CN105971792B - 具有改进的衔铁上行限止装置的电控高压喷油器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有改进的衔铁上行限止装置的电控高压喷油器。该电控高压喷油器包括喷油器体、衔铁、衔铁轴和衔铁导向套,衔铁导向套外套于衔铁轴。电控高压喷油器还包括衔铁上行限止板,衔铁上行限止板设置于衔铁导向套的轴向下侧,衔铁上行限止板的与衔铁轴对应的区域设置有供衔铁轴穿过的通孔。衔铁轴的靠近其轴向下端面的部分设置有止挡部,通过止挡部与衔铁上行限止板抵接来限定衔铁上行触止位置。本发明的电控高压喷油器能够实现尽可能小的衔铁上下行止挡位置之间的间距而获得了不敏感的公差链,进一步地能够消除衔铁限位的不稳定因素,实现稳定与准确的衔铁行程。

Description

具有改进的衔铁上行限止装置的电控高压喷油器
技术领域
本发明涉及电控高压喷油器,尤其涉及用于航空重油活塞发动机的具有改进的衔铁上行限止装置的电控高压喷油器。
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。
实现上述功能的电控高压喷油器主要由如下的三部分构成:高速电磁阀装置,其包括高速电磁铁、耦合弹簧和衔铁装置;液力控制阀装置,其包括控制阀、控制活塞、启闭元件和密封装置;以及喷油针阀偶件。
高压喷油器实现上述功能的过程如下:当FADEC对电磁铁通电时,产生的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的泄压节流孔,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小于喷射针阀上的燃料背压时,控制活塞联同喷射针阀上行打开喷射孔喷出燃料;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的泄压节流孔,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射孔,停止喷射。
在上述过程中,衔铁行程(衔铁的上行触止位置和下行触止位置之间的距离)的稳定性和精确性对燃料喷射性能具有决定性的影响,直接影响燃油喷射响应速度的稳定性。如果不能保证上述稳定性和精确性则可能造成喷射紊乱,导致单次喷射差异性增大,甚至无法实现有效喷射。
而在现有技术中,由于所采用的衔铁轴上下行止挡位置之间的间距公差链较大,并且衔铁在衔铁轴上不稳定的限位造成衔铁工作面与磁力线不垂直,直接影响了衔铁行程的稳定性与精确性。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷,本发明的发明目的在于提供一种电控高压喷油器,其能够实现尽可能小的衔铁上下行止挡位置之间的间距,以获得不敏感的公差链。本发明的进一步的发明目的在于提供一种电控高压喷油器,其能够消除衔铁限位的不稳定因素,实现稳定与准确的衔铁行程。
为了实现上述发明目的,本发明采用如下的技术方案。
本发明提供了一种如下的电控高压喷油器,所述电控高压喷油器包括喷油器体、衔铁、衔铁轴和衔铁导向套,所述衔铁导向套外套于所述衔铁轴,所述电控高压喷油器还包括衔铁上行限止板,所述衔铁上行限止板设置于所述衔铁导向套的轴向下侧,所述衔铁上行限止板的与所述衔铁轴对应的区域设置有供所述衔铁轴穿过的通孔,所述衔铁轴的靠近其轴向下端面的部分设置有止挡部,通过所述止挡部与所述衔铁上行限止板抵接来限定衔铁上行触止位置。
