CN104533684B - 一种双控制阀多密封带燃油喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双控制阀多密封带燃油喷嘴，包括喷嘴体、套阀、针阀和转接座，所述喷嘴体的内腔装配套阀，套阀的内腔装配针阀；所述喷嘴体的下端部开有主喷孔和副喷孔，副喷孔依靠上下两道密封带和进行密封，主喷孔依靠一道密封带密封；通过套阀的上升和下降来控制副喷孔的启闭；通过针阀的上升和下降来控制主喷孔的启闭。本发明的优点是：可以应用于直列式喷油泵或单体泵组成的供油系统，通过泵的供油压力控制喷孔面积，从而最终实现先慢后快或阶梯状的喷油规律及提高低喷射压力下燃油雾化效果。

Description

一种双控制阀多密封带燃油喷嘴

技术领域

本发明属于发动机燃油喷射系统技术领域，尤其是涉及一种双控制阀多密封带燃油喷嘴。

背景技术

为达到发动机的排放法规要求和提高经济性及操控性，对燃油喷射系统喷射特性的柔性要求越来越高，目的是发动机各工况点都能实现高效燃烧和清洁排放，要求匹配的燃油系统能以既定的喷油规律向发动机气缸内定时定量的喷射燃油，并充分雾化后与缸内压缩空气良好混合。喷油规律与换气过程的匹配是改善燃烧性能的主要研究途径，然而如何实现喷油器以既定的喷油规律喷射燃油又是研究的重点，对于喷油规律的要求依据具体现实情况稍有不同，但总体是前段缓慢升高，后段迅速降低。对于直列泵与单体泵供油系统的喷油规律主要靠驱动柱塞的凸轮型线保证，而在不同发动机运行工况下由于对喷射提前角和喷射油量变化的要求，使得喷油起始点对应在凸轮型线上的位置前后移动，导致喷油规律不能恒定或与燃烧工况不能理想匹配。凸轮型线设计要兼顾发动机全工况的燃油喷射持续时间及总油量的要求，凸轮型线一旦形成，就无法再对喷油规律进行调整。对于共轨系统虽然喷射提前角和喷射油量对喷油规律的影响由供油与喷射的独立性而消除，高压泵凸轮型线设计不再受喷油规律约束而受限，但要实现这一指定的喷油规律对喷油器的设计难度又提高一个等级。

喷油器喷射特性除喷油规律外，还有一条重要的评价指标就是燃油的雾化程度，提高雾化效果的主要途径为提高喷射压力减小喷孔总面积。由于普通燃油喷嘴的喷孔面积不可变，在低供油压力下燃油的雾化程度低于高压下。提高系统喷射压力将要重新设计整个燃油系统的承力结构，减少喷孔面积将会降低燃油的喷射量或延长喷射持续时间，对燃油喷嘴的重新设计是一条经济有效的新途径。

综上所示，用单个针阀控制两组喷孔，难以同时控制两组喷孔开启流通面积的变化及喷油速度。且柱面密封的流通面积需要较长的针阀开启位移来保证，若采用单针阀的双锥面密封会出现过定位现象，降低密封可靠性。用两组针阀控制一组喷孔，现有技术中不能达到喷孔面积可变及喷油规律灵活调整的要求。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种可以满足喷油规律的柔性调整，并改善低供油压力或小油量时的燃油雾化效果的双控制阀多密封带燃油喷嘴。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种双控制阀多密封带燃油喷嘴，包括喷嘴体、套阀、针阀和转接座，所述喷嘴体的内腔装配套阀，套阀与喷嘴体滑动配合，所述套阀的内腔装配针阀，针阀与套阀滑动配合，针阀下部外侧面与套阀内孔之间的间隙形成有容积腔；

所述喷嘴体的下端部从下至上依次开有主喷孔和副喷孔，所述喷嘴体和套阀的下端面之间形成套阀上密封带和套阀下密封带，副喷孔位于套阀上密封带和套阀下密封带之间，通过套阀的上升和下降来开启或关闭副喷孔；所述喷嘴体和针阀的下端面之间形成针阀密封带，主喷孔位于针阀密封带内侧，通过针阀的上升和下降来开启或关闭主喷孔；所述套阀下密封带和针阀密封带之间形成环腔；

