CN105927439A - 磁液装置分离固定的电控高压喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其包括喷油器体(1)以及安装在喷油器体内的衔铁部件(4)和液力控制阀装置(3)。在喷油器体内设置有第一螺纹孔(101)、第二螺纹孔(102)和第一肩胛面(103)、第二肩胛面(104)，衔铁部件通过第一螺纹孔和第一肩胛面固定于喷油器体，液力控制阀装置通过第二螺纹孔和第二肩胛面固定于喷油器体。由于衔铁部件和液力控制阀装置独立锁紧，液力控制阀装置可采用适应轨压不断提高需求的较大锁紧力，来提高密封的可靠性，而衔铁部件只需相适应的较小的固定保持力矩，从而避免了因锁紧力较大产生的应变对衔铁行程及倾翻的影响。

Description

磁液装置分离固定的电控高压喷油器

技术领域

本发明涉及磁液装置分离固定的电控高压喷油器，应用于航空重油活塞发动机电控高压燃油喷射系统。

背景技术

航空重油活塞发动机是未来航空的重要动力，尤其是通用航空和无人机的主要动力，是当今世界先进的航空发动机技术，具有良好的动力性、经济性、排放性、安全可靠性和健康特性。

电控高压燃油喷射系统是航空重油活塞发动机用于实现重油时间压力控制式喷射，优化燃烧与热力循环，获得良好动力性、经济性、舒适性和排放性指标的重要技术。电控高压喷油系统的燃油喷射压力通常大于20MPa，目前较先进的技术水平可达到180MPa～200MPa。其中，用于航空重油活塞发动机的高压燃油喷射系统的燃油喷射压力通常超过180MPa。燃油喷射压力越高，对电控高压燃油喷射系统的结构强度、部件精度、安装精度、密封性能、运动稳定性与精确性等的要求也越高。电控高压燃油喷射系统通常包括全权限发动机数字式电子控制器(FADEC)、电控高压油泵、蓄压器、电控高压喷油器这四个主要部分。

电控高压喷油器的功能是接受FADEC的指令，将容纳高压燃料的蓄压器中的燃料，定时、定量以给定的喷油规律，喷射到航空重油活塞发动机的汽缸中。目前，理论与实践表明可靠的电磁控制式高压喷油器，接受FADEC信号并放大，产生的电磁力与弹簧力等耦合，控制高速电磁阀的运动行程，再经液力放大控制针阀行程，控制针阀的开闭时刻与时长，实现给定的喷油规律。

电控喷油器主要由三部份构成，一是高速电磁阀装置，包括高速电磁铁、耦合弹簧、衔铁部件(衔铁、衔铁轴、衔铁轴导向、衔铁行程调整装置等)；二是液力控制阀装置，主要包括设置有进油节流孔、泄压节流孔、带活动端的压力控制室的控制阀，一端构成压力控制室活动端、另一端与喷射针阀刚性联动的、可灵活运动的控制活塞，控制泄压节流孔打开与关闭、并与衔铁轴联动的启闭元件，构成控制阀高压燃油区密封的密封面及装置；三是喷油针阀偶件。

如上所述，当FADEC对电磁铁通电时，产生的电磁力克服耦合弹簧力吸合上行，衔铁迫使衔铁轴带动启闭元件打开压力控制室泄压节流孔，泄压至作用在构成压力控制室活动端的控制活塞头部的液压力小于喷射针阀上的燃料背压时，控制活塞联同喷射针阀一起上行，打开喷孔喷出燃料；反之，对电磁铁断电消磁后，耦合弹簧力推动衔铁轴，强迫启闭元件关闭压力控制室泄压节流孔，压力控制室进油节流孔不断充量至作用在控制活塞头部的液压力大于喷射针阀上的燃料背压时，控制活塞迫使喷射针阀下行关闭喷孔，停止喷射。通过如此往复动作，经优化匹配，在FADEC控制下实现将蓄压器内的燃料定时、定量以理想的喷油规律喷射到航空重油活塞发动机的汽缸中。

