CN113833590A - 一种燃料喷射阀与火花塞一体装置及发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料喷射阀与火花塞一体装置及发动机。所述燃料喷射阀与火花塞一体装置包括燃料喷射阀和火花塞，所述燃料喷射阀包括壳体、燃料阀门、复位弹簧、复位弹簧座、线圈组件、衔铁、线圈接线端子和线圈接线绝缘体，所述壳体内设置有燃料入口、燃料喷口和燃料通道，燃料入口至燃料喷口由燃料通道贯穿连通。所述火花塞包括侧电极、中心电极、绝缘体和密封垫圈，火花塞安装在所述燃料喷射阀的所述壳体内，密封垫圈使绝缘体与壳体之间保持密封。所述发动机包括所述的燃料喷射阀与火花塞一体装置，其燃料喷口、侧电极和中心电极穿过缸盖安装孔伸入至气缸中心上方。有益效果：燃料喷射阀与火花塞一体装置，结构紧凑，占用缸盖空间较小；装有这种装置的发动机，燃料喷射阀与火花塞二者可同时布置在最有利的气缸中心位置，有利于燃料空气混合和点火的性能，且降低了对缸盖的设计和制造要求，有利于降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及燃料喷射阀及火花塞领域。
本发明还涉及一种发动机领域，特别是一种缸内直喷点燃式发动机领域。
背景技术
缸内直喷点燃式发动机，燃料经燃料喷射阀喷入气缸，与气缸中的空气混合形成混合气，混合气被火花塞产生的火花点燃，实现发动机燃烧做功，输出机械能。为获得燃料空气混合以及点火的最佳性能，燃料经喷射阀和火花塞均以布置在气缸中心位置最为有利。
公知的缸内直喷点燃式发动机，燃料喷射阀与火花塞是独立分置、分别装配在发动机缸盖上的，二者之间需留有较大的密封和安装距离，无法紧凑地一起布置在最有利的气缸中心位置上。作为折衷方案，一般会将火花塞设置在气缸中心，而将燃料喷射阀设置在偏置的气缸侧面位置上。
采用这种燃料喷射阀与火花塞独立分置结构的发动机，其燃料空气混合和点火的性能效果无法同时达到最佳，而且，对缸盖的设计和制造提出了较高要求，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料喷射阀与火花塞一体装置，结构紧凑。
本发明的目的还在于提供一种装有上述燃料喷射阀与火花塞一体装置的发动机，燃料喷射阀与火花塞二者可同时布置在最有利的气缸中心位置。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种燃料喷射阀与火花塞一体装置，包括燃料喷射阀和火花塞。
所述燃料喷射阀包括壳体、燃料阀门、复位弹簧、复位弹簧座、线圈组件、衔铁、线圈接线端子和线圈接线绝缘体。所述壳体内设置有燃料入口、燃料喷口和燃料通道，燃料入口至燃料喷口由燃料通道贯穿连通。所述衔铁、燃料阀门、复位弹簧和复位弹簧座设置在所述燃料通道之内。所述燃料阀门的一端与所述衔铁连接，另一端朝向并覆盖住所述燃料喷口。所述复位弹簧通过所述复位弹簧座作用于所述燃料阀门，使燃料喷口保持关闭的趋势。所述衔铁在所述线圈组件电磁吸力作用下移动时，带动所述燃料阀门克服所述复位弹簧的力量，使所述燃料喷口开启。
所述火花塞包括侧电极、中心电极、绝缘体、密封垫圈和高压接线端子，火花塞安装在所述燃料喷射阀的所述壳体内，密封垫圈使绝缘体与壳体之间保持密封。一般地，中心电极通过极芯、电阻器、高压接线串联连接至高压接线端子，极芯、电阻器和高压接线封装在绝缘体之中。
所述燃料喷射阀的所述壳体和所述火花塞的所述高压接线端子之间设置有绝缘套，以降低高压漏电风险。
作为所述燃料喷射阀的优选方案，所述壳体分为上壳体、中壳体和嘴体串接而成，上壳体与中壳体通过上紧帽紧固在一起，中壳体与嘴体通过下紧帽紧固在一起。所述燃料通道由分布在上壳体内的燃料通道、中壳体内的燃料通道和嘴体内的燃料通道共同构成。燃料入口设置在上壳体上，燃料喷口设置在嘴体上。
