CN104806398B - 一种无静态泄漏共轨喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无静态泄漏共轨喷油器，包括喷油器体、控制活塞，针阀体，针阀，所述的喷油器体的下端与针阀体的上端密封连接，所述的喷油器体内的空腔与针阀体内的空腔相互贯通，所述的喷油器体的空腔内设有控制活塞，所述的针阀体的空腔内设有针阀，所述的控制活塞与针阀之间通过弧形面密封连接，所述的控制活塞的下端和针阀的上端均设有密封空腔。与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现了无静态泄漏喷油器喷油过程，且结构简单，敏感性参数少，加工容易，使用稳定性、可靠性好。

Description

一种无静态泄漏共轨喷油器

技术领域

本发明属于内燃机喷油系统领域，涉及一种无静态泄漏共轨喷油器。

背景技术

由于世界能源紧张加剧，环境污染压力加重，为了较大幅度地降低废气排放和燃油消耗，要求共轨燃油系统喷射压力越来越高。但是燃油静态泄漏问题越来越突出，并限制了喷油压力的进一步提高。为了提高喷油压力，减少燃油泄漏量，减少能量消耗，出现了无静态泄漏型共轨喷油器。

随着轨压的增加，现有共轨喷油器偶件间的静态泄漏越来越高，特别当轨压超过200MPa后，静态泄漏快速上升，这样不仅能量损失大，而且引起的发热量也随之大幅增加，导致潜在的可靠性问题增加。

采用无静态泄漏结构后，原有的控制活塞和喷油器体、针阀和针阀体之间偶合面的燃油静态泄漏将消失，燃油系统的效率可以提高，避免泄漏导致的发热而影响喷油器的性能。但是当喷油开始时，控制活塞向上运动，因为控制活塞和针阀之间被高压燃油所充满，所以针阀无法跟随控制活塞一起运动，即无法实现快速喷油，喷油器无法正常工作。

针对上述缺陷，专利CN 101583790A公开了一种具有耦合器的燃料喷射器，首先阀活塞向上运动。通过该向上运动在耦合腔容积中产生一个相对于外界系统压力水平的低压。由于该低压，针状构造的喷射阀元件（针阀）跟随阀活塞（控制活塞）并且因此又贴靠在阀活塞与针阀元件对置的端面上。当阀活塞行程变大时耦合腔中的压力降低，因为，由于耦合器套筒的内孔和针状构造的喷射阀元件的外直径之间的直径差，将导致耦合器中可供使用的燃料体积发生变化。在控制结束后，控制活塞和针阀在关闭方向向下运动，耦合腔内的燃油压力将升高，针阀在关闭方向上超前于阀活塞。

特别是该专利在针阀升起及落座过程中，控制活塞和针阀都会出现分离的情况，且不同轨压脉宽分离情况不同。控制活塞和针阀的分离程度和时刻是由耦合腔内的压力决定的，而耦合套和控制活塞之间偶件间隙“在阀活塞的行程运动期间补充流过一个燃料量，燃料向耦合器中的补充流入通过提出的解决方案在喷射过程中极大程度地被减小，以便达到阀针与阀活塞的尽可能直接的耦合。但是在加工过程中很难保证该间隙的一致性，且在使用过程中，耦合套和控制活塞发生偏心，偏心量不同该间隙流入流出的燃油间发生较大的差别。进而喷油器的开启和关闭特性将发生很大的变化。因此，该专利为了保证产品的一致性，加工难度较大；且影响耦合腔密封性的因素都会影响喷油器的喷射特性，导致该专利的关键参数多，一致性不易控制；且工作过程中，耦合套和控制活塞发生偏心导致间隙变化，致使稳定性差；使用过程中发生磨损也会导致间隙的变化，导致喷油器可靠性差。

另外专利CN101636578A公开了另一种实现无静态泄漏的喷油器结构，其将针阀与控制活塞做成一体，该结构实现了燃油无静态泄漏，但是由于针阀与控制活塞做成一体，使得针阀与原结构相比要长很多，这给加工带来很大的麻烦，加工很困难。

发明内容

本发明需要解决的上述问题是针对上述现有技术有静态泄漏，稳定性差；加工很困难的不足，而提供一种既无静态泄漏，又加工简单，且喷油量一致的无静态泄漏共轨喷油器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种无静态泄漏共轨喷油器，包括喷油器体、控制活塞，针阀体，针阀，所述的喷油器体的下端与针阀体的上端密封连接，所述的喷油器体内的空腔与针阀体内的空腔相互贯通，所述的喷油器体的空腔内设有控制活塞，所述的控制活塞的顶部设有弹簧，所述的针阀体的空腔内设有针阀，所述的控制活塞与针阀之间通过弧形面密封连接，所述的控制活塞的下端和针阀的上端均设有密封空腔。