发明内容

本发明的目的在于：尽可能实现相互接触联动的、具有不同工作原理的磁电装置与液力控制阀装置的分离、独立管理，避免相互的结构性公差链及应变干涉。

为此，本发明可以采用，但不限于如下方案。

一种磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其包括喷油器体以及安装在所述喷油器体内的衔铁部件和液力控制阀装置，其中，在所述喷油器体内设置有第一螺纹孔、第二螺纹孔和第一肩胛面、第二肩胛面，所述衔铁部件通过所述第一螺纹孔和所述第一肩胛面固定于所述喷油器体，所述液力控制阀装置通过所述第二螺纹孔和所述第二肩胛面固定于所述喷油器体。

优选地，所述衔铁部件包括衔铁轴、衔铁轴导向套和衔铁部件固定螺纹件，所述衔铁部件固定螺纹件与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以将所述衔铁轴导向套固定在所述喷油器体的所述第一肩胛面上。

优选地，所述衔铁部件包括衔铁轴、衔铁轴导向套、衔铁行程调整垫和衔铁部件固定螺纹件，所述衔铁行程调整垫抵靠在所述喷油器体的所述第一肩胛面上，所述衔铁部件固定螺纹件与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以将所述衔铁轴导向套压在所述衔铁行程调整垫上。

优选地，所述衔铁部件包括衔铁轴和衔铁轴导向套，所述衔铁轴导向套通过其自带的螺纹与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以按压在所述第一肩胛面上。

优选地，所述衔铁部件包括衔铁轴、衔铁轴导向套和衔铁行程调整垫，所述衔铁轴导向套通过其自带的螺纹与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以将所述衔铁行程调整垫压在所述第一肩胛面上。

优选地，所述衔铁轴导向套包括内套筒和外套筒，所述内套筒围绕所述衔铁轴设置并对所述衔铁轴进行导向，所述外套筒直接或间接地抵靠到所述喷油器体的所述第一肩胛面上。

优选地，所述内套筒和所述外套筒的朝向所述第一肩胛面的端面彼此齐平。

优选地，所述液力控制阀装置包括控制活塞、围绕所述控制活塞的头部设置的控制活塞套和控制阀体，所述控制活塞套安装在所述喷油器体的第二肩胛面上，所述控制阀体通过其自带的螺纹与所述喷油器体的所述第二螺纹孔螺纹接合。

优选地，所述控制活塞、所述控制活塞套和所述控制阀体之间围成压力控制室，所述压力控制室与所述电控高压喷油器的主供油通道和所述控制阀体上设置的泄压节流孔连通。

优选地，所述第一螺纹孔的直径大于所述第二螺纹孔的直径。

优选地，所述第一肩胛面比所述第一螺纹孔靠所述电控高压喷油器的喷孔，所述第二肩胛面比所述第二螺纹孔靠所述喷孔，所述第一肩胛面形成在所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔之间。

在本申请的磁液装置分离固定的电控高压喷油器中，磁装置至少包括衔铁部件，其还可以包括电磁铁、耦合弹簧等，液装置至少包括液力控制阀装置。

在本申请的磁液装置分离固定的电控高压喷油器中，由于衔铁部件和液力控制阀装置独立锁紧，液力控制阀装置可采用适应轨压不断提高需求的较大锁紧力，来提高密封的可靠性，而衔铁部件只需相适应的较小的固定保持力矩，从而避免了因锁紧力较大产生的应变对衔铁行程及倾翻的影响。同时，各自独立的安装基准不仅避免了相互公差链及应变对精度的影响，而且，能够实现各自独立检测，特别是可以避免为获得精确衔铁行程反复拆卸衔铁部件而对液力控制阀装置造成二次影响。

