CN109083785B - 带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，包括共轨管、油箱以及喷油器。喷油器包括增压控制阀部分、三级活塞组件、喷油控制阀部分、针阀部分、喷油器体、蓄压腔壁。本发明采用二级电磁阀结构，对三级活塞的增压面积进行控制，能够有效实现不同的增压比，使得喷油规律更加灵活；本发明在喷油控制阀中采用中通式的阀杆，在精简了回油通路的同时也减轻了阀杆的重量，加快了喷油控制阀的响应速度；另外蓄压腔能够减缓燃油喷射时引起的压力波动，有利于对喷油量的精确控制，尤其是对于小油量的控制精度可显著提高，蓄压腔的稳压作用减少了共轨管的尺寸，使得共轨管的使用寿命延长。

Description

带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是柴油机燃油喷射系统。

背景技术

传统的机械控制式的燃油喷射系统在柴油机中被广泛应用，并且具有结构简单，可靠性高等优点。然而，由于其喷油特性不够灵活、对油量的精确控制性较差以及响应慢等缺点，无法满足日渐严格的排放法规要求，不能进一步提高柴油机的经济性和动力性。现有的电磁控制式燃油喷射系统较机械式燃油喷射系统有较快的响应速度，对油量的精确控制和工作特性的灵活也能够满足当下要求严格的排放法规。

由于船用大中型柴油机循环喷油量大，为提供足够的喷油量同时平抑供油和喷油过程中引起的压力波动，要求柴油机上配备较大容积的共轨管，由此会造成共轨管内压力建立速度慢，并且会同时增加共轨管内恒高压密封的难度和成本。而增压式电控喷油器，系统中的共轨管不再积蓄直接用于喷射的高压燃油，而是用于蓄积压力较低的燃油或者液压工作油，利用增压活塞按一定的比例将燃油压力放大，对即将进行喷射的燃油进行增压，可以实现较快的响应速度和较高的喷射压力。但现有的增压式电控喷油器受到增压活塞结构的制约，对于确定的共轨压力，经过增压活塞对燃油压力进行一定比例的放大后，系统仅能以某一确定的喷射压力将燃油喷入气缸中，很难实现柴油机在不同工况下对喷油压力和喷油速率的灵活控制。其次，在大油量喷射状态下，各缸喷油过程的均匀性和稳定性下降。

发明内容

本发明的目的在于提供能实现灵活控制增压比以达到不同喷射效果，提高喷油均匀性和稳定性的带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，其特征是：包括喷油器、共轨管、油箱，喷油器通过高压油管连接共轨管，油箱分别连通高压油管和喷油器；所述喷油器包括喷油器体、蓄压腔壁、增压控制阀部分、三级活塞组件、喷油控制阀部分、针阀部分，增压控制阀部分和三级活塞自上而下安装在喷油器体里，喷油控制阀部分和针阀部分自上而下设置在紧帽里，紧帽固定在喷油器体下方，蓄压腔壁固定在增压控制阀部分上方，蓄压腔壁里设置蓄压腔和高压油路，蓄压腔连通高压油路；

所述增压控制阀部分包括增压控制阀上阀座、增压控制阀中间阀座、双电磁阀限位孔板、增压活塞限位孔板、增压控制阀阀杆、一级衔铁、二级衔铁、菌状套筒，增压控制阀上阀座、增压控制阀中间阀座、双电磁阀限位孔板和增压活塞限位孔板自上而下设置，增压控制阀阀杆的头部位于由双电磁阀限位孔板和增压活塞限位孔板构成的增压控制阀阀腔里，其外部为菌状套筒，增压控制阀阀杆的尾部安装二级衔铁，增压控制阀阀杆的中部安装一级衔铁，二级衔铁位于增压控制阀中间阀座里，一级衔铁位于双电磁阀限位孔板里，增压控制阀上阀座里缠绕二级电磁铁线圈，增压控制阀中间阀座里缠绕一级电磁铁线圈，增压控制阀阀杆尾部与其上方的增压控制阀上阀座之间设置增压控制阀阀杆复位弹簧，增压控制阀阀杆位于一级衔铁下方的部分套有一级衔铁固定弹簧，菌状套筒的伸出部分与下方的增压活塞限位孔板之间设置菌状套筒弹簧，增压控制阀阀杆的头部加工有T型回油通路，T型回油通路包括相通的竖直通路和横向通路，双电磁阀限位孔板上设置增压节流孔、二级增压油路，增压活塞限位孔板上设置一级增压油路和低压泄油孔，增压节流孔、二级增压油路、一级增压油路和低压泄油孔均连通增压控制阀阀腔，增压节流孔的另一端连通高压油路，低压泄油孔连通油箱；

所述三级活塞组件包括增压活塞、活塞回位弹簧，增压活塞为三级台阶柱体结构，自上而下分别为第一-第三柱体，且直径递减，第一柱体与其上方的增压活塞限位孔板之间形成活塞腔，活塞腔通过增压活塞限位孔板里的孔连通高压油路，第一柱体和第二柱体与喷油器体之间形成一级增压腔，第二柱体和第三柱体与喷油器体之间形成二级增压腔，第三柱体与其下方的喷油器体之间形成三级增压腔，三级增压腔里安装活塞回位弹簧，一级增压腔连通一级增压油路，二级增压腔连通二级增压油路，三级增压腔通过单向阀连通高压油路，三级增压腔下部开有增压油路；

