CN109184990B - 船用液力增压式微动态电控喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供船用液力增压式微动态电控喷油器包括、喷油器上体、电磁阀组件、喷油器中间体、增压器组件、针阀偶件、喷嘴。在增压器组件的喷油器下体上开有进油窗口、连通窗口、增压窗口、喷油窗口、回油窗口、重油进油窗口。增压窗口通过喷油器下体上的增压油道与针阀偶件的盛油槽连通，喷油窗口通过压力连通通道与针阀控制腔连通。增压器组件的增压活塞上开有槽，并与喷油器下体形成增压活塞环腔，增压活塞环腔通过回油窗口与伺服油回油路连通。喷油器下体上安装有限位销。本发明可以结构紧凑，油路配置简单，可以使用重油，可实现超高压喷射并具有微动态回油功能。

Description

船用液力增压式微动态电控喷油器

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系统。

背景技术

柴油机作为目前已知热效率最高、能量利用率最好的动力机械，在采用电子控制后变得更加清洁与智能。目前，柴油机在船用动力方面仍保持统治地位。燃油喷射系统是发动机的心脏，随着民众对油耗标准的日渐提高以及排放法规的日趋严格，柴油机燃油系统发展与改进的必要性不言而喻。

喷油器是柴油机燃油喷射系统的核心零部件之一。超高压喷油更有助于燃油的雾化与燃烧，船用柴油机，特别是大型船用柴油机，为了实现超高压喷射，在喷油器内设置增压装置是解决方法之一，而仅仅是增设增压装置的喷油器将使喷油器结构变长、重量加大许多。另外，出于经济性考虑，船用柴油机有相当占比燃用重油，对于电控喷油器来说，重油必须与电磁阀做出有效隔离，而若又仅仅增加隔离装置，将使得喷油器尺寸进一步加长；而且，油路将变得更加复杂；另外，车用喷油器中目前有产品已采用微动态回油技术，可以大幅降低动态回油量，提高喷油器的液压效率，船用喷油器也应积极尝试应用该项技术。

发明内容

本发明的目的在于提供能实现喷油器内增压与微动态回油的，同时能喷射重油的船用液力增压式微动态电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明船用液力增压式微动态电控喷油器，其特征是：包括喷油器上体、喷油器中间体、喷油器下体、电磁阀组件、增压器组件、针阀偶件，喷油器上体、喷油器中间体和喷油器下体自上而下设置，喷油器上体里设置伺服油进油口、伺服油回油口、重油进油口、伺服油主进油路、伺服油主回油路、伺服油回油支路，伺服油主进油路连通伺服油进油口，伺服油主回油路分别连通伺服油回油口和伺服油回油支路；

所述电磁阀组件包括端盖、铁芯、衔铁、阀杆，阀杆的上部设置在喷油器上体里，阀杆的下部伸入至喷油器中间体里，衔铁固定在阀杆的顶端，衔铁所在的腔连通回油节流孔，回油节流孔连通伺服油主回油路，衔铁的上方设置铁芯，铁芯的上方设置端盖，铁芯的中部设置电磁阀弹簧，电磁阀弹簧的两端分别顶在端盖和阀杆上，铁芯里缠绕线圈，阀杆与喷油器上体形成上部环腔，阀杆与喷油器中间体形成下部环腔和泄压腔，阀杆、喷油器上体、喷油器中间体三者之间形成中间环腔，阀杆内部设置相通的横向孔和纵向孔，横向孔和纵向孔构成泄压通道，喷油器中间体里设置进油通路、增压进油道、连通通道、伺服油连通通道，增压进油道连通下部环腔和伺服油主进油路，伺服油主进油路连通进油通路，连通通道连通中部环腔，伺服油主回油路分别连通伺服油回油支路和伺服油连通通道，伺服油回油支路连通上部环腔；

所述增压器组件包括增压活塞，增压活塞设置在喷油器下体里，喷油器下体里开有进油窗口、回油窗口、回油通道、重油进油窗口、重油进油道、增压窗口、增压油道、连通窗口、喷油窗口、压力连通通道，增压活塞包括大头端和小头端，小头端套有增压活塞弹簧，增压活塞弹簧的上下两端分别顶在大头端和增压器下体上，小头端与其下方的增压器下体之间形成增压腔，增压活塞弹簧所在位置为低压腔，大头端中部设置增压活塞环腔，增压活塞环腔上方的大头端上设置过渡槽，进油窗口连通进油通路，回油窗口通过回油通道连通伺服油连通通道，增压油道分别连通增压窗口和增压腔，重油进油道分别连通重油进油口和重油进油窗口，压力连通通道连通连通窗口和喷油窗口；

