CN110566388A - 一种甲醇喷射器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于甲醇喷射系统的甲醇喷射器，包括喷嘴部件、电磁铁部件和密封部件。喷嘴部件装配好之后再装进电磁铁部件内部，使电磁铁部件和喷嘴部件可以单独生产，降低了生产难度，减少了生产成本。本发明中，将喷嘴体设计成薄壁件，可以最大限度的减小线圈的内径，在电阻不变的情况下可以增加线圈的匝数，从而增大整个磁路的磁通势。铁芯与轭铁采用过渡配合以减小空气隙的磁阻，通过增大磁通势，减小磁阻，可以增加整个磁路的磁通量。另外，对喷嘴体靠近铁芯部位设置薄壁环槽，减小磁通面积。磁通量增加，面积减小，使通过阀杆的磁感应强度大大增加，从而使电磁吸力大大增加。
Description
技术领域
本发明涉及喷射器技术领域，具体说是一种甲醇喷射器。
背景技术
在电控系统的控制下，向进气管内定时、定量、定压力的喷射甲醇，驱动甲醇燃料发动机正常运转的甲醇喷射器，是甲醇喷射系统的重要装置，但在市场销售的同类产品存在着如下问题：
首先，电磁铁与铁芯、喷嘴体整体注塑成型，工艺复杂，成本较高。
其次，电磁铁电磁力相对较小，导致弹簧预压力也较小，阀杆的开启和关闭响应时间随油压的波动较大，导致最终的油量波动较大。
发明内容
本发明的目的是，针对上述现有同类产品存在的问题，研发了一种新结构的甲醇喷射器，将喷嘴部件装配完成后再安装在电磁铁内部，从而使电磁铁与喷嘴部件可以分开生产，降低了甲醇喷射器总成的制造难度，降低了生产成本。另外对甲醇喷射器的结构也进行了优化，通过减小线圈内径在不改变线圈电阻的情况下增加线圈匝数以增加磁通势，铁芯与轭铁采用过渡配合以减小空气隙的磁阻，喷嘴体靠近铁芯部位设计薄壁环槽，通过减小面积来增加通过阀杆的磁感应强度，通过这三个方面的改进，使电磁力大大增加。
为了实现上述发明目的,本发明所采用的技术方案如下:
一种甲醇喷射器，包括喷嘴部件和电磁铁部件，其特征在于，在所述电磁铁部件内设置有喷嘴部件安装孔，所述喷嘴部件安装在所述喷嘴部件安装孔内且所述喷嘴部件上下透出所述电磁铁部件。
在本发明的一个优选实施例中，所述电磁铁部件包括塑料壳体、轭铁、线圈组件和电磁铁插头，所述轭铁、线圈组件和电磁铁插头设置在所述塑料壳体内，所述轭铁环绕在所述线圈组件外围，所述电磁铁插头与所述线圈组件电连接；所述喷嘴部件安装孔穿过所述轭铁和线圈组件。
在本发明的一个优选实施例中，所述喷嘴部件包括喷嘴板、喷嘴体、喷嘴头、阀杆部件、弹簧、铁芯、弹簧上座、滤网支架、滤网；所述铁芯的外圆从上到下由同轴设置的第一杆段、第二杆段、第三杆段、第四杆段、第五杆段组成；在所述铁芯内设置有一内孔，所述内孔从上到下由同轴设置的第一孔段、第二孔段、第三孔段组成；所述阀杆组件由阀杆和钢球组成，所述阀杆的外圆从上到下由同轴设置的上杆段、下杆段组成，所述阀杆内从上到下设置有相互贯通的沉孔和阀杆孔，在所述阀杆的下杆段上轴向间隔设置有若干径向通孔，每一径向通孔将所述阀杆孔与外界连通；所述钢球焊接在所述下杆段的底部并将所述阀杆孔的底部密封住；所述喷嘴体的上端与所述铁芯的第五杆段固定连接，所述喷嘴头和喷嘴板固定在所述喷嘴体的下端，所述喷嘴头位于所述喷嘴板的上方；在所述喷嘴头内设置有喷嘴孔，在所述喷嘴孔的上部设置有密封锥面；在所述喷嘴板上设置有若干喷孔，所述喷孔与所述喷嘴头上的喷嘴孔连通；所述阀杆组件浮动设置在所述喷嘴体的阀杆组件安装孔内，所述阀杆的下杆段外圆与所述阀杆组件安装孔的内圆之间留有与所述径向通孔连通的出油间隙；