所述喷油控制阀部分包括喷油控制阀上阀座、喷油控制阀限位孔板、针阀限位孔板、喷油控制阀阀杆、衔铁，喷油控制阀上阀座、喷油控制阀限位孔板和针阀限位孔板自上而下设置，喷油控制阀阀杆设置在喷油控制阀限位孔板里，喷油控制阀阀杆的顶端安装衔铁，衔铁与其上方的喷油控制阀上阀座之间安装喷油控制阀阀杆回位弹簧，喷油控制阀阀杆回位弹簧外部的喷油控制阀上阀座里缠绕电磁铁线圈，喷油控制阀阀杆里设置低压泄油孔，喷油控制阀限位孔板和针阀限位孔板构成喷油控制阀阀腔，喷油控制阀阀杆下部包括锥形凸起，喷油控制阀限位孔板上设置喷油控制阀进油路，喷油控制阀进油路连通高压油路，针阀限位孔板上设置进油量孔，进油量孔连通喷油控制阀阀腔；

所述针阀部分包括喷嘴、针阀、控制腔滑块、缸，针阀设置在喷嘴里并与喷嘴形成盛油槽，喷嘴下端开设喷孔，喷嘴里设置盛油槽油路，盛油槽油路连通盛油槽和增压油路，针阀顶部套有针阀弹簧，针阀并与其上方的控制腔滑块以及缸之间形成控制腔，针阀与控制腔滑块之间设置控制腔弹簧，控制腔滑块上方设有控制腔进油节流孔a、控制腔进油节流孔b、中间油路和控制腔进油油路，缸上设有控制腔进油孔，控制腔滑块的上表面凹槽与低压油路连通，控制腔进油孔连通高压油路，中间油路连通控制腔和进油量孔，控制腔进油油路连通控制腔。

本发明还可以包括：

1、无增压模式下工作时，增压控制阀部分不通电，单向阀打开；当喷油控制阀部分通电时，衔铁带动喷油控制阀阀杆向上运动从而打开低压泄油孔，控制腔内的燃油通过喷油控制阀阀杆中的低压泄油孔进入到电磁阀腔，再经过设置在电磁阀腔中的低压油路返回到低压油箱内；当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力小于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座，停止喷油。

2、当低增压模式下工作时，增压控制阀部分的一级电磁铁线圈通电，一级衔铁带动增压控制阀阀杆向上运动，菌状套筒在菌状套筒弹簧弹簧力的作用下随着增压控制阀阀杆向上抬起，将低压泄油孔打开，直到将菌状套筒上方的锥面密封；一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经低压泄油孔回到低压油箱内，此时活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，衔铁带动喷油控制阀阀杆向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回低压油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座，停止喷油；当增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀复位弹簧的弹簧力作用下带动菌状套筒一起落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开菌状套筒上端的锥面密封，高压燃油通过一级增压油路重新进入一级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置。三级增压腔内的压力降低，单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

3、高增压模式下工作时，增压控制阀部分的一级电磁铁线圈通电，一级衔铁带动增压控制阀阀杆向上运动；菌状套筒在菌状套筒弹簧弹簧力的作用下随着增压控制阀阀杆向上抬起，直到将菌状套筒上方的锥面密封的同时打开低压泄油孔；此时一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经低压泄油孔回到低压油箱内；增压控制阀部分的二级电磁铁线圈通电，二级衔铁带动增压控制阀阀杆脱离一级衔铁继续向上运动；此时增压控制阀阀杆脱离菌状套筒继续往上运动，将T型回油通路打开，二级增压腔内的燃油通过二级增压油路再通过菌状套筒中的T型回油通路流回到低压油箱内；此时活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力形成的合力，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，衔铁带动喷油控制阀杆向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回低压油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座，停止喷油；当增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀复位弹簧的弹簧力作用下带动菌状套筒一起落座，先将T型回油通路横向油路关闭，然后在将低压泄油孔关闭的同时打开菌状套筒上端的锥面密封，高压燃油通过一级增压油路和二级增压油路重新进入一级增压腔和二级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；三级增压腔内的压力降低，单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

本发明的优势在于：1、本发明的带控制腔滑块的蓄压式电控喷油器采用三级台阶圆台式的增压活塞，通过改变压力作用面积的方式来改变增压比，使盛油槽内的燃油压力能够根据实际工况来进行调整，有效的改善了喷油的灵活性，使柴油机能够更好的满足严格的排放法规要求，有效的提高柴油机的经济性和动力性；2、本发明采用的增压控制阀能够实现多级定位，实现多条增压油路的通断可控，从而调整增压活塞的高压油作用面积，保证电控喷油器增压比的灵活控制；3、喷油控制阀阀杆中的低压泄油孔与电磁阀腔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔回油，同时也起到了冷却电磁阀的作用，能够增加电磁阀工作的稳定性，另外控制阀阀杆中的低压泄油孔减小了喷油控制阀阀杆的质量，使喷油控制阀响应加快。4、蓄压腔18能够减缓燃油喷射时引起的压力波动，有利于对喷油量的精确控制，尤其是对于小油量的控制精度可显著提高。同时有利于降低共轨管对材料的要求，提高其使用寿命。蓄压腔18中设置有孔板结构，对从蓄压腔18流向喷油器高压油管的燃油起到节流和滤波的作用，从而减少喷油器中燃油的压力波动，减少循环喷油量波动，进一步更准确的控制高压共轨燃油系统多次喷射过程。5、控制腔进油节流孔和控制腔滑块进油通路的设计，会使控制腔内的燃油压力快速的升高，从而极大增加了针阀落座的速度，实现楔型喷射，减小多次喷射时，前一次喷射对下一次喷射的影响。同时控制腔滑块进油通路可以使控制腔滑块快速达到液力平衡。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为喷油器部分的整体结构示意图；

