CN106523223A - 一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、喷嘴。限流阀组件位于蓄压腔内部，保证大喷油量条件下，各缸喷油过程的稳定。限流阀组件底部加工有谐振通孔和谐振节流孔，利用波的叠加原理减小了通过限流阀组件的燃油的波动。下方设置有电磁阀组件和针阀组件。它们通过紧帽连接在一起。电磁阀采用两位三通阀形式，以减少动态回油量。控制腔内部安置有控制滑块，并同中间块接触，起到减缓喷射初期的喷油速率和加快针阀落座响应的作用。喷油器内部无静态压力差，喷油器无静态泄漏。

Description

一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种发动机喷油装置。

背景技术

为优化柴油机的燃油经济性和排放指标，柴油机燃油系统开始广泛采用高速电磁开关阀式控制，其具有系统响应快，控制精度高，具有灵活的控制策略和可靠的工作性能等优点。但随着目前燃油喷射器内的喷油压力逐步提高，喷油器性能也受到各方面的考验：喷油器在不喷油的情况下存在静态泄漏的状况；两位两通阀的形式的动态回油量较大，影响燃油利用率；喷射初期，喷油速率过大造成氮氧化物的排放量增加，而喷射结束，断油不迅速，造成颗粒物排放上升；针阀运动和燃油喷射会激起燃油压力波，造成各容积腔的燃油压力变化；在大油量喷射时，喷油器的喷油过程可能影响共轨压力的波动，使得各缸喷油过程稳定性和均匀性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供能实现“先缓后急”的喷油速率时间历程曲线、微动态回油和无静态泄漏功能的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、喷嘴、下行高压油路，喷油器头安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件、喷嘴，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件、喷嘴外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与喷油器体下端部相连；

所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑滑块，限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼弹簧，支撑滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞里设置活塞盲孔和限流孔，支撑滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座里设置谐振通孔和谐振节流孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，谐振通孔和谐振节流孔均连通轴向中心通孔和过渡油腔；

所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置在阀座下方，平衡阀杆的中部与阀座之间形成平衡阀杆上腔，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆下腔，阀座里设置上行进油孔，中间块里设置回油孔、中间油道、中间节流孔，上行进油孔连通平衡阀杆上腔，中间节流孔分别连通中间油道和平衡阀杆下腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间节流孔和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、控制滑块、针阀体，控制滑块位于针阀限位套里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于喷嘴里，控制滑块与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置控制滑块复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，控制滑块的上端面设置中间腔，控制滑块里设置控制滑块通孔、旁通油路，控制滑块通孔分别连通中间腔和控制腔，旁通油路连通控制腔，针阀体与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔；

中间油道连通中间腔，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中间块、针阀限位套、喷嘴连通盛油槽，上行进油孔连通下行高压油路。

本发明还可以包括：

1、喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑滑块整体向下位移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑滑块整体恢复到初始位置。

2、线圈通电时，平衡阀杆向上运动，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔为断开状态，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油道、中间节流孔和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔连通，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道、中间腔进入控制腔。

3、喷孔停止喷油时，控制滑块上端面燃油压力高于其下端面，控制滑块克服控制滑块复位弹簧的弹簧预紧力向下位移，旁通油路打开，随着燃油进入控制腔，控制滑块在控制滑块复位弹簧的作用力下，回到初始位置。

4、谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

本发明的优势在于：本发明采用了蓄压腔结构，在大喷油量的条件下，保证喷油器的喷油过程的持续进行不会对共轨燃油压力造成较大波动而导致其他喷油器喷油过程受到影响。本发明采用限流阀组件，有效地减少了异常喷油状况的发生，保证正常稳定的喷油过程。同时，限流阀组件中加入了谐振结构，减小了燃油压力波动，提高喷油过程的稳定性。喷油器采用电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，提高了控制精度和灵活度，有效的改善了整个柴油机的排放，并提高了燃油的经济性。喷油器的平衡阀杆采用两位三通的形式，可实现锥面、平面的两路密封，减少动态回油量，实现微动态回油功能。控制腔内控制滑块的旁通油道能使得控制腔快速建压，提高了针阀响应特性。控制滑块节流孔和中间节流孔的设计保证了喷油器在初期能缓慢喷油，减少氮氧化物的形成。而喷油器内部无静态压力差，保证了喷油器能实现静态无泄漏的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为限流阀组件示意图；

