CN109236530A - 喷油规律可变的重油电控喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供喷油规律可变的重油电控喷油器，包括电磁阀组件、液力补偿活塞和控制滑阀组件、针阀组件、紧帽以及控制腔套筒。电磁阀组件安装在喷油器上部，由电磁力带动控制阀杆运动，能够实现灵活的喷油策略和响应快、控制精度高的喷油过程。控制滑阀和液力补偿活塞安装在电磁阀组件下方，在喷油器工作的时候能够实现先缓后急的喷油规律，有利于改善发动机的动力性、燃油经济型、污染物排放和噪声排放性能。在喷油器不工作的时候能够使控制腔快速建压，提高喷油器的响应。针阀组件内的控制腔套筒可以避免喷油器工作室针阀体和控制阀杆相互接触。

Description

喷油规律可变的重油电控喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种燃油系统，具体地说是船舶柴油机燃油系统。

背景技术

喷油规律是柴油机燃烧的重要参数之一，通过控制喷油速率控制燃烧过程可以实现燃烧过程理想化，从而改善燃烧过程。柴油机喷油初期的燃油喷射率是决定预混合燃烧量的重要因素之一，为了降低NOx和噪声，希望初始喷射率很低；喷射中期相当于扩散燃烧期，为了降低碳烟，希望喷射率很陡地加大，并且随着转速和负荷的增高，喷油率的丰满度必须增大，即从三角形向矩形过渡，以确保燃油和空气的充分混合；喷射后期是喷射压力降低期，由于此间燃油雾化不良而产生颗粒物排放的因素之一，因此在喷油结束时，应快速回油以实现喷油压力的迅速降低，从而使喷油后期尽量缩短。这样便可以达到同时改善动力性、燃油经济性、污染物排放和噪声排放性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供既能够实现喷油器的靴形喷射改善柴油机的动力性、燃油经济性、污染物排放和噪声排放性能，又可以实现控制腔内的快速建压，提高喷油器响应速度的喷油规律可变的重油电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明喷油规律可变的重油电控喷油器，其特征是：包括电磁阀组件、液力补偿活塞组件、针阀组件，电磁阀组件、液力补偿活塞组件和针阀组件自上而下设置在紧帽里；

所述电磁阀组件包括电磁阀上阀座、中间块、密封阀底座、电磁阀阀体、衔铁、控制阀杆，电磁阀上阀座、中间块和密封阀底座自上而下设置，电磁阀上阀座里设置燃油进油油路、伺服油回油油路、伺服油进油油路、燃油回油油路，电磁阀阀体设置在电磁阀上阀座里，衔铁设置在中间块里，控制阀杆上端部连接衔铁，控制阀杆下端部伸入至密封阀底座里，电磁阀阀体里设置电磁阀复位弹簧，电磁阀复位弹簧所在位置为电磁阀复位弹簧腔，电磁阀复位弹簧的顶端顶在电磁阀上阀座上，电磁阀复位弹簧的底端顶在衔铁上，电磁阀复位弹簧腔连通伺服油回油油路，电磁阀阀体里缠绕线圈，控制阀杆中部分别设置控制阀杆上密封锥面和控制阀杆下密封锥面，控制阀杆中部所在的中间块处设置过渡容腔，过渡容腔连通密封阀底座里的液力补偿活塞上腔连通油路和控制滑阀上腔连通油路，控制阀杆与其下方的密封阀底座之间形成控制阀杆导向腔，控制阀杆导向腔连通回油油路，密封阀底座里设置连通伺服油进油油路的电磁阀伺服油进油孔；