图3为增压控制阀部分结构示意图；

图4为三级增压组件结构示意图；

图5为喷油控制阀部分结构示意图；

图6为针阀部分结构示意图；

图7为控制腔部分放大图。

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1-7，本发明一种带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，包括共轨管9、高压油管7、高压油泵1、滤器3、油箱4、回油管2以及喷油器6构成，共轨管9右端分别与高压油泵1、滤器3和油箱4连通，共轨管9上开有多个液压油出口8，液压油出口8的个数根据内燃机气缸的个数确定，液压油出口8通过高压油管7与喷油器上开有的燃油进口20相连通，而喷油器上开有的低压回油口5通过回油管2连通油箱4。喷油器6部分由紧固帽10、蓄压腔壁11、增压控制阀部分12、三级活塞组件13、喷油控制阀部分14、针阀部分15、喷油器体17、蓄压腔18和滤波孔板19组成。所述的增压控制阀部分12主要由二级电磁铁线圈21与二级衔铁22、一级电磁铁线圈23与一级衔铁24、增压活塞限位孔板28、菌状套筒31、菌状套筒弹簧30、双电磁阀限位孔板34、增压控制阀阀杆36、一级衔铁固定弹簧35以及增压控制阀阀杆复位弹簧37组成，增压控制阀阀杆36头部开有T型回油通路26，菌状套筒31套在增压控制阀阀杆36头部，通过相对运动切断和打开T型回油通路26横向油路，T型回油通路26纵向油路与低压泄油孔29相连通，增压控制阀阀腔32与一级增压油路27、二级增压油路25和增压节流孔33相通，菌状套筒31位于增压控制阀阀腔32内。三级活塞组件13主要包括增压活塞44、活塞回位弹簧41和单向阀43，增压活塞44为三级台阶式圆台结构，增压活塞44与喷油器体17构成一级增压腔38、二级增压腔39和三级增压腔40，一级增压腔38与一级增压油路27相连通，二级增压腔39与二级增压油路25相连通，三级增压腔40与盛油槽56相连通，并通过单向阀43与高压油路相连通。喷油控制阀阀杆47内加工有低压泄油孔48，与电磁阀腔相连通，电磁阀腔与低压油箱相连通。控制腔滑块62放置在控制腔55内，控制控制腔55与高压油路和低压油路的连通，控制腔滑块62上设有控制腔进油节流孔a70、控制腔进油节流孔b69、控制腔中间油路63和控制腔进油油路62，同时，缸67上设有控制腔进油孔68，通过控制腔滑块62的运动分别与控制腔进油节流孔a70和控制腔进油节流孔b69相连。

图1为本发明整体结构示意图,包括共轨管9、高压油管7、高压油泵1、滤器3、油箱4、回油管2以及喷油器6。共轨管9右端通过分别与高压油泵1、滤器3和油箱4连通，共轨管9上开有多个液压油出口8，液压油出口8的个数根据内燃机气缸的个数确定，液压油出口8通过高压油管7与喷油器6上开有的燃油进口20相连通，而喷油器上开有的低压回油口5通过回油管2连通油箱4。

图2为带控制腔滑块的蓄压式电控喷油器6的整体结构，主要由紧固帽10、蓄压腔壁11、增压控制阀部分12、三级活塞组件13、喷油控制阀部分14、针阀部分15、喷油器体17以及滤波孔板19组成。紧固帽10通过螺纹将增压控制阀部分12紧扣固定在喷油器体17上，蓄压腔壁11通过螺纹将喷油控制阀部分14与针阀部分15压合在一起并紧扣固定在喷油器体17上，紧固帽10通过螺纹将蓄压腔18封闭，同时紧固帽10上加工有进油孔23用于将高压油引入到蓄压腔18。紧帽16通过螺纹将喷油控制阀部分14与针阀部分15压合在一起并紧扣固定在喷油器体17上。