所述弹簧上座固定在所述铁芯的第二孔段内，所述弹簧安装在所述铁芯的第三孔段内，所述弹簧的顶部作用在所述弹簧上座的底部上，所述弹簧的底部作用在所述阀杆的沉孔孔底上；在所述弹簧作用下，所述钢球压在所述喷嘴头的密封锥面上，以密封所述喷嘴孔；
所述滤网支架的底部安装在所述铁芯的第一杆段上，所述滤网设置在所述滤网支架的滤孔中；
所述喷嘴部件安装孔由上至下分为第一喷嘴部件安装孔段、第二喷嘴部件安装孔段，其中所述第一喷嘴部件安装孔段的孔径大于第二喷嘴部件安装孔段的孔径，所述第二喷嘴部件安装孔段穿过所述轭铁和线圈组件；
所述铁芯的第二杆段的外圆与所述第一喷嘴部件安装孔段的内圆密封配合；在所述铁芯的第三杆段的上部套有一矩形密封圈，所述矩形密封圈实现所述铁芯的第三杆段的上部与所述第一喷嘴部件安装孔段的内圆之间的密封；所述铁芯的第三杆段的中下部和所述喷嘴体的上部位于所述第二喷嘴部件安装孔段内，所述铁芯的第三杆段的中下部外圆与所述轭铁中的第二喷嘴部件安装孔段的内圆之间过渡配合。
在本发明的一个优选实施例中，在所述第一杆段与第二杆段的连接处设置有第一台阶限位面，所述滤网支架的底部由所述第一台阶限位面进行轴向定位。
在本发明的一个优选实施例中，在所述第四杆段与第五杆段的连接处设置有第二台阶限位面，所述喷嘴体的顶面通过所述第二台阶限位面进行轴向定位。
在本发明的一个优选实施例中，所述喷嘴体的顶面与所述第二台阶限位面焊接连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述喷嘴体为薄壁筒形件。
在本发明的一个优选实施例中，在所述喷嘴体的上端与所述铁芯的第五杆段固定连接处设置有薄壁环槽；在所述阀杆的上杆段外圆上轴向间隔设置有一环形凸起和两道环形凹槽。
在本发明的一个优选实施例中，若干喷孔对称分布在所述喷嘴板上。
在本发明的一个优选实施例中，在所述喷嘴板的外露底面上设置有一标识孔，所述标识孔为盲孔且位于所述喷孔的对称中心线上。
在本发明的一个优选实施例中，所述标识孔位于所述电磁铁插头的对称中心线上。
在本发明的一个优选实施例中，还包括一密封圈安装座且所述电磁铁部件还包括一包覆在塑料壳体下部上的金属壳体，所述密封圈安装座套在所述喷嘴体露出所述塑料壳体外的部分上，且所述密封圈安装座焊接在所述喷嘴体上，所述密封圈安装座的顶部与所述塑料壳体的底部接触；所述金属壳体的底部呈锥形且包覆在所述密封圈安装座外围，在所述金属壳体的底部与所述密封圈安装座之间设置有一第一O型密封圈。
在本发明的一个优选实施例中，在所述密封圈安装座的外圆上设置有密封圈槽，在所述密封环槽内安装有第二O形密封圈。
在本发明的一个优选实施例中，在所述滤网支架的外圆设置有圈槽，在所述圈槽内安装有密封挡圈和第三密封圈。
通过采用上述技术方案，本发明与现有的甲醇喷射器相比，本发明具有如下优点：
a)喷嘴体部件与电磁铁部件分体装配，从而使电磁铁与喷嘴部件可以分开生产，降低了甲醇喷嘴总成的制造难度和生产成本；
b)喷嘴体采用薄壁零件，最大限度的减小喷嘴体外径，使电磁铁线圈的内径减小，在相同线圈电阻的情况下可以增加线圈匝数，从而可以增加整个磁路的磁通势；
c)铁芯与电磁铁轭铁采用过渡配合，降低装配难度的同时，可以减小轭铁与铁芯的配合间隙，以减小空气隙的磁阻，使整个磁路的磁阻减小；
d)喷嘴体在靠近铁芯的位置设计了薄壁薄壁环槽，同时在减小了磁通面积，进一步使通过阀杆的磁感应强度增加。
附图说明
图1为本发明结构喷射器结构示意总图。
图2为本发明喷嘴板的结构示意图。
图3为本发明铁芯的结构示意图。
图4为本发明喷嘴头的结构示意图。
图5为本发明阀杆的结构示意图。
具体实施方式
本发明的结构，结合附图进一步具体描述如下：