所述针阀偶件包括针阀体、针阀、喷嘴，喷嘴位于针阀体下方，针阀位于针阀体里并与针阀体之间形成盛油槽，针阀顶端伸入喷油器下体里并套有针阀弹簧，针阀弹簧所在位置为针阀控制腔，针阀控制腔连通压力连通通道，针阀体下端部为球状且开有通孔，针阀下端部为与针阀体球状下端部配合的针阀锥面，喷嘴里开设喷射通道，喷嘴端部开设喷孔。

本发明还可以包括：

1、喷油器上体里设置混合油回油口，喷油器下体里设置混合油回油道，混合油回油道连通混合油回油口，增压活塞的大头端加工有混合油集油槽，混合油集油槽通过混合油出油孔连通混合油回油道；针阀体里设置混合油出油道和针阀混合油集油槽，混合油出油道分别连通混合油回油道和针阀混合油集油槽。

2、进油窗口与连通窗口位于同一个周向面上，即进油窗口下沿面与连通窗口下沿面在同一平面上；喷油器下体上安装限定增压活塞位置的有限位销。

3、初始状态时，电磁阀线圈不通电，阀杆在电磁阀弹簧的力的作用下压在喷油器中间体的上端面上，与喷油器中间体实现平面密封，此时中间环腔与下部环腔隔断而与上部环腔连通，低压伺服油经连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体接触，此时增压活塞位于初始位置，过渡槽连通进油窗口与连通窗口，进油通路一路的高压伺服油经进油窗口、过渡槽、连通窗口进入压力连通通道，抵达针阀控制腔；在初始位置时增压活塞环腔下表面在轴向位置上高于喷油窗口上沿面，即此时增压活塞环腔与压力连通通道不连通，增压活塞肩面轴向位置上高于增压窗口下沿面，即低压腔与增压油道连通；当增压活塞位于初始位置时，在伺服油压力与针阀弹簧的弹簧力的作用下，针阀的针阀锥面与针阀体的针阀体座面接触实现线密封，阻止盛油槽与喷射通道连通；

当电磁阀线圈通电时，衔铁受电磁力上移，并带动阀杆上移使得阀杆与喷油器上体接触实现线密封从而切断中间环腔与上部环腔的连通；与此同时，阀杆的上移使得下部环腔与中间环腔连通，高压伺服油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，于是增压活塞在高压伺服油的作用下克服增压活塞弹簧的弹簧力下移，下移过程中首先增压活塞肩面遮盖住增压窗口，即切断了低压腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的重油；增压活塞继续下移，过渡槽上沿面运动至进油窗口下沿面以下，即隔断进油窗口与连通窗口的连通，增压活塞环腔下表面打开喷油窗口，压力连通通道与针阀控制腔内的高压伺服油依次通过喷油窗口、增压活塞环腔、回油窗口、伺服油连通通道流回伺服油主回油路并最终流回发动机伺服油箱，当盛油槽内的重油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的伺服油压力的合力时，针阀抬起，盛油槽内增压后的重油进入喷射通道并从喷孔喷出，增压活塞位于第二位置。

当期望的量的燃油被喷入发动机气缸后，电磁阀线圈断电，阀杆在电磁阀弹簧的作用下下移重新与喷油器中间体的上端面接触从而隔断下部环腔与中间环腔的连通，并同时使上部环腔与中间环腔连通，于是作用在增压活塞上表面上的高压伺服油依次通过连通通道、中间环腔、上部环腔、伺服油回油支路、伺服油主回油路流回伺服油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移，此时增压活塞将首先关闭喷油窗口，过渡槽与进油窗口、连通窗口连通，高压伺服油重新流入针阀控制腔；增压活塞还打开增压窗口，此时重油将沿着低压腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽里补充重油。

本发明的优势在于：本发明利用增压活塞41的上下移动同时实现了重油增压与燃油喷射所需的针阀控制腔泄压功能，减少了所需布置的油路数量，使得整个喷油器结构紧凑，相比一般带增压装置喷油器体积更小，重量更轻。在增压活塞41上设置过渡槽36，利用增压活塞41的下移切断喷油过程中针阀控制腔的高压油供给，实现了微动态回油，提高了喷油器的液压效率。重油直接以低压进入喷油器，可以不必在发动机外设置额外的增压泵对重油进行增压，节省了整机费用。针对喷油器燃用重油的特点，特别采用了伺服油对重油进行增压，并针对可能的油品泄漏问题设计了一套混合油回油路，有效保护了电磁阀的安全，提升了喷油器的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为A-A面剖视图；