附图说明

图1是本发明的磁液装置分离固定的电控高压喷油器的第一实施例的示意性局部截面图。

图2是图1的要部放大图。

图3是本发明的磁液装置分离固定的电控高压喷油器的第二实施例的要部放大图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施例进行进一步的说明。然而，应当理解，这些说明仅是示例性的，不用于限制本发明的范围。

在下面的说明中，将电磁铁5侧称为上方，将喷孔22c侧称为下方。然而，这仅是出于容易说明的目的，而不表示本申请的电控高压喷油器的实际安装方向。

图1是本发明的磁液装置分离固定的电控高压喷油器的第一实施例的示意性局部截面图，图2是图1的要部放大图。

参照图1以及图2描述本发明的第一实施例，电控高压喷油器100具有：喷油器体1、针阀偶件2、针阀偶件锁紧装置21、液力控制阀装置3、衔铁部件4、衔铁部件固定螺纹件41、电磁铁5、电磁铁锁紧装置51、耦合弹簧52、进油接头6、回油接头7。

进油及回油过程：未示出的蓄压器内的高压油经进油接头6进入喷油器体1内设的主供油通道1a，进入针阀偶件2的针阀体22内设置的集油槽22a，针阀偶件2里可滑动的针阀23与针阀体22形成密封部22b，密封部22b的上端与集油槽22a相通，针阀23开启向上运动时，高压油通过密封部22b经喷孔22c喷到航空重油活塞发动机汽缸的燃烧室内；泄漏燃油通过喷油器体1上的回流通道1b经回油接头7回到油箱。另一方面，经进油接头6的高压油，通过喷油器体1内设的高压油分支通道1c，经液力控制阀装置3中设置的进油节流孔301进入压力控制室302，当用于密封压力控制室302的启闭元件31打开后，高压油经控制阀体32上设置的泄压节流孔303流出，通过回油接头7回到油箱。

喷射控制过程：在ECU(电子控制单元)供给电磁铁5驱动电流时，产生在衔铁部件4中衔铁45上的电磁吸力，使衔铁45克服耦合弹簧52的预压力向上升起，衔铁45迫使衔铁轴42带动启闭元件31打开带活动端的压力控制室302上的泄压节流孔303，高压油泄流到回油路导致压力控制室302压力降低，压力控制室302的活动端由可滑动的控制活塞33的上端头部构成，控制活塞33的下端与喷射针阀23刚性联动，当作用在控制活塞33头部的液压力小于喷射针阀23上的燃料背压时，控制活塞33联同喷射针阀23一起离开密封部22b上行，打开喷孔22c喷出燃料；反之，若ECU对电磁铁5断电消磁，耦合弹簧52的预压力迫使衔铁轴42推动启闭元件31重新落座密封，进油节流孔301对压力控制室302持续的充量使压力控制室302内的压力不断升高，当作用在控制活塞33头部的液压力大于喷射针阀23上的燃料背压时，控制活塞33强迫喷射针阀23下行落座在密封部22b上，关闭喷孔22c，停止燃料喷射。