图3为带控制腔滑块的蓄压式电控喷油器的增压控制阀部分12，增压控制阀部分12主要包括了二级电磁铁线圈21与二级电磁阀22、一级电磁铁线圈23与一级衔铁24、增压活塞限位孔板28、菌状套筒31、菌状套筒弹簧30、双电磁阀限位孔板34、增压控制阀阀杆36、一级衔铁固定弹簧35以及增压控制阀阀杆复位弹簧37。一级电磁铁线圈23与二级电磁铁线圈21叠加放置，其中二级电磁铁线圈21位于一级电磁铁线圈23的上方。双电磁阀限位孔板34与增压活塞限位孔板28形成增压控制阀阀腔32，双电磁阀限位孔板34上加工有增压节流孔33和二级增压油路25，增压节流孔33和二级增压油路25的一端都与增压控制阀阀腔32相连通，增压节流孔33另一端与高压油路相连通，将高压油引入增压控制阀阀腔32。增压活塞限位孔板34上加工有低压泄油孔29和一级增压油路27，低压泄油孔29和一级增压油路27都与增压控制阀阀腔32相连通，低压泄油孔29与低压油箱4连通。菌状套筒31放置在增压控制阀阀腔32内，菌状套筒31通过菌状套筒弹簧30压套在增压控制阀阀杆36的头部，增压控制阀阀杆36可以在菌状套筒31中上下滑动。增压控制阀阀杆36头部加工有T型回油通路26，T型回油通路26的竖直通路与菌状套筒31的通路相连，在菌状套筒31被紧压在增压控制阀阀杆36上时，T型回油通路26的横向通路是关闭的，当增压控制阀阀杆36相对菌状套筒31向上移动时，T型回油通路26打开。增压控制阀阀杆复位弹簧37将增压控制阀阀杆36与菌状套筒31压紧在增压活塞限位孔板28上，并将低压泄油孔29关闭。增压控制阀阀杆36穿过一级电磁铁线圈23中间的孔洞和双电磁阀限位孔板34，在一级电磁铁线圈23和双电磁阀限位孔板34之间放置有一级衔铁24，增压控制阀阀杆36穿过一级衔铁24中心，一级衔铁弹簧35将一级衔铁24固定在增压控制阀阀杆36上，一级衔铁24受到一级电磁铁线圈23的磁力作用，当一级衔铁24被吸合时，增压控制阀阀杆36可以脱离一级衔铁24向上运动。二级衔铁22放置于增压控制阀阀杆36顶端，并与增压控制阀阀杆36连接，二级衔铁22可以受到二级电磁铁线圈21的磁力作用。

增压活塞44、喷油器体17、活塞回位弹簧41和单向阀43共同构成了带控制腔滑块的蓄压式电控喷油器的三级活塞组件13，如图4所示。增压活塞44是一个三级台阶柱体结构，与增压活塞限位孔板28共同构成活塞腔45，高压油通过活塞限位孔板28上开的孔通入活塞腔45。增压活塞44与喷油器体17共同构成了一级增压腔38、二级增压腔39和三级增压腔40，其中一级增压腔38和二级增压腔39分别与一级增压油路27和二级增压油路25相连通，增压控制阀阀腔32内的高压油通过一级增压油路27和二级增压油路25分别进入一级增压腔36和二级增压腔37。三级增压腔40通过单向阀43与高压油路相连通，三级增压腔40内放置有活塞回位弹簧41，同时三级增压腔40下部还开有增压油路42，增压油路42将三级增压腔40内的油引入到盛油槽56。

电磁铁43、喷油控制阀阀杆47、衔铁52、喷油控制阀阀杆回位弹簧54和喷油控制阀限位孔板53共同构成了带控制腔滑块的蓄压式电控喷油器的喷油控制阀部分14，如图5所示。喷油控制阀限位孔板53和针阀限位孔板50共同构成了喷油控制阀阀腔49，喷油控制阀阀杆47下端是一个菌状结构，位于喷油控制阀阀腔49内。喷油控制阀阀杆47中间加工有低压泄油孔48，喷油控制阀阀杆回位弹簧54将喷油控制阀阀杆47紧压在针阀限位孔板50上，将低压泄油孔48关闭。喷油控制阀限位孔板53中开有高压油路通往喷油控制阀阀腔49，同时针阀限位孔板上也开有进油量孔51，进油量孔51一端与喷油控制阀阀腔49连通，另一端与控制腔55连通，将高压油引入到控制腔55中。

图6所示为带控制腔滑块的蓄压式电控喷油器的针阀部分15的结构示意图，包括针阀57、针阀弹簧60和喷嘴59。喷嘴59与针阀限位孔板构成控制腔55和盛油槽56，针阀弹簧60位于控制腔55内。喷嘴59下端开有喷孔58，当针阀弹簧60弹力和控制腔55内的压力形成的合力大于盛油槽56对针阀施加的压力时，针阀57落座将喷孔58关闭；当针阀57抬起时，喷孔58与盛油槽56连通，开始喷油。

图7为带控制腔滑块的电控喷油器的控制腔滑块结构放大图，主要包括控制腔滑块62、控制腔回位弹簧65、针阀上表面结构66和缸67组成。针阀上表面结构66、缸67和中间块下表面共同组成控制腔55。控制腔滑块62上方设有控制腔进油节流孔a70、控制腔进油节流孔b69、中间油路61和控制腔进油油路68，缸67上设有控制腔进油孔68，控制腔滑块62的上表面凹槽71与低压油路51联通。控制腔进油节流孔a70和控制腔进油节流孔b69随着控制腔滑块62运动，与控制腔进油孔68，进而联通高压油路。控制腔内的燃油，通过中间油路63和控制腔进油油路64流出控制腔55。

