CN106762279B - 一种带液力反馈的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带液力反馈的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、针阀组件等部件。蓄压腔设置在喷油器体内，同主进油孔和限流阀组件相连通，可以保证在大脉宽喷油时，各缸喷油过程的稳定。限流阀组件安装在蓄压腔下方，避免了不正常持续喷油的进行。限流阀组件底部加工有谐振通孔和谐振节流孔，利用波的叠加原理有效地减小了通过限流阀组件的燃油的波动。电磁阀组件内反馈油路的存在，减缓了针阀的开启速度；并且使得系统建压迅速，提高了针阀的落座速度，可以控制喷油器快速结束喷油。控制腔内部布置有控制滑块，并同中间块接触，起到减缓喷射初期的喷油速率以及加快针阀落座响应的作用。

Description

一种带液力反馈的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，具体地说是高压共轨喷油装置。

背景技术

随着对发动机的燃油经济性和排放特性要求越来越高，排放的限制主要在于氮氧化物和颗粒物两个方面。为了减少氮氧化物的排放，要求在喷油开始时可以控制针阀开启，使得在着火滞燃期内有低的喷油率和平缓上升的喷油率形态，这有利于保证喷油过程和喷油率形状的一致性；在喷油结束时针阀关闭速度要求迅速，利于系统快速建压。即能够实现先缓后急的喷油特性曲线，使碳烟排放和油耗最低。

此外，多次喷射喷油规律的精确控制是柴油机高压共轨电控喷油系统的最大优势和关键技术。高压共轨系统多次喷射中，喷射引起的水击压力波动直接影响到多次喷射理想喷油规律的实现，进而影响柴油机的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供响应特性快，能实现先缓后急的喷油速率时间历程曲线,并且在多次喷射时，能保证燃油压力波动小和无静态泄漏功能的一种带液力反馈的谐振旁通式电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带液力反馈的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、支撑控制滑块，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，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑控制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，支撑控制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，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆腔，中间块里设置回油孔、中间节流孔、中间油路以及反馈油路，中间节流孔分别连通中间油路和平衡阀杆腔，反馈油路连通平衡阀杆腔，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，控制滑块里设置进油孔、控制滑块通孔、旁通油路，进油孔通过进油节流孔连通中间腔，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；

中间油路连通中间腔，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，进油孔、反馈油路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、支撑控制滑块整体向下位移，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、球阀和支撑控制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，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油路、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，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油一方面经反馈油路、平衡阀杆腔、中间油路进入控制腔，另一方面经进油孔进入控制腔。

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，可以大大改善整个喷油系统的压力波动，特别是可以减小各个喷油器喷油时的互相干扰。本发明结构上采用了限流阀组件，有效避免了异常喷油等不正常情况的发生，并且在限流阀组件中加入了谐振结构，减小了燃油压力波动，保证正常稳定的喷油过程的同时提高了燃油经济性和喷油器工作的可靠性。本发明采用了电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，有利于提高针阀的响应速度和控制精度，提供了灵活的喷油规律，有效的改善了柴油机的排放稳定性与经济性。电磁阀组件的中间块内部加入了液力反馈油路，它连通了高压油路和中间油路，使得针阀开启缓慢的同时还可以令系统建压迅速，提高了针阀的落座速度，控制喷油器能够快速结束喷油。控制腔内控制滑块的旁通油路能使得控制腔更加快速地建压，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。喷嘴部分内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

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示意图。

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，本发明包括喷油器头1、限流阀组件3、电磁阀组件5、针阀组件6、喷嘴9、紧帽10、喷油器体11。喷油器头1通过螺纹进行配合连接安装在喷油器体11上，并通过放置在喷油器体11上的密封圈2进行密封。喷油器头1内设置主进油孔13，并与喷油器体11内的蓄压腔12连通。蓄压腔12下方设有限流阀组件3。限流阀组件3安装在喷油器体11内部，其主要结构包括有挡圈14、阻尼弹簧15、球阀17、支撑控制滑块18、球阀复位弹簧23、球阀复位弹簧座24、限流活塞25、限位弹簧座27。其中，限流孔16以及活塞盲孔26加工在限流活塞25上，轴向中心通孔19加工在支撑控制滑块18上，这样保证了燃油可以顺利流向下方油路。其中球阀复位弹簧座27底部加工有两个谐振孔，分别为谐振通孔24和谐振节流孔26。喷油器体11下方依次设有电磁阀组件5、针阀组件6，通过紧帽10进行装配连接。电磁阀组件5主要结构包括有电磁阀复位弹簧座28、线圈29、衔铁30、阀座31、中间块35、平衡阀杆37、电磁铁38、电磁阀复位弹簧39。衔铁30和平衡阀杆37组合安装在阀座31内部。反馈油路32、回油孔33、中间油路34、中间节流孔36加工在中间块35内部，中间块35同针阀限位套45和针阀体43形成控制腔46。电磁阀组件5下方是针阀组件6，主要结构包括控制滑块复位弹簧42、针阀体43、针阀复位弹簧44、针阀限位套45、控制滑块47。控制滑块47置于控制腔46内，加工有旁通油路40、控制滑块通孔41和进油节流孔49。进油节流孔49和针阀限位套45上的进油孔48相连通。针阀体43安装在喷嘴9内，喷嘴9和针阀体43之间设置盛油槽8。