作为所述燃料喷射阀的优选方案，所述燃料通道中设置有薄壁管道，薄壁管道分别插入所述上壳体燃料通道和所述中壳体燃料通道，并与外部密封。所述衔铁设置于所述薄壁管道中，并可沿其轴向滑动。所述线圈组件设置在薄壁管道的外部、与所述衔铁对应的位置处，线圈组件通电时，衔铁在线圈组件电磁吸力作用下产生轴向移动。L为衔铁轴向移动最大行程。
作为所述燃料喷射阀的优选方案，所述衔铁呈平面碟片形状，其端面朝向所述线圈组件磁极吸合端面，所述线圈组件与所述衔铁一同设置在所述燃料通道之内。L为衔铁轴向移动最大行程。
所述线圈接线端子与所述线圈组件电连接，所述线圈接线绝缘体为绝缘材料，使所述线圈接线端子与所述壳体保持电绝缘。
所述燃料阀门从所述燃料通道的内部或外部覆盖住所述燃料喷口，燃料阀门内或向外移动，燃料喷口开启。从内部覆盖的结构设置有利于液态燃料的喷射，从外部覆盖的结构设置有利于气态燃料的喷射。
作为所述火花塞的优选方案，所述侧电极设置于所述壳体上并形成电连通，外电级朝向所述中心电极，与中心电极之间保留点火气隙距离。
作为所述燃料喷射阀与火花塞一体装置的优选方案，所述装置上设置有火花塞安装螺母，将所述火花塞可拆卸地压紧在所述壳体内。所述侧电极可拆卸地装配于所述壳体上并形成电连通。这样的结构设置有利于火花塞的快速检修和更换。
本发明还提供一种发动机，所述发动机包括上述燃料喷射阀与火花塞一体装置，还包括气缸、缸盖、缸盖罩、进气门、排气门和点火模块；所述燃料喷射阀与火花塞一体装置装配在所述缸盖上，所述燃料喷口、侧电极和中心电极穿过缸盖安装孔伸入至所述气缸中心上方。
所述点火模块的高压线插头穿过所述缸盖，从侧面伸入所述火花塞的所述高压接线端子，并与之构成电连接。
所述燃料喷射阀的所述燃料入口和所述线圈接线端子，随同所述壳体穿过并伸出到所述缸盖罩之外，壳体与缸盖罩保持密封。
燃料经所述燃料喷射阀喷入所述气缸，与气缸中的空气混合形成混合气，混合气被所述火花塞侧电极和中心电极之间产生的火花点燃，实现所述发动机燃烧做功，输出机械能。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种燃料喷射阀与火花塞一体装置，结构紧凑，占用缸盖空间较小。本发明还提供了一种装有这种燃料喷射阀与火花塞一体装置的发动机，燃料喷射阀与火花塞二者可同时布置在最有利的气缸中心位置，有利于燃料空气混合和点火的性能，且降低了对缸盖的设计和制造要求，有利于降低成本。
附图说明
图1是本发明的实施例一装有燃料喷射阀与火花塞一体装置的发动机局部结构示意图。
图2是本发明的实施例一燃料喷射阀与火花塞一体装置结构示意图。
图3是本发明的实施例二燃料喷射阀与火花塞一体装置结构示意图。
图4是现有技术燃料喷射阀与火花塞分置的发动机局部结构示意图。
图中：100-发动机；200-燃料喷射阀与火花塞一体装置；300-燃料喷射阀；400-火花塞；1-壳体；1a-燃料入口；1b-燃料喷口；1c-燃料通道；2-线圈接线端子；3-线圈接线绝缘体；4-线圈组件；5-衔铁；6-薄壁管道；7-燃料阀门；8-复位弹簧座；9-复位弹簧；10-侧电极；11-中心电极；12-电极芯；13-电阻器；14-火花塞密封垫圈；15-绝缘体；16-高压接线； 16a-高压接线端子；17-绝缘套；18-火花塞安装螺母；21-上壳体；21c-上壳体燃料通道；22- 上紧帽；23-中壳体；23c-中壳体燃料通道；24-下紧帽；25-嘴体；25c-嘴体燃料通道；L-衔铁行程；101-缸盖罩；102-压爪；103-压紧螺栓；104-缸盖；104a-安装孔；105-排气门； 106-气缸；107-进气门；108-点火模块；108a-高压线插头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
现有技术说明
如图4所示为一种现有的、具有普遍性的缸内直喷点燃式发动机(局部)。
发动机100包括气缸106、缸盖104、缸盖罩101、进气门107、排气门105、燃料喷射阀300、火花塞400和点火模块108。