如上所述，液力控制阀装置3内高压燃料的可靠密封及衔铁部件4运动轨迹的稳定性和真实性对喷射的有效性具有决定性作用。如图2所示，在本发明的磁液装置分离固定的电控高压喷油器中，在喷油器体1内设置有阶梯螺纹孔101、102及不同安装肩胛面103、104，其中，螺纹孔101比螺纹孔102远离喷孔22c，螺纹孔101的直径大于螺纹孔102的直径，肩胛面103位于螺纹孔101的喷孔22c侧，肩胛面104位于螺纹孔102的喷孔22c侧，肩胛面103位于螺纹孔101和螺纹孔102之间。这里，肩胛面103、104还可以被称为台阶面。如图2所示，肩胛面103不必与螺纹孔101直接相连，同样，肩胛面104不必与螺纹孔102直接相连。液力控制阀装置3安装在肩胛面104上，通过控制阀体32上自带的外螺纹拧紧在螺纹孔102上，并根据最大高压燃料的作用力选择适当的强制密封力矩来可靠密封。更具体地，围绕控制活塞33的头部的控制活塞套33a安装在肩胛面104上，通过控制阀体32上自带的螺纹拧紧在螺纹孔102上使控制阀体32压靠在控制活塞套33a的上端面上，在控制阀体32、控制活塞套33a和控制活塞33之间限定压力控制室302。为获得衔铁部件4运动轨迹的稳定性和真实性，采用了带盘的衔铁轴导向套43对衔铁轴42实施导向，并采用衔铁行程调整垫44调整衔铁行程，衔铁轴导向套43连同衔铁行程调整垫44安装在肩胛面103上，通过旋入在螺纹孔101上具有外螺纹的、单独的衔铁部件固定螺纹件41以较小的保持力矩固定。由于力矩较小不易造成接触变形，同时工艺性较好，形位精度皆能得到保证的独立安装面大大提高了衔铁部件4运动轨迹的稳定性和真实性。在为获得精确衔铁行程反复拆卸衔铁部件调整行程调整垫44时，只需拆卸衔铁部件固定螺纹件41而不影响液力控制阀装置3的密封状态。

另外，在该第一实施例中，衔铁轴导向套43包括围绕衔铁轴42的内套筒431和与内套筒431在径向上分隔开的外套筒432，内套筒431的下端部和外套筒432连接在一起。在内套筒431和外套筒432之间的与耦合弹簧52相对的部位设置容纳耦合弹簧52的凹槽，并且在该部位设置在轴向上贯通的、沿周向均匀分布的多个孔。内套筒431的下端与衔铁轴42的下端凸缘421相对布置，外套筒432的下端将行程调整垫44压到肩胛面103上。

下面参照图3描述本发明的第二实施例，对于与第一实施例相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细描述。

在第二实施例中，将第一实施例中的衔铁部件固定螺纹件41和衔铁轴导向套43形成为一体。在第二实施例中，衔铁轴导向套430包括围绕衔铁轴42的内套筒431和与内套筒431在径向上部分分隔开的外套筒432，内套筒431和外套筒432在上端部分隔开，以容纳耦合弹簧52的下端，内套筒431和外套筒432在下端部连接在一起。内套筒431的下端与衔铁轴42的下端凸缘421相对布置，外套筒432的下端将行程调整垫44压到肩胛面103上。外套筒432的上端部的外周面形成有外螺纹，用于与螺纹孔101的内螺纹接合。如图3所示，外套筒432的下端部与上端部之间形成台阶，外套筒432的下端部与喷油器体1的内周面间隔开，这样，方便外套筒432与螺纹孔101的螺纹接合。

虽然，这里参照图3较为详细地说明了衔铁轴导向套430的结构。但是，应当理解，在图1和图2示出的第一实施例中，衔铁轴导向套43也包括内套筒和外套筒，只是外套筒比内套筒的轴向尺寸小，以在衔铁部件固定螺纹件41抵靠于衔铁轴导向套43的外套筒的情况下，不增大衔铁轴导向套43(的外套筒)和衔铁部件固定螺纹件41的轴向尺寸，从而保持电控高压喷油器的小型化。

在本发明中，通过行程调整垫44来调整衔铁轴42的下端凸缘421与衔铁轴导向套430的内套筒431的下端面之间的间隙，即调整衔铁轴42的行程。

本发明不限于上述实施例，本领域技术人员在本发明的教导下，可以对本发明的上述实施例作出各种改变和变型，而不脱离本发明的范围。

在上述实施例中，衔铁轴导向套的内套筒的下端面和外套筒的下端面是齐平的，但是，本发明不限于此。衔铁轴导向套的内套筒的下端面和外套筒的下端面可以处于不同高度(即不齐平)。这样，可以通过不同衔铁轴导向套、即通过改变内套筒的下端面和外套筒的下端面的高度差来适配不同的衔铁轴行程。特别地，衔铁轴导向套的内套筒的下端面可以比外套筒的下端面高(即，远离喷孔22c)，这样可以在保证衔铁轴42的下端凸缘421与衔铁轴导向套的内套筒的下端面之间的间隙的情况下，减小喷油器的轴向尺寸(高度)。