图1为本发明一种带液力反馈的谐振旁通式电控喷油器的整体结构示意图，在喷油器头1上有主进油孔13。喷油器体11上开有蓄压腔12，蓄压腔12与主进油孔13相连通。喷油器头1与喷油器体11通过螺纹线进行装配，密封圈2将二者进行密封。当输送进来的高压燃油通过主进油孔13进入喷油器内部时，流经蓄压腔12中的燃油会向下经过限流阀组件3。燃油从限流阀组件3流出后流经下行高压油路4进入控制腔46和盛油槽8。限流阀组件3下方和喷嘴9上方之间依次装配有电磁阀组件5和针阀组件6。在电磁阀组件5内，通过电磁力控制着衔铁30和平衡阀杆37的抬起和落座。当线圈29通电时，平衡阀杆37向上抬起，回油孔33开启，控制腔46中燃油流经控制滑块通孔41、中间油路34和中间节流孔36，通过回油孔33泄油。故控制腔46内燃油压力下降，与盛油槽8形成燃油压差，使得针阀体43抬起，喷油开始。该过程中，针阀限位套45起到限制针阀体43的位移的作用。控制滑块通孔41和中间节流孔36的两段节流的存在，保证了中间油路34内燃油压力不会迅速下降，这就减缓了控制腔46内燃油压力的下降速度。当线圈29断电时，当平衡阀杆37向下落座时，回油孔33关闭，燃油会通过进油孔48和进油节流孔49直接进入控制腔46，使得控制腔46建压，针阀体43落座，喷油过程结束。针阀体43安装在喷嘴9内部，并被针阀复位弹簧44压紧。喷嘴9和电磁阀组件5都安装在紧帽10内部，并由喷油器体11以及螺纹线紧固。喷嘴9内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。它由挡圈14、阻尼弹簧15、球阀17、支撑控制滑块18、球阀复位弹簧23、球阀复位弹簧座24、限流活塞25、限位弹簧座27等组成。限流阀组件3通过蓄压腔12设置在喷油器体11内部。挡圈14不仅对整体限流阀组件3起到了限位作用，而且与限位弹簧座27进行配合，一方面作为阻尼弹簧15的弹簧座，另一方面限制了限流活塞25的最大位移。在阻尼弹簧15和球阀复位弹簧23的弹簧预紧力作用下，球阀17同限流活塞25的下端面和支撑控制滑块18的上端面配合。球阀复位弹簧座24在球阀复位弹簧23的弹簧力作用下，被压紧在底部，其上部变截面处形成球阀17的落座面。高压燃油通过蓄压腔12进入限流活塞25内的活塞盲孔26，流经限流孔16进入到支撑控制滑块18的轴向中心通孔19。由轴向中心通孔19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。通过设置加工谐振通孔20和谐振节流孔22，降低了通过两孔的燃油压力波的幅值。此外，加工的谐振节流孔22中有一段孔径较谐振通孔20更小，故节流效果更强烈，导致了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了相位差，两股燃油压力波叠加后相互抵消，进而使得压力波动大大减小。从过渡油腔21流出的燃油经过下行高压油路4通向下方油路。当喷油器正常工作时，喷孔7喷出燃油，使得过渡油腔21内的燃油压力下降。由于限流孔16对燃油的节流作用，使得限流活塞25内的活塞盲孔26和蓄压腔12内的燃油压力升高，与过渡油腔21内燃油压力形成压差，故限流活塞25、球阀17和支撑控制滑块18三者整体向下位移，这就对喷油器喷射的燃油进行了一定的补偿，但不会使得球阀17落座在球阀复位弹簧座24上。当喷油停止工作时，随着燃油流过限流孔16，限流活塞25上下表面的压差会逐渐减小，在球阀复位弹簧23的作用下，限流活塞25、球阀17和支撑控制滑块18三者又恢复到初始位置。当喷孔7持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，使得喷油器出现异常工作状态时，限流活塞25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25压紧球阀17落座在球阀复位弹簧座24上，阻止了燃油继续流通。由于切断了燃油供给，喷油器停止工作，这就一定程度上降低了异常喷油情况的发生，提高了燃油经济性和喷油器工作的稳定性。

