CN106704064A - 双路进油谐振孔板式电控喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供双路进油谐振孔板式电控喷油器，包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件。喷油器体内开有蓄压腔，同主进油孔和限流阀组件相连通，保证大喷油量条件下，各缸喷油过程的稳定。限流阀组件放置在蓄压腔下方，阻止了不正常喷油的持续进行。限流组件底部加工的谐振结构减小了喷油器快速启闭产生的水击压力波。通过由电磁阀平衡阀杆处、中间块内部的双路进油和孔板节流孔、环形侧面油道的双路进油，加快了控制腔的建压过程，提高了针阀落座的响应速度。内置于控制腔中的孔板结构，大大减小了喷油过程中的动态回油量，保证了微动态回油的特点。

Description

双路进油谐振孔板式电控喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种发动机喷油装置。

背景技术

考虑到柴油机的燃油经济性和排放指标，传统机械式喷油器正逐渐被电控式喷油器取代。由微控制器控制的电控喷油器具有控制精度高和处理信息能力强的优点，这正是机械式喷油器所欠缺的特点。目前的电控喷油器通常采用高速电磁阀并由电控单元的电信号加以控制。

然而，常规的电控喷油器并不能满足现代柴油机对燃油系统的主要要求：喷油器通常采用两位两通高速电磁阀，其在喷油过程中，一直有高压燃油流经进、出油节流孔。这部分高压燃油由油泵加压而来，却没有做功直接回到油箱，动态回油量大，造成能量损失。因单路进油的形式，其针阀落座响应速度慢，由于进油节流孔孔径必须小于出油节流孔孔径，若为了提高针阀响应速度而增大进油阻尼孔孔径，则会加大动态回油量，增加了能量损失。喷油过程中，喷油器快速启闭产生的水击压力波会影响喷入燃烧室的燃油压力。在大油量喷射时，高压共轨油压会剧烈波动,使得各缸喷油过程不均匀。常规电控喷油器存在控制柱塞，使得喷油器内部存在静态压力差，导致了喷油器有较大的静态泄漏量。

发明内容

本发明的目的在于提供带谐振结构，能实现快速响应特性、微动态回油和无静态泄漏功能的双路进油谐振孔板式电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明双路进油谐振孔板式电控喷油器，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、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，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件外部，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、下行进油孔，上行油孔连通平衡阀杆上腔，中间油道连通平衡阀杆下腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间油道和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、孔板、针阀体、喷嘴，针阀限位套位于喷嘴里，孔板位于针阀限位套里，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，孔板与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置孔板复位弹簧，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，孔板的上端面与中间块之间分别形成低压口、高压口，低压口连通中间油道，高压口连通下行进油孔，孔板里设置节流孔，节流孔分别连通低压口和控制腔，孔板与其外部的针阀限位套之间形成侧面油道，侧面油道连通控制腔，针阀体与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔；

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、喷嘴连通盛油槽，上行进油孔和下行进油孔分别连通下行高压油路。

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节流孔、低压口、中间油道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一方面经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道进入低压口推动孔板向下运动，另一方面通过下行进油孔进入高压口，低压口里的燃油通过节流孔进入控制腔，高压口里的燃油通过侧面油道进入控制腔，针阀体落座。

3、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：本发明中，控制腔内置孔板结构。这种孔板和两位三通的电磁阀能明显减少喷油过程中燃油的动态回油量，有效地降低了能源损耗。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和喷油压力的波动。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。阀座和中间块内加工的双路进油油道和平衡阀控制阀杆能使得控制腔更加快速地建压，提高了针阀响应特性。而喷嘴部分无静态压力差，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，本发明双路进油谐振孔板式电控喷油器主要结构包括喷油器头1、蓄压腔2、喷油器体10、限流阀组件3、电磁阀组件9、紧帽8、针阀组件5、盛油槽7、喷孔6。喷油器头1同喷油器体10通过螺纹进行配合连接，并用放置在喷油器体10上的密封圈11进行密封。喷油器头1上的主进油孔12同喷油器体10内的蓄压腔2连通。喷油器体10下方是电磁阀组件9和针阀组件5，两者通过紧帽8装配连接。限流阀组件3放置在喷油器体10内部，其结构主要包括挡圈13、限位弹簧座26、阻尼弹簧14、限流活塞15、球阀24、支撑滑块17、球阀复位弹簧18、球阀复位弹簧座22。限流活塞15上加工了限流孔16以及活塞盲孔25，支撑滑块17加工有轴向中心通孔23，保证燃油能通往下方油路。球阀复位弹簧座18底部加工有两个谐振孔，分别为谐振节流孔21和谐振通孔19。喷油器体10的底部和针阀组件5的上部之间设置了电磁阀组件9，主要结构包括电磁阀复位弹簧27、电磁阀复位弹簧座38、线圈28、电磁铁37、衔铁36、阀座29、中间块34、平衡阀杆35。衔铁36和平衡阀杆35组合放置在阀座29内，并在阀座29内加工了上行进油孔30。中间块34内加工有回油孔31、下行进油孔32、中间油道33等。位于喷油器底部的针阀组件5主要结构包括孔板40、孔板复位弹簧41、针阀限位套42、针阀复位弹簧45、针阀体43、喷嘴44。其中孔板40放置于控制腔46内。