所述燃料喷射阀300与所述火花塞400是独立分置的，分别装配在发动机100的缸盖104上。所述火花塞400的侧电极10和中心电极11，穿过缸盖104伸入至所述气缸106 中心上方。所述燃料喷射阀300的燃料喷口1b，穿过缸盖104伸入至所述气缸106侧面上方。
燃料经燃料喷射阀300喷入气缸106，与空气混合形成混合气，混合气被火花塞400侧电极10和中心电极11之间产生的火花点燃，实现发动机100燃烧做功，输出机械能。
本发明实施例一：
如图1～图2所示为一种燃料喷射阀与火花塞一体装置200、以及装有这种装置200的缸内直喷点燃式发动机100局部结构示意。
如图2所示，所述燃料喷射阀与火花塞一体装置200包括包括燃料喷射阀300和火花塞400。
所述燃料喷射阀300包括壳体1、燃料阀门7、复位弹簧9、弹簧座8、线圈组件4、衔铁5、线圈接线端子2和接线绝缘体3。所述壳体1内设置有燃料入口1a、燃料喷口1b 和燃料通道1c，燃料入口1a至燃料喷口1b由燃料通道1c贯穿连通。所述衔铁5、燃料阀门7、复位弹簧9和弹簧座8设置在所述燃料通道1c之内。所述燃料阀门7的一端与所述衔铁5连接，另一端朝向并覆盖住所述燃料喷口1b。所述复位弹簧9通过所述弹簧座8作用于所述燃料阀门7，使燃料喷口1b保持关闭的趋势。所述衔铁5在所述线圈组件4电磁吸力作用下移动时，带动所述燃料阀门7克服所述复位弹簧9的力量，使所述燃料喷口1b 开启。
所述火花塞400包括侧电极10、中心电极11、绝缘体15和密封垫圈14，火花塞400安装在所述燃料喷射阀300的所述壳体1内，密封垫圈14使绝缘体15与壳体1之间保持密封。一般地，中心电极11通过极芯12、电阻器13、高压接线16串联连接至高压接线端子 16a，极芯12、电阻器13和高压接线16封装在所述绝缘体15之中。
所述燃料喷射阀300的所述壳体1和所述火花塞400的所述高压接线端子16a之间设置有绝缘套17，以降低高压漏电风险。
所述壳体1分为上壳体21、中壳体23和嘴体25串接而成，上壳体21与中壳体23 通过上紧帽22紧固在一起，中壳体23与嘴体25通过下紧帽24紧固在一起。所述燃料通道 1c由分布在上壳体21内的燃料通道21c、中壳体23内的燃料通道23c和嘴体25内的燃料通道25c共同构成。所述燃料入口1a设置在上壳体21上，所述燃料喷口1b设置在嘴体25 上。
所述燃料通道1c中设置有薄壁管道6，薄壁管道6分别插入所述上壳体21燃料通道21c和所述中壳体23燃料通道23c，并与外部密封。所述衔铁5设置于所述薄壁管道6中，并可沿其轴向滑动；所述线圈组件4设置在薄壁管道6的外部、与所述衔铁5对应的位置处，线圈组件4通电时，衔铁5在线圈组件4电磁吸力作用下产生轴向移动。L为衔铁轴向移动最大行程。
所述侧电极10设置于所述壳体1上并形成电连通，侧电极10朝向所述中心电极11，与中心电极11之间保留点火气隙距离。
所述线圈接线端子2与所述线圈组件4电连接，所述线圈接线绝缘体3为绝缘材料，使所述线圈接线端子2与所述壳体1保持电绝缘。
所述燃料阀门7从所述燃料通道1c的外部覆盖住所述燃料喷口1b，燃料阀门7向外移动，燃料喷口1b开启。这样的结构设置有利于气态燃料的喷射。
如图1所示，所述发动机100包括上述燃料喷射阀与火花塞一体装置200，还包括气缸106、缸盖104、缸盖罩101、进气门107、排气门105和点火模块108。所述燃料喷射阀与火花塞一体装置200装配在所述缸盖104上，所述燃料喷口1b、侧电极10和中心电极11 穿过缸盖104安装孔104a伸入至所述气缸106中心上方。
所述点火模块108的高压线插头108a穿过所述缸盖104，从侧面伸入所述火花塞400 的所述高压接线端子16a，并与之构成电连接。
所述燃料喷射阀300的所述燃料入口1a和所述线圈接线端子2，随同所述壳体1，密封地穿过所述缸盖罩101并伸出到缸盖罩101之外。
