CN106014729A - 用于提高共轨喷油器响应性能的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电控高压共轨喷油系统领域，具体地说是一种用于提高共轨喷油器响应性能的结构，包括节流孔板、控制活塞座、控制活塞、控制活塞预紧弹簧、控制活塞弹簧套、滑动套，节流孔板开设有贯通的导流孔，控制活塞座开设有进油小孔，控制活塞开设有贯通的出油节流孔，滑动套开设有进油节流孔，控制活塞座和控制活塞配合形成偶件运动副和锥形阀。采用该结构有利于进油节流孔流量设计值的降低，从而减小喷油器的开启延迟和循环回油量；采用该结构使得控制阀关闭后进入控制腔的燃油流量增大，从而缩短控制腔压力回升所需的时间，进而达到减小喷油器关闭延迟的功能。

Description

用于提高共轨喷油器响应性能的结构

技术领域

本发明涉及电控高压共轨喷油系统领域，具体地说是一种用于提高共轨喷油器响应性能的结构。

背景技术

电控高压共轨喷油器在商用中、重型车用柴油发动机中有着广泛的应用。典型的商用车共轨喷油器一般采用液力伺服驱动，其主要液力部件包括：由执行器驱动的控制阀、受一个进油节流孔和一个出油节流孔影响的控制腔、应用帕斯卡原理的控制活塞和油嘴针阀。当控制阀关闭时，控制腔压力等于轨压，油嘴针阀保持闭合。当控制阀开启后，由于进油节流孔的流量小于出油节流孔的流量，控制腔压力逐渐降低；油嘴针阀在力差的作用下被开启，喷油器开始喷油。当控制阀关闭后，高压燃油仅由进油节流孔流入控制腔，使得控制腔压力回升，随后油嘴针阀关闭，喷油结束。

喷油器的响应性能主要包括开启延迟和关闭延迟。开启延迟指油嘴针阀开启时刻相对于电磁铁激励始点的时间滞后；关闭延迟指油嘴针阀关闭时刻相对于电磁铁激励末点的时间滞后。开启延迟和关闭延迟是影响喷油率特性曲线形状和多次喷射特性的关键因素之一。一般地当出油节流孔的流量设计值和控制腔设计尺寸不变时，开启延迟随进油节流孔的流量设计值的提高而增大，关闭延迟随进油节流孔的流量设计值的提高而减小，而且喷油器循环回油量也随进油节流孔的流量设计值的提高而增大，因此需要权衡开启延迟、关闭延迟和循环回油量而对进油节流孔的流量设计值折衷处理。

目前关于开启延迟和关闭延迟特性的改进措施中，常见方案是在油嘴针阀承压面相关腔室或油嘴针阀内部布置节流孔，这些方案的缺点是缩短关闭延迟的幅度十分有限，而且加重了喷油压力损失。并且在油嘴针阀内部布置节流孔的方案同时也削弱了油嘴针阀的结构强度，不利于油嘴针阀体积的精简。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种用于提高共轨喷油器响应性能的结构，该结构使得控制阀关闭后进入控制腔的进油流量增大，进而缩短控制腔压力回升所需的时间。

按照本发明的技术方案：一种用于提高共轨喷油器响应性能的结构，其特征是：包括节流孔板、控制活塞座、控制活塞、控制活塞预紧弹簧、控制活塞弹簧套、滑动套、油嘴针阀；节流孔板的下端面和控制活塞座的上端面之间为紧密接触连接；控制活塞座内孔和控制活塞的上部圆柱面配合形成偶件运动副，控制活塞座内锥面和控制活塞的下部锥面配合形成锥形阀；控制活塞座凸圆面和滑动套锥面配合形成密封环带；在滑动套第一凹端面的上方连接有控制活塞弹簧套；控制活塞弹簧套的凹端面与控制活塞的下端面之间设置了控制活塞预紧弹簧；滑动套内孔和油嘴针阀配合形成偶件运动副；

所述控制活塞上端部与控制活塞座及节流孔板之间的空隙形成中间腔；控制活塞和控制活塞座盲孔之间的空隙形成高压腔；控制活塞和控制活塞弹簧套之间的空隙形成控制活塞腔；控制活塞弹簧套、滑动套和油嘴针阀上端部之间的空隙形成控制腔；

所述滑动套上开设有连通控制腔的进油节流孔；控制活塞座开设有连通高压腔的进油小孔；控制活塞沿下端面向上开有轴向延伸的中孔，控制活塞沿上端面向下开设出油节流孔，出油节流孔与中孔相通；节流孔板沿下端面向上开有轴向延伸的导孔，节流孔板沿上端面向下开设控制阀座面，在该导孔和控制阀座面之间开设导流孔；