参见图1至图5，图中给出的甲醇喷射器，包括喷嘴部件100、密封部件200和电磁铁部件300。
喷嘴部件100主要包括喷嘴板190、喷嘴体160、喷嘴头180、阀杆部件170、弹簧150、铁芯130、弹簧上座140、滤网支架110、滤网120。
喷嘴板190上设置有6个喷孔191以及一个标识孔192。喷孔191为通孔，沿喷嘴板190对称分布。标识孔192为盲孔，位于喷孔191的对称中心线上。
喷嘴体160为薄壁筒形件，喷嘴体160上设置有两道环形薄壁环槽，分别为第一薄壁环槽161和第二薄壁环槽162，第一薄壁环槽161位于喷嘴体160的上部，第二薄壁环槽162位于喷嘴体160的下部。
喷嘴头180内设置有密封锥面181和喷嘴孔184以及两级阶梯孔，两级阶梯孔分为相互贯通的第一孔段182及第二孔段183，第一孔段182位于第二孔段183的上方，第二孔段183位于密封锥面181的上方，密封锥面181位于喷嘴孔184的上方。喷嘴头180的所有过渡拐角均为圆角。
阀杆部件170由阀杆171和钢球172组成。钢球172沿中心对称切削成五方结构。
阀杆171的外圆主要由两级杆段组成，由上至下分别为上杆段171a及下杆段171b，在上杆段171a设计有环形凸起171c以及两道环形凹槽171d。阀杆171内从上到下设置有相互贯通的沉孔171e和阀杆孔171i，沉孔171e入口设计有倒角171f，沉孔171e底面设计有凹槽171g。在阀杆171的下杆段171b上轴向间隔设置有四个径向通孔171h，每一径向通孔171h将阀杆孔171i与外界连通；阀杆孔171i底面设置有锥面171j。钢球172焊接在下杆段171b的底部并将阀杆孔171i的底部密封住。
铁芯130的外圆由五级杆段以及两处限位面组成，从上到下为同轴设置的第一杆段131、第二杆段132、第三杆段133、第四杆段134、第五杆段135。两处限位面分别为设置在第一杆段131与第二杆段132连接处的第一台阶限位面138和设置在第四杆段134与第五杆段135连接处的第二台阶限位面136。
在铁芯130内设置有一内孔，内孔从上到下由同轴设置的第一孔段137a、第二孔段137b、第三孔段137c组成，在第三孔段137c下端底部设置有倒角137d。
滤网支架110的外圆设置有两道圈槽，由上至下分别为第一圈槽111和第二圈槽112。滤网支架110的外圆从上到下为同轴设置的第一杆段113、第二杆段114。滤网支架110还设置有限位面115。
弹簧上座140具有一中孔141。
电磁铁部件300包括金属壳体320、O型密封圈310、轭铁330、线圈组件340、塑料壳体350，电磁铁插头360。轭铁330、线圈组件340和电磁铁插头360设置在塑料壳体350内，轭铁330环绕在线圈组件340外围，电磁铁插头360与线圈组件340电连接。
在塑料壳体350下部外周面包覆有一金属壳体320，金属壳体320底部设置成锥面过渡成圆柱面，形成密封环槽用于安装O型密封圈310。
在电磁铁内部设置有喷嘴部件安装孔，该喷嘴部件安装孔由上至下分为第一喷嘴部件安装孔段301、第二喷嘴部件安装孔段302，其中第一喷嘴部件安装孔段301的孔径大于第二喷嘴部件安装孔段302的孔径，第二喷嘴部件安装孔302段穿过轭铁330和线圈组件340。
密封部件200包括O型密封圈220，密封圈安装座210，挡圈230，矩形密封圈240。密封圈安装座210的外圆上设置有环形薄壁环槽211。
上述甲醇喷射器的装配过程如下：
第一步，装配喷嘴部件100：首先将喷嘴头180压进喷嘴体160的下部内，通过喷嘴体160下部的第二薄壁环槽162进行激光穿透焊接。
