CN109578186B - 一种低回油高压共轨喷油器 - Google Patents

一种低回油高压共轨喷油器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及内燃机燃油喷射技术领域，具体公开了一种低回油高压共轨喷油器，其中，包括电磁铁紧帽设置在喷油器体的大端，电磁铁组件固定在所述喷油器体的上端面，喷油器体的上端设置有凹腔，长针阀的一端穿入调节垫片、调压弹簧和所述导向套，密封节流孔板上设置有进油节流孔，进油节流孔的入口导向孔连接喷油器体高压进油口，进油节流孔的出口扩压孔与耦合节流孔板连接，耦合节流孔板上设置有第一出油节流孔，密封胶节流孔板上设置有第二出油节流孔，密封节流孔板的下端与导向套刚性接触，孔板偶件、导向套和针阀组件共同组成高压控制腔，高压控制腔能够控制长针阀的开启和关闭。本发明提供的低回油高压共轨喷油器能够提高喷油器的使用寿命。

Description

一种低回油高压共轨喷油器
技术领域
本发明涉及内燃机燃油喷射技术领域，尤其涉及一种低回油高压共轨喷油器。
背景技术
随着国家对环保的重视和排放法规的升级，作为内燃机的燃油雾化机构，喷油器喷射压力越来越高。现有技术中，大多数厂家的高压控制腔液压控制方式仍采用两通阀技术，两通阀技术的控制腔在出油的同时进油孔继续进油，这样在同一工况下，两通阀技术回油量较大。同时，喷油器喷射压力的增高，造成控制腔出油节流孔两端压差越来越大，根据流体力学知识，压差势能越大，转换的燃油流速就越大。节流孔两大压差越大，高压出口处空穴产生的概率就越大，对零部件寿命越不利；较大的流速也加大对流过表面的冲刷，大大增加磨损失效的风险。
为降低喷油器回油量，近来部分厂家（如电装）采用三通阀技术，电装公司三通阀虽大大降低了喷油器回油量，但电装结构三通阀只能在通电时间较短范围内有效工作，且不能解决出油节流孔两端压力差较大，产生空穴失效的风险。
在提高喷油器喷射压力过程中，康明斯在降低出油孔两端压力差方面，采用两级分压技术来降低节流孔两端压力差，但此种结构不能解决喷油器回油量大的问题。
因此，如何在解决喷油器回油量问题时提高零件寿命成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种低回油高压共轨喷油器，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种低回油高压共轨喷油器，其中，所述低回油高压共轨喷油器包括电磁铁组件、电磁铁紧帽、电磁铁弹簧、喷油器体、针阀组件、控制阀组件、开关球阀和孔板偶件，
所述电磁铁紧帽设置在所述喷油器体的大端，所述电磁铁组件固定在所述喷油器体的上端面，所述针阀组件包括针阀体、长针阀和导向套，所述针阀体设置在所述喷油器体的小端，所述喷油器体的上端设置有凹腔，所述长针阀通过所述凹腔放入所述针阀体内，所述长针阀的背离所述针阀体的一端依次穿入调节垫片、调压弹簧和所述导向套，其中所述导向套位于所述长针阀的上端，所述孔板偶件设置在所述凹腔内，所述孔板偶件包括密封节流孔板和耦合节流孔板，所述密封节流孔板上还设置有进油节流孔，所述进油节流孔的入口导向孔连接喷油器体高压进油口，所述进油节流孔的出口扩压孔与耦合节流孔板连接，所述耦合节流孔板上设置有第一出油节流孔，所述密封胶节流孔板上设置有第二出油节流孔，所述第二出油节流孔通过降压孔与所述开关阀球连接，所述第一出油节流孔和所述第二出油节流孔能够实现两级降压，所述密封节流孔板的下端与所述导向套刚性接触，所述孔板偶件、导向套和所述针阀组件共同组成高压控制腔，所述高压控制腔能够控制所述长针阀的开启和关闭，所述控制阀组件设置在所述凹腔内，所述控制阀组件包括衔铁、衔铁杆和控制阀座，所述衔铁与所述衔铁杆的一端连接，所述控制阀座与所述喷油器体的内螺纹形成轴向力以连接所述喷油器体与所述密封节流孔板，所述开关球阀设置在所述密封节流孔板的密封锥面，所述开关球阀通过所述衔铁杆连接所述电磁铁弹簧。