所述控制活塞弹簧套开设有轴向贯通的内孔，该内孔连通控制活塞腔与控制腔。

作为本发明的进一步改进，所述控制活塞座开设有均匀分布的多个进油小孔，其中两个进油小孔对称地连通高压腔。

作为本发明的进一步改进，所述控制活塞弹簧套的下端面和滑动套第一凹端面之间设置有控制活塞弹簧调整垫片，控制活塞弹簧调整垫片开设有轴向的贯通孔。

作为本发明的进一步改进，所述控制活塞弹簧套的上端面开设有槽道。

本发明的技术效果在于：采用该结构后，进油节流孔和出油节流孔的孔径设计值可以比现有产品的相应值缩小约40%，有利于进油节流孔流量设计值的降低，从而减小喷油器的开启延迟和循环回油量；采用该结构使得控制阀关闭后进入控制腔的燃油流量增大，从而缩短控制腔压力回升所需的时间，进而达到减小喷油器关闭延迟的功能；通过计算表明，与目前同类产品相比，本发明结构可以使开启延迟降低约25%，使关闭延迟降低约39%，使循环回油量减少约16%，使预喷终点和主喷始点之间的最小间隔缩短至约0.05ms。

附图说明

图1示出了本发明的实施例。

图2示出了本发明的进一步改进的实施例一。

图3示出了本发明的进一步改进的实施例二。

图4示出了本发明的进一步改进的实施例三。

图5示出了本发明的滑动套和控制活塞座的连接实施例。

图6示出了本发明的滑动套和油嘴针阀的连接实施例。

图中：1-电磁铁、2-衔铁杆、3-衔铁、4-控制阀、5-节流孔板、6-控制活塞座、7-控制活塞、8-控制活塞弹簧套、9-进油节流孔、10-滑动套、11-喷油器体、12-油嘴针阀、13-控制阀套、14-中间腔、15-高压腔、16-控制活塞腔、17-控制腔、18-导流孔、19-出油节流孔、20-进油小孔、21-控制活塞预紧弹簧、22-控制活塞弹簧调整垫片、23-槽道、24-滑动套锥面、25-控制活塞座凸圆面、26-控制活塞座内孔、27-控制活塞座盲孔、28-控制活塞座内锥面、29-滑动套第一凹端面、30-滑动套内孔、31-油嘴针阀弹簧调整垫片、32-油嘴针阀预紧弹簧、33-卡环、34-滑动套第二凹端面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1~6所示，本发明是一种用于提高共轨喷油器响应性能的结构，包括节流孔板5、控制活塞座6、控制活塞7、控制活塞预紧弹簧21、控制活塞弹簧套8、滑动套10、油嘴针阀12；所述节流孔板5的下端面和控制活塞座6的上端面之间为紧密接触连接；

如图5所示，控制活塞座凸圆面25和滑动套锥面24配合形成密封环带。图5也示出了滑动套10和控制活塞座6的结构细节，包括控制活塞座内孔26、控制活塞座盲孔27、控制活塞座内锥面28、滑动套第一凹端面29和滑动套内孔30。

结合图1和图5，所述控制活塞座内孔26和控制活塞7的上部圆柱面配合形成偶件运动副，控制活塞座内锥面28和控制活塞7的下部锥面配合形成锥形阀。在滑动套第一凹端面29的上方连接有控制活塞弹簧套8；控制活塞弹簧套8的凹端面与控制活塞7的下端面之间设置了控制活塞预紧弹簧21；

所述控制活塞7上端部与控制活塞座6及节流孔板5之间的空隙形成中间腔14；控制活塞7和控制活塞座盲孔27之间的空隙形成高压腔15；控制活塞7和控制活塞弹簧套8之间的空隙形成控制活塞腔16；控制活塞弹簧套8、滑动套10和油嘴针阀12上端部之间的空隙形成控制腔17；

所述滑动套10上开设有连通控制腔17的进油节流孔9；控制活塞座6开设有连通高压腔15的进油小孔20；控制活塞7沿下端面向上开有轴向延伸的中孔，控制活塞7沿上端面向下开设出油节流孔19，出油节流孔19与中孔相通；节流孔板5沿下端面向上开有轴向延伸的导孔，节流孔板5沿上端面向下开设控制阀座面，在该导孔和控制阀座面之间开设导流孔18；

在图1所示的实施例中，控制阀4是一种球式控制阀；但在其他实施例中，控制阀可以是平面式阀，也可以是锥式阀。

所述控制活塞弹簧套8开设有轴向贯通的内孔，该内孔连通控制活塞腔16与控制腔17，使得控制腔17的压力始终约等于控制活塞腔16的压力。控制活塞弹簧套8不仅用于支持控制活塞预紧弹簧21的安装定位，同时限制控制活塞7的极限行程及限制控制活塞腔16的容积。

图6示出了本发明的滑动套10和油嘴针阀12的连接实施例。滑动套内孔30和油嘴针阀12配合形成偶件运动副。在油嘴针阀12的台肩面上设置卡环33，在滑动套第二凹端面34下方设置油嘴针阀弹簧调整垫片31，在卡环33和油嘴针阀弹簧调整垫片31之间设置油嘴针阀预紧弹簧32。

图2示出了本发明的进一步改进的实施例一。所述控制活塞座6开设有均匀分布的多个进油小孔20，尤其是两个进油小孔20且对称地连通高压腔15，以减小由单一孔结构所引起的施加予控制活塞7的径向力。