接着将阀杆部件170浮动装进喷嘴体160内，使钢球172穿过第一孔段182及第二孔段183后落到喷嘴头160的密封锥面181上。
接着将铁芯130的第五杆段135装进喷嘴体160上部中，使喷嘴体160顶面与铁芯130的第二台阶限位面136接触。对喷嘴体160的顶面和铁芯130第二台阶限位面136使用激光焊接。
接着将弹簧150装进铁芯130的第三孔段137c中，将弹簧上座140装进铁芯130的第二孔段137b内。弹簧150的顶部作用在弹簧上座140的底部上，弹簧150的底部作用在阀杆171的沉孔171e孔底上；在弹簧150作用下，钢球压在喷嘴头180的密封锥面181上，以密封喷嘴孔184。
接着将滤网支架110的下部套在铁芯130的第一杆段131上，并滤网支架110的底部与铁芯130的第一台阶限位面138接触进行轴向定位，同时将滤网支架110的底部与铁芯130的第一台阶限位面138之间通过激光焊接。
接着将滤网120装进滤网支架110的第一杆段113的滤孔113a内。
接着将喷嘴板190从喷嘴头180端装进喷嘴体160的下部内，并使喷嘴板190有标识孔192的一侧朝外。同时使喷嘴板190上的6个喷孔191与喷嘴头180上的喷嘴孔184连通。
第二步，将矩形密封圈240套在铁芯130的第三杆段133上。接着将喷嘴部件100安装喷嘴板190的一端沿着第一喷嘴部件安装孔段301向下装配，直到滤网支架110的端面115与电磁铁部件300的塑料壳体350顶面接触。接着旋转喷嘴部件100，使喷嘴板190的标志孔192位于电磁铁插头360的对称中心线上。
装配完成后，铁芯130的第三杆段133的中下部外圆与轭铁330中的第二喷嘴部件安装孔段302的内圆之间过渡配合。
第三步，将密封圈安装座210套在喷嘴体160装喷嘴板190的一端上后向上装配，直到密封圈安装座210的上端面与电磁铁部件300的塑料壳体350接触。接着将所述密封圈安装座210的下端面与喷嘴体160用激光焊接。接着将O型密封圈220装进密封圈安装座210的密封圈槽211内。再将密封圈挡圈230装进滤网支架110第一圈槽111内，再将O型密封圈220装进滤网支架110第一圈槽111内。
本发明的工作过程和原理如下：
如图1所示，本发明甲醇喷射器通过滤网支架110与共轨管(图中未示出)相连，通过喷嘴体160与进气管(图中未示出)相连。来自共轨管的甲醇经过滤芯120的过滤，后经过滤网支架110的滤孔113a、弹簧上座140的中孔141，阀杆171的阀杆孔171i及径向通孔171h进入到喷嘴头180的密封锥面181与钢球172之间的配合间隙。
在不通电时，弹簧150对阀杆部件170的作用力竖直向下，在关闭状态时液压力对阀杆部件170的作用力也是竖直向下，钢球压在喷嘴头180的密封锥面181上，以密封喷嘴孔184，使阀杆部件170始终处于关闭状态。
当电控单元发出指令开始喷射时，电磁铁部件300中的线圈组组件340开始通电，使铁芯130迅速产生足够的电磁吸力，吸合阀杆部件170克服弹簧力和液压力迅速上移，使钢球172离开喷嘴头180的密封锥面181。
当钢球172开启后，甲醇经过钢球172与喷嘴头180的密封锥面181之间的间隙以及喷嘴孔184进入到喷嘴板190上方，然后经过喷嘴板190的喷孔191进入到进气管。在上移过程中，阀杆部件170受到的液压力上下相互平衡，仅受到弹簧力和电磁吸力的作用，因而向上的合力增大。当阀杆部件170中的阀杆171的顶部运动到与铁芯130的底部接触时，升程达到最大，此时液压力的合力向上，因此阀杆部件170受到的向上的合力继续增大。钢球172的开启响应时间主要取决于电磁力、液压力和弹簧力的大小。