优选地，所述耦合节流孔板和所述密封节流孔板互为偶件。
优选地，所述耦合节流孔板上设置有凸台，所述密封节流孔板上设置有内孔，所述凸台与所述内孔互为偶件。
优选地，所述凸台通过孔板弹簧与所述密封节流孔板的下端连接。
优选地，所述凸台上设置环槽，所述进油节流孔的出口扩压孔与所述环槽连通。
优选地，所述耦合节流孔板位于所述高压控制腔内，所述耦合节流孔板通过孔板弹簧与所述导向套连接。
优选地，所述密封节流孔板的孔底部开设有退刀槽，所述退刀槽的深度大于所述耦合节流孔板的凸台长度。
优选地，所述针阀体的上端面与所述喷油器体的小端面通过油嘴紧帽刚性接触。
优选地，所述控制阀组件还包括阻尼垫片和阻尼弹簧，所述阻尼垫片位于所述衔铁杆和所述电磁铁弹簧之间，所述阻尼弹簧位于所述衔铁和所述控制阀座之间。
优选地，所述长针阀与所述喷油器体之间形成中孔高压油腔，所述长针阀上设置有扁位，所述扁位能够使得所述中孔高压油腔的燃油顺利流通。
本发明提供的低回油高压共轨喷油器，在开关球阀开启后，燃油流入高压控制腔路径，在初期控制腔进油孔与高压控制腔不相通，一段时间后耦合节流孔板下移，高压燃油经进油节流孔进入高压控制腔，通过控制耦合节流孔板台阶面与密封节流孔板下端面分离时间，控制喷油器开启响应速度，高压控制腔内的燃油流出路径为高压控制腔-第一出油节流孔-第二出油节流孔-低压回路；规划控制腔内高压燃油流出路径，降低每级出油节流孔两端压差，避免在节流出油孔口处燃油空化破坏零部件，因此，本发明通过高压控制腔出油节流孔设计为两级分压结构，避免出油节流孔前后大压差引起燃油气化，增加零部件寿命。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的低回油高压共轨喷油器的结构示意图。
图2为本发明提供的低回油高压共轨喷油器的局部结构一种实施方式结构示意图。
图3为本发明提供的低回油高压共轨喷油器的局部结构另一种实施方式结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种低回油高压共轨喷油器，其中，如图1所示，所述低回油高压共轨喷油器包括电磁铁组件1、电磁铁紧帽2、电磁铁弹簧3、喷油器体24、针阀组件、控制阀组件、开关球阀19和孔板偶件，
所述电磁铁紧帽2设置在所述喷油器体24的大端，所述电磁铁组件1固定在所述喷油器体24的上端面，所述针阀组件包括针阀体14、长针阀12和导向套21，所述针阀体14设置在所述喷油器体14的小端，所述喷油器体14的上端设置有凹腔，所述长针阀12通过所述凹腔放入所述针阀体14内，所述长针阀12的背离所述针阀体14的一端依次穿入调节垫片23、调压弹簧22和所述导向套21，其中所述导向套21位于所述长针阀12的上端，所述孔板偶件设置在所述凹腔内，所述孔板偶件包括密封节流孔板7和耦合节流孔板9，所述密封节流孔板7上还设置有进油节流孔28，所述进油节流孔的入口导向孔27连接喷油器体高压进油口11，所述进油节流孔的出口扩压孔29与耦合节流孔板9连接，所述耦合节流孔板9上设置有第一出油节流孔31，所述密封胶节流孔板7上设置有第二出油节流孔20，所述第二出油节流孔20通过降压孔与所述开关阀球19连接，所述第一出油节流孔31和所述第二出油节