所述转接座装配在喷嘴体的顶部，所述转接座的内腔为弹簧腔，中心处装配有顶杆，顶杆的顶端位于转接座顶面中心处设置的导向孔中；顶杆的底端面穿过套阀顶端的开口与针阀的顶端接触，所述顶杆下部带有向外凸出的弹簧座，弹簧座与转接座内腔顶面之间装配针阀弹簧；所述套阀顶端面与转接座内腔顶面之间装配套阀弹簧；不喷油的状态下，转接座与套阀顶部台阶处的距离形成套阀升程，所述针阀与套阀顶部之间形成间隙；

所述转接座上设计有转接座进油孔和回油孔，所述喷嘴体包含进油通道和与其连通的盛油槽，转接座进油孔与喷嘴体的进油通道连通；所述套阀上对应盛油槽的位置设有横向的进油孔，进油孔连通容积腔，容积腔连通环腔；所述套阀与顶杆之间设有回油槽。

优选的，所述转接座下部设有与转接座进油孔相连通的进油环槽；所述喷嘴体包含主进油孔和副进油孔两个进油通道，主进油孔和副进油孔分别与盛油槽连通，进油环槽与主进油孔和副进油孔均连通。

优选的，所述转接座上的回油孔包括与弹簧腔连通的主回油孔和副回油孔，主回油孔设置在转接座的一侧，副回油孔设置在导向孔上面。

优选的，所述针阀中部的圆柱面上设有铣削平面，数量为三个，径向均匀分布，铣削平面与套阀内孔之间形成有容积腔，用于调整针阀开启承压面积。

优选的，所述副喷孔的水力直径小于主喷孔的水力直径的1/4。

优选的，所述主喷孔和副喷孔所在锥面锥角范围为140°～160°，喷孔个数范围为8～12个。

优选的，所述套阀上设有与进油孔连通的环槽，环槽连通容积腔。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过套阀的下端面控制副喷孔的启闭，针阀的下端面控制主喷孔的启闭；在原有的燃油喷射系统下，通过双阀燃油喷嘴的重新匹配，可以满足喷油规律的柔性调整，改善低供油压力或小油量时的燃油雾化效果；

为提高不同供油系统下，喷油器喷油规律的调整灵活度，该喷嘴可以更换到直列泵或单体泵系统下的机械式喷油器上，也可以更换到共轨系统下的电控式喷油器上，通过调节喷嘴组件内部两个弹簧的预紧力匹配喷射特性。

附图说明

图1是本发明双控制阀多密封带燃油喷嘴结构的剖面图；

图2是本发明转接座的结构示意图；

图3是本发明套阀的纵截面示意图；

图4是本发明套阀的俯视图；

图5是本发明针阀的结构示意图；

图6是本发明针阀的横截面示意图；

图7是本发明喷嘴体的纵截面示意图；

图8是本发明喷嘴体的俯视图。

图中：

1-顶杆 2-套阀弹簧 3-转接座 4-针阀弹簧 5-套阀 6-喷嘴体 7-针阀 8-主回油孔 9-进油环槽 10-回油槽 11-副进油孔 12-盛油槽 13-进油孔 14-副喷孔 15-主喷孔16-压力室 17-针阀密封带 18-环腔 19-套阀下密封带20-套阀上密封带 21-铣削平面22-内配合面 23-主进油孔 24-外配合面25-间隙 26-套阀升程 27-转接座进油孔 28-副回油孔 29-导向孔 30-容积腔 31-环槽

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

一种双控制阀多密封带燃油喷嘴，如图1至8所示，包括喷嘴体6、套阀5、针阀7和转接座3，所述喷嘴体6的内腔装配套阀5，套阀5与喷嘴体6滑动配合，所述套阀5的内腔装配针阀7，针阀7与套阀5滑动配合，针阀7外侧面与套阀5内孔之间的间隙形成有容积腔30；所述套阀5上端外圆与喷嘴体6形成用于高压燃油密封的外配合面24，套阀5内圆与针阀7形成内配合面22；

所述喷嘴体6的下端部从下至上依次开有主喷孔15和副喷孔14，如图7所示，所述喷嘴体6和套阀5的下端面之间形成套阀密封带，套阀密封带包括套阀上密封带20和套阀下密封带19，副喷孔14位于套阀上密封带20和套阀下密封带19之间，通过套阀5的上升和下降来开启或关闭副喷孔14；所述喷嘴体6和针阀7的下端面之间形成针阀密封带17，主喷孔15位于针阀密封带17内侧，通过针阀7的上升和下降来开启或关闭主喷孔15；所述套阀下密封带19和针阀密封带17之间形成环腔18；