所述液力补偿活塞组件包括控制滑阀复位弹簧底座、控制滑阀阀杆、液力补偿活塞，控制滑阀复位弹簧底座设置在密封阀底座下方，控制滑阀复位弹簧底座与密封阀底座之间形成环形油槽，控制滑阀阀杆、液力补偿活塞分别位于控制滑阀复位弹簧底座里，密封阀底座里设置受力滑块，受力滑块上方为控制滑阀上腔，受力滑块下方为控制滑阀下腔，控制滑阀阀杆的上端部连接受力滑块并套有控制滑阀复位弹簧，控制滑阀上腔连通控制滑阀上腔连通油路；液力补偿活塞上方为液力补偿活塞上腔，液力补偿活塞中部与控制滑阀复位弹簧底座之间形成液力补偿活塞下腔，液力补偿活塞下方为液力补偿活塞导向限位腔，液力补偿活塞上套有液力补偿活塞复位弹簧，液力补偿活塞复位弹簧位于液力补偿活塞下腔里，液力补偿活塞上腔连通液力补偿活塞上腔连通油路，控制滑阀阀杆中部设置平面密封阀，平面密封阀所在的控制滑阀复位弹簧底座处设置上容积腔，平面密封阀下方的控制滑阀复位弹簧底座设置下容积腔，控制滑阀阀杆底部设置锥面密封阀，锥面密封阀上方的控制滑阀复位弹簧底座设置底部容积腔，上容积腔连通环形油槽，下容积腔连通液力补偿活塞下腔，底部容积腔通过控制腔泄油油路连通燃油回油油路；

所述针阀组件包括喷嘴、针阀体、控制腔套筒，针阀体安装在喷嘴里并与喷嘴之间形成盛油槽，盛油槽连通燃油进油油路，喷嘴下端部设置喷口，喷嘴上方与控制滑阀复位弹簧底座之间形成控制腔，控制腔位于锥面密封阀下方，控制腔连通液力补偿活塞下腔和然油进油油路，控制腔套筒设置在控制腔里，控制腔套筒上加工有针阀复位弹簧座，针阀体上部套有针阀复位弹簧，针阀复位弹簧上端顶在针阀复位弹簧座上。

本发明还可以包括：

1、液力补偿活塞导向限位腔里加工有回油油路，控制滑阀下腔下方设置与其连通的混合油回油油路。

2、当电磁阀线圈通电时，控制阀杆向上抬起，控制阀杆上锥面关断伺服油回油油路，同时伺服油进油油路开启，伺服油流经过渡容腔最后进入到控制滑阀上腔和液力补偿活塞上腔中，控制滑阀和液力补偿活塞向下运动，平面密封阀关断上容积腔和下容积腔3之间的连通；控制腔泄油油路开启，控制腔泄油；液力补偿活塞下移使得液力补偿活塞下腔中的燃油被压入到控制腔中，对控制腔进行燃油补充；在液力补偿活塞运动到下止点后不再对控制腔进行燃油补偿；当电磁阀线圈断电后，控制阀杆落座，切断伺服油进油油路，同时伺服油回油油路开启，液力补偿活塞上腔和控制滑阀上腔中的伺服油泄走，液力补偿活塞和控制滑阀分别在活塞复位弹簧和控制滑阀复位弹簧的作用下开始向上运动，液力补偿活塞活塞体重新回到上止点位置，控制滑阀阀杆向上运动关断控制腔回油油路，控制腔重新建压，针阀体落座，从而结束喷油过程。

本发明的优势在于：本发明设计了液力补偿活塞和控制滑阀结构，可以实现可变的喷油规律，有利于改善发动机的动力性、燃油经济型、污染物排放和噪声排放性能，并且可以使控制腔更加快速地建压，提高了针阀的响应特性。本发明通过电磁阀控制平衡阀杆来调节伺服油进、回油油路的开关，提高控制滑阀和液力补偿活塞的响应，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和经济性。本发明在电磁阀组件上部加工伺服油回油使得泄走的伺服油通过电磁阀流回伺服油箱，冷却电磁阀并且减小衔铁运动的冲击和振动，增加电磁阀工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为电磁阀组件示意图；