图3为电磁阀组件示意图；

图4为针阀组件示意图；

图5为A-A视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-5，本发明一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器主要结构包括喷油器头1、喷油器体11、限流阀组件3、电磁阀组件10、紧帽9、针阀组件5、喷嘴6。喷油器头1同喷油器体11通过螺纹进行配合连接，并用放置在喷油器体11上的密封圈12进行密封。喷油器头1上的主进油孔13同喷油器体11内的蓄压腔2连通。喷油器体11下方是电磁阀组件10、喷嘴6和针阀组件5，三者通过紧帽9装配连接。限流阀组件3放置在喷油器体11内部，其结构主要包括挡圈14、限位弹簧座27、阻尼弹簧15、限流活塞16、球阀25、支撑滑块18、球阀复位弹簧19、球阀复位弹簧座23。限流活塞16上加工了限流孔17以及活塞盲孔26，支撑滑块18加工有轴向中心通孔24，保证燃油能通往下方油路。球阀复位弹簧座23底部加工有两个谐振孔，分别为谐振节流孔22和谐振通孔20。喷油器体11的底部和喷嘴6的上部之间设置了电磁阀组件10，主要结构包括电磁阀复位弹簧28、电磁阀复位弹簧座39、线圈29、电磁铁38、衔铁37、阀座30、中间块34、平衡阀杆36。衔铁37和平衡阀杆36组合放置在阀座30内，并在阀座30内加工上行进油孔31。中间块34内加工有回油孔32、中间油道33、中间节流孔35等。电磁阀组件10下方是针阀组件5，主要结构包括控制滑块46、针阀限位套44、控制滑块复位弹簧41、针阀体42、针阀复位弹簧43。控制滑块46置于控制腔45内，加工有控制滑块通孔47和旁通油道40。

图1为本发明喷油器的整体结构示意图。在喷油器头1上加工有主进油孔13，由高压油管输送的高压燃油通过主进油孔13进入喷油器内部。喷油器头1与喷油器体11通过螺纹线进行装配，两者之间有密封圈12进行密封。主进油孔13和蓄压腔2连通。处于蓄压腔2中的燃油会向下经过限流阀组件3。燃油从限流阀组件3流出后通过下行高压油路4进入控制腔45和盛油槽8。喷油器体11下部和针阀组件5之间装配有电磁阀组件10。电磁阀组件10内利用电磁力控制衔铁37和平衡阀杆36的抬起和落座。当平衡阀杆36的向上抬起时，回油孔32开启，控制腔45的燃油流经控制滑块通孔47、中间油道33和中间节流孔35，通过回油孔32泄去。控制腔45燃油压力下降，同盛油槽8形成燃油压差，使得针阀体42抬起，喷油开始。此时，针阀体42的限位是通过针阀限位套44来实现的。由于控制滑块通孔47和中间节流孔35的两段节流作用，中间油道33的燃油压力不会迅速下降，从而减缓了控制腔45的燃油压力的下降速度。当平衡阀杆36向下落座时，回油孔32关闭，燃油会通过上行进油孔31，流经平衡阀杆36、中间节流孔35、中间油道35、控制滑块通孔47和旁通油道40进入控制腔45，使得控制腔45建压，针阀体42落座，喷油过程结束。中间油道33起到连通进油油路和出油油路的作用。同时，喷嘴6内放置有被针阀复位弹簧43压紧的针阀体42，针阀体42采用全密封针阀的形式，保证喷油器的无静态泄漏的特性。如图5为针阀体42的截面A-A放大图。针阀体42的弧形面可以很好的起到导向作用。喷嘴6和电磁阀组件10均放置在紧帽9内，再通过螺纹线和喷油器体11紧固。