所述的控制活塞的下端面上设有向上凹陷的上弧面，所述的针阀的上端面上设有向下凹陷的下弧面，所述的上弧面与下弧面之间设有用于密封上弧面和下弧面的钢球。

所述的控制活塞的下端面与针阀的上端面之间的距离大于0。

所述钢球与针阀的下弧面之间形成的密封直径大于针阀底部和针阀体密封锥面间的密封直径。

所述的钢球与控制活塞的上弧面之间形成的密封直径大于控制活塞顶部直径的0.3倍。

所述的密封空腔为变径圆柱型。

所述的钢球与上弧面之间形成的密封直径和钢球与下弧面之间形成的密封直径均大于密封空腔的最大直径。

所述的控制活塞下端面上设有向上凹陷的上弧面，所述的针阀上端面上设有向上凸起的下球面，所述的上弧面与下球面之间通过接触面配合密封，所述的控制活塞的密封空腔和针阀的密封空腔相互贯通。

所述的控制活塞下端面上设有向下凸起的上球面，所述的针阀上端面上设有向下凹陷的下弧面，所述的上球面与下弧面之间通过接触面配合密封，所述的控制活塞的密封空腔和针阀的密封空腔相互贯通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：控制活塞顶部设有弹簧，在弹簧的作用下，控制活塞通过弧形面压紧针阀，同时在高压燃油的作用下，控制活塞受到合力向下的液压力及针阀受到合力向上的液压力都作用在弧形面上，在机械及液压压紧力的作用下确保弧形面密封配合，实现对控制活塞的密封空腔和针阀的密封空腔进行密封，保证了控制活塞与针阀通过弧形面始终处于贴合状态；喷油开始时，控制腔内的燃油压力降低，依靠针阀受到液压力差开始向上运动并推动控制活塞运动，进而喷油嘴喷油；喷油结束时，控制腔压力升高，在液压力差及弹簧力作用下控制活塞推动针阀落座，喷油结束，实现了无静态泄漏喷油器喷油过程，且结构简单，敏感性参数少，加工容易，使用稳定性、可靠性好。

附图说明

图1是专利CN 101583790A的结构示意图；

图2是专利CN101636578A的结构示意图；

图3是本发明的无静态泄漏共轨喷油器的第一种实施方式的结构示意图；

图4是本发明的第一种实施方式的局部放大图；

图5是本发明的第二种实施方式的结构示意图；

图6是本发明的第三种实施方式的结构示意图。

其中，1、耦合腔，2、耦合套，3、一体结构，4、喷油器体，5、控制活塞，6、针阀体，7、针阀，8、密封空腔，9、上弧面，10、下弧面，11、钢球，12、控制腔，13、弹簧，14、下球面，15、上球面，16、小孔板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，专利CN 101583790A公开的一种具有耦合器的燃料喷射器的结构示意图，在针阀7升起及落座过程中，控制活塞5和针阀7都会出现分离的情况，且不同轨压脉宽分离情况不同。而本专利的控制活塞5和针阀7始终通过弧形面处于贴合状态，不存在分离，而就不存在影响分离的结构参数。专利CN 101583790A中控制活塞5和针阀7的分离程度和时刻是由耦合腔1内的压力决定的，影响耦合腔1密封性的因素都会影响喷油器的喷射特性，导致该专利的关键参数多，为了保证产品的一致性，加工难度较大；且工作过程中，耦合套2和控制活塞5发生偏心导致间隙变化，致使稳定性差；使用过程中发生磨损也会导致间隙的变化，导致喷油器可靠性差。

如图2所示，专利CN101636578A公开的具有得到改进的控制阀的燃料喷射器的结构示意图，将针阀7与控制活塞5做成一体结构3，该一体结构3实现了无静态泄漏，但是由于针阀7与控制活塞5做成一体，使得针阀7与原结构相比要长很多，这给加工带来很大的麻烦，加工很困难。

如图3所示，本发明的一种无静态泄漏共轨喷油器的第一种实施方式的结构示意图，包括喷油器体4、控制活塞5，针阀体6，针阀7，所述的喷油器体4的下端与针阀体6的上端密封连接，所述的喷油器体4内的空腔与针阀体6内的空腔相互贯通，所述的喷油器体4的空腔内设有控制活塞5，所述的控制活塞5的顶部设有弹簧13，所述的针阀体6的空腔内设有针阀7，所述的控制活塞5与针阀7之间通过弧形面密封连接，所述的控制活塞5的下端和针阀7的上端均设有密封空腔8；所述的控制活塞5的下端面上设有向上凹陷的上弧面9，所述的针阀7的上端面上设有向下凹陷的下弧面10，所述的上弧面9与下弧面10之间设有用于密封上弧面9和下弧面10的钢球11。

喷油过程中，控制活塞5和针阀7的周围完全充满高压燃油，控制活塞5顶部设有弹簧13，在弹簧13的作用下，控制活塞5通过底部的上弧面9压紧钢球11，并通过钢球11压紧针阀7顶部的下弧面10，同时在高压燃油的作用下，控制活塞5受到合力向下的液压力及针阀7受到合力向上的液压力都作用在钢球11上，在机械及液压压紧力的作用下确保钢球11和上弧面9、下弧面10的配合，实现对密封空腔8的密封，保证了控制活塞5与针阀7通过钢球11始终处于贴合状态；喷油开始时，控制腔12内的燃油压力降低，依靠针阀7受到液压力差开始向上运动并推动控制活塞5运动，进而喷油嘴喷油；喷油结束时，控制腔12压力升高，在液压力差及弹簧13力作用下控制活塞5推动针阀7落座，喷油结束，实现了无静态泄漏喷油器喷油过程。