图3为液力补偿活塞组件示意图；

图4为针阀组件示意图。

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1-4，本发明喷油规律可变的重油电控喷油器，包括电磁阀组件3、针阀组件5、紧帽6、控制腔套筒7、控制滑阀和液力补偿活塞组件4。电磁阀组件3部分包括电磁阀体23、线圈12、电磁铁11、衔铁21、控制阀杆13、电磁阀复位弹簧22、密封阀底座14等结构。电磁阀体23上部电磁阀复位弹簧座10处加工有伺服油回油油路9。线圈12和电磁铁11安装在电磁阀体23里，电磁阀复位弹簧22位于线圈12中间与电磁阀复位弹簧座10连接。衔铁21位于电磁铁11下方，控制阀杆13和衔铁21紧密结合为一体，控制阀杆13有上下两个密封锥面。中间块20底部加工有一凹槽同密封阀底座形成过渡容腔19。伺服油进油油路1、液力补偿活塞上腔连通油路17和控制滑阀上腔连通油路18加工在密封阀底座14内部。电磁阀组件3下方是控制滑阀，主要包括受力滑块24、控制滑阀阀杆29和控制滑阀复位弹簧26。受力滑块24和控制滑阀阀杆29由螺纹配合连接在一起。控制滑阀复位弹簧26位于控制滑阀下腔25中。控制滑阀复位弹簧底座28处加工有混合油回油油路27。控制滑阀阀杆29中间处有一平面密封阀30，在平面密封阀30上下两端的喷油器体上加工有两个容积腔：上容积腔34和下容积腔33。

控制滑阀左端是液力补偿活塞38。液力补偿活塞38顶端加工有限位凸台，活塞复位弹簧37安装在液力补偿活塞下腔39中。液力补偿活塞38下端导向限位腔36内加工有一个回油油路35。控制滑阀下端是针阀组件5，主要包括控制腔套筒7、针阀复位弹簧44和针阀体47。控制腔套筒7位于控制腔43内，加工有限位凸台。针阀复位弹簧44上端与控制腔套筒7相连接下端与针阀体47相连接。针阀体47安装在喷嘴45内，喷嘴45和针阀体47之间加工有盛油槽46。

图1为本发明喷油规律可变的重油电控喷油器的整体结构示意图，它由电磁阀组件3、液力补偿活塞和控制滑阀组件4、针阀组件5、紧帽6以及控制腔套筒7组成。其特征是：电磁阀组件3安装在喷油器上部，电磁阀体23上部加工有伺服油回油油路9。电磁阀组件3下面是液力补偿活塞和控制滑阀组件4，控制滑阀上腔42、液力补偿活塞上腔40分别与过渡容腔19连通。控制滑阀下部是针阀组件5。喷油器不工作的时候燃油通过燃油进油油路8进入到控制腔43和盛油槽46中，一部分燃油通过环形油槽41、上容积腔34、下容积腔33、液力补偿活塞下腔39进入到控制腔43中。当电磁阀线圈12通电时，控制阀杆13向上抬起，控制阀杆13上锥面关断伺服油回油油路9，同时伺服油进油油路1开启，伺服油流经过渡容腔19最后进入到控制滑阀上腔42和液力补偿活塞上腔40中，控制滑阀和液力补偿活塞4开始向下运动，平面密封阀30关断上容积腔34和下容积腔33之间的连通。控制腔泄油油路31开启，控制腔43开始泄油，控制腔43内燃油压力下降。液力补偿活塞下移使得液力补偿活塞下腔39中的燃油被压入到控制腔43中，对控制腔43进行一定量的燃油补充。使得喷油初期控制腔43内燃油压力下降较为缓慢；在液力补偿活塞38运动到下止点后不再对控制腔43进行燃油补偿，此后控制腔43内压力下降较快。实现先缓后急的喷油规律。当电磁阀线圈12断电后，控制阀杆13落座，切断伺服油进油油路1，同时伺服油回油油路9开启。液力补偿活塞上腔40和控制滑阀上腔42中的伺服油开始泄走，液力补偿活塞和控制滑阀4分别在复位弹簧的作用下开始向上运动，液力补偿活塞活塞体38重新回到上止点位置，而控制滑阀阀杆29向上运动关断控制腔回油油路9，控制腔43开始重新建压，针阀体47落座，从而结束喷油过程。