图4为B-B面剖视图；

图5为电磁阀组件的结构；

图6为区域Ⅱ的局部放大图；

图7为区域Ⅲ的局部放大图；

图8为区域Ⅳ的局部放大图；

图9为针阀偶件的结构示意图。

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1-9，本发明的船用液力增压式微动态电控喷油器，主要由罩盖1、喷油器上体2、电磁阀组件3、喷油器中间体4、增压器组件5、针阀偶件6、喷嘴紧帽7、套筒8、挡圈9、喷嘴10等组成。电磁阀组件3装在喷油器上体2之中，罩盖1通过螺纹与喷油器上体2连接。喷油器上体2下部依次装有喷油器中间体4、增压器组件5、针阀偶件6并通过喷嘴紧帽7与喷油器上体2紧固。套筒8将喷嘴10压紧在针阀偶件6下端，挡圈9将套筒8固定在紧帽7上。

电磁阀组件3主要由端盖12、支架13、铁芯14、线圈15、衔铁16、阀杆23、电磁阀弹簧32等组成。阀杆23下部安装在喷油器中间体4之中，上部安装在喷油器上体2之中，阀杆23与喷油器中间体4、喷油器上体2之间形成下部环腔24、上部环腔26，三者间还形成中间环腔25，阀杆23的上下移动可以控制中间环腔25与下部环腔24以及中间环腔25与上部环腔26之间的通断。

增压器组件由喷油器下体39、增压活塞41、增压活塞弹簧40、限位销42组成。增压活塞41安装在喷油器下体39之中，两者间形成低压腔44与增压腔43。喷油器下体39上开有回油窗口37、进油窗口47、增压窗口48、重油进油窗口51、连通窗口54、喷油窗口57，这些窗口均由一个与喷油器中心线偏心的环槽与一个连通该环槽与其他油道的孔组成；重油进油窗口51连通低压腔44与重油进油道53，回油窗口37与伺服油主回油路18连通，增压腔43内流体压力随增压活塞41下移将发生变化。喷油器下体39上还设有增压油道50与压力连通通道58，前者与增压腔43和增压窗口48连通，后者与连通窗口54、喷油窗口57与针阀控制腔63均连通。增压活塞包括至少两个位置，分别为喷油器不喷油时的初始位置与喷油时的第二位置。增压活塞41上开有环槽并与喷油器下体39形成增压活塞环腔38，增压活塞环腔38通过回油窗口37与喷油器伺服油主回油路18连通，增压活塞环腔38内恒为低压伺服油。增压活塞41上还设有过渡槽36，过渡槽36随着增压活塞41的不同位置将连通或断开进油窗口47与连通窗口54。增压活塞41可以在喷油器下体39中上下运动以完成燃油增压和喷射的动作。限位销42安装在喷油器下体39上，位于增压活塞41下方。

针阀偶件由针阀66与针阀体67组成。针阀66安装在针阀体67中，针阀体67与喷油器下体39之间形成针阀控制腔63。针阀66上方安装有针阀弹簧64，针阀弹簧64位于针阀控制腔63之中，针阀控制腔63与压力连通通道58连通。针阀体67端部为球状且开有通孔。针阀体67上开有盛油槽69，盛油槽69内燃油压力与针阀控制腔63内的流体压力和针阀弹簧64的合力的相对大小将决定针阀66是否抬起，即决定喷油器是否喷油。

喷油器利用伺服油给重油增压，在所述喷油器上体2、喷油器中间体4、喷油器下体39设置有孔道组成伺服油进油路、伺服油回油路、重油进油路。伺服油进油路包括伺服油主进油路30、进油通路27、增压进油道28、压力连通通道58；伺服油回油路包括伺服油主回油路18、伺服油回油支路19、伺服油连通通道20；重油进油路包括重油进油道53、增压油道50。为解决增压用的伺服油与喷射用的重油的泄漏问题，所述喷油器还设计了混合油回油路，包括混合油回油道59、混合油出油道76。并在喷油器下体39上开设混合油集油槽60与出油孔61，在针阀体67上开设混合油集油槽68与混合油出油道76，均用以搜集伺服油与重油的泄漏，并通过混合油回油道59排出。

在喷油器工作过程中，线圈15通电时中间环腔25与下部环腔24连通而与上部环腔26隔断。增压活塞41受高压伺服油作用下移，首先关闭增压窗口48，在继续下移过程中对增压腔43、增压油道50及盛油槽69内的重油增压。同时，继续下移过程中紧接着隔断进油窗口47与连通窗口54的连通，使针阀控制腔63内不再有伺服油供入；随之再打开喷油窗口57，使针阀控制腔63内的油压降低，当盛油槽69内压力大于针阀控制腔63内压力与针阀弹簧64的合力时，针阀66抬起，盛油槽69内的增压后的重油进入喷嘴11并通过喷孔72喷出，此时称增压活塞位于第二位置。线圈15断电时，中间环腔25与上部环腔26连通而与下部环腔24隔断，增压活塞41停止下移并开始上移。首先关闭喷油窗口57，紧接着过渡槽36上移使进油窗口47与连通窗口54连通，针阀控制腔63内重新供入高压伺服油，最后打开增压窗口48。增压窗口48开启后，来自油箱的低压重油将补充进入盛油槽69、增压腔43等区域内。线圈15断电后的这些过程中盛油槽69内油压降低，针阀66保持落座，喷油器不喷油，直至增压活塞41回到初始位置，等待下一工作循环的开始。限位销42可限制增压活塞41下移的最大位移量，防止喷油量超过设计允许最大值。