图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。它由电磁阀复位弹簧座28、线圈29、衔铁30、阀座31、中间块35、平衡阀杆37、电磁铁38、电磁阀复位弹簧39等构成。电磁阀复位弹簧座28、线圈29、电磁铁38和电磁阀复位弹簧39内置在喷油器体11内，其中电磁阀复位弹簧座28通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧39在电磁阀复位弹簧座28和衔铁30二者之间，衔铁30和平衡阀杆37设置在喷油器体11下方的阀座31内部。中间块35处于阀座31下方。当喷油器开始喷油时，线圈29通电，与衔铁30和电磁铁38形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡阀杆37上移，处于中间块35中的回油孔33打开。这时，控制腔46内的燃油依次通过中间油路34、中间节流孔36和回油孔33回油至油箱，控制腔46内燃油压力下降，针阀体43上表面受压减小，与盛油槽8内的燃油压力形成压差。在压差作用下，针阀体43向上缓慢抬起，喷孔7开启喷油。当喷油器停止喷油时，线圈29断电，由于衔铁30和平衡阀杆37紧密结合为一体，故它们共同受到电磁阀复位弹簧39的弹簧预紧力作用向下运动，而被压紧在中间块35上端面上，并堵住了回油孔33。与此同时，有两路进油，一路是通过反馈油路32流经中间油路34进入下方针阀组件；另一路是通过下方控制滑块47内油路再进入控制腔13。整个喷油过程中，一直有高压燃油通过反馈油路32进入上方油腔，减小了控制腔46油压下降速率，使得控制腔46的在喷油初期的压降变小变缓，减少了氮氧化物的产生；而在喷油结束时，提高了正常单个进油孔对控制腔46的建压速度，提高了针阀的落座速度，并优化了针阀响应速度。

图4为本发明针阀组件部分结构示意图。它由控制滑块复位弹簧42、针阀体43、针阀复位弹簧44、针阀限位套45和控制滑块47等构成。控制腔46内放置有控制滑块47，控制滑块复位弹簧42将控制滑块47顶起并紧靠在中间块35的下端面。控制滑块47上加工有旁通油路40、控制滑块通孔41和进油节流孔49。当喷油开始时，在中间块35上的中间节流孔36和控制滑块通孔41的两段节流作用下，控制腔46内的燃油压力下降较正常喷油器更加缓慢，减少了氮氧化物的排放。当喷油结束时，由于控制滑块47上端面燃油压力高于下端面，控制滑块47克服控制滑块复位弹簧42的弹簧预紧力向下位移，旁通油路40打开，控制腔46内的燃油压力的迅速建立，提高了针阀落座响应。随着燃油进入控制腔46，控制滑块47上下端面的压差会越来越小。控制滑块47受到控制滑块复位弹簧42的作用力，回到初始位置。

图5为针阀体43的截面A-A放大图。其弧形面可以很好的起到导向作用。

由上述工作过程可知，本发明一种带液力反馈的旁通式电控喷油器的喷油过程中，在控制腔46中的加工的控制滑块通孔41和旁通油路40，实现了喷射初期喷油速率较低和喷油结束能快速断油的的特点。喷油器体11内装有的限流阀组件3，有效的阻止了异常喷油状态的持续进行，谐振结构的加入有效减小了燃油压力波动，保证了工作过程的稳定性与燃油经济性。在电磁阀组件5部分中加入了反馈油路32，不仅使得针阀开启缓慢还可以使系统建压迅速，提高了针阀落座速度，从而控制喷油器快速结束喷油。整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆的运动，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。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12的结构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)

1.一种带液力反馈的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、支撑控制滑块，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，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑控制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，支撑控制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，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆腔，中间块里设置回油孔、中间节流孔、中间油路以及反馈油路，中间节流孔分别与中间油路和平衡阀杆腔直接连通，反馈油路与平衡阀杆腔直接连通，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，控制滑块里设置进油节流孔、控制滑块通孔、旁通油路，进油孔通过进油节流孔连通中间腔，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；

中间油路连通中间腔，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，进油孔、反馈油路分别连通下行高压油路；

喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑控制滑块整体向下位移，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、球阀和支撑控制滑块整体恢复到初始位置。

2.根据权利要求1所述的一种带液力反馈的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，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油路、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下向下运动，被压在中间块上端面上，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油一方面经反馈油路、平衡阀杆腔、中间油路进入控制腔，另一方面经进油孔进入控制腔。

3.根据权利要求1或2所述的一种带液力反馈的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。

4.根据权利要求1或2所述的一种带液力反馈的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。

5.根据权利要求3所述的一种带液力反馈的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。

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