所述转接座3装配在喷嘴体6的顶部，如图2所示，所述转接座3的内腔为弹簧腔，中心处装配有顶杆1，顶杆1的顶端位于转接座3顶面中心处设置的导向孔29中，导向孔29的深度大于顶杆1头部最细部分的长度；顶杆1的底端面穿过套阀5顶端的开口与针阀7的顶端接触，所述顶杆1下部带有向外凸出的弹簧座，弹簧座与转接座3内腔顶面之间装配针阀弹簧4；所述套阀5顶端面与转接座3内腔顶面之间装配套阀弹簧2；不喷油的状态下，转接座3与套阀5顶部台阶处的距离形成套阀升程26，所述针阀7与套阀5顶部之间形成间隙25；

所述转接座3上设计有转接座进油孔27和回油孔，所述喷嘴体6包含进油通道和与其连通的盛油槽12，转接座进油孔27与喷嘴体6的进油通道连通；如图3所示，所述套阀5上对应盛油槽12的位置设有横向的进油孔13，进油孔13连通容积腔30，容积腔30连通环腔18；所述套阀5与顶杆1之间设有降低针阀7抬起过程中燃油阻力的回油槽10。

本发明一优选实施例中所述转接座3下部设有与转接座进油孔27相连通的进油环槽9；所述喷嘴体6包含主进油孔23和副进油孔11两个进油通道，主进油孔23和副进油孔11分别与盛油槽12连通，进油环槽9与主进油孔23和副进油孔11均连通。

本发明一优选实施例中所述转接座3上的回油孔包括与弹簧腔连通的主回油孔8和副回油孔28，主回油孔8设置在转接座3的一侧，副回油孔28设置在导向孔29上面。

本发明一优选实施例中所述针阀7中部的圆柱面上设有铣削平面21，如图5、6所示，，铣削平面21的起始端刚好高于套阀5上的进油孔13，数量为三个，径向均匀分布，铣削平面21与套阀5内孔之间形成有容积腔30，用于调整针阀7开启承压面积。

本发明一优选实施例中所述副喷孔14的水力直径小于主喷孔15的水力直径的1/4。

本发明一优选实施例中所述主喷孔15和副喷孔14所在锥面锥角范围为140°～160°，喷孔个数范围为8～12。

本发明一优选实施例中所述套阀5上设有与进油孔13连通的环槽31，如图3所示，环槽31连通容积腔30。

本发明双控制阀多密封带燃油喷嘴的工作过程如下：

高压燃油通过喷油器体油道从转接座3上的转接进油孔27进入环槽9，再通过喷嘴体6上的主进油孔23和副进油孔11充入盛油槽12形成高压容积。盛油槽12内燃油通过套阀5上的进油孔13流入套阀5上设有的环槽31，从环槽31进入针阀7上三个铣削平面与套阀5内孔形成的容积腔30中，最终到达环腔18，环腔18由针阀密封带17和阀套下密封带19共同密封。燃油通过针阀7的内配合面22间隙泄漏，流经间隙25、回油槽10，最终到达转接体3内部的弹簧腔，最终形成喷油器静态回油从回油孔8流走。另一方面，套阀上密封带20避免了经外配合面24间隙泄露下来的燃油从副喷孔14流走。

当燃油压力逐渐升高，燃油通过铣削平面21处的作用面使针阀7克服针阀弹簧4的作用力抬升，燃油通过针阀密封带17处形成的间隙流入喷嘴体6喷嘴处的压力室16，进而燃油通过主喷孔15喷入缸内。同时小部分燃油通过内配合面22间隙泄漏流经间隙25、回油槽10，到达转接体3内部的弹簧腔，同外配合面24间隙处泄露的燃油从回油孔8流出。

此时若环腔18内燃油压力足够高，燃油通过铣削平面21处作用面产生的针阀7对套阀5的向上的作用力，使套阀5抬起，燃油经由套阀下密封带19处形成的间隙通过副喷孔14喷入缸内。套阀5的升程为套阀升程26，针阀7的最大升程为套阀升程26与间隙25之和。