如图1所示，电磁阀组件3装在喷油器上体2之中，罩盖1通过螺纹与喷油器上体2连接。喷油器上体2下部依次装有喷油器中间体4、增压器组件5、针阀偶件6并经喷嘴紧帽7与喷油器上体2拧紧。套筒8将喷嘴10压紧在针阀偶件6的下端，挡圈9将套筒8固定在紧帽7上。

电磁阀组件3由密封圈11、端盖12、支架13、铁芯14、线圈15、衔铁16、阀杆23、电磁阀弹簧32等组成。如图5所示，铁芯14固定在支架13上并一同安装在喷油器上体2之中。阀杆23下端安装在喷油器中间体4之中，上端安装在喷油器上体2中，两处安装位置的配合间隙都很小。阀杆23与喷油器中间体4之间形成下部环腔24与泄压腔22，与喷油器上体2之间形成上部环腔26，三者间还形成中间环腔25。阀杆23中间开设有横向孔与纵向孔，二者构成泄压通道29，泄压通道29连通泄压腔22和上部环腔26。阀杆23上部还设有循环出油孔31，循环出油孔31与泄压通道29连通。阀杆23通过挡圈与衔铁16连接。阀杆23上端安装有电磁阀弹簧32，电磁阀弹簧32另一端位于端盖12的座孔中，两者之间还设计有调整垫片33。端盖12与喷油器上体2之间安装有密封圈11，并最终通过罩盖1压紧限位。阀杆23受力可上下运动，从而控制中间环腔25与下部环腔24、上部环腔26的通断。在图5所示位置时，中间环腔25与上部环腔26连通而与下部环腔24隔断。喷油器上体2上设有伺服油主进油路30、伺服油主回油路18、伺服油回油支路19以及回油节流孔17，其中回油节流孔17与伺服油主回油路18连通。喷油器中间体4上设有进油通路27与增压进油道28，而且均与伺服油主进油路30连通，其中增压进油道28还与下部环腔24相连通。喷油器中间体4上还设有伺服油连通通道20与连通通道21，前者与伺服油主回油路18连通而后者与中间环腔25连通。

增压器组件5由喷油器下体39、增压活塞41、增压活塞弹簧40及限位销42组成。如图6所示，增压活塞41安装在喷油器下体39之中，两者之间的配合间隙很小。增压活塞弹簧41安装在喷油器下体39与增压活塞41之间，喷油器装配好后为预紧状态。增压活塞41与喷油器下体39之间形成低压腔44与增压腔43。增压活塞41大端外圆上中部位置开有一槽，该槽与喷油器下体39形成增压活塞环腔38，称其下表面为增压活塞环腔下表面62。增压活塞环腔38上方，增压活塞41外圆上还加工有过渡槽36。限位销42安装在喷油器下体39上，处于增压活塞41正下方。喷油器下体39上设有进油窗口47与回油窗口37，其均由一与喷油器中心线偏心的环槽与一个连通该环槽与其他的油道的孔组成，从图6中可看出进油窗口47与图5中的进油通路27连通，回油窗口37通过回油通道35与伺服油回油支路19连通。与进油窗口47和回油窗口37结构类似地，喷油器下体39上还开有增压窗口48、重油进油窗口51以及连通窗口54与喷油窗口57。如图7所示，增压窗口48与增压油道50连通，重油进油窗口51与重油进油道53连通。结合图3还可知，增压油道50与增压腔43连通，重油进油道53接重油进油口。图8为增压器组件5的另一个位置的剖面的局部放大图，由图可知，喷油器下体39上还设有混合油集油槽60、压力连通通道58与混合油回油道59，出油孔61连通混合油集油槽60与混合油回油道59；连通窗口54、喷油窗口57与压力连通通道58连通。结合图4可知，混合油回油道59连通混合油回油口。值得一提的是，图6中的进油窗口47与图8中的连通窗口54位于同一个周向面上，即二者在喷油器中心线上的位置相等。换句话说，进油窗口下沿面46与连通窗口下沿面55在垂直于喷油器中心线的同一平面上。