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12，由高压油管输送的高压燃油通过主进油孔12进入喷油器内部。喷油器头1与喷油器体10通过螺纹线进行装配，两者之间有密封圈11进行密封。主进油孔12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进入上行进油孔30、下行进油孔32和盛油槽7。喷油器体10下部和针阀组件5之间装配有电磁阀组件9。电磁阀组件9内利用电磁力控制衔铁36和平衡阀杆35的抬起和落座。当平衡阀杆35的向上抬起时，回油孔31开启，控制腔46的燃油流经孔板40的节流孔47和中间油道33，通过回油孔31泄去。控制腔46燃油压力下降，同盛油槽7形成燃油压差，使得针阀体43抬起，喷油开始。其中由针阀限位套11限制针阀体43的位移。当平衡阀杆35向下落座时，回油孔31关闭，燃油既会通过上行进油孔30，流经平衡阀杆35进入中间油道33，也会通过下行进油孔32进入其下游侧的高压口39，形成两路进油。高压口39在中间块34下端表面形成一个环形油槽，以包围圆形低压口49。环形油槽内的高压燃油的油压同控制腔46内油压形成压差，使得孔板40克服孔板复位弹簧41的弹簧力向下运动，打开了孔板40的侧面油道46。流经中间油道33和下行进油孔32的高压燃油通过环形侧面油道48和节流孔47迅速进入控制腔46并建立油压，使得针阀体43落座，从而结束喷油过程。在喷嘴44内放置有被针阀复位弹簧45压紧的针阀体43，如图5为针阀体43的截面A-A放大图。针阀体43的弧形面可以很好的起到导向作用。针阀组件5内部无静态压力差，保证喷油器的无静态泄漏的特性。针阀组件5和电磁阀组件9均放置在紧帽8内，再通过螺纹线和喷油器体10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13、限位弹簧座26、阻尼弹簧14、限流活塞15、球阀24、支撑滑块17、球阀复位弹簧18、球阀复位弹簧座22等。整个限流阀组件3通过蓄压腔2安置在喷油器体10内部，并由挡圈13对其进行限位。限位弹簧座26和挡圈13配合，一方面作为阻尼弹簧14的弹簧座，另一方面对限流活塞15的最大位移起到限制作用。受阻尼弹簧14和球阀复位弹簧18的弹簧预紧力，球阀24同限流活塞15的下端面和支撑滑块17的上端面配合。球阀复位弹簧座22受球阀复位弹簧18的弹簧力，被压紧在底部，其上部变截面处是球阀24的落座面。燃油由蓄压腔2进入限流活塞15内的活塞盲孔25，再通过限流孔16进入支撑滑块17的轴向中心通孔23。由轴向中心通孔23流出的燃油经过谐振通孔19和谐振节流孔21进入过渡油腔20。设置加工谐振通孔19和谐振节流孔21使得通过两孔的燃油压力波的幅值降低。由于谐振节流孔21中有一段孔径较谐振通孔19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20相连通并通往下方油路。当喷油器正常喷油时，喷孔6喷出燃油，过渡油腔20内的燃油压力下降。由于限流孔16对燃油的节流作用，限流活塞15内的活塞盲孔25和蓄压腔2内的燃油压力较大，同过渡油腔20形成压差，使得限流活塞15、球阀24和支撑滑块17向下位移，对喷油器喷射的燃油进行补偿，但不会使得球阀24落座在球阀复位弹簧座22上。喷油结束时，随着燃油流过限流孔16，限流活塞15上下压差逐渐减小，在球阀复位弹簧力的作用下，限流活塞15、球阀24和支撑滑块17回复至原位。当喷孔6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6喷射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞15的下方过渡油腔20的油压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞15压紧球阀24落座在球阀复位弹簧座22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9主要包括电磁阀复位弹簧座38、电磁阀复位弹簧27、线圈28、电磁铁37、衔铁36、平衡阀杆35、阀座29、中间块34。电磁阀复位弹簧座38、电磁阀复位弹簧27、线圈28和电磁铁37内置在喷油器体10内部，其中电磁阀复位弹簧座38通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧座38和衔铁36之间是电磁阀复位弹簧27。衔铁36和平衡阀杆35放置在处于喷油器体10下方的阀座29内部。在下方同阀座29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。当电磁阀的线圈28通电时，同电磁铁37和衔铁36形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡阀杆35向上运动，打开处于中间块34的回油孔31，并堵住上行进油孔30。当电磁阀的线圈28断电后，电磁力消失，平衡阀杆35在电磁阀复位弹簧27的弹簧力作用下向下运动，最终压紧在中间块34的上端面上，并堵住回油孔31。此时，上行进油孔30和中间油道33相连通。