工业实用性

根据本发明的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，保证了航空重油活塞发动机进一步提高喷油压力时的高压密封可靠性，减少了喷射的离散性，降低了单次喷射的差异性，对改善航空重油活塞发动机经济性与排放具有重要意义。

特别地，由于衔铁部件和液力控制阀装置独立锁紧，液力控制阀装置可采用适应轨压不断提高需求的较大锁紧力，来提高密封的可靠性，而衔铁部件只需相适应的较小的固定保持力矩，从而避免了因锁紧力较大产生的应变对衔铁行程及倾翻的影响。同时，各自独立的安装基准不仅避免了相互公差链及应变对精度的影响，而且，能够实现各自独立检测，特别是可以避免为获得精确衔铁行程反复拆卸衔铁部件而对液力控制阀装置造成二次影响。

Claims (10)

1.一种磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其包括喷油器体以及安装在所述喷油器体内的衔铁部件和液力控制阀装置，其特征在于，

在所述喷油器体内设置有第一螺纹孔、第二螺纹孔和第一肩胛面、第二肩胛面，所述衔铁部件通过所述第一螺纹孔和所述第一肩胛面固定于所述喷油器体，所述液力控制阀装置通过所述第二螺纹孔和所述第二肩胛面固定于所述喷油器体。

2.根据权利要求1所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述衔铁部件包括衔铁轴、衔铁轴导向套和衔铁部件固定螺纹件，

所述衔铁部件固定螺纹件与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以将所述衔铁轴导向套固定在所述喷油器体的所述第一肩胛面上。

3.根据权利要求1所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述衔铁部件包括衔铁轴、衔铁轴导向套、衔铁行程调整垫和衔铁部件固定螺纹件，

所述衔铁行程调整垫抵靠在所述喷油器体的所述第一肩胛面上，所述衔铁部件固定螺纹件与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以将所述衔铁轴导向套压在所述衔铁行程调整垫上。

4.根据权利要求1所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述衔铁部件包括衔铁轴和衔铁轴导向套，

所述衔铁轴导向套通过其自带的螺纹与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以按压在所述第一肩胛面上。

5.根据权利要求1所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述衔铁部件包括衔铁轴、衔铁轴导向套和衔铁行程调整垫，

所述衔铁轴导向套通过其自带的螺纹与所述喷油器体的所述第一螺纹孔螺纹接合，以将所述衔铁行程调整垫压在所述第一肩胛面上。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述衔铁轴导向套包括内套筒和外套筒，所述内套筒围绕所述衔铁轴设置并对所述衔铁轴进行导向，所述外套筒直接或间接地抵靠到所述喷油器体的所述第一肩胛面上。

7.根据权利要求6所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述内套筒和所述外套筒的朝向所述第一肩胛面的端面彼此齐平。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述液力控制阀装置包括控制活塞、围绕所述控制活塞的头部设置的控制活塞套和控制阀体，

所述控制活塞套安装在所述喷油器体的第二肩胛面上，所述控制阀体通过其自带的螺纹与所述喷油器体的所述第二螺纹孔螺纹接合。

9.根据权利要求8所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述控制活塞、所述控制活塞套和所述控制阀体之间围成压力控制室，所述压力控制室与所述电控高压喷油器的主供油通道和所述控制阀体上设置的泄压节流孔连通。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的磁液装置分离固定的电控高压喷油器，其特征在于，

所述第一螺纹孔的直径大于所述第二螺纹孔的直径，

所述第一肩胛面比所述第一螺纹孔靠所述电控高压喷油器的喷孔，所述第二肩胛面比所述第二螺纹孔靠所述喷孔，所述第一肩胛面形成在所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔之间。