当喷射脉宽满足要求后，电磁铁部件300在电控单元的指令下，切断电磁铁部件300的线圈组件340的电流，电磁力消退。此时阀杆部件170还受到向上的液压力和向下的弹簧力的共同作用。当液压力小于弹簧力时，阀杆部件170开始向下运动。弹簧力在阀杆部件170向下运动的过程中，液压力相互平衡，此时的合力仅为向下的弹簧力。弹簧力使阀杆部件170迅速落座，使钢球172与喷嘴头180的密封锥面181密封接触，喷射结束。钢球172的关闭响应时间主要取决于液压力和弹簧力的大小。
由上述甲醇喷射器的工作原理可知，电磁力越大，喷射器的开启时间越短。电磁力增加，弹簧预压力也可以相应增加，可以缩短喷射器的关闭时间。本发明中，将喷嘴体160设计成薄壁件，可以最大限度的减小线圈的内径，在电阻不变的情况下增加线圈的匝数，从而增大整个磁路的磁通势。铁芯130的第三杆段133的中下部外圆与轭铁330中的第二喷嘴部件安装孔段302的内圆之间过渡配合，以减小空气隙的磁阻，通过增大磁通势减小磁阻，可以增加整个磁路的磁通量。另外，在喷嘴体160靠近铁芯130部位设置第一薄壁环槽161，在阀杆171的上杆段171a设计有环形凸起171c以及两道环形凹槽171d减小磁通面积。磁通量增加，面积减小，使通过阀杆的磁感应强度大大增加，从而使电磁吸力大大增加。
Claims (14)
1.一种甲醇喷射器，包括喷嘴部件和电磁铁部件，其特征在于，在所述电磁铁部件内设置有喷嘴部件安装孔，所述喷嘴部件安装在所述喷嘴部件安装孔内且所述喷嘴部件上下透出所述电磁铁部件。
2.如权利要求1所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，所述电磁铁部件包括塑料壳体、轭铁、线圈组件和电磁铁插头，所述轭铁、线圈组件和电磁铁插头设置在所述塑料壳体内，所述轭铁环绕在所述线圈组件外围，所述电磁铁插头与所述线圈组件电连接；所述喷嘴部件安装孔穿过所述轭铁和线圈组件。
3.如权利要求2所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，所述喷嘴部件包括喷嘴板、喷嘴体、喷嘴头、阀杆部件、弹簧、铁芯、弹簧上座、滤网支架、滤网；所述铁芯的外圆从上到下由同轴设置的第一杆段、第二杆段、第三杆段、第四杆段、第五杆段组成；在所述铁芯内设置有一内孔，所述内孔从上到下由同轴设置的第一孔段、第二孔段、第三孔段组成；所述阀杆组件由阀杆和钢球组成，所述阀杆的外圆从上到下由同轴设置的上杆段、下杆段组成，所述阀杆内从上到下设置有相互贯通的沉孔和阀杆孔，在所述阀杆的下杆段上轴向间隔设置有若干径向通孔，每一径向通孔将所述阀杆孔与外界连通；所述钢球焊接在所述下杆段的底部并将所述阀杆孔的底部密封住；所述喷嘴体的上端与所述铁芯的第五杆段固定连接，所述喷嘴头和喷嘴板固定在所述喷嘴体的下端，所述喷嘴头位于所述喷嘴板的上方；在所述喷嘴头内设置有喷嘴孔，在所述喷嘴孔的上部设置有密封锥面；在所述喷嘴板上设置有若干喷孔，所述喷孔与所述喷嘴头上的喷嘴孔连通；所述阀杆组件浮动设置在所述喷嘴体的阀杆组件安装孔内，所述阀杆的下杆段外圆与所述阀杆组件安装孔的内圆之间留有与所述径向通孔连通的出油间隙；
所述弹簧上座固定在所述铁芯的第二孔段内，所述弹簧安装在所述铁芯的第三孔段内，所述弹簧的顶部作用在所述弹簧上座的底部上，所述弹簧的底部作用在所述阀杆的沉孔孔底上；在所述弹簧作用下，所述钢球压在所述喷嘴头的密封锥面上，以密封所述喷嘴孔；
所述滤网支架的底部安装在所述铁芯的第一杆段上，所述滤网设置在所述滤网支架的滤孔中；