针阀偶件6由针阀66与针阀体67组成。如图9所示，针阀66安装在针阀体67之中，针阀体67与喷油器下体39之间形成针阀控制腔63，压力连通通道58与针阀控制腔63连通。针阀弹簧64安装在针阀控制腔63中，喷油器装配好后针阀弹簧64为预紧状态，针阀66受到针阀弹簧64向下的作用力，针阀66与针阀弹簧64之间设有调整垫片65。针阀体67上设有混合油集油槽68，与图8中的混合油集油槽60相似，用于搜集重油与伺服油的混合油，混合油出油道76连通混合油集油槽68与混合油回油道59。针阀体67上还开有盛油槽69，从图3易于得知盛油槽69与增压油道50连通。针阀控制腔63内的流体压力和针阀弹簧64的合力与盛油槽69内的流体压力的相对大小将决定针阀66的抬起与落座。喷嘴10安装在针阀体67上，喷嘴座面74与针阀体球面71接触实现周向密封。喷嘴10上设有喷射通道73，当针阀66抬起时，盛油槽69内的流体进入喷射通道73并通过喷孔72喷入发动机气缸。

以下再结合图1～9说明喷油器的工作过程：

本喷油器利用伺服油给重油增压，共配置有四条油路，分别为伺服油进油路，伺服油回油路，重油进油路以及混合油回油路。伺服油进油路包括伺服油主进油路30、进油通路27、增压进油道28、压力连通通道58；伺服油回油路包括伺服油主回油路18、伺服油回油支路19、伺服油连通通道20、回油通道35；重油进油路包括重油进油道53、增压油道50；混合油回油路包括混合油回油道59、混合油出油道76。下面依次说明。

伺服油从图1所示的伺服油进油口进入喷油器，通常伺服油为加压后的高压滑油。经过伺服油主进油路30，在喷油器中间体4处分成两部分，一部分经由增压进油道28抵达下部环腔24，另一部分通过进油通路27，向下流至进油窗口47处。图1所示伺服油回油口通常连接发动机油箱或储油装置，由于上部环腔26通过伺服油回油支路19与伺服油主回油路18连通，增压活塞环腔38通过回油窗口37、回油通道35、伺服油连通通道20与伺服油主回油路18连通，故上部环腔26与增压活塞环腔38内均为低压伺服油。另外，低压的伺服油由上部环腔26，经过泄压通道29、循环出油孔31流入电磁阀安装区域，再经回油节流孔17流回伺服油回油口，由此一直循环流动，可以为工作中的电磁阀散热。而下部环腔24中高压的伺服油，将沿着阀杆23与喷油器中间体4之间的间隙少量泄漏入泄压腔22，同样经循环出油孔31、回油节流孔17回流入伺服油回油口。

重油从图3所示重油进油口进入喷油器，经重油进油道53与重油进油窗口51进入低压腔44，值得指出的是，进入喷油器的重油均为低压，于是低压腔44内的油压为低压。

初始状态时，电磁阀线圈15不通电，阀杆23在电磁阀弹簧32的力的作用下压在喷油器中间体4的上端面上，与喷油器中间体4实现平面密封。此时中间环腔25与下部环腔24隔断而与上部环腔26连通，此时低压伺服油经连通通道21作用在增压活塞上表面34上。因低压腔44与此时增压活塞上表面34上作用的流体压力均为低压，在增压活塞弹簧40的力的作用下，增压活塞41位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体4接触。我们称此时增压活塞41位于初始位置。

参考图6～8，当增压活塞41位于初始位置时，过渡槽上沿面45轴向位置高于进油窗口下沿面46，当然也就高于连通窗口下沿面55，即过渡槽36连通进油窗口47与连通窗口45。进油通路27一路的高压伺服油经进油窗口47、过渡槽36、连通窗口45进入压力连通通道58，最终抵达针阀控制腔63；换句话说，初始状态下针阀控制腔63中的流体压力为高压。另外，在初始位置时增压活塞环腔下表面62在轴向位置上高于喷油窗口上沿面56，即此时增压活塞环腔38与压力连通通道58不连通。并且，在初始位置时增压活塞肩面52轴向位置上高于增压窗口下沿面49，即低压腔44与增压油道50连通。之前提到增压油道50与增压腔43连通，并与盛油槽69连通。故在初始状态时增压腔43、增压油道50、盛油槽69内均为低压重油。

由前所述可知，当增压活塞41位于初始位置时，针阀控制腔63内为高压伺服油而盛油槽69内为低压重油，在伺服油压力与针阀弹簧64的弹簧力的作用下，针阀66的针阀锥面70与针阀体66的针阀体座面75接触实现线密封，阻止盛油槽69与喷射通道73连通，此时喷油器不喷油。