优选地,所述衔铁轴的安装所述衔铁的轴向上侧端设置有衔铁轴肩部,并且所述衔铁轴肩部具有用于对所述衔铁进行限位的衔铁轴肩面。
优选地,所述衔铁上行限止板固定于所述喷油器体并且所述衔铁上行限止板的非固定接触区域设置有凸起部,通过所述凸起部与所述止挡部抵接来限定所述衔铁上行触止位置。
优选地,所述凸起部从所述衔铁上行限止板的轴向下端面朝向轴向下侧凸出。
更优选地,所述凸起部设置于所述衔铁上行限止板的靠近所述通孔的周缘的部分。
优选地,所述衔铁轴的位于所述止挡部的轴向上侧的部分具有缩径部,通过所述缩径部形成所述止挡部。
优选地,所述通孔为具有对称轴线的孔,或者所述通孔为无对称轴线的孔。
更优选地,所述衔铁上行限止板具有与所述通孔连通的引导孔,所述引导孔用于将所述衔铁轴导入到所述通孔中。
进一步,优选地,所述引导孔为板内孔。
进一步,优选地,所述引导孔为导通至所述衔铁上行限止板的外周缘的导通孔。
通过采用上述技术方案,本发明的电控高压喷油器能够实现尽可能小的衔铁上下行止挡位置之间的间距而获得了不敏感的公差链以及能够消除衔铁限位的不稳定因素,实现稳定与准确的衔铁行程。
附图说明
图1是示出了根据本发明的电控高压喷油器的局部剖视示意图。
图2是示出了图1中的电控高压喷油器所采用的衔铁上行限止板的一示例的示意图。
图3是示出了图1中的电控高压喷油器所采用的衔铁上行限止板的另一示例的示意图。
图4是示出了图1中的电控高压喷油器所采用的衔铁上行限止板的又一示例的示意图。
附图标记说明
1衔铁复位弹簧 2电磁铁 3衔铁 4衔铁上行限止板4a凸起部 4b通孔 4c引导孔4a1凸起部端面 5喷油器体6保持件 7衔铁轴 7a衔铁轴肩部 7a1衔铁轴肩面 7b止挡部7b1止挡部端面 7c缩径部 8保持弹簧 9锁紧螺母 10衔铁导向套 11控制阀 11a泄压孔 11b压力控制室 11c启闭元件 11d控制活塞 12喷射针阀 13喷射孔
A轴向 R径向 S静态行程 H凸起高度
具体实施方式
以下将结合说明书附图来具体说明根据本发明的电控高压喷油器的具体实施方式。需要说明的是,本发明中所涉及的“轴向”、“径向”分别是指电控高压喷油器的轴向、径向(参见图1中的轴向A和径向R)。另外,在轴向上,电控高压喷油器的电磁铁所在侧为轴向上侧(即图1的上侧),电控高压喷油器的喷射孔为轴向下侧(即图1的下侧)。
以下将参照图1详细说明根据本发明的电控高压喷油器的具体结构。
如图1所示,根据本发明的电控高压喷油器具有喷油器体5以及在该喷油器体5的轴向上端设置的电磁铁2和衔铁复位弹簧1。可以通过保持件6保持电磁铁2。
在本实施方式中,该电控高压喷油器还包括衔铁3、衔铁轴7和带底盘的衔铁导向套10。衔铁3与衔铁轴7采用间隙配合,衔铁导向套10采用间隙配合的方式套装(外套)于衔铁轴7。衔铁轴7的靠近轴向上端的部分设置有向径向外侧延伸的衔铁轴肩部7a。在保持弹簧8的作用下,衔铁3从轴向下侧抵接于衔铁轴肩部7a的衔铁轴肩面7a1,使得衔铁轴肩面7a1用于对衔铁3进行限位。衔铁复位弹簧1作用于衔铁轴7(衔铁轴肩部7a),对衔铁轴7始终施加朝向轴向下侧的预压力,保持衔铁轴7迫使启闭元件11c在静止状态密封在控制阀11的泄压孔11a。
