CN109098907A - 无针阀预压弹簧柴油喷油器 - Google Patents

Abstract

一种无针阀预压弹簧的柴油喷油器，其特征是，喷油器控制阀的阀座采用长孔T型柱结构（2001c），液体通过控制阀的阀座的长孔来控制针阀的尾部液压；T型先导阀座采用浮动安装结构：T型控制阀阀座的大端向下，T型先导阀座长柱滑动装配在喷油器体的中心孔中，T型控制阀阀座的大端和喷油器体的中心孔设有相互配合的密封座面，T型控制阀阀座下端液压力使T型控制阀阀座的密封面压在喷油器体上的密封面上，针阀尾部不安装针阀弹簧，当发动机停机或刚启动，控制阀弹簧也起到了针阀预压弹簧的作用，使针阀关闭；控制阀关闭时，针阀尾部压力高于针阀前端压力，依靠压力差使针阀关闭。

Description

无针阀预压弹簧柴油喷油器

技术领域

本发明于柴油机喷油领域，尤其是高压共轨电控喷油领域。

背景技术

公知的高压共轨电控喷油器，整体结构为先导式液压阀，主要结构可分为三个部份，针阀部份、先导阀部份和电磁铁部份。１、针阀部份：也叫喷油器偶件，包含带多个喷嘴的针阀体和针阀，针阀体与高压柴油相通，这是直接控制喷油器的执行部件，由于针阀受力面积大，柴油压力高，同时受安装空间限制，不能用电磁铁直接驱动；2、先导阀：先导阀也叫控制阀，是高速电控液压阀，通过高速液压阀将电磁铁的电磁力通过液压放大后，控制针阀的升降，来实现控制喷油。目前主要的先导阀和控制机构有二类结构：（1）以博世（BOSCH)为代表的带控制柱塞的结构，先导阀的阀体为球体，先导阀的阀座为锥形，先导阀安装位置较高，距离针阀体较远，先导阀阀座的锥底有排油量孔与控制液压缸相通，控制阀体上设置有进油量孔，控制液压缸由的控制柱塞和控制阀体组成，偶件的针阀与控制柱塞串装在一起，控制柱塞的直径大于偶件针阀直径，偶件的针阀和控制柱塞之间设有回油孔，偶件的针阀上安装预压弹簧，通过电磁阀控制液压缸体的压力，实现针阀和控制柱塞总体受力情况改变，先导阀开启时，控制液压缸体内的压力降低，针阀和控制柱塞合力使针阀抬起，电磁阀关闭时，控制液压缸体的压力升高，针阀和控制柱塞合力使针阀关闭。（2）以德尔福（Delphi)为代表的无控制柱塞式，先导阀紧邻针阀安装，先导阀直接控制针阀尾部液体压力来实现针阀的升降。3、驱动部份，驱动部份产生先导阀的驱动力，现有结构有电磁铁式、压电式、和磁致伸缩式，弹簧将先导阀的阀体压在阀座上，使先导阀关闭，电磁驱动力克服弹簧力使先导阀打开。

公知的高压共轨电控喷油器为了保证针阀的初始密封，针阀上安装上针阀弹簧，针阀弹簧一端顶在针阀的弹簧座上，一端顶在喷油器体的弹簧座上。对于以德尔福（Delphi)为代表的无控制柱塞的结构，先导阀控制针阀尾部压力来控制针阀升降，安装针阀弹簧的位置的空隙空间与针阀尾部的液压缸连在一起，增加了液压缸的体积，由于控制液压缸压力变化大，液体的弹性使针阀的响应速度降低。

对于以博世（BOSCH)为代表的带控制柱塞的结构，由于针阀尾部与回油口相通，针阀弹簧本身不会引起响应速度降低，但控制柱塞质量大，控制柱塞和针阀的总质量为阀体的运动质量，在相同的响应速度下，要求更高的驱动力，同时针阀关闭时，针阀与针阀座的冲击力较大。