当电磁阀线圈15通电时，衔铁16受电磁力上移，并带动阀杆23上移使得阀杆23与喷油器上体2接触实现线密封从而切断中间环腔25与上部环腔26的连通；与此同时，阀杆23的上移使得下部环腔24与中间环腔25连通。高压伺服油经过连通通道21作用在增压活塞上表面34上。由于之前时刻低压腔44、增压腔43内流体均为低压，于是增压活塞41在高压伺服油的作用下克服增压活塞弹簧40的弹簧力下移。下移过程中首先增压活塞肩面52遮盖住增压窗口48，即切断了低压腔44与增压油道50的连通。于是增压油道50、增压腔43、盛油槽69等构成了一个封闭空间，增压活塞41继续下移将压缩该封闭空间内的重油，即对该空间内重油进行增压，于是盛油槽69内的重油油压升高。

增压活塞41继续下移，紧接着过渡槽上沿面45运动至进油窗口下沿面46以下，即隔断进油窗口47与连通窗口54的连通，此后针阀控制腔63与压力连通通道58中不会再补充进入伺服油，直到两窗口重新连通。增压活塞41仍在下移，几乎是紧接着刚才的动作，增压活塞环腔下表面62打开喷油窗口57，压力连通通道58与针阀控制腔63内的高压伺服油开始依次通过喷油窗口57、增压活塞环腔38、回油窗口37、伺服油连通通道20流回伺服油主回油路18并最终流回发动机伺服油箱。针阀控制腔63内压力降低。综上可知，随着增压活塞41的下移，一方面盛油槽69内流体的压力升高，另一方面针阀控制腔63内的流体压力降低，当盛油槽69内的重油压力大于针阀弹簧64与针阀控制腔63内的伺服油压力的合力时，针阀66抬起，即针阀锥面70与针阀体座面75脱离，盛油槽69内的增压后的重油进入喷射通道73并从喷孔72喷出，即喷油器开始喷油动作。我们称喷油器喷油时增压活塞位于第二位置，由于喷油期间针阀控制腔63与压力连通通道58区域内没有高压伺服油进入，故喷油器实现了微动态喷油功能。

当期望的量的燃油被喷入发动机气缸后，电磁阀线圈15断电，阀杆23在电磁阀弹簧32的作用下下移重新与喷油器中间体4的上端面接触从而隔断下部环腔24与中间环腔25的连通，并同时使上部环腔26与中间环腔25连通。于是作用在增压活塞上表面34上的高压伺服油依次通过连通通道21、中间环腔25、上部环腔26、伺服油回油支路19、伺服油主回油路18流回伺服油箱，增压活塞上表面34上的油压降低，增压活塞41将在增压活塞弹簧40、增压腔43内油压的作用下上移。此时增压活塞41将首先关闭喷油窗口57，紧接着过渡槽36与进油窗口47、连通窗口54连通，高压伺服油重新流入针阀控制腔63使其压力迅速升高；接着刚才的动作，增压活塞41还将打开增压窗口48，此时重油将沿着低压腔44、增压窗口48流入增压油道50，即向增压油道50、增压腔43、盛油槽69里补充重油。在增压活塞41上移直至打开增压窗口48的过程中，盛油槽69内压力逐步降低，甚至低于从喷油器重油入口进入的重油油压。这样，在线圈15断电后，一方面针阀控制腔63内的油压快速升高，另一方面盛油槽69内油压快速降低，相比与常规的盛油槽内压力不变的喷油器，本喷油器针阀66将更加快速地落座，喷油器表现为断油更加干脆。

限位销42可限制增压活塞41下移的最大位移量，换句话说即约束了喷油器的最大喷油量，防止喷油器故障时增压活塞过分下移造成喷油量超过最大允许值。正常情况下增压活塞在喷油器工作循环内不会与限位销42接触。

经过一个喷油循环后增压活塞41回到初始位置，等待指令进行下一次喷油。值得指出的是，尽管前述进油窗口47与连通窗口54位于同一垂直于喷油器中心线的周向面上，但实际上可以理解的是，没有必要要求两窗口轴向高度完全一致，只需要当增压活塞41处于初始状态时过渡槽36与进油窗口47和连通窗口54均连通，当增压活塞41位于第二位置时过渡槽36与至少二者其中之一不连通即可。另外，值得指出的是，增压活塞环腔38在整个喷油过程中都保持与回油窗口37连通且流体流通面积足够大，以保证压力连通通道58与针阀控制腔63内的高压伺服油及时泄走。

由于增压活塞环腔38内总为低压伺服油，而低压腔44内总为低压重油，在喷油器的使用过程中，两种油都有可能通过增压活塞41与喷油器下体39之间的周向间隙泄漏入对方区域，由此带来伺服油受污染或伺服油消耗量大等隐患。为此特意设计了混合油集油槽60用于搜集泄漏的油，并通过出油孔61导入混合油回油道59，在通过图4所示混合油回油口统一搜集处理。混合油集油槽68也是基于同样的考虑设计的，由于针阀控制腔63内为伺服油而盛油槽69内为重油，混合油集油槽68将搜集二者的泄漏的油并同样通过混合油回油道59导出统一处理。