图2为电磁阀组件结构示意图。它由电磁阀体23、线圈12、电磁铁11、衔铁21、控制阀杆13、电磁阀复位弹簧22、密封阀底座等构成，电磁阀体上部加工有伺服油回油油路。当电磁阀不通电，控制阀杆下端密封锥面与密封底座连接，伺服油回油油路与过渡容腔、液力补偿活塞上腔还有控制滑阀上腔连通。作用是使液力补偿活塞上腔、控制滑阀上腔内泄走的伺服油通过电磁阀流回伺服油箱，冷却电磁阀并且减小衔铁运动的冲击和振动，增加电磁阀工作的稳定性。线圈12和电磁铁11安装在电磁阀体21里，电磁阀复位弹簧22位于线圈12中间与电磁阀复位弹簧座10连接。衔铁19位于电磁铁11下方，控制阀杆13和衔铁21紧密结合为一体，控制阀杆13有上下两个密封锥面，密封阀底座14上加工有伺服油进油油路、液力补偿活塞上腔连通油路16和控制滑阀上腔连通油路17。当电磁阀通电时，控制阀杆13在电磁力的作用下与衔铁19一起向上运动，控制阀杆上端密封锥面关断伺服油回油油路9，伺服油进油油路1被打开，伺服油进入到过渡容腔中进入到液力补偿活塞上腔33和控制滑阀上腔中。使得液力补偿活塞和控制滑阀向下运动；当电磁阀断电后，控制阀杆13在电磁阀复位弹簧20的作用下控制阀杆下端密封锥面关断伺服油进油油路1，液力补偿活塞上腔33、控制滑阀上腔与伺服油回油油路9连通，控制滑阀和液力补偿活塞4复位。控制阀杆导向腔15底端加工有回油油路16，使得泄漏到控制阀杆13底部的燃油能够流回油箱中以免影响控制阀杆13的运动。

图3为本发明控制滑阀和液力补偿活塞4结构示意图。控制滑阀由受力滑块24、控制滑阀阀杆29和控制滑阀复位弹簧26构成。受力滑块24和控制滑阀阀杆29之间由螺纹配合连接在一起。控制滑阀复位弹簧26安装在控制滑阀下腔25中，控制滑阀复位弹簧26不仅起到使控制滑阀复位的作用，而且还限制了控制滑阀的最大位移，使得当控制滑阀处于最大位移的时候，控制滑阀阀杆29中部的平面密封阀30隔断上容积腔34和下容积腔33的连通。控制滑阀复位弹簧底座28处加工有混合油回油油路27，防止从控制滑阀上腔42泄漏下来的伺服油和控制滑阀下面泄漏上来的燃油的混合油留存在控制滑阀下腔25中对控制滑阀的运动产生影响。控制滑阀阀杆29最下端有一个锥面密封阀32，当控制滑阀处于上止点处时锥面密封阀32落座关断控制腔泄油油路31。在喷油器不工作的时候，伺服油进油油路1关闭，伺服油无法进入到控制滑阀上腔42。控制滑阀在控制滑阀复位弹簧26的作用下，控制滑阀29下端锥面密封阀32关断控制腔泄油油路31，控制腔不泄油。当喷油器工作电磁阀线圈通电时，衔铁19在电磁力的作用下带动控制阀杆13向上运动，切断过渡容腔19与伺服油回油油路9的连通，此时伺服油进油油路1开启，伺服油进入到过渡容腔中，并进入到控制滑阀上腔42，控制滑阀受到伺服油向下的作用力大于控制腔43内燃油对其向上的液压力，控制滑阀开始向下运动，控制滑阀阀杆29中部的平面密封阀30关断上容积腔34和下容积33腔之间的连通，并且锥面密封阀32下移使得控制腔43与控制腔泄油油路31连通，控制腔43开始泄油。当电磁阀断电后，衔铁21在电磁阀复位弹簧22的作用下带动控制阀杆13向下运动，切断伺服油进油油路1，此时过渡容腔19和伺服油回油油路9连通，控制滑阀上腔42开始泄油，控制滑阀上腔内42压力降低，控制滑阀向上运动。上容积腔34、下容积腔33和环形油槽41连通，并且控制滑阀阀杆29下端锥面密封阀32重新落座关断控制腔泄油油路31，控制腔43停止泄油。液力补偿活塞38上端加工有限位凸台，复位弹簧37安装在液力补偿活塞下腔39中。液力补偿活塞38下端导向限位腔36内加工有一个回油油路35防止液力补偿活塞下腔39中的高压燃油泄漏到液力补偿活塞38下端导向限位腔36内影响液力补偿活塞38的运动。在喷油器不工作的时候，由于液力补偿活塞下腔39内存在高压燃油，在液压力和弹簧预紧力的作用下液力补偿活塞38位于上止点位置。一部分燃油通过环形油槽41、上容积腔34、下容积腔33和液力补偿活塞下腔39进入到控制腔43内，使得控制腔43内建压速度增快，提高喷油器的响应。当喷油器开始工作电磁阀线圈12通电时，衔铁21在电磁力的作用下带动控制阀杆13向上运动，切断过渡容腔19与伺服油回油油路9的连通，此时伺服油进油油路1开启，伺服油进入到过渡容腔19并进入到液力补偿活塞上腔40中，液力补偿活塞38上端受到伺服油向下的作用力大于液力补偿活塞下腔39内燃油对其向上的液压力，液力补偿活塞38开始向下运动。在喷油初期对控制腔43进行一定程度上的燃油补充，控制腔43内燃油压力下降较为缓慢，进而使得针阀47在初始时刻上升相对缓慢，喷油速率增加的也较为缓慢。当电磁阀断电后，衔铁21在电磁阀复位弹簧22的作用下带动控制阀杆13向下运动，切断伺服油进油油路1，此时过渡容腔19和伺服油回油油路8连通，液力补偿活塞上腔40开始泄油，当液力补偿活塞上腔40的伺服油压力减小到小于下腔39内的燃油压力和弹簧预紧力的合力时液力补偿活塞38开始向上运动直至运动到上止点处。