以博世（BOSCH)为代表的喷油器，先导阀的阀球顶杆穿过电磁铁的中心孔，阀球顶杆与衔铁为同心滑动配合安装，顶杆上部（靠近线圈方向）直径大于电磁铁的衔铁中心孔直径，顶杆尾部安装弹簧，该结构顶柱相对衔铁向下的运动可传递给衔铁，顶柱相对衔铁向上的运动不传递给衔铁，衔铁相对顶柱向上运动可传递给顶柱，衔铁相对顶柱向下运动不能传递给顶柱，顶柱向下运动，阀球与球座接触时，顶柱速度快速降低，顶柱相对衔铁向上运动，衔铁继续向下运动，阀座与球座不会受衔铁的冲击力，同样，当衔铁向上运动，与电磁铁的上半部份接触时，衔铁也不接受顶柱的冲击力。但是为了实现该功能，衔铁与顶柱之间为间隙滑动配合，同时为了保证有效的导向，顶柱必须有较大的直径和高度，这样顶柱的质量较大，反过来又增加了衔铁的直径，最终该结构减少的冲击力大量抵消，同时衔铁缓冲升程的存在，也降低了响应速度。

发明内容

解决的技术问题是：解决影响现有电控喷油器响应速度的问题，以及针阀、控制阀冲击力大问题。

具体技术方案：喷油器控制阀的阀座采用长孔T型柱结构，液体通过先导阀座的长孔来控制针阀的尾部液压，控制针阀的升降，取消了以博世（BOSCH)为代表的喷油器的控制柱塞；T型先导阀座采用浮动安装结构： T型控制阀阀座的大端向下， T型先导阀座长柱滑动装配在喷油器体的中心孔中，T型控制阀阀座的大端和喷油器体的中心孔设有相互配合的密封座面，T型控制阀阀座下端液压力使T型控制阀阀座的密封面压在喷油器体上的密封面上；针阀尾部不安装针阀弹簧，当发动机停机或刚启动，T型控制阀系统压力较低时，T型控制阀阀座下端面压力小于控制阀弹簧力时，控制阀弹簧力驱动T型控制阀座，使T型控制阀座压在针阀尾部，使针阀关闭，控制阀弹簧也起到了针阀预压弹簧的作用。

在主进油路上设置压力调节机构，使针阀打开时，进入针阀下部的柴油压力降低，控制阀关闭时，针阀尾部压力高于针阀前端压力，依靠压力差使针阀关闭。

优化的主油路液压调压机构为弹簧调压阀串接节流量孔垫的结构。从上至下依次为调压阀座、调压阀芯、调压弹簧，节流量孔垫。

简化的主油路液压调压机构为单纯的节流孔结构，无弹簧调压阀。

优化的主油路液压调整机构设置在喷油器偶件体上，锥形节流量孔芯安装在喷油器偶件体进油道上锥孔内。

优化的控制油入口通过在喷油器体主油道和喷油器体中心孔之间设置进油量孔。

优化的控制阀为锥座球阀结构，驱动机构为EI式电磁铁结构，电磁铁衔铁与衔铁导向柱固定在一起，衔铁导向柱向下安装在导向套内，导向柱顶在球座上，衔铁上端面顶在控制阀弹簧上，取消以博世公司（BOSCH)为代表的衔铁缓冲结构，减小运动体系的质量。