图4为本发明针阀组件部分结构示意图。针阀组件5主要结构包括孔板40、孔板复位弹簧41、针阀限位套42、针阀复位弹簧45、针阀体43、喷嘴44。当电磁阀的平衡阀杆35抬起后，堵住上行进油孔30，打开回油孔31。控制腔46内的燃油通过孔板40上的节流孔47和中间油道33进行回油。控制腔46内燃油压力下降，使得针阀体43克服针阀复位弹簧45的弹簧预紧力抬起，喷油过程开始。高压口39和下行进油孔32相连通。

在喷油过程中，由于节流孔47的存在，控制腔46内的燃油压力比中间油道33内的燃油压力高，其压力差和弹簧力的合力足以克服高压口39形成的环形油槽内的高压燃油压力，使得孔板40一直紧压在中间块34的下端面，堵住了下行进油孔32进入其下游侧的环形油槽，阻止了高压燃油的进入，有效地减少了喷油过程中流回低压油箱的高压燃油量。当电磁阀的平衡阀杆35落座后，回油孔31被堵住，上行进油孔30通往中间油道33的油路打开。通过平衡阀杆35的高压燃油迅速进入中间油道33。这时，中间块34下端面的圆形低压口49的压力迅速升高。圆形低压口49和高压口39内高压燃油同控制腔46内的燃油压力形成压差，使得孔板40克服孔板复位弹簧41的弹簧预紧力向下运动，打开孔板40周围环形侧面油道48。高压燃油通过节流孔47和环形侧面油道48两路进油，控制腔46油压快速建立，针阀迅速落座，终止喷油过程。

由上述工作过程可知，本发明双路进油谐振孔板式电控喷油器的喷油过程中，采用了两位三通阀的形式，通过由电磁阀平衡阀杆35处、中间块34内部的双路进油和孔板40的节流孔47、环形侧面油道48的双路进油，加快了控制腔46的建压过程，提高了针阀落座的响应速度。内置于控制腔46中的孔板40结构，大大减小了喷油过程中的动态回油量，保证了微动态回油的特点。整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆35的运动，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高的要求。喷油器体10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 (5)

1.双路进油谐振孔板式电控喷油器，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、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，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件外部，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、下行进油孔，上行油孔连通平衡阀杆上腔，中间油道连通平衡阀杆下腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间油道和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、孔板、针阀体、喷嘴，针阀限位套位于喷嘴里，孔板位于针阀限位套里，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，孔板与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置孔板复位弹簧，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，孔板的上端面与中间块之间分别形成低压口、高压口，低压口连通中间油道，高压口连通下行进油孔，孔板里设置节流孔，节流孔分别连通低压口和控制腔，孔板与其外部的针阀限位套之间形成侧面油道，侧面油道连通控制腔，针阀体与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔；

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、喷嘴连通盛油槽，上行进油孔和下行进油孔分别连通下行高压油路。

2.根据权利要求1所述的双路进油谐振孔板式电控喷油器，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所述的双路进油谐振孔板式电控喷油器，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节流孔、低压口、中间油道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一方面经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道进入低压口推动孔板向下运动，另一方面通过下行进油孔进入高压口，低压口里的燃油通过节流孔进入控制腔，高压口里的燃油通过侧面油道进入控制腔，针阀体落座。

4.根据权利要求1或2所述的双路进油谐振孔板式电控喷油器，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。

5.根据权利要求3所述的双路进油谐振孔板式电控喷油器，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。