图4为本发明针阀组件结构示意图。它由控制腔套筒7、针阀复位弹簧44和针阀体47构成。控制腔套筒7上加工有针阀复位弹簧座，既可以固定针阀复位弹簧44又可以对针阀体47起到限位作用，防止喷油器开始工作时控制滑阀阀杆29和针阀体47发生碰撞。当喷油开始时，由于液力补偿活塞的作用喷油初期控制腔43内燃油压力下降较慢，针阀47抬升速度缓慢，喷油速率低；喷油持续一段时间后，液力补偿活塞不在向控制腔43内补充燃油，此后控制腔43内压力下降较快，针阀47提升速度加快，喷油速率高，实现可变喷油规律，有利于改善发动机的动力性、燃油经济型、污染物排放和噪声排放性能。当喷油结束时，控制腔43与控制腔泄油油路31的连通被关断，控制腔43开始重新建压。燃油一部分从燃油进油油路8直接进入到控制腔43中，另一部分通过环形油槽41、上容积腔34、下容积腔33和液力补偿活塞下腔39进入到控制腔43中。使得控制腔43建压速度加快，提高喷油器的响应。

由上述工作过程可知，本发明喷油规律可变的重油电控喷油器的喷油过程中，喷油器内的液力补偿活塞和控制滑阀4在喷油初期可以实现喷油规律的先缓后急，有利于改善发动机的动力性、燃油经济型、污染物排放和噪声排放性能；在喷油结束后一部分燃油可以通过控制滑阀和液力补偿活塞4进入到控制腔43中可以使控制腔43更加快速地建压，提高了针阀47的响应特性。整个喷油过程采用电磁阀5控制，利用电磁力带动控制阀杆13的运动，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高的要求。

Claims (3)

1.喷油规律可变的重油电控喷油器，其特征是：包括电磁阀组件、液力补偿活塞组件、针阀组件，电磁阀组件、液力补偿活塞组件和针阀组件自上而下设置在紧帽里；

所述电磁阀组件包括电磁阀上阀座、中间块、密封阀底座、电磁阀阀体、衔铁、控制阀杆，电磁阀上阀座、中间块和密封阀底座自上而下设置，电磁阀上阀座里设置燃油进油油路、伺服油回油油路、伺服油进油油路、燃油回油油路，电磁阀阀体设置在电磁阀上阀座里，衔铁设置在中间块里，控制阀杆上端部连接衔铁，控制阀杆下端部伸入至密封阀底座里，电磁阀阀体里设置电磁阀复位弹簧，电磁阀复位弹簧所在位置为电磁阀复位弹簧腔，电磁阀复位弹簧的顶端顶在电磁阀上阀座上，电磁阀复位弹簧的底端顶在衔铁上，电磁阀复位弹簧腔连通伺服油回油油路，电磁阀阀体里缠绕线圈，控制阀杆中部分别设置控制阀杆上密封锥面和控制阀杆下密封锥面，控制阀杆中部所在的中间块处设置过渡容腔，过渡容腔连通密封阀底座里的液力补偿活塞上腔连通油路和控制滑阀上腔连通油路，控制阀杆与其下方的密封阀底座之间形成控制阀杆导向腔，控制阀杆导向腔连通回油油路，密封阀底座里设置连通伺服油进油油路的电磁阀伺服油进油孔；