高压油泵1从油箱4中吸取燃油，在高压油泵1和油箱4之间设置有滤器3，燃油通过滤器3得到过滤。而后燃油被输送到共轨管9，共轨管9上开有多个液压油出口8，每个液压油出口8都通过高压油管7与喷油器6相连通，将高压燃油输送到喷油器的燃油进口20。燃油从燃油进口20进入到蓄压腔18，在蓄压腔18内横向设置有滤波孔板，蓄压腔18位于喷油器的最上方，分别与燃油进口和下方高压油路相连，高压油路在双电磁阀限位孔板34处引出一条支路，通过增压节流孔33进入到增压控制阀阀腔32中，再经过增压控制阀阀腔32分成两路，一路通过一级增压油路27进入一级增压腔38，另一路通过二级增压油路25进入到二级增压腔39。燃油继续往下在增压活塞限位孔板28处引出一条支路，这条支路通往活塞腔45。燃油在喷油器体17继续往下并在其中分成两路：一路继续往下通过喷油控制阀限位孔板53中的高压油路进入到喷油控制阀阀腔49，再通过进油量孔51进入控制腔55；另一路通过单向阀38进入到三级增压腔35中，再向下经过增压油路38进入到盛油槽56内。另一部分依次通过控制腔进油孔68和控制腔进油节流孔b69进入控制腔55中。在向控制腔供油的(控制腔建压)过程中，通过中间油路61和控制腔进油节流孔b69流入的燃油，会首先聚集在控制腔滑块的上表面环槽71，通过控制腔滑块中间油路63向下流动。由于此时控制腔滑块62上表面的燃油压力大于下表面的燃油压力和弹簧力的合力，压力差会使控制腔滑块62在高压燃油的作用下向下移动，打开控制腔滑块进油油路64和控制腔进油节流孔a70。此时高压燃油分别通过控制腔进油节流孔a70，控制腔进油节流孔b69和中间油路61流入控制腔中，然后经控制腔滑块中间油路63和控制腔滑块进油油路64向下流动，使控制腔压力增加，直到控制腔内的燃油压力和针阀复位弹簧的合力大于盛油槽内燃油压力时，针阀落座。此时系统处于液力平衡状态，控制腔内的燃油压力也保持一致，由于控制腔滑块上下表面积相同，控制腔滑块62会受到回复弹簧65的作用处于初始状态，压紧中间块表面。此时活塞腔45内的液压力小于一级增压腔38、二级增压腔39和三级增压腔40内的液压力以及活塞回位弹簧41的弹力形成的合力，增压活塞44处于最高位置，因此三级增压腔40内的燃油不被增压。同时盛油槽56内的压力与针阀弹簧60形成的合力大于控制腔55内的压力，此时针阀57落座。根据喷油过程的不同，喷油器可分为三种不同的工作模式：无增压模式、低增压模式和高增压模式。

当喷油器在无增压模式下工作时，增压控制阀部分12不通电，由于此时三级活塞各个作用面的压力平衡，单向阀43打开，因此三级增压腔40内的燃油压力并不增加，盛油槽56内的燃油压力等于单向阀另一边的压力。当喷油控制阀部分14通电时，电磁铁46吸引衔铁52，衔铁52带动喷油控制阀阀杆47向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔48，控制腔55内的燃油通过喷油控制阀阀杆47中的低压泄油孔48进入到电磁阀腔，再经过设置在电磁阀腔中的低压油路返回到低压油箱4内，从而控制腔55内的压力降低。当控制腔55内的压力和针阀弹簧60的弹力形成的合力小于盛油槽56内燃油向上的液压力时，针阀57向上抬起，喷孔58打开，喷油器开始喷油。当喷油控制阀部分14断电时，喷油控制阀阀杆47在喷油控制阀阀杆回位弹簧54的弹力作用下落座，在将低压泄油孔48关闭的同时打开高压油路，控制腔55通过进油量孔51重新建压，当控制腔55内的压力和针阀弹簧60的弹力形成的合力大于盛油槽56内燃油向上的液压力时，针阀57重新落座，喷油器停止喷油。

当喷油器在低增压模式下工作时，增压控制阀部分12的一级电磁铁线圈23通电，一级电磁铁吸引一级衔铁24，一级衔铁24带动增压控制阀阀杆36向上运动到一级电磁铁限位处。菌状套筒31在菌状套筒弹簧30弹簧力的作用下随着增压控制阀阀杆36向上抬起，将低压泄油孔29打开，直到将菌状套筒31上方的锥面密封。一级增压腔38内的燃油通过一级增压油路27流经低压泄油孔29回到低压油箱4内，此时一级增压腔38内的压力降低，活塞腔45内的压力大于一级增压腔38、二级增压腔39和三级增压腔40内的压力与活塞回位弹簧41的弹力之和，增压活塞44向下运动，三级增压腔40的进油口处的单向阀43关闭，三级增压腔40内的燃油压力受压升高，进而导致盛油槽56内的燃油压力升高。随后喷油控制阀3部分通电，电磁铁46吸引衔铁52，衔铁52带动喷油控制阀阀杆47向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔48，控制腔55内的燃油通过低压泄油孔48流回低压油箱4内。此时控制腔55内的压力降低，当其压力与针阀复位弹簧57的合力小于盛油槽56内燃油对针阀57的液压力时，针阀57向上抬起，喷孔58打开，喷油器开始喷油。当喷油控制阀部分14断电时，喷油控制阀阀杆47在喷油控制阀阀杆回位弹簧54的弹力作用下落座，在将低压泄油孔48关闭的同时打开高压油路，控制腔55通过进油量孔重新建压，当控制腔55内的压力和针阀弹簧60的弹力形成的合力大于盛油槽56内燃油向上的液压力时，针阀57重新落座，喷油器停止喷油。当增压控制阀部分12断电时，增压控制阀阀杆36在增压控制阀复位弹簧37的弹簧力作用下带动菌状套筒31一起落座，在将低压泄油孔29关闭的同时打开菌状套筒31上端的锥面密封，高压燃油通过一级增压油路27重新进入一级增压腔38，此时活塞腔45内的压力小于一级增压腔38、二级增压腔39和三级增压腔40内的压力与活塞回位弹簧41的弹力之和，增压活塞44向上回到初始位置。三级增压腔40内的压力降低，单向阀43再次打开，燃油通过单向阀43进入到三级增压腔41内再进入到盛油槽56。