在本实施方式中,电控高压喷油器还包括与衔铁轴7配合的衔铁上行限止板4,衔铁上行限止板4在轴向A上邻近衔铁导向套10地设置于衔铁导向套10的轴向下侧。衔铁轴7穿过衔铁上行限止板4的通孔4b,并且衔铁上行限止板4采用间隙配合套装(外套)于衔铁轴7。通过锁紧螺母9将衔铁导向套10和衔铁上行限止板4压紧在控制阀11上,从而实现固定。控制阀11设置有泄压孔11a,泄压孔11a用于从压力控制室11b泄出燃料。衔铁轴7与封闭泄压孔11a的启闭元件11c刚性连接。压力控制室11b内燃料压力的变化控制可滑动的控制活塞11d的运动。控制活塞11d与喷射针阀12联动,当压力控制室11b内的燃料压力下降至使得作用在控制活塞11d的轴向端面上的液压小于喷射针阀12的燃料背压时,控制活塞11d联同喷射针阀12沿轴向A向上移动以打开喷射孔13而喷出燃料;反之,当压力控制室11b内的燃料压力上升至使得作用在控制活塞11d的轴向上端面上的液压大于喷射针阀12的燃料背压时,控制活塞11d联同喷射针阀12沿轴向向下运动来密封喷射孔13,从而停止喷射。
进一步地,衔铁轴7的靠近其轴向下端面的部分设置有止挡部7b,使得衔铁轴7随着衔铁3在磁力的吸引下克服衔铁复位弹簧1的弹簧力而向轴向上侧移动预定距离之后,止挡部7b与衔铁上行限止板4抵接,衔铁轴7的移动被止挡。在本实施方式中,通过在衔铁轴7的轴向下端部设置缩径部7c(相对于衔铁轴7的其它部分向径向内侧凹陷的凹部)来形成上述止挡部7b。例如,可以使得衔铁上行限止板4的通孔4b的径向R上的尺寸略大于衔铁轴7的缩径部7c的径向R上的尺寸且小于止挡部7b的径向R上的尺寸。
优选地,衔铁上行限止板4的轴向下端面设置有向轴向下侧凸出的凸起部4a,凸起部4a用于与止挡部7b抵接而使衔铁轴7的移动被止挡。优选地,通孔4b设置于衔铁上行限止板4的中心位置处,凸起部4a设置于通孔4b的周缘部分而远离用于固定衔铁上行限止板4的外周缘部(即远离衔铁上行限止板4的固定接触区域)。也就是说,凸起部4a设置于衔铁上行限止板4的非固定接触区域,从而基本消除了衔铁上行限止板4由于压紧固定而导致的变形对衔铁行程的影响。另外,工艺性极好且被固定的衔铁上行限止板4的凸起部端面4a1与止挡部端面7b1的直接限位,配合衔铁轴肩部7a对衔铁3的定位,有效地避免了衔铁3的倾翻趋势,即保证了衔铁的工作面与磁力线的垂直度。
在电磁铁2处于消磁状态(静止状态)时,通过衔铁复位弹簧1的弹簧力的作用,衔铁轴7沿着衔铁导向套10向轴向下侧运动,使得启闭元件11c密封控制阀11的泄压孔11a,衔铁3和衔铁轴7处于下行触止位置。当电磁铁2通电而产生磁力之后,磁力克服衔铁复位弹簧1的弹簧力使得衔铁3在轴向A上吸合上行,衔铁3迫使衔铁轴7在衔铁导向套10中沿轴向A上行,直到止挡部端面7b1触止于凸起部端面4a1,衔铁3和衔铁轴7处于上行触止位置。
衔铁3和衔铁轴7的上行触止位置与下行触止位置之间的在轴向A上的距离为衔铁行程(静态行程S)。通过更换具有不同凸出高度H的凸起部4a的衔铁上行限止板4可获得需要的衔铁行程,不需要单独另行设置行程调整垫。另外,由于在本发明中的衔铁3和衔铁轴7的上行触止位置与下行触止位置之间的间隔极小,因而使得获得了不敏感的公差链。
为了便于衔铁轴7如图1所示地贯穿于衔铁上行限止板4,衔铁上行限止板4还可以具有与通孔4b连通的引导孔4c,引导孔4c用于将衔铁轴7导入到通孔4b。以下将参照图2和图3说明引导孔4c的不同示例。
如图2所示,通孔4b设置于衔铁上行限止板4的中心处且为具有对称轴线的孔;引导孔4c为板内孔(未导通至衔铁上行限止板4的外周缘),衔铁轴7能够沿轴向A穿过该板内孔之后再沿径向R移动到通孔4b中并使得止挡部7b位于通孔4b的轴向下侧。
