56的环形内表面53起到了球头4导引件的作用。

上述一字槽54具有如下两种优选实施例：

实施例一：如4所示，一字槽54有四个，每两个一字槽54之间相互正交。

实施例二：如图5和图6所示，一字槽54有三个，每两个一字槽54之间的夹角呈120°。

上述相互正交或呈120°夹角的一字槽54与阀壁56的环形内表面53共同作用形成连通的燃料内通道，一字槽54的宽度尽可能地宽，以扩大燃料通道的容积，从而实现减小流体阻力并改善这些部位的散热效果，但为确保它对球头4的导引作用，该一字槽54的宽度应小于球头4的直径。阀壁56的环形内表面53起到了球头4导引件的作用。阀壁56的外周面对针阀体3的内周面具有一定的导向作用，可以保证阀座5和针阀体3焊接装配时，不会将焊接变形的影响扩大到阀壁56的环形内表面53上，因此不会破坏环形内表面53对球头4导引件的作用，最终可实现喷油器的可靠地开启和关闭，使喷油器能稳定、可靠地工作。

本发明的喷油器，整体结构简单，加工难度低，易推广。

本发明的喷油器的喷射过程如下：

1. 静止状态时：当喷油器处于静止状态时，球头4和阀座5的喷射底座52保持紧密贴合的状态，球头4底部和喷射底座52之间形成一个密封面55，该密封面55能封堵所有的喷嘴孔51，阻止燃油的喷射。上述定铁芯内腔111、喷油器体内腔81及针阀体内腔31与上述阀座5处的燃料外通道6和燃料内通道共同组成喷油器的整个燃料通道，上述整个燃料通道内均充满燃料。

2. 喷射：喷油器组件2开始作用，具体如下，即线圈101通电，线圈101及周围的定铁芯11瞬时建立一个磁场，该磁场产生的电磁力使得衔铁9能克服弹簧1的预紧力而向上运动，衔铁9带动阀杆7同样向上运动。与阀杆7上固定联接的球头4从阀座5的喷射底座52上抬起，使喷油器处于打开位置，贯穿于整个燃料通道的燃料从喷射底座52的内侧面经过，被引导到至少一个喷嘴孔51中，然后喷入发动机的燃烧室（图中未示出）。

当上述喷油器打开时，球头4相对于阀座5的喷射底座52被提起，燃料抵达喷射底座52的燃料通道，阀座5（包括阀壁56和喷射底座52）的整个内外表面均被燃料润湿。由此，阀座5一直由燃料所冷却，所述的燃料温度相对较低，实际上从未超过80°C，而发动机燃烧室内的温度最高可达170°C。也就是说，一直由燃料润湿内外表面的阀座5就如散热器一样，耗散从外部接收到的热量。阀壁56以纵向轴线12为中心，沿其周长方向均匀加工的若干个一字槽54，其一字槽54与环形内表面53共同作用形成连通燃料的燃料内通道。该燃料内通道的内表面积应尽可能地放大，特别是可以调整针阀体3的高度尺寸d和针阀体3的壁厚尺寸e，以实现扩大阀座5的燃料外通道6和燃料内通道，从而使得流体阻力减到最小，并改善阀座5的散热效果。阀座5的整个燃料通道内流体阻力的减小，可以减少燃料在喷嘴孔51的残留，而阀座5温度的降低使得喷嘴孔51附近形成的固体焦炭会大量地减少，从而延长喷油器的使用寿命。

3. 喷油器闭合：切断线圈101上的电流，在磁场足够衰减后，电磁力消失，衔铁9在弹簧1及自身重力的作用下从下方落下，与衔铁9固定联接的阀杆7也随之向下运动，球头4最终落座在阀座5的喷射底座52上，使喷油器处于关闭位置，球头4底部和喷射底座52之间再次形成一个密封面55，恢复至静止状态，从而完成了一次喷射过程。后续将重复上述喷射过程。

Claims (4)

1.一种喷油器，包括阀杆（7）、与阀杆（7）底部固定连接的球头（4）和用于控制阀杆（7）在打开位置和关闭位置之间轴向移动的喷油器组件（2），其特征在于：所述球头（4）外侧设置有阀座（5），该阀座（5）包括一体化设置的阀壁（56）和喷射底座（52），阀壁（56）外侧设置有与喷射底座（52）焊接固定的针阀体（3），该针阀体（3）的内表面与阀壁（56）的外表面之间形成燃料外通道（6），所述阀壁（56）具有可供球头（4）轴向移动的环形内表面（53），阀壁（56）的环形内表面（53）的内径与球头（4）的外径相等，环形内表面对球头起导引件的作用；

所述喷射底座（52）上设置有若干个喷嘴孔（51），喷射底座（52）内侧表面与球头（4）底部之间设置有能将所有喷嘴孔（51）封堵的密封面（55），所述阀壁（56）沿周向均匀设置有若干个径向及轴向均贯通的一字槽（54）；若干个一字槽与阀壁的环形内表面共同作用形成连通的燃料内通道；燃料外通道和燃料内通道共同组成喷油器的整个燃料通道；

通过调整一字槽的宽度尺寸或调整针阀体的高度尺寸和壁厚尺寸，能够实现燃料通道容积的扩大，进而实现减小流体阻力并改善散热效果；阀座的整个燃料通道内流体阻力的减小，能减少燃料在喷嘴孔的残留；

当喷油器打开时，球头被提起，燃料抵达喷射底座的燃料通道，阀座的整个内外表面均被燃料润湿，阀座由燃料所冷却，进而使喷嘴孔附近形成的固体焦炭减少；

阀壁的外周面能对针阀体的内周面起导向作用，保证阀座和针阀体焊接装配时，不会将焊接变形的影响扩大到阀壁的环形内表面上，不破坏环形内表面对球头导引件的作用。

2.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：所述一字槽（54）有四个，每两个一字槽（54）之间相互正交。

3.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：所述一字槽（54）有三个，每两个一字槽（54）之间的夹角呈120°。

4.根据权利要求1所述的喷油器，其特征在于：所述喷油器组件（2）包括设置于阀杆（7）顶部的弹簧（1）、与阀杆（7）顶部固定连接的衔铁（9）以及设置于阀杆（7）顶部外侧的线圈合件（10）和定铁芯（11）。