CN104747334A - 一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀 - Google Patents

Abstract

一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀，它缩短了衔铁杆的上导向段长度，大幅度减轻衔铁杆的重量，减小衔铁杆在高速启闭过程中产生的冲击力，降低控制球组件对阀套顶端的锥面油孔冲击力，延缓两者密封副的磨损速度，提高共轨喷油器的使用寿命。它既能提高共轨喷油器的使用寿命短，还能简化产品结构，优化制造工艺性，降低生产成本。

Description

一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀

技术领域：

本发明涉及柴油机高压共轨技术，尤其涉及高压共轨喷油器。

背景技术：

随着社会的进步，对柴油机的节能、减排要求越来越高；这就对柴油机燃油供给系统提出了新的要求，要求其能以更加精准时间和喷射量，提供更高压力的燃油；随着柴油机高压共轨技术的发展和完善，共轨系统已成为能同时满足上述三方面要求的唯一燃油供给系统。

共轨喷油器是共轨系统的关键部件，其作用工作原理是通过电控单元(ECU)控制高速电磁阀的开启与闭合，定时定量地将高压燃油喷射到柴油机燃烧室中，保证柴油机各汽缸内达到最佳的油气燃烧比和油料良好的雾化，确保充分燃烧，最大化地降低污染排放。

为了使内燃机满足国五或更高的排放标准要求，必须将燃油系统的喷射压力提高至200MPa以上，同时，还必须保证在高压状态下燃油的防泄漏问题，从而降低燃油消耗，实现节能减排的目标。目前，世界上最先进的高压共轨系统均采用无静态回油的技术，其中共轨喷油器的喷射压力能达到200MPa以上，采用这样的技术，可以在实现国五甚至更高要求的排放标准，但使用寿命短，开启关闭响应速度慢，结构复杂，制造工艺性差。如何进一步提高发动机高压共轨燃油系统的燃油经济性是十分艰巨任务。对于现有的高压共轨系统而言，延长共轨喷油器的使用寿命，提高开启关闭响应速度，优化产品结构来提高加工工艺性，这二方面的问题是整个行业中都未能攻克的技术难题。美国博世、日本洋马、久保田等世界知名企业也未能理想解决上述技术难题。

如图1～3是博世公司出产的共轨喷油器的结构示意图，它包括电磁喷射控制阀1、喷油器体2、阀套3、阀杆回位弹簧4、弹簧座5、阀杆6、耦合弹簧7、耦合套8和液力耦合器9，电磁喷射控制阀1由电磁铁11、电磁铁紧帽12、电磁铁弹簧13、衔铁杆14、衔铁15、衔铁回位弹簧16、控制阀座17、调节垫圈18和控制球组件19组成，电磁铁弹簧13安装在电磁铁11的中心孔中，衔铁杆14的上段套装在电磁铁弹簧13的内孔中，衔铁杆14的上导向段以精密间隙配合方式安装在电磁铁11的中心孔中，衔铁杆14的下导向段以精密间隙配合方式套装在衔铁15和控制阀座17的中心孔中，调节垫圈18设置在衔铁15和控制阀座17之间，控制球组件19设置在衔铁杆14的下端与阀套3顶端的锥面油孔之间，在控制阀座17上设有转向油道，电磁铁紧帽12套装在电磁铁11上，电磁铁紧帽12的螺纹孔旋接在喷油器体2的上端，使整个电磁喷射控制阀1与喷油器体2和阀套3形成启闭结构；所述液力耦合器9由油嘴紧帽91、阀杆升程垫92、油嘴耦件93、阀针94、过渡块95和油嘴升程垫96组成，油嘴耦件93套装在油嘴紧帽91的中心孔中，阀针94和油嘴升程垫96均套装在油嘴耦件93的中心孔中，且油嘴升程垫96位于阀针94的上方，阀杆升程垫96设置在阀针94的顶端，且位于油嘴升程垫96的中心孔中，过渡块95设置在油嘴耦件93的顶端，油嘴紧帽91通过其上端的内螺纹孔与喷油器体2的下端外螺纹密封紧固连接，使喷油器体2的下端面紧压住过渡块95，阀杆6的下端面通过阀杆升程垫92压住阀针94的上端面，确保阀针94的下端能对油嘴耦件93下端的喷油孔进行有效的关闭和开启。