当喷油器在高增压模式下工作时，首先增压控制阀部分12的一级电磁铁线圈23通电，一级电磁铁吸引一级衔铁24，一级衔铁24带动增压控制阀阀杆36向上运动到一级电磁铁限位处。菌状套筒31在菌状套筒弹簧30弹簧力的作用下随着增压控制阀阀杆36向上抬起，直到将菌状套筒31上方的锥面密封的同时打开低压泄油孔29。此时一级增压腔38内的燃油通过一级增压油路27流经低压泄油孔29回到低压油箱4内，一级增压腔38压力降低。然后增压控制阀部分12的二级电磁铁线圈21通电，二级电磁铁吸引二级衔铁22，继而二级衔铁22带动增压控制阀阀杆36脱离一级衔铁24继续向上运动到二级衔铁限位处。此时增压控制阀阀杆36脱离菌状套筒31继续往上运动，将T型回油通路26打开，二级增压腔39内的燃油通过二级增压油路25再通过菌状套筒31中的T型回油通路26流回到低压油箱4内，二级增压腔39压力也发生下降。此时活塞腔45内的压力大于一级增压腔38、二级增压腔39和三级增压腔40内的压力与增压活塞回位弹簧41的弹力形成的合力，增压活塞44向下运动，三级增压腔40的进油口处的单向阀43关闭，三级增压腔40内的燃油压力升高，进而导致盛油槽56内的燃油压力升高。继而喷油控制阀部分14通电，电磁铁46吸引衔铁52，衔铁52带动喷油控制阀杆47向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔48，控制腔55内的燃油通过低压泄油孔48流回低压油箱4内。此时控制腔55内的压力降低，当其压力与针阀复位弹簧57的合力小于盛油槽56内燃油对针57阀的液压力时，针阀57向上抬起，喷孔58打开，喷油器开始喷油。当喷油控制阀部分14断电时，喷油控制阀阀杆47在喷油控制阀阀杆回位弹簧54的弹力作用下落座，在将低压泄油孔48关闭的同时打开高压油路，控制腔55通过进油量孔重新建压，当控制腔55内的压力和针阀弹簧60的弹力形成的合力大于盛油槽56内燃油向上的液压力时，针阀57重新落座，喷油器停止喷油。当增压控制阀部分12断电时，增压控制阀阀杆36在增压控制阀复位弹簧37的弹簧力作用下带动菌状套筒30一起落座，先将T型回油通路26横向油路关闭，然后在将低压泄油孔29关闭的同时打开菌状套筒31上端的锥面密封，高压燃油通过一级增压油路27和二级增压油路25重新进入一级增压腔38和二级增压腔39，此时活塞腔45内的压力小于一级增压腔38、二级增压腔39和三级增压腔40内的压力与增压活塞回位弹簧41的弹力之和，增压活塞44向上回到初始位置。三级增压腔40内的压力降低，单向阀43再次打开，燃油通过单向阀43进入到三级增压腔内40再进入到盛油槽56。

控制腔滑块工作原理：

当控制腔55与中间油路49联通时，此时中间油路49作为回油油路，控制腔55内的高压燃油流入回油油路。由于控制腔滑块62紧贴中间块表面，关闭控制腔滑块进油油路64，同时由于控制腔滑块中间油路节流孔63的节流作用，控制腔滑块下表面燃油压力下降的要比上表面燃油压力下降缓慢。在燃油压力差和弹簧的作用下，控制腔滑块62始终压紧中间块表面。此时，控制腔55内的燃油流入回油油路，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力小于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀57向上抬起，喷孔58打开，喷油器开始喷油。针阀57抬起过程中，控制腔55内的燃油一边通过中间油路61回油，一边由控制腔进油节流孔b69补充燃油，通过设计控制腔进油节流孔68和中间油路节流孔61的结构参数，时刻保证控制腔回油速率大于进油速率。由于燃油的补充，在针阀57抬起开始阶段，针阀的上升速率较慢。