优化的电磁铁衔铁为槽状排液电磁铁衔铁，导向柱外周设置纵向槽，作为排油通道，同时减小运动质量，减小磁路漏磁。

优化的电磁铁衔为内孔排液衔铁，导向柱设置中心通孔，作为排油通道，导向柱端部设导液槽，同时减小运动质量，减小磁路漏磁，控制阀排出的柴油对电磁铁起到冷却作用。

电磁铁衔铁导向柱的导向套与喷油器中心孔同心，导向套向上凸起一段长度（2~5mm）增加衔铁下表面与喷油器体之间的气隙，减小磁路漏磁。

优化电磁铁铁心为带中心孔的多层（2~4层）双环结构。

本发明新型的有益效果为：通过带长孔的T型控制阀来控制针阀尾部液压来控制针阀升降，取消了控制阀柱，减小了针阀运动体的总质量，可提高响应速度，降低针阀的冲击力。

T型控制阀阀座采用浮动安装结构，T型控制阀下端面液体压力使T型控制阀座密封面压在喷油器体的密封面上，减小了安装工序，同时T型先导阀座与阀球接触时，T型先导阀座的T型柱长度缩短，可吸收部份控制阀球的冲击力。

通过T型控制阀座的浮动安装，控制阀的弹簧同时起到了针阀预压弹簧的作用，针阀尾部控制液压液体的体积，提高响应速度。

衔铁和导向柱一体化结构，导向柱向下同时起球阀顶柱的作用，降低运动体系的质量，减小衔铁的直径。

通过电磁铁衔铁导向柱的导向套向上凸起一段长度（2~5mm）增加衔铁下表面与喷油器体之间的气隙，减小磁路漏磁，减小衔铁直径。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明，

图1带控制柱塞喷油器结构原理图，

图2无控制柱塞喷油器结构原理图，

图3无针阀预压弹簧喷油器结构图，

图4无针阀预压弹簧喷油器控制阀局部图，

图5无针阀预压弹簧喷油器调压部份局部图，

图6电磁铁铁心方案二结构图，

图7槽状排液衔铁三维图，

图8内孔排液衔铁三维图，

图9主油路压力调整方案二结构图。

具体实施方式

图1是公知的带控制柱塞喷油器结构图，图中带中孔和锥形底座的偶件座（1001a)与带锥尖的阀针（1004a)同心滑动配合安装，偶件座（1001a)的锥形底座分布数个喷油孔，偶件座（1001a)上的油道（1002a）通过喷油器体（4000a）上的油道（4001a）与高压油相连，偶件座（1001a)上的油道（1002a）通过环状槽（1003a）进入阀针（1004a）与偶件座（1001a)下部的环形油道，阀针（1004a)下降，偶件座锥形底座与阀针（1004a) 锥尖接触时，喷油器关闭，阀针（1004a）上升，偶件座锥形底座与阀针（1004a) 锥尖分开时，喷油器打开喷油。

针阀尾部安装弹簧座（1005a），针阀弹簧（1006a）安装在弹簧座（1005a）和喷油器体（4000a）的弹簧座上，针阀弹簧（1006a）使阀针（1004a）产生向下的力，保证系统在高压油道中柴油压力较低时针阀关闭。

控制柱塞（2005a）滑动安装在控制阀座（2001a）的控制阀中孔中，控制柱塞（2005a）的尾部与控制阀座（2001a）中孔之间为控制油缸（2005a-1)，控制进油量孔（2004a）与控制油缸和高压油道（4001a）相通，控制阀座（2001a）上的排油量孔（2003a）使控制油缸和控制阀座（2001a）的锥形座相通，阀球（2002a）安装在控制阀锥形座（2006a）和阀球座（2007a）之间，喷油器体（4000a）设置回油孔（4002a），回油孔与控制柱塞（2005a）下段、针阀顶部，以及控制阀出油口相通，电磁阀导向顶柱（2008a）上部大直径段滑动安装在电磁铁导向孔（3005a）中，电磁阀导向顶柱下段小直径段滑动安装在衔铁（3004a）的中心孔中，电磁阀导向顶柱（2008a）中部台阶压在衔铁（3004a）的上端面上，电磁阀导向顶柱顶部安装电磁阀弹簧（2011a），衔铁（3004a）下部安装衔铁弹簧（2010a），控制阀座固定螺丝（2009a）压在控制阀座（2001a）上。