燃料经燃料喷射阀300喷入气缸106，与空气混合形成混合气，混合气被火花塞400侧电极10和中心电极11之间产生的火花点燃，实现发动机100燃烧做功，输出机械能。
本发明实施例二：
如图3所示为另一种燃料喷射阀与火花塞一体装置200的结构示意。与实施例一不同之处在于：
所述燃料喷射阀与火花塞一体装置200上设置有火花塞安装螺母18，将所述火花塞400可拆卸地压紧在所述壳体1内。所述侧电极10可拆卸地装配于所述壳体1上并形成电连通。这样的结构设置有利于火花塞400的快速检修和更换。
所述衔铁5呈平面碟片形状，其端面朝向所述线圈组件4磁极吸合端面，所述线圈组件4与所述衔铁5一同设置在所述燃料通道1c之内。L为衔铁轴向移动最大行程。
所述燃料阀门7从所述燃料通道1c的内部覆盖住所述燃料喷口1b，燃料阀门7向内移动，燃料喷口1b开启。这样的结构设置有利于液态燃料的喷射。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，其特征在于：包括燃料喷射阀(300)和火花塞(400)；
所述燃料喷射阀(300)包括壳体(1)、燃料阀门(7)、复位弹簧(9)、弹簧座(8)、线圈组件(4)、衔铁(5)、线圈接线端子(2)和接线绝缘体(3)；所述壳体(1)内设置有燃料入口(1a)、燃料喷口(1b)和燃料通道(1c)，燃料入口(1a)至燃料喷口(1b)由燃料通道(1c)贯穿连通；所述衔铁(5)、燃料阀门(7)、复位弹簧(9)和弹簧座(8)设置在所述燃料通道(1c)之内；所述燃料阀门(7)的一端与所述衔铁(5)连接，另一端朝向并覆盖住所述燃料喷口(1b)；所述复位弹簧(9)通过所述弹簧座(8)作用于所述燃料阀门(7)，使燃料喷口(1b)保持关闭的趋势；所述衔铁(5)在所述线圈组件(4)电磁吸力作用下移动时，带动所述燃料阀门(7)克服所述复位弹簧(9)的力量，使所述燃料喷口(1b)开启；
所述火花塞(400)包括侧电极(10)、中心电极(11)、绝缘体(15)和密封垫圈(14)，火花塞(400)安装在所述燃料喷射阀(300)的所述壳体(1)内，密封垫圈(14)使绝缘体(15)与壳体(1)之间保持密封。
2.权利要求1所述的一种燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，其特征在于：所述壳体(1)分为上壳体(21)、中壳体(23)和嘴体(25)串接而成，上壳体(21)与中壳体(23)通过上紧帽(22)紧固在一起，中壳体(23)与嘴体(25)通过下紧帽(24)紧固在一起；所述燃料通道(1c)由分布在上壳体(21)内的燃料通道(21c)、中壳体(23)内的燃料通道(23c)和嘴体(25)内的燃料通道(25c)共同构成；所述燃料入口(1a)设置在上壳体(21)上，所述燃料喷口(1b)设置在嘴体(25)上。
3.权利要求2所述的一种燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，其特征在于：所述燃料通道(1c)中设置有薄壁管道(6)，薄壁管道(6)分别插入所述上壳体(21)燃料通道(21c)和所述中壳体(23)燃料通道(23c)，并与外部密封；所述衔铁(5)设置于所述薄壁管道(6)中，并可沿其轴向滑动；所述线圈组件(4)设置在薄壁管道(6)的外部、与所述衔铁(5)对应的位置处，线圈组件(4)通电时，衔铁(5)在线圈组件(4)电磁吸力作用下产生轴向移动。
4.权利要求1所述的一种燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，其特征在于：所述燃料喷射阀(300)的所述壳体(1)和所述火花塞(400)的所述高压接线端子(16a)之间设置有绝缘套(17)。