Claims (5)

1.船用液力增压式微动态电控喷油器，其特征是：包括喷油器上体、喷油器中间体、喷油器下体、电磁阀组件、增压器组件、针阀偶件，喷油器上体、喷油器中间体和喷油器下体自上而下设置，喷油器上体里设置伺服油进油口、伺服油回油口、重油进油口、伺服油主进油路、伺服油主回油路、伺服油回油支路，伺服油主进油路连通伺服油进油口，伺服油主回油路分别连通伺服油回油口和伺服油回油支路；

所述电磁阀组件包括端盖、铁芯、衔铁、阀杆，阀杆的上部设置在喷油器上体里，阀杆的下部伸入至喷油器中间体里，衔铁固定在阀杆的顶端，衔铁所在的腔连通回油节流孔，回油节流孔连通伺服油主回油路，衔铁的上方设置铁芯，铁芯的上方设置端盖，铁芯的中部设置电磁阀弹簧，电磁阀弹簧的两端分别顶在端盖和阀杆上，铁芯里缠绕线圈，阀杆与喷油器上体形成上部环腔，阀杆与喷油器中间体形成下部环腔和泄压腔，阀杆、喷油器上体、喷油器中间体三者之间形成中间环腔，阀杆内部设置相通的横向孔和纵向孔，横向孔和纵向孔构成泄压通道，喷油器中间体里设置进油通路、增压进油道、连通通道、伺服油连通通道，增压进油道连通下部环腔和伺服油主进油路，伺服油主进油路连通进油通路，连通通道连通中部环腔，伺服油主回油路分别连通伺服油回油支路和伺服油连通通道，伺服油回油支路连通上部环腔；

所述增压器组件包括增压活塞，增压活塞设置在喷油器下体里，喷油器下体里开有进油窗口、回油窗口、回油通道、重油进油窗口、重油进油道、增压窗口、增压油道、连通窗口、喷油窗口、压力连通通道，增压活塞包括大头端和小头端，小头端套有增压活塞弹簧，增压活塞弹簧的上下两端分别顶在大头端和增压器下体上，小头端与其下方的增压器下体之间形成增压腔，增压活塞弹簧所在位置为低压腔，大头端中部设置增压活塞环腔，增压活塞环腔上方的大头端上设置过渡槽，进油窗口连通进油通路，回油窗口通过回油通道连通伺服油连通通道，增压油道分别连通增压窗口和增压腔，重油进油道分别连通重油进油口和重油进油窗口，压力连通通道连通连通窗口和喷油窗口；

所述针阀偶件包括针阀体、针阀、喷嘴，喷嘴位于针阀体下方，针阀位于针阀体里并与针阀体之间形成盛油槽，针阀顶端伸入喷油器下体里并套有针阀弹簧，针阀弹簧所在位置为针阀控制腔，针阀控制腔连通压力连通通道，针阀体下端部为球状且开有通孔，针阀下端部为与针阀体球状下端部配合的针阀锥面，喷嘴里开设喷射通道，喷嘴端部开设喷孔。

2.根据权利要求1所述的船用液力增压式微动态电控喷油器，其特征是：喷油器上体里设置混合油回油口，喷油器下体里设置混合油回油道，混合油回油道连通混合油回油口，增压活塞的大头端加工有混合油集油槽，混合油集油槽通过混合油出油孔连通混合油回油道；针阀体里设置混合油出油道和针阀混合油集油槽，混合油出油道分别连通混合油回油道和针阀混合油集油槽。

3.根据权利要求1或2所述的船用液力增压式微动态电控喷油器，其特征是：进油窗口与连通窗口位于同一个周向面上，即进油窗口下沿面与连通窗口下沿面在同一平面上；喷油器下体上安装限定增压活塞位置的有限位销。

4.根据权利要求1或2所述的船用液力增压式微动态电控喷油器，其特征是：初始状态时，电磁阀线圈不通电，阀杆在电磁阀弹簧的力的作用下压在喷油器中间体的上端面上，与喷油器中间体实现平面密封，此时中间环腔与下部环腔隔断而与上部环腔连通，低压伺服油经连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体接触，此时增压活塞位于初始位置，过渡槽连通进油窗口与连通窗口，进油通路一路的高压伺服油经进油窗口、过渡槽、连通窗口进入压力连通通道，抵达针阀控制腔；在初始位置时增压活塞环腔下表面在轴向位置上高于喷油窗口上沿面，即此时增压活塞环腔与压力连通通道不连通，增压活塞肩面轴向位置上高于增压窗口下沿面，即低压腔与增压油道连通；当增压活塞位于初始位置时，在伺服油压力与针阀弹簧的弹簧力的作用下，针阀的针阀锥面与针阀体的针阀体座面接触实现线密封，阻止盛油槽与喷射通道连通；