流孔20能够实现两级降压，所述密封节流孔板7的下端与所述导向套21刚性接触，所述孔板偶件、导向套21和所述针阀组件共同组成高压控制腔34，所述高压控制腔34能够控制所述长针阀12的开启和关闭，所述控制阀组件设置在所述凹腔内，所述控制阀组件包括衔铁4、衔铁杆16和控制阀座18，所述衔铁4与所述衔铁杆16的一端连接，所述控制阀座18与所述喷油器体24的内螺纹形成轴向力以连接所述喷油器体24与所述密封节流孔板7，所述开关球阀19设置在所述密封节流孔板7的密封锥面34，所述开关球阀19通过所述衔铁杆16连接所述电磁铁弹簧3。
本发明提供的低回油高压共轨喷油器，在开关球阀开启后，燃油流入高压控制腔路径，在初期控制腔进油孔与高压控制腔不相通，一段时间后耦合节流孔板下移，高压燃油经进油节流孔进入高压控制腔，通过控制耦合节流孔板台阶面与密封节流孔板下端面分离时间，控制喷油器开启响应速度，高压控制腔内的燃油流出路径为高压控制腔-第一出油节流孔-第二出油节流孔-低压回路；规划控制腔内高压燃油流出路径，降低每级出油节流孔两端压差，避免在节流出油孔口处燃油空化破坏零部件，因此，本发明通过高压控制腔出油节流孔设计为两级分压结构，避免出油节流孔前后大压差引起燃油气化，增加零部件寿命。
具体地，所述电磁铁组件1能够通过调整环5与喷油器体24的上端连接，以控制其通断电实现开关球阀19的开启和关闭，
具体地，所述耦合节流孔板9和所述密封节流孔板7互为偶件。
进一步具体地，所述耦合节流孔板9上设置有凸台，所述密封节流孔板7上设置有内孔，所述凸台与所述内孔互为偶件。
进一步具体地，所述凸台通过孔板弹簧10与所述密封节流孔板7的下端连接。
具体地，所述凸台上设置环槽30，所述进油节流孔28的出口扩压孔29与所述环槽30连通。
具体地，所述耦合节流孔板9位于所述高压控制腔34内，所述耦合节流孔板9通过孔板弹簧10与所述导向套21连接。
具体地，所述密封节流孔板7的孔底部开设有退刀槽33，所述退刀槽33的深度大于所述耦合节流孔板9的凸台长度。
具体地，所述针阀体14的上端面与所述喷油器体24的小端面通过油嘴紧帽13刚性接触。
具体地，所述控制阀组件还包括阻尼垫片15和阻尼弹簧17，所述阻尼垫片15位于所述衔铁杆16和所述电磁铁弹簧3之间，所述阻尼弹簧17位于所述衔铁4和所述控制阀座18之间。
具体地，所述长针阀12与所述喷油器体24之间形成中孔高压油腔25，所述长针阀12上设置有扁位26，所述扁位26能够使得所述中孔高压油腔25的燃油顺利流通。
下面结合图1至图3对本发明提供的低回油高压共轨喷油器的结构及工作原理进行详细说明。
如图1所示，低回油高压共轨喷油器包括电磁铁组件1、电磁铁弹簧3、电磁铁紧帽2、喷油器体24、针阀组件（针阀组件包括针阀体14、长针阀12和导向套21）、调压弹簧22、控制阀组件（控制阀组件包括衔铁4、衔铁杆16、控制阀座18、阻尼垫片15和阻尼弹簧17）、开关球阀19、孔板偶件（孔板偶件包括密封节流孔板7、耦合节流孔板9）、孔板弹簧10、油嘴紧帽13和调压垫片23。针阀体14上端面与喷油器体24小端面通过油嘴紧帽13刚性接触，长针阀12通过喷油器体24上端凹腔放入针阀体14内，长针阀12上依次直接装上调压垫片23、调压弹簧22和导向套21；孔板偶件装入喷油器体24上端凹腔内，其中密封节流孔板7与耦合节流孔板9偶件配合，通过耦合节流孔板9上第一出油节流孔31与密封节流孔板7上第二出油节流孔20实现两级降压功能；密封节流孔板7下端与导向套21刚性接触，这样孔板偶件、导向套21和长针阀组成密封空间即为高压控制腔34，用以控制长针阀12的开启和关闭。