申请人对上述共轨喷油器进行了结构分析和性能试验后发现，在这种共轨喷油器中，电磁喷射控制阀1中的结构复杂，控制阀座17的结构设计不合理，加工工艺性差，尤其是泄油孔加工难度大，衔铁杆14的结构不合理，衔铁杆14上段的实体体积大质量太重，在高频启闭过程中，因大重量的衔铁杆14在高速运动，其运动惯性冲击力极大，使得衔铁杆14的底部密封球体与阀套3顶部的出油锥孔之间的密封副使用寿命无法保证，这是共轨喷油器使用寿命短的主要原因。

在现有的共轨喷油器中，开启关闭响应速度慢的主要原因是液力耦合器9引起的，在现有的液力耦合器9中，控制阀针94上行下移的变压腔是由油嘴耦件93上端内孔和过渡块95的中心孔对接形成的空腔，阀杆6的下段与过渡块95的中心孔间隙配合，油嘴耦件93和过渡块95之间是通过平面对接密封，因此在实际装配和使用过程中，控制阀针94上行下移的变压腔的密封性能难易保证，且稳定性差，直接影响到共轨喷油器的开启关闭响应速度和稳定性，同时，现有的液力耦合器9的组成零件多结构复杂，制造工艺性差。

为了克服现有技术中存在的上述缺陷，申请人成功开发了一种无静态泄漏的高压共轨喷油器，它包括电磁喷射控制阀1、喷油器体2、阀套3、阀杆回位弹簧4、弹簧座5、阀杆6、耦合弹簧7、耦合套8和液力耦合器9，对其中的电磁喷射控制阀1和液力耦合器9进行重大改进，它能有效解决上述现有技术存在的弊端，既能提高共轨喷油器的使用寿命短，提高开启关闭响应速度，还能简化产品结构，优化制造工艺性，降低生产成本。这种无静态泄漏的高压共轨喷油器中，电磁喷射控制阀1和液力耦合器9是关键部件。

发明内容：

本发明的目的是提供一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀，它能解决现有共轨喷油器的使用寿命不高的问题。

本发明采取的技术方案是：

一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀，其特征是：包括电磁铁、电磁铁紧帽、电磁铁弹簧、衔铁杆、衔铁、衔铁回位弹簧、导向阀座体、阀套压帽、调节垫圈和控制球组件，电磁铁弹簧安装在电磁铁的中心孔中，衔铁杆的上段套装在电磁铁弹簧的内孔中，衔铁杆的上导向段以间隙配合方式安装在电磁铁的中心孔中，衔铁杆的下导向段以精密间隙配合方式套装在衔铁和导向阀座体的中心孔中，阀套压帽旋接在喷油器体上端的内螺纹孔中，压住阀套的上端面，控制球组件设置在衔铁杆的下端与阀套顶端的锥面油孔之间，在导向阀座体的中心设有兼作油道的多边形内旋力孔，电磁铁紧帽套装在电磁铁上，电磁铁紧帽下端的螺纹孔旋接在喷油器体上端的外螺纹上，在电磁喷射控制阀的衔铁杆、阀套和喷油器体之间形成可靠的启闭结构。

进一步，所述导向阀座体的多边形内旋力孔为正多边形内旋力孔。

更进一步，所述导向阀座体的正多边形内旋力孔为正四边形以上内旋力孔。

更进一步，所述导向阀座体的正多边形内旋力孔为正六边形内旋力孔。

由于对现有共轨喷油器中的电磁喷射控制阀进行了结构重新改进，将控制阀座由整体式结构改为分体结构，即将整体式结构的控制阀座改成导向阀座体和阀套压帽，在导向阀座体端面上设有回油孔，在阀套压帽的外圆上设有外螺纹，内孔为多边拧紧孔，由阀套压帽对阀套进行轴向压紧，衔铁回位弹簧的弹力大小通过调节垫圈的厚度来确定调整来调节，阀套压帽的内孔兼作回油道，导向阀座体端面上设有回油孔与阀套压帽的内孔相通连，将衔铁杆的上导向段设计成电磁铁弹簧的下端限位台阶，缩小上导向段的长度，这样就能最大限度地减轻衔铁杆的重量，大幅度减小衔铁杆在高速启闭过程中产生的冲击力，从而降低控制球组件对阀套顶端的锥面油孔冲击力，延缓两者密封副的磨损速度，提高共轨喷油器的使用寿命，同时进一步优化了控制阀座的工艺结构，既便于加工，又能降低生产成本。