如图3所示,通孔4b设置于衔铁上行限止板4的中心处且为具有对称轴线的孔;引导孔4c为导通至衔铁上行限止板4的外周缘的导通孔,衔铁轴7能够在导通孔中沿径向R移动到通孔4b中并使得止挡部7b位于通孔4b的轴向下侧。
当然,也可以采用仅具有通孔4b的衔铁上行限止板4。如图4所示,通孔4b设置于衔铁上行限止板4的中心处且为不具有对称轴线的孔,该通孔4b具有作为主体的圆孔以及与圆孔连接的一个缺口。可以使衔铁轴7的设置有止挡部7b的部分具有与该通孔4b对应的形状,在衔铁轴7的设置有止挡部7b的部分沿轴向A穿过该通孔4b之后,将衔铁轴7转过一定角度来使衔铁轴7的与该缺口对应的部分作为止挡部7b。
综上所述,本发明中衔铁3和衔铁轴7的上行触止位置与下行触止位置之间距离极短,从而获得不敏感的公差链;工艺性极好且被固定的衔铁上行限止板4的凸起部端面4a1与止挡部7b的止挡部端面7b1的直接限位,配合衔铁轴肩面7a1对衔铁3的定位,有效的改善了衔铁的倾翻趋势;衔铁上行限止板4用于与止挡部7b触止的部位处于衔铁上行限止板4的非固定接触区域,基本消除了压紧变形对动态升程的影响。
工业实用性
通过采用上述的技术方案,根据本发明的电控高压喷油器可以获得稳定和精确的衔铁行程,有效地改善了衔铁的动态倾翻趋势,具有规律性一致的喷射响应速度,大大降低了各次喷射的差异性,对改善航空重油活塞发动机的经济性与排放具有重要意义。

Claims (8)

1.一种电控高压喷油器,所述电控高压喷油器包括喷油器体、衔铁、衔铁轴和衔铁导向套,所述衔铁导向套外套于所述衔铁轴,
所述电控高压喷油器还包括衔铁上行限止板,所述衔铁上行限止板设置于所述衔铁导向套的轴向下侧,所述衔铁上行限止板的与所述衔铁轴对应的区域设置有供所述衔铁轴穿过的通孔,
所述衔铁轴的靠近其轴向下端面的部分设置有止挡部,通过所述止挡部与所述衔铁上行限止板抵接来限定衔铁上行触止位置,
所述衔铁上行限止板固定于所述喷油器体并且所述衔铁上行限止板的非固定接触区域设置有凸起部,通过所述凸起部与所述止挡部抵接来限定所述衔铁上行触止位置,并且
所述衔铁上行限止板具有与所述通孔连通的引导孔,所述引导孔用于将所述衔铁轴导入到所述通孔中。
2.根据权利要求1所述的电控高压喷油器,其特征在于,所述衔铁轴的安装所述衔铁的轴向上侧端设置有衔铁轴肩部,并且所述衔铁轴肩部具有用于对所述衔铁进行限位的衔铁轴肩面。
3.根据权利要求1或2所述的电控高压喷油器,其特征在于,所述凸起部从所述衔铁上行限止板的轴向下端面朝向轴向下侧凸出。
4.根据权利要求1或2所述的电控高压喷油器,其特征在于,所述凸起部设置于所述衔铁上行限止板的靠近所述通孔的周缘的部分。
5.根据权利要求1或2所述的电控高压喷油器,其特征在于,所述衔铁轴的位于所述止挡部的轴向上侧的部分具有缩径部,通过所述缩径部形成所述止挡部。
6.根据权利要求1或2所述的电控高压喷油器,其特征在于,
所述通孔为具有对称轴线的孔,或者
所述通孔为无对称轴线的孔。
7.根据权利要求1所述的电控高压喷油器,其特征在于,所述引导孔为板内孔。
8.根据权利要求1所述的电控高压喷油器,其特征在于,所述引导孔为导通至所述衔铁上行限止板的外周缘的导通孔。
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