图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。限流阀组件3主要包括挡圈14、限位弹簧座27、阻尼弹簧15、限流活塞16、球阀25、支撑滑块18、球阀复位弹簧19、球阀复位弹簧座23等。整个限流阀组件3通过蓄压腔2安置在喷油器体11内部，并由挡圈14对其进行限位。限位弹簧座27和挡圈14配合，一方面作为阻尼弹簧15的弹簧座，另一方面对限流活塞16的最大位移起到限制作用。受阻尼弹簧15和球阀复位弹簧19的弹簧预紧力，球阀25同限流活塞16的下端面和支撑滑块18的上端面配合。球阀复位弹簧座23受球阀复位弹簧19的弹簧力，被压紧在底部，其上部变截面处是球阀25的落座面。燃油由蓄压腔2进入限流活塞16内的活塞盲孔26，再通过限流孔17进入支撑滑块18的轴向中心通孔24。由轴向中心通孔24流出的燃油经过谐振通孔20和谐振节流孔22进入过渡油腔21。设置加工谐振通孔20和谐振节流孔22使得通过两孔的燃油压力波的幅值降低。由于谐振节流孔22中有一段孔径较谐振通孔20更小，其节流效果更强烈，造成从两孔流过的燃油流速不同，使得原本同相位的燃油压力波产生相位差，两股燃油压力波叠加后相互抵消，压力波动进一步减小，两孔在轴向的总长度是相同的。下行高压油路4和过渡油腔21相连通并通往下方油路。当喷油器正常喷油时，喷孔7喷出燃油，过渡油腔21内的燃油压力下降。由于限流孔17对燃油的节流作用，限流活塞16内的活塞盲孔26和蓄压腔2内的燃油压力较大，同过渡油腔21形成压差，使得限流活塞16、球阀25和支撑滑块18向下位移，对喷油器喷射的燃油进行补偿，但不会使得球阀25落座在球阀复位弹簧座23上。喷油结束时，随着燃油流过限流孔17，限流活塞16上下压差逐渐减小，在球阀复位弹簧力的作用下，限流活塞16、球阀25和支撑滑块18回复至原位。当喷油器持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，喷油器出现异常工作状态时，由于喷孔7喷射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞16的下方过渡油腔21的油压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞16压紧球阀25落座在球阀复位弹簧座23上，阻止燃油流通。由于缺乏燃油供给，喷油器停止工作，阻止了异常喷油的持续进行。

图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。电磁阀组件10主要包括电磁阀复位弹簧28、电磁阀复位弹簧座39、线圈29、电磁铁38、衔铁37、阀座30、中间块34、平衡阀杆36等。电磁阀复位弹簧座39、电磁阀复位弹簧28、线圈29和电磁铁38内置在喷油器体11内部，其中电磁阀复位弹簧座39通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧座39和衔铁37之间是电磁阀复位弹簧28。衔铁37和平衡阀杆36放置在处于喷油器体11下方的阀座30内部。在下方同阀座30结合的部件是中间块34。整个电磁阀采用的是两位三通阀的形式。当喷油器开始喷油时，电磁阀的线圈29通电，同电磁铁38和衔铁37形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡阀杆36向上运动，打开处于中间块34的回油孔32，并堵住上行进油孔31。这时，控制腔45内的燃油通过中间油道33、中间节流孔35和回油孔32回油至油箱，控制腔45内油压下降，针阀体42上表面受压减小，与盛油槽8的燃油压力形成压差。针阀体42向上抬起，开启喷孔7喷油。当喷油器停止喷油时，由于衔铁37和平衡阀杆36紧密结合为一体，因而它们共同受到电磁阀复位弹簧28的弹簧预紧力而被压紧在中间块34上，并堵住了回油孔32。与此同时，平衡阀杆36开启了由上行进油孔31、中间节流孔35和中间油道33通往控制腔45的油路。