5.权利要求1所述的一种燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，其特征在于：所述燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)上设置有火花塞安装螺母(18)，将所述火花塞(400)可拆卸地压紧在所述壳体(1)内。
6.权利要求1所述的一种燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，其特征在于：所述侧电极(10)设置于所述壳体(1)上并形成电连通，侧电极(10)朝向所述中心电极(11)，与中心电极(11)之间保留点火气隙距离。
7.权利要求1所述的一种燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，其特征在于：所述衔铁(5)呈平面碟片形状，其端面朝向所述线圈组件(4)磁极吸合端面，所述线圈组件(4)与所述衔铁(5)一同设置在所述燃料通道(1c)之内。
8.一种发动机(200)，其特征在于：包括如权利要求1至7任一项所述的燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)，还包括气缸(106)、缸盖(104)、缸盖罩(101)、进气门(107)、排气门(105)和点火模块(108)；所述燃料喷射阀与火花塞一体装置(200)装配在所述缸盖(104)上，所述燃料喷口(1b)、侧电极(10)和中心电极(11)穿过缸盖(104)安装孔(104a)伸入至所述气缸(106)中心上方。
9.权利要求8所述的一种发动机(200)，其特征在于：所述点火模块(108)的高压线插头(108a)穿过所述缸盖(104)，从侧面伸入所述火花塞(400)的所述高压接线端子(16a)，并与之构成电连接。
10.权利要求8所述的一种发动机(200)，其特征在于：所述燃料喷射阀(300)的所述燃料入口(1a)和所述线圈接线端子(2)，随同所述壳体(1)，密封地穿过所述缸盖罩(101)并伸出到缸盖罩(101)之外。
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|---|---|
| CN (1) | CN113833590A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5983855A (en) * | 1996-09-18 | 1999-11-16 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve with integrated spark plug |
| US20040112328A1 (en) * | 2001-12-06 | 2004-06-17 | Werner Herden | Combined fuel injection valve/ignition plug |
| CN111140404A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-05-12 | 江苏理工学院 | 点喷一体式多功能燃料喷射器 |
-
2021
- 2021-10-30 CN CN202111260490.5A patent/CN113833590A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5983855A (en) * | 1996-09-18 | 1999-11-16 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve with integrated spark plug |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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