所述液力补偿活塞组件包括控制滑阀复位弹簧底座、控制滑阀阀杆、液力补偿活塞，控制滑阀复位弹簧底座设置在密封阀底座下方，控制滑阀复位弹簧底座与密封阀底座之间形成环形油槽，控制滑阀阀杆、液力补偿活塞分别位于控制滑阀复位弹簧底座里，密封阀底座里设置受力滑块，受力滑块上方为控制滑阀上腔，受力滑块下方为控制滑阀下腔，控制滑阀阀杆的上端部连接受力滑块并套有控制滑阀复位弹簧，控制滑阀上腔连通控制滑阀上腔连通油路；液力补偿活塞上方为液力补偿活塞上腔，液力补偿活塞中部与控制滑阀复位弹簧底座之间形成液力补偿活塞下腔，液力补偿活塞下方为液力补偿活塞导向限位腔，液力补偿活塞上套有液力补偿活塞复位弹簧，液力补偿活塞复位弹簧位于液力补偿活塞下腔里，液力补偿活塞上腔连通液力补偿活塞上腔连通油路，控制滑阀阀杆中部设置平面密封阀，平面密封阀所在的控制滑阀复位弹簧底座处设置上容积腔，平面密封阀下方的控制滑阀复位弹簧底座设置下容积腔，控制滑阀阀杆底部设置锥面密封阀，锥面密封阀上方的控制滑阀复位弹簧底座设置底部容积腔，上容积腔连通环形油槽，下容积腔连通液力补偿活塞下腔，底部容积腔通过控制腔泄油油路连通燃油回油油路；

所述针阀组件包括喷嘴、针阀体、控制腔套筒，针阀体安装在喷嘴里并与喷嘴之间形成盛油槽，盛油槽连通燃油进油油路，喷嘴下端部设置喷口，喷嘴上方与控制滑阀复位弹簧底座之间形成控制腔，控制腔位于锥面密封阀下方，控制腔连通液力补偿活塞下腔和然油进油油路，控制腔套筒设置在控制腔里，控制腔套筒上加工有针阀复位弹簧座，针阀体上部套有针阀复位弹簧，针阀复位弹簧上端顶在针阀复位弹簧座上。

2.根据权利要求1所述的喷油规律可变的重油电控喷油器，其特征是：液力补偿活塞导向限位腔里加工有回油油路，控制滑阀下腔下方设置与其连通的混合油回油油路。

3.根据权利要求1或2所述的喷油规律可变的重油电控喷油器，其特征是：当电磁阀线圈通电时，控制阀杆向上抬起，控制阀杆上锥面关断伺服油回油油路，同时伺服油进油油路开启，伺服油流经过渡容腔最后进入到控制滑阀上腔和液力补偿活塞上腔中，控制滑阀和液力补偿活塞向下运动，平面密封阀关断上容积腔和下容积腔3之间的连通；控制腔泄油油路开启，控制腔泄油；液力补偿活塞下移使得液力补偿活塞下腔中的燃油被压入到控制腔中，对控制腔进行燃油补充；在液力补偿活塞运动到下止点后不再对控制腔进行燃油补偿；当电磁阀线圈断电后，控制阀杆落座，切断伺服油进油油路，同时伺服油回油油路开启，液力补偿活塞上腔和控制滑阀上腔中的伺服油泄走，液力补偿活塞和控制滑阀分别在活塞复位弹簧和控制滑阀复位弹簧的作用下开始向上运动，液力补偿活塞活塞体重新回到上止点位置，控制滑阀阀杆向上运动关断控制腔回油油路，控制腔重新建压，针阀体落座，从而结束喷油过程。