当控制腔55与中间油路49联通断开时，回油油路关闭。此时控制腔55将通过中间油路49和控制腔进油节流孔68补充燃油。流入控制腔55的燃油会首先聚集在控制腔滑块62的上表面环槽71，通过控制腔滑块中间油路63向下流动。由于此时控制腔滑块上表面的燃油压力大于下表面的燃油压力和弹簧力的合力，压力差会使控制腔滑块62在高压燃油的作用下向下移动，打开控制腔滑块进油油路64和控制腔进油节流孔a70。流入控制腔55的燃油经控制腔滑块中间油路63和控制腔滑块进油油路64向下流动，使控制腔压力增加，直到控制腔内的燃油压力和针阀复位弹簧的合力大于盛油槽内燃油压力时，针阀57落座。控制腔进油节流孔58和控制腔滑块进油通路64的设计，会使控制腔55内的燃油压力快速的升高，从而极大增加了针阀57落座的速度，实现楔型喷射。同时控制腔滑块进油通路64以使控制腔滑块62快速达到液力平衡。

由喷油器的工作过程可知，本发明在工作过程中通过改变增压控制阀的动作响应，可实现不同的增压比以达到不同的喷油压力，使喷油器能够实现更为灵活的喷油特性。同时本发明采用了电磁式的喷油控制阀，这进一步提高了喷油器的响应速度以及控制精度，使多次喷射工作方式的实现成为可能。有效提高了柴油机的动力性和燃油的经济性。在喷油控制阀阀杆中设置回油通路，将回油油路设置在喷油控制阀中，起到了冷却电磁阀的作用，提高了本发明在工作中的可靠性。蓄压腔能够有效缓减燃油喷射时引起的压力波动，有利于对喷油量的精确控制，尤其是对于小油量的控制精度可显著提高。同时，当喷油器应用在共轨燃油系统中时，蓄压腔的稳压作用能够使柴油机共轨管的尺寸减小，这有利于降低共轨管对材料的要求，提高其使用寿命。同时，蓄压腔中设置有孔板结构，在孔板上钻有不同孔径的节流孔，对从蓄压腔流向喷油器高压油管的燃油起到节流和滤波的作用，从而减少喷油器中燃油的压力波动，减少循环喷油量波动，进一步更准确的控制高压共轨燃油系统多次喷射过程。

Claims (5)

1.带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，其特征是：包括喷油器、共轨管、油箱，喷油器通过高压油管连接共轨管，油箱分别连通高压油管和喷油器；所述喷油器包括喷油器体、蓄压腔壁、增压控制阀部分、三级活塞组件、喷油控制阀部分、针阀部分，增压控制阀部分和三级活塞自上而下安装在喷油器体里，喷油控制阀部分和针阀部分自上而下设置在紧帽里，紧帽固定在喷油器体下方，蓄压腔壁固定在增压控制阀部分上方，蓄压腔壁里设置蓄压腔和高压油路，蓄压腔连通高压油路；

所述增压控制阀部分包括增压控制阀上阀座、增压控制阀中间阀座、双电磁阀限位孔板、增压活塞限位孔板、增压控制阀阀杆、一级衔铁、二级衔铁、菌状套筒，增压控制阀上阀座、增压控制阀中间阀座、双电磁阀限位孔板和增压活塞限位孔板自上而下设置，增压控制阀阀杆的头部位于由双电磁阀限位孔板和增压活塞限位孔板构成的增压控制阀阀腔里，其外部为菌状套筒，增压控制阀阀杆的尾部安装二级衔铁，增压控制阀阀杆的中部安装一级衔铁，二级衔铁位于增压控制阀中间阀座里，一级衔铁位于双电磁阀限位孔板里，增压控制阀上阀座里缠绕二级电磁铁线圈，增压控制阀中间阀座里缠绕一级电磁铁线圈，增压控制阀阀杆尾部与其上方的增压控制阀上阀座之间设置增压控制阀复位弹簧，增压控制阀阀杆位于一级衔铁下方的部分套有一级衔铁固定弹簧，菌状套筒的伸出部分与下方的增压活塞限位孔板之间设置菌状套筒弹簧，增压控制阀阀杆的头部加工有T型回油通路，T型回油通路包括相通的竖直通路和横向通路，双电磁阀限位孔板上设置增压节流孔、二级增压油路，增压活塞限位孔板上设置一级增压油路和低压泄油孔，增压节流孔、二级增压油路、一级增压油路和低压泄油孔均连通增压控制阀阀腔，增压节流孔的另一端连通高压油路，低压泄油孔连通油箱；

所述三级活塞组件包括增压活塞、增压活塞回位弹簧，增压活塞为三级台阶柱体结构，自上而下分别为第一-第三柱体，且直径递减，第一柱体与其上方的增压活塞限位孔板之间形成活塞腔，活塞腔通过增压活塞限位孔板里的孔连通高压油路，第一柱体和第二柱体与喷油器体之间形成一级增压腔，第二柱体和第三柱体与喷油器体之间形成二级增压腔，第三柱体与其下方的喷油器体之间形成三级增压腔，三级增压腔里安装增压活塞回位弹簧，一级增压腔连通一级增压油路，二级增压腔连通二级增压油路，三级增压腔通过单向阀连通高压油路，三级增压腔下部开有增压油路；