图4为本发明针阀组件部分结构示意图。针阀组件5主要包括控制滑块46、控制滑块复位弹簧41、针阀限位套44、针阀体42和针阀复位弹簧43。控制滑块46放置在控制腔45内部，由控制滑块复位弹簧41将其顶起并紧靠在中间块34的下端面。控制滑块46上加工有控制滑块通孔47和旁通油道40。当喷油开始时，由于中间块34上的中间节流孔35和控制滑块通孔47的两段节流作用，控制腔45内的燃油压力下降较正常喷油器更加缓慢，达到减少氮氧化物排放的效果。当喷油结束时，由于控制滑块46上端面燃油压力高于下端面，控制滑块46会克服控制滑块复位弹簧41的弹簧预紧力向下位移，打开旁通油道40，使得控制腔45内的燃油压力迅速建立，提高了针阀落座响应。随着燃油进入控制腔45，控制滑块46上下端面油压会趋于一致。在控制滑块复位弹簧41的作用下，控制滑块46复位。

由上述工作过程可知，本发明一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器的喷油过程中，采用了两位三通阀的形式，大大减少了动态回油量，实现微动态回油功能。内置于控制腔45中控制滑块46的控制滑块通孔47和旁通油道40结构，保证了喷射初期低的喷油速率和喷油结束能快速断油的特点。谐振结构的使用有效减小了燃油压力波动，提高了喷油过程的稳定性。整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆36的运动，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高，可变喷油规律的要求。喷油器体11内置限流阀组件3，阻止了异常喷油状态的持续进行，保证工作过程的稳定性。本发明应用于共轨系统上时，在大油量喷射状态下，采用蓄压腔2能有效减小共轨压力波动，从而减少了各缸喷油过程的均匀性和稳定性下降现象的发生。

Claims (9)

1.一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、喷嘴、下行高压油路，喷油器头安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件、喷嘴，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件、喷嘴外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与喷油器体下端部相连；

所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑滑块，限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼弹簧，支撑滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞里设置活塞盲孔和限流孔，支撑滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座里设置谐振通孔和谐振节流孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，谐振通孔和谐振节流孔均连通轴向中心通孔和过渡油腔；

所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置在阀座下方，平衡阀杆的中部与阀座之间形成平衡阀杆上腔，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆下腔，阀座里设置上行进油孔，中间块里设置回油孔、中间油道、中间节流孔，上行进油孔连通平衡阀杆上腔，中间节流孔分别连通中间油道和平衡阀杆下腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间节流孔和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、控制滑块、针阀体，控制滑块位于针阀限位套里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于喷嘴里，控制滑块与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置控制滑块复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，控制滑块的上端面设置中间腔，控制滑块里设置控制滑块通孔、旁通油路，控制滑块通孔分别连通中间腔和控制腔，旁通油路连通控制腔，针阀体与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔；

中间油道连通中间腔，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中间块、针阀限位套、喷嘴连通盛油槽，上行进油孔连通下行高压油路。

2.根据权利要求1所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑滑块整体向下位移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑滑块整体恢复到初始位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：线圈通电时，平衡阀杆向上运动，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔为断开状态，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油道、中间节流孔和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔连通，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道、中间腔进入控制腔。

4.根据权利要求1或2所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：喷孔停止喷油时，控制滑块上端面燃油压力高于其下端面，控制滑块克服控制滑块复位弹簧的弹簧预紧力向下位移，旁通油路打开，随着燃油进入控制腔，控制滑块在控制滑块复位弹簧的作用力下，回到初始位置。

5.根据权利要求3所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：喷孔停止喷油时，控制滑块上端面燃油压力高于其下端面，控制滑块克服控制滑块复位弹簧的弹簧预紧力向下位移，旁通油路打开，随着燃油进入控制腔，控制滑块在控制滑块复位弹簧的作用力下，回到初始位置。

6.根据权利要求1或2所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

7.根据权利要求3所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

8.根据权利要求4所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

9.根据权利要求5所述的一种微动态回油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。