图3示出了本发明的进一步改进的实施例二。所述控制活塞弹簧套8的下端面和滑动套第一凹端面29之间设置有控制活塞弹簧调整垫片22，控制活塞弹簧调整垫片22开设有轴向的贯通孔。

图4示出了本发明的进一步改进的实施例三。为了确保燃料的流通，所述控制活塞弹簧套8的上端面开设有槽道23。槽道23的横截面可以是矩形，也可以是圆形、椭圆形或三角形。

本发明的工作过程如下：控制活塞7的受力来自中间腔14、高压腔15、控制活塞腔16和控制活塞预紧弹簧21。

初始状态时，控制阀4关闭，中间腔14、高压腔15、控制活塞腔16和控制腔17的压力皆等于系统轨压，油嘴针阀12关闭，喷油器不喷油；在控制活塞预紧弹簧21的作用下，控制活塞7的锥形面紧靠控制活塞座内锥面28。

当电磁铁1被激励，衔铁3受吸力作用而带动衔铁杆2向上运动，从而控制阀4开启；由于出油节流孔19的流量大于进油节流孔9的流量，中间腔14、控制活塞腔16和控制腔17的压力开始降低。由于出油节流孔19的节流作用，中间腔14的压力小于控制活塞腔16的压力，且此压力差施予控制活塞7的向上的轴向力大于高压腔15施予控制活塞7的向下的轴向力，因此控制活塞7的锥形面仍然紧靠控制活塞座内锥面28。高压腔15与控制活塞腔16之间保持不连通。控制腔17的压力降低至一定值时，油嘴针阀12开启，喷油器开始喷油。

当电磁铁1的激励停止时，衔铁3和衔铁杆2向下运动复位，从而控制阀4关闭，中间腔14、控制活塞腔16和控制腔17的压力恢复平衡但小于高压腔15的压力，因而控制活塞7在高压腔15的压力作用下开始向下运动，使得高压腔15与控制活塞腔16之间开始连通，高压燃油通过进油小孔20流入高压腔15、控制活塞腔16、控制腔17和中间腔14，控制腔17的压力回升至一定值时，油嘴针阀12关闭，喷油器停止喷油。随后高压腔15、控制活塞腔16、控制腔17和中间腔14的压力恢复平衡，控制活塞7在控制活塞预紧弹簧21的作用下开始向上运动直至复位。

Claims (4)

1.用于提高共轨喷油器响应性能的结构，其特征是：包括节流孔板（5）、控制活塞座（6）、控制活塞（7）、控制活塞预紧弹簧（21）、控制活塞弹簧套（8）、滑动套（10）、油嘴针阀（12）；节流孔板（5）的下端面和控制活塞座（6）的上端面之间为紧密接触连接；控制活塞座内孔（26）和控制活塞（7）的上部圆柱面配合形成偶件运动副，控制活塞座内锥面（28）和控制活塞（7）的下部锥面配合形成锥形阀；控制活塞座凸圆面（25）和滑动套锥面（24）配合形成密封环带；在滑动套第一凹端面（29）的上方连接有控制活塞弹簧套（8）；控制活塞弹簧套（8）的凹端面与控制活塞（7）的下端面之间设置了控制活塞预紧弹簧（21）；滑动套内孔（30）和油嘴针阀（12）配合形成偶件运动副；

所述控制活塞（7）上端部与控制活塞座（6）及节流孔板（5）之间的空隙形成中间腔（14）；控制活塞（7）和控制活塞座盲孔（27）之间的空隙形成高压腔（15）；控制活塞（7）和控制活塞弹簧套（8）之间的空隙形成控制活塞腔（16）；控制活塞弹簧套（8）、滑动套（10）和油嘴针阀（12）上端部之间的空隙形成控制腔（17）；

所述滑动套（10）上开设有连通控制腔（17）的进油节流孔（9）；控制活塞座（6）开设有连通高压腔（15）的进油小孔（20）；控制活塞（7）沿下端面向上开有轴向延伸的中孔，控制活塞（7）沿上端面向下开设出油节流孔（19），出油节流孔（19）与中孔相通；节流孔板（5）沿下端面向上开有轴向延伸的导孔，节流孔板（5）沿上端面向下开设控制阀座面，在该导孔和控制阀座面之间开设导流孔（18）；

所述控制活塞弹簧套（8）开设有轴向贯通的内孔，该内孔连通控制活塞腔（16）与控制腔（17）。

2.按照权利要求1所述的用于提高共轨喷油器响应性能的结构，其特征是：所述控制活塞座（6）开设有均匀分布的多个进油小孔（20），其中两个进油小孔（20）对称地连通高压腔（15）。

3.按照权利要求1所述的用于提高共轨喷油器响应性能的结构，其特征是：所述控制活塞弹簧套（8）的下端面和滑动套第一凹端面（29）之间设置有控制活塞弹簧调整垫片（22），控制活塞弹簧调整垫片（22）开设有轴向的贯通孔。

4.按照权利要求1所述的用于提高共轨喷油器响应性能的结构，其特征是：所述控制活塞弹簧套（8）的上端面开设有槽道（23）。