耦合节流孔板9位于高压控制腔34内，通过孔板弹簧10与导向套21连接，在开关球阀19开启初期，孔板弹簧力加耦合节流孔板9下端面液压力大于耦合节流孔板9上端面液压力。此时，进油节流孔28与高压控制腔34不连通，高压控制腔34内的燃油只出不进。控制阀组件安装于喷油器体24上端凹腔内，通过控制阀座18与喷油器体24的内螺纹组成螺纹副产生轴向力来连接喷油器体24与密封节流孔板7，完成对高压控制腔34的上端面密封；开关球阀19装在密封节流孔板7的密封锥面32处，通过衔铁杆16连接电磁铁弹簧3；电磁铁紧帽2与喷油器体24大端的外螺纹组成的螺纹副产生轴向力，使电磁铁组件1固定在喷油器体24上端面。
作为一种具体地实施方式，耦合节流孔板9轴线与密封节流孔板7轴线重合，耦合节流孔板9的凸台与密封节流孔板7的内孔互为偶件；在开关球阀19关闭时，耦合节流孔板9的凸台面与密封节流孔板7的下端面平面刚性接触。这样，在开关球阀19开启后，高压控制腔34内燃油流出路径为第一节流出油孔31-第二节流出油孔20-低压回路39。使高压控制腔燃油完成两级降压，避免由于出油节流孔前后超大压差产生燃油空化。
作为另一种具体地实施方式，耦合节流孔板9的凸台面带有环槽30，环槽30中径等于进油节流孔28中心线与密封节流孔板7下端面交点至密封节流孔板7中心轴的距离，环槽30宽度大于进油节流孔28的出口扩压孔29的直径。这样，耦合节流孔板9与密封节流孔板7处于平面密封状态时，进油节流孔28的出口端燃油经环槽孔可均匀作用于耦合节流孔板9上。
具体地，孔板偶件间隙36控制在0.001mm至0.01mm之间；密封节流孔板7的偶件孔底部留有退刀槽33。这样，密封节流孔板7内孔留有退刀槽33利于内孔偶件面磨削加工。
具体地，密封节流孔板7的内孔深度大于耦合节流孔板9的凸台长度，这样可避免密封节流孔板7内孔底端限位，实现耦合节流孔板9带槽端面与密封节流孔板7的下端面平面密封。
具体地，耦合节流孔板9的下端开有通槽35，这样能够避免耦合节流孔板9下移至导向套21的台阶处卡滞不能复位。
具体地，导向套21具有台阶孔，其台阶孔利于在导向套21上下端形成液压差完成与密封节流孔板7下端面密封，又为孔板弹簧10提供支撑位置。
具体地，导向套21与长针阀12配合的导向套偶件孔37的直径小于耦合节流孔板9的外径，导向套偶件孔37的长度大于耦合节流孔板9的基础长度；导向套非偶件孔38的直径大于耦合节流孔板9的外径。这样耦合节流孔板9在高压控制腔34内可上下移动，控制进油节流孔28与高压控制腔34的连通与否。
因此，本发明提供的低回油高压共轨喷油器，进油节流孔28位于密封节流孔板7上，其进、出油端分别与高压进油口11和高压控制腔34连通；耦合节流孔板9凸台外径小于导向套非偶件孔38的直径，其可在高压控制腔内沿轴线方向运动。在开关球阀19开启初期，孔板弹簧力加耦合节流孔板下端面液压力大于耦合节流孔板上端面液压力，密封节流孔板7上进油节流孔28与高压控制腔34不连通，高压控制腔34内燃油只出不进。随着高压控制腔34内压力降低，当孔板弹簧力加耦合节流孔板9下端面液压力小于耦合节流孔板9上端面液压力时，耦合节流孔板9沿中心轴线向下移动，进油节流孔28与高压控制腔34连通，进油节流孔28开始进油，此结构实现降低喷油器回油量的作用。密封节流孔板7与耦合节流孔板9为偶件密封，高压控制腔34内燃油流出路径为第一出油节流孔31、第二出油节流孔20至低压回路39中，这样高压控制腔出油实现两级降压。