电磁铁为EI式电磁铁，电磁铁由双环结构（3001a、3002a）的铁芯和线圈(3003a）构成。

图1中电磁铁线圈（3003a）通电后，衔铁(3004a）向上运动，带动电磁阀导向顶柱（2008a）向上运动，阀球（2002a）向上打开，控制油从排油量孔（2003a）排出，控制柱塞（2005a）顶部压力降低，针阀（1004a）受到向上力大于弹簧（1006a）和控制柱塞（2005a）顶部压力之和，针阀（1004a）和控制柱塞（2005a）向上运动，针阀（1004a）打开，喷油器开始喷油。

当图1中电磁铁线圈（3003a）断电后，电磁阀导向顶柱在电磁阀弹簧（2011a）作用下向下运动，推动衔铁（3004a）、阀球座（2007a）、阀球（2002a）向控制阀座（2001a）运动，阀球（2002a）关闭，排油量孔（2003a）停止排油，控制柱塞（2005a）顶部压力升高，针阀（1004a）受到向上力小于弹簧（1006a）和控制柱塞（2005a）顶部压力之和，针阀（1004a）和控制柱塞（2005a）向下运动，针阀（1004a）关闭，喷油器停止喷油。

图1中控制柱塞（2005a）和针阀（1004a）同步运动，针阀（1004a）关闭时冲击力较大。

图1中电磁阀导向顶柱在电磁阀弹簧（2011a）作用下向下运动，推动衔铁（3004a）、阀球座（2007a）、阀球（2002a）向控制阀座（2001a）运动，当阀球（2002a）接触控制阀锥形座（2006a）时电磁阀导向顶柱（2008a）、阀球座（2007a）、阀球（2002a）快速停止，衔铁（3004a）继续向前运动，衔铁（3004a）与导向顶柱（2008a）脱离接触，衔铁（3004a）作用在阀球（2002a）上的冲击力减少。

图1中电磁阀导向顶柱在衔铁（3004a）作用下向上运动，当衔铁（3004a）与铁芯（3001a、3002a）接触时，衔铁（3004a）快速停止，导向顶柱在衔铁（3004a）继续向前运动，衔铁（3004a）与导向顶柱（2008a）脱离接触，衔铁（3004a）作用铁芯（3001a、3002a）上的冲击力减小。

图1电磁阀导向顶柱与衔铁（3004a）滑动配合，分为直径较大的导向段和直径较小的顶杆段，电磁阀导向顶柱整体质量较大，尽管在阀球（2002a）关闭时衔铁（3004a）加载到阀球（2002a）上的力减少，阀球（2002a）与控制阀锥形座（2006a）之间的冲击力仍较大。

图2是公知的无控制柱塞喷油器结构原理图，图中带中孔和锥形底座的偶件座（1001b)与带锥尖的阀针（1004b)同心滑动配合安装，偶件座（1001b)的锥形底座分布数个喷油孔，偶件座（1001b)上的油道（1002b）通过喷油器体（4000b）上的主油道（4001b）与高压油相连，主油道上设置有节流孔（4001b-1），偶件座（1001b)上的油道（1002b）通过环状槽（1003b）进入阀针（1004b）与偶件座（1001b)下部的环形油道，阀针（1004b)下降，偶件座锥形底座与阀针（1004b) 锥尖接触时，喷油器关闭，阀针（1004b）上升，偶件座锥形底座与阀针（1004b) 锥尖分开时，喷油器打开喷油。

图2中无控制柱塞喷油器，针阀尾部安装针阀弹簧（1006b），针阀弹簧（1004b）顶部与弹簧（1006b)安装空间为控制液压缸(1006b-1)，针阀弹簧（1006b）使阀针（1004b）产生向下的力，保证系统在高压油道中柴油压力较低时针阀关闭，同时提供针阀关闭力。