所述的控制活塞5的下端面与针阀7的上端面之间的距离大于0，可以使控制活塞5和针阀7围绕钢球11发生微量的摆动，以调节和弥补针阀体6和喷油器体4间密封面、针阀7偶件之间的导向面、控制活塞5和小孔板之间导向面的加工装配误差。

所述钢球11与针阀7的下弧面10之间形成的密封直径大于针阀7底部和针阀体6密封锥面间的密封直径，可以确保作用在针阀7上的液压力的合力始终是向上的。

所述的钢球11与控制活塞5的上弧面9之间形成的密封直径大于控制活塞5顶部直径的0.3倍，可以确保作用在控制活塞5上的液压力的合力始终是向下的。

所述的密封空腔8为变径圆柱型，密封空腔8可以有效地减小控制活塞5、针阀7的质量，提高开启和关闭的速度，且中空的结构不会影响它们的刚度。

所述的钢球11与上弧面9之间形成的密封直径和钢球11与下弧面10之间形成的密封直径均大于密封空腔8的最大直径，可以确保钢球11和控制活塞5、针阀7的密封位置处在弧形面上。

如图5所示，本发明的第二种实施方式：所述的控制活塞5的下端面上设有向上凹陷的上弧面9，所述的针阀7的上端面上设有向上凸起的下球面14，所述的上弧面9与下球面14之间通过接触面配合密封，所述的控制活塞5的密封空腔8和针阀7的密封空腔8相互贯通。

如图6所示，本发明的第三种实施方式：所述的控制活塞5的下端面上设有向下凸起的上球面15，所述的针阀7的上端面上设有向下凹陷的下弧面10，所述的上球面15与下弧面10之间通过接触面配合密封，所述的控制活塞5的密封空腔8和针阀7的密封空腔8相互贯通。

本发明与专利CN 101583790A相比本发明少了加工难度大的耦合器，与专利CN101636578A结构相比针阀7、控制活塞5的加工更容易。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种无静态泄漏共轨喷油器，包括喷油器体、控制活塞，针阀体，针阀，所述的喷油器体的下端与针阀体的上端密封连接，所述的喷油器体内的空腔与针阀体内的空腔相互贯通，所述的喷油器体的空腔内设有控制活塞，所述的控制活塞的顶部设有弹簧，所述的针阀体的空腔内设有针阀，其特征在于：所述的控制活塞与针阀之间通过弧形面密封连接，所述的控制活塞的下端和针阀的上端均设有密封空腔，在控制活塞顶部的弹簧的作用下，控制活塞通过弧形面压紧针阀，同时在高压燃油的作用下，控制活塞受到合力向下的液压力及针阀受到合力向上的液压力都作用在弧形面上，在机械及液压压紧力的作用下弧形面密封配合，对控制活塞的密封空腔和针阀的密封空腔进行密封，使控制活塞与针阀通过弧形面始终处于贴合状态；喷油开始时，控制腔内的燃油压力降低，依靠针阀受到液压力差开始向上运动并推动控制活塞运动，进而喷油嘴喷油；喷油结束时，控制腔压力升高，在液压力差及弹簧力作用下控制活塞推动针阀落座，喷油结束。

2.根据权利要求1所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述的控制活塞的下端面上设有向上凹陷的上弧面，所述的针阀的上端面上设有向下凹陷的下弧面，所述的上弧面与下弧面之间设有用于密封上弧面和下弧面的钢球。

3.根据权利要求2所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述的控制活塞的下端面与针阀的上端面之间的距离大于0。

4.根据权利要求2所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述钢球与针阀的下弧面之间形成的密封直径大于针阀底部和针阀体密封锥面间的密封直径。

5.根据权利要求2所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述的钢球与控制活塞的上弧面之间形成的密封直径大于控制活塞顶部直径的0.3倍。

6.根据权利要求2所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述的密封空腔为变径圆柱型。

7.根据权利要求6所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述的钢球与上弧面之间形成的密封直径和钢球与下弧面之间形成的密封直径均大于密封空腔的最大直径。

8.根据权利要求1所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述的控制活塞下端面上设有向上凹陷的上弧面，所述的针阀上端面上设有向上凸起的下球面，所述的上弧面与下球面之间通过接触面配合密封，所述的控制活塞的密封空腔和针阀的密封空腔相互贯通。

9.根据权利要求1所述的无静态泄漏共轨喷油器，其特征在于：所述的控制活塞下端面上设有向下凸起的上球面，所述的针阀上端面上设有向下凹陷的下弧面，所述的上球面与下弧面之间通过接触面配合密封，所述的控制活塞的密封空腔和针阀的密封空腔相互贯通。