需要说明的是，如图1所示，低回油高压共轨喷油器还设置有低压腔6和行程调整垫8，所述低压腔6能够实现对开关球阀19的密封，所述行程调整垫8的上端面与所述控制阀座18接触，所述行程调整垫8的下端面与所述喷油器体24接触，所述行程调整垫8能够调节高压控制腔34内的容积大小。
耦合节流孔板9台阶面为高精度平面，在进油节流孔28与高压控制腔34不相通阶段，进油出口端高压燃油通过环槽30均匀作用于耦合节流孔板9台阶面上。
本发明提供的低回油高压共轨喷油器工作原理具体如下。
喷油器工作时，外部高压燃油自高压进油口11进入，充满喷油器体24的中孔高压油腔25，向下通过长针阀12自带螺旋槽或者扁位26与针阀头部连通，燃油从油嘴喷孔喷出；向上通过密封节流孔板7上进油节流孔28与高压控制腔34连通，然后燃油经第一出油节流孔31、第二出油节流20至开关球阀19的密封锥面32后流回低压回路39。
电磁铁组件1开始通电时，电磁铁组件1产生吸力克服电磁铁弹簧3预紧力吸起衔铁4，衔铁4带动衔铁杆16向上运动，开关球阀19在高压控制腔34燃油液压力作用下，跟随衔铁杆16一起向上运动，高压控制腔34内燃油流出，腔内压力下降，当腔内压力降至一定值，长针阀12抬起，喷油器开始喷油。此段时间，孔板弹簧力加耦合节流孔板9下端面液压力大于耦合节流孔板9上端面液压力，密封节流孔板7上进油节流孔28与高压控制腔34不连通，高压控制腔34内燃油只出不进。
电磁铁组件1通电一段时间后，高压控制腔34内燃油压力下降至一定值时，耦合节流孔板9沿中心轴线向下运动，进油节流孔28与高压控制腔34连通开始进油。此时，进入喷油器体24内的燃油一部分自油嘴喷孔喷出，一部分通过进油节流孔28进高压控制腔34经出油节流孔流回低压回路39。
电磁铁组件1断电时，衔铁杆16在电磁铁弹簧3预紧力作用下向下运动，开关球阀19在衔铁杆16推动下重新落至密封节流孔板7的密封锥面32，隔离高压控制腔34与低压回路39。高压控制腔34压力开始回升，回升至一定值时长针阀12落座，喷油器油嘴喷孔结束喷油。同时，当高压控制腔34压力达到一定值时，耦合节流孔板9沿其中心轴线向上运动，恢复与密封节流孔板7下端面接触状态。
因此，本发明提供的低回油高压共轨喷油器，将两块节流孔板做成偶件配合，通过偶件密封控制高压控制腔34出油流动路径为第一出油节流孔31-第二出油节流孔20-低压回路39，实现两级分压出油；由于开关球阀19开启初期耦合节流孔板9使进油节流孔29与高压控制腔34不相通，大大降低喷油器的回油量，提高喷油器开启响应速度。因此，本发明提供的低回油高压共轨喷油器在提高喷射压力过程中，即避免由于出油节流孔两端较大的压力差，出现燃油在高压出口处气化的风险，又大幅降低了喷油器的回油量。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述低回油高压共轨喷油器包括电磁铁组件、电磁铁紧帽、电磁铁弹簧、喷油器体、针阀组件、控制阀组件、开关球阀和孔板偶件，
所述电磁铁紧帽设置在所述喷油器体的大端，所述电磁铁组件固定在所述喷油器体的上端面，所述针阀组件包括针阀体、长针阀和导向套，所述针阀体设置在所述喷油器体的小端，所述喷油器体的上端设置有凹腔，所述长针阀通过所述凹腔放入所述针阀体内，所述长针阀的背离所述针阀体的一端依次穿入调节垫片、调压弹簧和所述导向套，其中所述导向套位于所述长针阀的上端，所述孔板偶件设置在所述凹腔内，
所述孔板偶件包括密封节流孔板和耦合节流孔板，所述密封节流孔板上还设置有进油节流孔，所述进油节流孔的入口导向孔连接喷油器体高压进油口，所述进油节流孔的出口扩压孔与耦合节流孔板连接，所述耦合节流孔板上设置有第一出油节流孔，所述密封胶节流孔板上设置有第二出油节流孔，所述第二出油节流孔通过降压孔与所述开关阀球连接，所述第一出油节流孔和所述第二出油节流孔能够实现两级降压，所述密封节流孔板的下端与所述导向套刚性接触，所述孔板偶件、导向套和所述针阀组件共同组成高压控制腔，