图2中无控制柱塞喷油器控制阀采用了带平衡机构的结构，阀芯（2002b）与衔铁（3004b）结合在一起，衔铁（3004b）上表面安装控制阀弹簧（2011b），阀芯上设锥形密封面（2002b-1）和滑动密封段（2002b-2 ) ，滑动密封段（2002b-2 )同时起导向作用，滑动密封段（2002b-2 )安装在阀座（2001b）的控制阀导向孔（2001b-2), 锥形密封面（2002b-1）与阀座（2001b）的锥形面（2001b-1）密封配合，阀座导向孔（2001b-2)与泄压孔（2001b-3）相通，阀芯（2002b）受到的液体压力是近平衡的，因此安装在衔铁（3004b）的控制阀弹簧（2010b）的弹簧力较小。

图2中无控制柱塞喷油器的电磁铁为EI式电磁铁，电磁铁由双环结构（3001b、3002b）的铁芯和线圈(3003b）构成。

图3~图5中描述了 本发明的无针阀预压弹簧喷油器结构，图中带中孔和锥形底座的偶件座（1001c)与带锥尖的阀针（1004c)同心滑动配合安装，偶件座（1001c)的锥形底座分布数个喷油孔，偶件座（1001c)上的油道（1002c）通过喷油器体（4000c）上节流量孔垫（1007c）、调压弹簧（1008c）、调压阀芯（1009c）与调压阀座之间间隙、油道（4001c）与高压油相连，偶件座（1001c)上的油道（1002c）通过环状槽（1003c）进入阀针（1004c）与偶件座（1001c)下部的环形油道，当阀针（1004c)下降，偶件座锥形底座与阀针（1004c） 锥头接触时，喷油器关闭，阀针（1004c）上升，偶件座锥形底座与阀针（1004c) 锥尖分开时，喷油器打开喷油。

图3~图5中无针阀弹簧喷油器，喷油器控制阀的阀座（2001c）采用长孔T型柱结构，控制阀的阀座包括锥形阀座（2006c）、中孔长柱体，下部大直径密封头（2001c-1），锥形阀座有出油量孔（2003c）与中心长孔（2005c）相通，中心长孔（2005c）与针阀（1004 c）的尾部液压缸（1004c-1）相通， T型控制阀的阀座采用浮动安装结构，T型控制阀的阀座长柱滑动装配在喷油器体（4000c）的中心孔中，T型控制阀座大直径密封头（2001c-1）端面液体压力使T型控制阀座的密封座压在喷油器体的密封座（4003c），控制油依次通过主油道（4001c）、进油量孔（2004c），控制阀座与中孔间隙、进入控制液压缸（1004c-1）；控制油从液压缸（1004c-1）依次通过中心长孔（2005c）出油量孔出油量孔（2003c），阀座（2006c）阀球（2002c）组成的控制阀及回油孔（4002c）排出。

图3~图5中，阀球（2002c）安装在锥形阀座（2006c）上，球座（2007c）安装在阀球（2002c），导向柱（2008c）顶在球座（2007c）上，导向柱（2008c）与衔铁（3004c）固定在一起，导向套（3005c）向上凸起，导向柱（2008c）安装在导向套（3005c），衔铁（3004c）上部安装控制阀弹簧（2010c），电磁铁外铁芯由双层L型环（3002c、3002c-1）叠成，内铁芯由带定位台阶的固定柱（3001c）和L型压环（3001c-1）组成，内铁芯固定柱（3001c）固定在铁芯安装体上，内铁芯固定柱（3001c）的台阶压在压环（3001c-1）上，压环（3001c-1）压在外铁芯由双层L型环（3002c、3002c-1）上，线圈（3003c）安装在外、内铁芯的环形空间内。

图6描述了第二种电磁铁铁芯实施方案，内外、铁芯（3001d-1、3001d-2、3002d、3002d-1）由两层U型环叠而成，U型环由带台阶的铁芯固定柱（3001d）固定。