当电磁阀线圈通电时，衔铁受电磁力上移，并带动阀杆上移使得阀杆与喷油器上体接触实现线密封从而切断中间环腔与上部环腔的连通；与此同时，阀杆的上移使得下部环腔与中间环腔连通，高压伺服油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，于是增压活塞在高压伺服油的作用下克服增压活塞弹簧的弹簧力下移，下移过程中首先增压活塞肩面遮盖住增压窗口，即切断了低压腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的重油；增压活塞继续下移，过渡槽上沿面运动至进油窗口下沿面以下，即隔断进油窗口与连通窗口的连通，增压活塞环腔下表面打开喷油窗口，压力连通通道与针阀控制腔内的高压伺服油依次通过喷油窗口、增压活塞环腔、回油窗口、伺服油连通通道流回伺服油主回油路并最终流回发动机伺服油箱，当盛油槽内的重油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的伺服油压力的合力时，针阀抬起，盛油槽内增压后的重油进入喷射通道并从喷孔喷出，增压活塞位于第二位置；

当期望的量的燃油被喷入发动机气缸后，电磁阀线圈断电，阀杆在电磁阀弹簧的作用下下移重新与喷油器中间体的上端面接触从而隔断下部环腔与中间环腔的连通，并同时使上部环腔与中间环腔连通，于是作用在增压活塞上表面上的高压伺服油依次通过连通通道、中间环腔、上部环腔、伺服油回油支路、伺服油主回油路流回伺服油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移，此时增压活塞将首先关闭喷油窗口，过渡槽与进油窗口、连通窗口连通，高压伺服油重新流入针阀控制腔；增压活塞还打开增压窗口，此时重油将沿着低压腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽里补充重油。

5.根据权利要求3所述的船用液力增压式微动态电控喷油器，其特征是：初始状态时，电磁阀线圈不通电，阀杆在电磁阀弹簧的力的作用下压在喷油器中间体的上端面上，与喷油器中间体实现平面密封，此时中间环腔与下部环腔隔断而与上部环腔连通，低压伺服油经连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体接触，此时增压活塞位于初始位置，过渡槽连通进油窗口与连通窗口，进油通路一路的高压伺服油经进油窗口、过渡槽、连通窗口进入压力连通通道，抵达针阀控制腔；在初始位置时增压活塞环腔下表面在轴向位置上高于喷油窗口上沿面，即此时增压活塞环腔与压力连通通道不连通，增压活塞肩面轴向位置上高于增压窗口下沿面，即低压腔与增压油道连通；当增压活塞位于初始位置时，在伺服油压力与针阀弹簧的弹簧力的作用下，针阀的针阀锥面与针阀体的针阀体座面接触实现线密封，阻止盛油槽与喷射通道连通；

当电磁阀线圈通电时，衔铁受电磁力上移，并带动阀杆上移使得阀杆与喷油器上体接触实现线密封从而切断中间环腔与上部环腔的连通；与此同时，阀杆的上移使得下部环腔与中间环腔连通，高压伺服油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，于是增压活塞在高压伺服油的作用下克服增压活塞弹簧的弹簧力下移，下移过程中首先增压活塞肩面遮盖住增压窗口，即切断了低压腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的重油；增压活塞继续下移，过渡槽上沿面运动至进油窗口下沿面以下，即隔断进油窗口与连通窗口的连通，增压活塞环腔下表面打开喷油窗口，压力连通通道与针阀控制腔内的高压伺服油依次通过喷油窗口、增压活塞环腔、回油窗口、伺服油连通通道流回伺服油主回油路并最终流回发动机伺服油箱，当盛油槽内的重油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的伺服油压力的合力时，针阀抬起，盛油槽内增压后的重油进入喷射通道并从喷孔喷出，增压活塞位于第二位置；

当期望的量的燃油被喷入发动机气缸后，电磁阀线圈断电，阀杆在电磁阀弹簧的作用下下移重新与喷油器中间体的上端面接触从而隔断下部环腔与中间环腔的连通，并同时使上部环腔与中间环腔连通，于是作用在增压活塞上表面上的高压伺服油依次通过连通通道、中间环腔、上部环腔、伺服油回油支路、伺服油主回油路流回伺服油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移，此时增压活塞将首先关闭喷油窗口，过渡槽与进油窗口、连通窗口连通，高压伺服油重新流入针阀控制腔；增压活塞还打开增压窗口，此时重油将沿着低压腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽里补充重油。

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