当燃油压力下降，针阀7在作用面铣削平面21上的液压作用力降低，针阀7首先关闭，主喷孔15停止喷射，针阀7向下运动同时，套阀5向上作用力减小，加上套阀弹簧2的作用力，使套阀5随之迅速落座，副喷孔14停止喷射，一个喷油周期结束。实现燃油喷孔面积可变的喷射功能，即低供油压力小负荷工况下，只开启主喷孔15；高供油压力大负荷工况下，依此开启主喷孔15、副喷孔14进行喷射。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种双控制阀多密封带燃油喷嘴，其特征在于：包括喷嘴体(6)、套阀(5)、针阀(7)和转接座(3)，

所述喷嘴体(6)的内腔装配套阀(5)，套阀(5)与喷嘴体(6)滑动配合，所述套阀(5)的内腔装配针阀(7)，针阀(7)与套阀(5)滑动配合，针阀(7)下部外侧面与套阀(5)内孔之间的间隙形成有容积腔(30)；

所述喷嘴体(6)的下端部从下至上依次开有主喷孔(15)和副喷孔(14)，所述喷嘴体(6)和套阀(5)的下端面之间形成套阀上密封带(20)和套阀下密封带(19)，副喷孔(14)位于套阀上密封带(20)和套阀下密封带(19)之间，通过套阀(5)的上升和下降来控制副喷孔(14)的启闭；所述喷嘴体(6)和针阀(7)的下端面之间形成针阀密封带(17)，主喷孔(15)位于针阀密封带(17)内侧，通过针阀(7)的上升和下降来控制主喷孔(15)的启闭；所述套阀下密封带(19)和针阀密封带(17)之间形成环腔(18)；

所述转接座(3)装配在喷嘴体(6)的顶部，所述转接座(3)的内腔为弹簧腔，中心处装配有顶杆(1)，顶杆(1)的顶端位于转接座(3)顶面中心处设置的导向孔(29)中；顶杆(1)的底端面穿过套阀(5)顶端的开口与针阀(7)的顶端接触，所述顶杆(1)下部带有向外凸出的弹簧座，弹簧座与转接座(3)内腔顶面之间装配针阀弹簧(4)；所述套阀(5)顶端面与转接座(3)内腔顶面之间装配套阀弹簧(2)；不喷油的状态下，转接座(3)与套阀(5)顶部台阶处的距离形成套阀升程(26)，所述针阀(7)与套阀(5)顶部之间形成间隙(25)；

所述转接座(3)上设计有转接座进油孔(27)和回油孔，所述喷嘴体(6)包含进油通道和与其连通的盛油槽(12)，转接座进油孔(27)与喷嘴体(6)的进油通道连通；所述套阀(5)上对应盛油槽(12)的位置设有横向的进油孔(13)，进油孔(13)连通容积腔(30)，容积腔(30)连通环腔(18)；所述套阀(5)与顶杆(1)之间设有回油槽(10)。

2.根据权利要求1所述的双控制阀多密封带燃油喷嘴，其特征在于：所述转接座(3)下部设有与转接座进油孔(27)相连通的进油环槽(9)；所述喷嘴体(6)包含主进油孔(23)和副进油孔(11)两个进油通道，主进油孔(23)和副进油孔(11)分别与盛油槽(12)连通，进油环槽(9)与主进油孔(23)和副进油孔(11)均连通。

3.根据权利要求1或2所述的双控制阀多密封带燃油喷嘴，其特征在于：所述转接座(3)上的回油孔包括与弹簧腔连通的主回油孔(8)和副回油孔(28)，主回油孔(8)设置在转接座(3)的一侧，副回油孔(28)设置在导向孔(29)上面。

4.根据权利要求1所述的双控制阀多密封带燃油喷嘴，其特征在于：所述针阀(7)中部的圆柱面上设有铣削平面(21)，数量为三个，径向均匀分布，铣削平面(21)与套阀(5)内孔之间形成有容积腔(30)。

5.根据权利要求1所述的双控制阀多密封带燃油喷嘴，其特征在于：所述副喷孔(14)的水力直径小于主喷孔(15)的水力直径的1/4。

6.根据权利要求1所述的双控制阀多密封带燃油喷嘴，其特征在于：所述主喷孔(15)和副喷孔(14)所在锥面锥角范围为140°～160°，喷孔个数范围为8～12个。

7.根据权利要求1或4所述的双控制阀多密封带燃油喷嘴，其特征在于：所述套阀(5)上设有与进油孔(13)连通的环槽(31)，环槽(31)连通容积腔(30)。