所述喷嘴部件安装孔由上至下分为第一喷嘴部件安装孔段、第二喷嘴部件安装孔段，其中所述第一喷嘴部件安装孔段的孔径大于第二喷嘴部件安装孔段的孔径，所述第二喷嘴部件安装孔段穿过所述轭铁和线圈组件；
所述铁芯的第二杆段的外圆与所述第一喷嘴部件安装孔段的内圆密封配合；在所述铁芯的第三杆段的上部套有一矩形密封圈，所述矩形密封圈实现所述铁芯的第三杆段的上部与所述第一喷嘴部件安装孔段的内圆之间的密封；所述铁芯的第三杆段的中下部和所述喷嘴体的上部位于所述第二喷嘴部件安装孔段内，所述铁芯的第三杆段的中下部外圆与所述轭铁中的第二喷嘴部件安装孔段的内圆之间过渡配合。
4.如权利要求3所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，在所述第一杆段与第二杆段的连接处设置有第一台阶限位面，所述滤网支架的底部由所述第一台阶限位面进行轴向定位。
5.如权利要求4所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，在所述第四杆段与第五杆段的连接处设置有第二台阶限位面，所述喷嘴体的顶面通过所述第二台阶限位面进行轴向定位。
6.如权利要求5所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，所述喷嘴体的顶面与所述第二台阶限位面焊接连接。
7.如权利要求6所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，所述喷嘴体为薄壁筒形件。
8.如权利要求7所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，在所述喷嘴体的上端与所述铁芯的第五杆段固定连接处设置有薄壁环槽；在所述阀杆的上杆段外圆上轴向间隔设置有一环形凸起和两道环形凹槽。
9.如权利要求3所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，在本发明的一个优选实施例中，若干喷孔对称分布在所述喷嘴板上。
10.如权利要求9所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，在所述喷嘴板的外露底面上设置有一标识孔，所述标识孔为盲孔且位于所述喷孔的对称中心线上。
11.如权利要求10所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，所述标识孔位于所述电磁铁插头的对称中心线上。
12.如权利要求3至11任一项权利要求所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，还包括一密封圈安装座且所述电磁铁部件还包括一包覆在塑料壳体下部上的金属壳体，所述密封圈安装座套在所述喷嘴体露出所述塑料壳体外的部分上，且所述密封圈安装座焊接在所述喷嘴体上，所述密封圈安装座的顶部与所述塑料壳体的底部接触；所述金属壳体的底部呈锥形且包覆在所述密封圈安装座外围，在所述金属壳体的底部与所述密封圈安装座之间设置有一第一O型密封圈。
13.如权利要求12所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，在所述密封圈安装座的外圆上设置有密封圈槽，在所述密封环槽内安装有第二O形密封圈。
14.如权利要求12所述的一种甲醇喷射器，其特征在于，在所述滤网支架的外圆设置有圈槽，在所述圈槽内安装有密封挡圈和第三密封圈。
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