所述高压控制腔能够控制所述长针阀的开启和关闭，所述控制阀组件设置在所述凹腔内，所述控制阀组件包括衔铁、衔铁杆和控制阀座，所述衔铁与所述衔铁杆的一端连接，所述控制阀座与所述喷油器体的内螺纹形成轴向力以连接所述喷油器体与所述密封节流孔板，所述开关球阀设置在所述密封节流孔板的密封锥面，所述开关球阀通过所述衔铁杆连接所述电磁铁弹簧；
进油节流孔位于密封节流孔板上，其进、出油端分别与高压进油口和高压控制腔连通；耦合节流孔板凸台外径小于导向套非偶件孔的直径，其能够在高压控制腔内沿轴线方向运动；
在开关球阀开启初期，孔板弹簧力加耦合节流孔板下端面液压力大于耦合节流孔板上端面液压力，密封节流孔板上进油节流孔与高压控制腔不连通，高压控制腔内燃油只出不进；随着高压控制腔内压力降低，当孔板弹簧力加耦合节流孔板下端面液压力小于耦合节流孔板上端面液压力时，耦合节流孔板沿中心轴线向下移动，进油节流孔与高压控制腔连通，进油节流孔开始进油，能够实现降低喷油器回油量的作用；
密封节流孔板与耦合节流孔板为偶件密封，高压控制腔内燃油流出路径为第一出油节流孔、第二出油节流孔至低压回路中，使得高压控制腔出油实现两级降压。
2.根据权利要求1所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述耦合节流孔板和所述密封节流孔板互为偶件。
3.根据权利要求2所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述耦合节流孔板上设置有凸台，所述密封节流孔板上设置有内孔，所述凸台与所述内孔互为偶件。
4.根据权利要求3所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述凸台通过孔板弹簧与所述密封节流孔板的下端连接。
5.根据权利要求3所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述凸台上设置环槽，所述进油节流孔的出口扩压孔与所述环槽连通。
6.根据权利要求2所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述耦合节流孔板位于所述高压控制腔内，所述耦合节流孔板通过孔板弹簧与所述导向套连接。
7.根据权利要求2所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述密封节流孔板的孔底部开设有退刀槽，所述退刀槽的深度大于所述耦合节流孔板的凸台长度。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述针阀体的上端面与所述喷油器体的小端面通过油嘴紧帽刚性接触。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述控制阀组件还包括阻尼垫片和阻尼弹簧，所述阻尼垫片位于所述衔铁杆和所述电磁铁弹簧之间，所述阻尼弹簧位于所述衔铁和所述控制阀座之间。
10.根据权利要求1至7中任意一项所述的低回油高压共轨喷油器，其特征在于，所述长针阀与所述喷油器体之间形成中孔高压油腔，所述长针阀上设置有扁位，所述扁位能够使得所述中孔高压油腔的燃油顺利流通。
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