所述喷油控制阀部分包括喷油控制阀上阀座、喷油控制阀限位孔板、针阀限位孔板、喷油控制阀阀杆、衔铁，喷油控制阀上阀座、喷油控制阀限位孔板和针阀限位孔板自上而下设置，喷油控制阀阀杆设置在喷油控制阀限位孔板里，喷油控制阀阀杆的顶端安装衔铁，衔铁与其上方的喷油控制阀上阀座之间安装喷油控制阀阀杆回位弹簧，喷油控制阀阀杆回位弹簧外部的喷油控制阀上阀座里缠绕电磁铁线圈，喷油控制阀阀杆里设置低压泄油孔，喷油控制阀限位孔板和针阀限位孔板构成喷油控制阀阀腔，喷油控制阀阀杆下部包括锥形凸起，喷油控制阀限位孔板上设置喷油控制阀进油路，喷油控制阀进油路连通高压油路，针阀限位孔板上设置进油量孔，进油量孔连通喷油控制阀阀腔；

所述针阀部分包括喷嘴、针阀、控制腔滑块、缸，针阀设置在喷嘴里并与喷嘴形成盛油槽，喷嘴下端开设喷孔，喷嘴里设置盛油槽油路，盛油槽油路连通盛油槽和增压油路，针阀顶部套有针阀弹簧，针阀并与其上方的控制腔滑块以及缸之间形成控制腔，针阀与控制腔滑块之间设置控制腔弹簧，控制腔滑块上方设有控制腔进油节流孔a、控制腔进油节流孔b、中间油路和控制腔进油油路，缸上设有控制腔进油孔，控制腔滑块的上表面凹槽与低压油路连通，控制腔进油孔连通高压油路，中间油路连通控制腔和进油量孔，控制腔进油油路连通控制腔。

2.根据权利要求1所述的带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，其特征是：无增压模式下工作时，增压控制阀部分不通电，单向阀打开；当喷油控制阀部分通电时，衔铁带动喷油控制阀阀杆向上运动从而打开低压泄油孔，控制腔内的燃油通过喷油控制阀阀杆中的低压泄油孔进入到电磁阀腔，再经过设置在电磁阀腔中的低压油路返回到低压油箱内；当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力小于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座，停止喷油。

3.根据权利要求1或2所述的带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，其特征是：当低增压模式下工作时，增压控制阀部分的一级电磁铁线圈通电，一级衔铁带动增压控制阀阀杆向上运动，菌状套筒在菌状套筒弹簧弹簧力的作用下随着增压控制阀阀杆向上抬起，将低压泄油孔打开，直到将菌状套筒上方的锥面密封；一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经低压泄油孔回到低压油箱内，此时活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，衔铁带动喷油控制阀阀杆向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回低压油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座，停止喷油；当增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀复位弹簧的弹簧力作用下带动菌状套筒一起落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开菌状套筒上端的锥面密封，高压燃油通过一级增压油路重新进入一级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置，三级增压腔内的压力降低，单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

4.根据权利要求1或2所述的带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，其特征是：高增压模式下工作时，增压控制阀部分的一级电磁铁线圈通电，一级衔铁带动增压控制阀阀杆向上运动；菌状套筒在菌状套筒弹簧弹簧力的作用下随着增压控制阀阀杆向上抬起，直到将菌状套筒上方的锥面密封的同时打开低压泄油孔；此时一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经低压泄油孔回到低压油箱内；增压控制阀部分的二级电磁铁线圈通电，二级衔铁带动增压控制阀阀杆脱离一级衔铁继续向上运动；此时增压控制阀阀杆脱离菌状套筒继续往上运动，将T型回油通路打开，二级增压腔内的燃油通过二级增压油路再通过菌状套筒中的T型回油通路流回到低压油箱内；此时活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力形成的合力，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，衔铁带动喷油控制阀杆向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回低压油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座，停止喷油；当增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀复位弹簧的弹簧力作用下带动菌状套筒一起落座，先将T型回油通路横向油路关闭，然后在将低压泄油孔关闭的同时打开菌状套筒上端的锥面密封，高压燃油通过一级增压油路和二级增压油路重新进入一级增压腔和二级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；三级增压腔内的压力降低，单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

5.根据权利要求3所述的带控制腔滑块的蓄压式电控燃油喷射系统，其特征是：高增压模式下工作时，增压控制阀部分的一级电磁铁线圈通电，一级衔铁带动增压控制阀阀杆向上运动；菌状套筒在菌状套筒弹簧弹簧力的作用下随着增压控制阀阀杆向上抬起，直到将菌状套筒上方的锥面密封的同时打开低压泄油孔；此时一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经低压泄油孔回到低压油箱内；增压控制阀部分的二级电磁铁线圈通电，二级衔铁带动增压控制阀阀杆脱离一级衔铁继续向上运动；此时增压控制阀阀杆脱离菌状套筒继续往上运动，将T型回油通路打开，二级增压腔内的燃油通过二级增压油路再通过菌状套筒中的T型回油通路流回到低压油箱内；此时活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力形成的合力，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，衔铁带动喷油控制阀杆向上运动从而将锥面密封并打开低压泄油孔，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回低压油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座，停止喷油；当增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀复位弹簧的弹簧力作用下带动菌状套筒一起落座，先将T型回油通路横向油路关闭，然后在将低压泄油孔关闭的同时打开菌状套筒上端的锥面密封，高压燃油通过一级增压油路和二级增压油路重新进入一级增压腔和二级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；三级增压腔内的压力降低，单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

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