图7展示了槽状排液衔铁形状，图中大盘状衔铁与导向柱固定在一起，导向柱的外周分布排液槽，本衔铁适合回油口位置高于电磁铁的外置式回油接口喷油器。

图8展示了内孔排液衔铁形状，图中大盘状衔铁与导向柱固定在一起（2008c-1），导向柱中心设置通孔，导向柱端部设导液槽，从控制阀排除的高压液直接流向电磁铁，对电磁铁起冷却作用，本衔铁特别适合回油口位置低于电磁铁的内置式回油接口喷油器，同时也适合回油口位置高于电磁铁的外置式回油接口喷油器。

图9展示了简化的主油路压力调整机构结构，图中偶件体斜油道（1002d）上段设置锥面油孔（1007d-1），锥形节流量孔芯（1007d）安装在锥面油孔（1007d-1）中，图中阀针(1004d) 减小长度，在喷油器偶件孔中安装行程调整垫（1004d-1），进油量孔（2004d）设置在喷油器体中孔口部向外张开的斜面上，

本发明的实施例喷油器体进油口和回油口为内置式，很显然本发明的方案同样适用于进油口和回油口为外置式的喷油器，不再详述。

Claims (8)

1.一种无针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是，喷油器控制阀的阀座采用长孔T型柱结构（2001c），液体通过控制阀的阀座的长孔来控制针阀的尾部液压；T型先导阀座采用浮动安装结构： T型控制阀阀座的大端向下， T型先导阀座长柱滑动装配在喷油器体的中心孔中，T型控制阀阀座的大端和喷油器体的中心孔设有相互配合的密封座面，T型控制阀阀座下端液压力使T型控制阀阀座的密封面压在喷油器体上的密封面上；针阀尾部不安装针阀弹簧，当发动机停机或刚启动，T型控制阀系统压力较低时，T型控制阀阀座下端面压力小于控制阀弹簧力时，控制阀弹簧力驱动T型控制阀座，使T型控制阀座压在针阀尾部，使针阀关闭，控制阀弹簧也起到了针阀预压弹簧的作用；在主进油路上设置压力调节机构，使针阀打开时，进入针阀下部的柴油压力降低，控制阀关闭时，针阀尾部压力高于针阀前端压力，依靠压力差使针阀关闭。

2.权利要求1所述针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是：主油路液压调压机构为弹簧调压阀串接节流量孔垫的结构，从上至下依次为调压阀座、调压阀芯（1009c）、调压弹簧（1008c），节流量孔垫（1007c）。

3.权利要求1所述针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是：主油路液压调压机构为锥形节流量孔芯（1007d），结构为在偶件体斜油道（1002d）上段设置锥面油孔（1007d-1），锥形节流量孔芯（1007d）安装在锥面油孔（1007d-1）中。

4.权利要求1所述针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是：主油路液压调整机构中阀座设置在喷油器体上，调压阀芯（1009c）安装在喷油器体的调压阀座上；调压弹簧（1008c）和节流量孔垫（1007c）安装在偶件的主油道上。

5.权利要求1所述针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是：电磁铁衔铁（3004c）与衔铁导向柱（2008c）固定在一起，衔铁导向柱向下安装在导向套内（3005c），导向柱顶在球阀座（2007c）。

6.权利要求1所述针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是：优化的电磁铁衔铁为槽状排液电磁铁衔铁，导向柱外周(2008c)设置纵向槽，作为排油通道。

7.权利要求1所述针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是：优化的电磁铁衔铁为内孔排液衔铁，衔铁与导向柱固定在一起（2008c-1），导向柱中心设置通孔，导向柱端部设导液槽。

8.权利要求1所述针阀预压弹簧柴油喷油器，其特征是：导向柱的导向套向上凸起一段2~5mm高度，增加衔铁下表面与喷油器体之间的气隙。