附图说明：

图1为现有共轨喷油器的结构示意图；

图2为图1中电磁喷射控制阀的结构示意图；

图3为图1中液力耦合器的结构示意图；

图4为改进后共轨喷油器的结构示意图；

图5为本发明的结构示意图，即图4中电磁喷射控制阀的结构示意图；

图6为图4中液力耦合器的结构示意图；

图中：1-电磁喷射控制阀；2-喷油器体；3-阀套；4-阀杆回位弹簧；5-弹簧座；6-阀杆；7-耦合弹簧；8-耦合套；9-液力耦合器；11-电磁铁；12-电磁铁紧帽；13-电磁铁弹簧；14-衔铁杆；15-衔铁；16-衔铁回位弹簧；17-控制阀座；17a-导向阀座体；17b-阀套压帽；18-调节垫圈；19-控制球组件；91-油嘴紧帽；92-阀杆升程垫；93-油嘴耦件；94-阀针；95-过渡块；96-油嘴升程垫；97-减阻尼槽。

具体实施方式：

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

实施例1：一种无静态泄漏的高压共轨喷油器，如图4～图6所示，它包括电磁喷射控制阀1、喷油器体2、阀套3、阀杆回位弹簧4、弹簧座5、阀杆6、耦合弹簧7、耦合套8和液力耦合器9，所述电磁喷射控制阀1由电磁铁11、电磁铁紧帽12、电磁铁弹簧13、衔铁杆14、衔铁15、衔铁回位弹簧16、导向阀座体17a、阀套压帽17b、调节垫圈18和控制球组件19组成，电磁铁弹簧13安装在电磁铁11的中心孔中，衔铁杆14的上段套装在电磁铁弹簧13的内孔中，衔铁杆14的上导向段以间隙配合方式安装在电磁铁11的中心孔中，衔铁杆14的下导向段以精密间隙配合方式套装在衔铁15和导向阀座体17a的中心孔中，阀套压帽17b旋接在喷油器体2上端的内螺纹孔中，压住阀套3的上端面，控制球组件19设置在衔铁杆14的下端与阀套3顶端的锥面油孔之间，在导向阀座体17a的中心设有兼作油道的正六边形内旋力孔，电磁铁紧帽12套装在电磁铁11上，电磁铁紧帽12下端的螺纹孔旋接在喷油器体2上端的外螺纹上，在电磁喷射控制阀1的衔铁杆14、阀套3和喷油器体2之间形成可靠的启闭结构；所述液力耦合器9由油嘴紧帽91、阀杆升程垫92、油嘴耦件93和阀针94组成，油嘴耦件93套装在油嘴紧帽91的中心孔中，阀针94套装在油嘴耦件93的中心孔中，阀杆升程垫92设置在阀针94的顶端，油嘴紧帽91通过其上端的内螺纹孔与喷油器体2的下端密封紧固连接，使喷油器体2的下端面压紧油嘴耦件93的上端面，在阀杆6的下端面上设有安装阀杆升程垫92和阀针94上端导柱的孔，阀杆6的下端通过阀杆升程垫92压住阀针94的上端面，确保阀针94的下端能对油嘴耦件93下端的喷油孔进行有效的关闭和开启。

Claims (4)

1.一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀，其特征是：包括电磁铁(11)、电磁铁紧帽(12)、电磁铁弹簧(13)、衔铁杆(14)、衔铁(15)、衔铁回位弹簧(16)、导向阀座体(17a)、阀套压帽(17b)、调节垫圈(18)和控制球组件(19)，电磁铁弹簧(13)安装在电磁铁(11)的中心孔中，衔铁杆(14)的上段套装在电磁铁弹簧(13)的内孔中，衔铁杆(14)的上导向段以间隙配合方式安装在电磁铁(11)的中心孔中，衔铁杆(14)的下导向段以精密间隙配合方式套装在衔铁(15)和导向阀座体(17a)的中心孔中，阀套压帽(17b)旋接在喷油器体(2)上端的内螺纹孔中，压住阀套(3)的上端面，控制球组件(19)设置在衔铁杆(14)的下端与阀套(3)顶端的锥面油孔之间，在导向阀座体(17a)的中心设有兼作油道的多边形内旋力孔，电磁铁紧帽(12)套装在电磁铁(11)上，电磁铁紧帽(12)下端的螺纹孔旋接在喷油器体(2)上端的外螺纹上，在电磁喷射控制阀(1)的衔铁杆(14)、阀套(3)和喷油器体(2)之间形成可靠的启闭结构。

2.根据权利要求1所述一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀，其特征是：导向阀座体(17a)的多边形内旋力孔为正多边形内旋力孔。

3.根据权利要求2所述一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀，其特征是：所述导向阀座体(17a)的正多边形内旋力孔为正四边形以上内旋力孔。

4.根据权利要求3所述一种低惯量共轨喷油器的电磁喷射控制阀，其特征是：所述导向阀座体(17a)的正多边形内旋力孔为正六边形内旋力孔。