CN114439659A - 一种高压汽油喷油器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种高压汽油喷油器，其直接安装在燃烧室内，包括：油嘴部件、针阀部件、电磁阀部件、流量调整部件，接头部件，其特征在于：所述油嘴部件包括油嘴、喷嘴体、矩形密封圈；所述油嘴固定安装在喷嘴体底部，在油嘴的底部内呈圆周均布有若干喷孔，每个喷孔均为台阶孔。本发明高压汽油喷油器可承受350bar液压,雾化性能好，电磁力转化效率高、精确控制喷油量、可靠性好、结构简单，装配方便，加工难度低。

Description

一种高压汽油喷油器
技术领域
本发明涉及一种汽油发动机燃油喷射系统技术领域，特别适用于缸内汽油直喷发动机(GDI)燃油供应的高压汽油喷油器。
背景技术
目前汽油发动机一般采用进气道喷射和缸内直喷喷射，进气道喷射是将燃油喷射到进气管当中，与空气充分混合以后，再被引入到汽缸当中燃烧，对于这种传统的设计，无法精确控制每个循环的空气与燃油混合比例，同时在冷启动过程中，缸内温度低，油气蒸发不完全，燃油不能充分燃烧，进而影响发动机的经济性、动力性及排放要求。
缸内直喷喷射是将燃油以细微滴状的薄雾方式进入气缸，精准地按比例控制喷油量并与进气混合，与进气道喷射的汽油机相比，瞬态响应性和冷启动性能更好。
随着车辆排放量的法规不断升级,加上用户对平衡车辆性能和燃油经济性的需求,在改善城市空气质量与降低温室气体排放的双重要求下，汽油喷油器成为满足未来立法目标的重要一环。
目前市面上普遍采用200bar喷射压力的汽油喷油器，燃油雾化不好，容易产生燃油碰壁，导致机油稀释严重，影响发动机排放，将喷射压力提升到350Bar可大幅降低发动机排出颗粒，同时改善二氧化碳排放及燃油经济性,350Bar汽油缸内直喷式(GDI)燃油系统，相比业内标准的200Bar系统，它将废气颗粒物量显著减少了70％。喷射压力的进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油并与进气混合，燃油充分燃烧，进而提升发动机的经济性、动力性及排放要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对目前200bar喷射压力的汽油喷油器，电磁转化效率低、燃油雾化不好而提供一种适用于缸内汽油直喷发动机(GDI)燃油供应的350Bar高压汽油喷油器。
该高压汽油喷油器直接安装在燃烧室内，喷射压力的进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油量并与进气混合，由于燃烧充分，可以大幅度减少未燃烧的气体从发动机里排出，从而获得更低的排放，在相同时间内带来更高的燃烧效率和循环热效率。
为了实现上述发明目的，本发明的一种高压汽油喷油器，其直接安装在燃烧室内，包括：油嘴部件、针阀部件、电磁阀部件、流量调整部件，接头部件，其特征在于：所述油嘴部件包括油嘴、喷嘴体、矩形密封圈；所述油嘴固定安装在喷嘴体底部，在油嘴的底部内呈圆周均布有若干喷孔，每个喷孔均为台阶孔。
在本发明的一个优选实施例中，所述台阶孔中的小直径孔与大直径锥孔贯通，通过小直径孔的燃油从台阶孔中的大直径孔喷出。
在本发明的一个优选实施例中，每一喷孔的轴线与整个油嘴的轴线呈一定夹角；该夹角的取值范围为0°～150°。
在本发明的一个优选实施例中，在所述油嘴内从上至下设置依次连通的内孔、大内锥孔和小内锥孔，所述大内锥孔的大直径端的直径小于所述内孔底部的直径，大内锥孔的小直径端的直径等于小内锥孔的大直径端的直径，小内锥孔的小直径端呈尖角。
在本发明的一个优选实施例中，所述油嘴部件还包括一隔磁环，所述隔磁环固定在喷嘴体顶部。
在本发明的一个优选实施例中，所述针阀部件安装在油嘴部件中，其包括钢球、针阀连接杆、针阀挡块、缓冲弹簧、衔铁和导向阀；所述针阀连接杆的底部和钢球固定连接，安装时，所述钢球插入到油嘴内的内孔和大内锥孔中，钢球的外表面与大内锥孔的锥面可以在受压时密封接触，关闭喷孔，在受到拉力时，钢球的外表面与大内锥孔的锥面脱离密封接触，开始喷孔；在针阀挡块套在针阀连接杆上部上且固定在针阀连接杆的上部上；在所述衔铁的内部设有多个分流孔，多个分流孔在衔铁上呈圆周均布，每一分流孔从上而下向外倾斜并与整个衔铁的中心轴线呈一定夹角，该夹角的取值范围为8°～18°；所述导向阀固定在针阀连接杆顶部，通过调整所述导向阀的位置即可调节衔铁的顶面与导向阀底面之间的间隙；在所述导向套的外圆设有多个均匀分布的分流槽，便于液体的流通；每个分流槽与每一个分流孔的位置对应；所述衔铁上部分位于所述隔磁环内并与隔磁环、滑动配合，衔铁的下部分与喷嘴体的内孔的上部滑动配合。
在本发明的一个优选实施例中，每一分流孔的底部呈圆弧向外扩张。
在本发明的一个优选实施例中，所述电磁铁部件包括线圈骨架、线圈、轭铁、盖板和铁芯，所述线圈安装在线圈骨架内并通过塑封件封装在一起；所述轭铁套在塑封件的下部外围，该轭铁的下端和喷嘴体的上端固定连接，所述轭铁的上端和盖板固定连接；盖板套在铁芯上并与铁芯一起被塑封件封装；在所述铁芯的外圆设有定位台阶，该定位台阶与隔磁环上端面固定连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述流量调整部件安装在铁芯中，该流量调整部件包括调压弹簧、滤油器、压套和阻尼阀；所述调压弹簧和压套的中下部安装在所述铁芯中，所述调压弹簧的下端和导向阀的上端接触，上端和压套下端接触，通过调整压套的位置，可以有效的调整调压弹簧的弹簧力，从而更精确的控制喷油器的流量；所述滤油器和阻尼阀安装在压套内，阻尼阀位于滤油器的上方并与压套固定连接。
在本发明的一个优选实施例中，在所述阻尼阀内部设有节流孔，可有效减小压力波动，起稳压作用。
本发明的高压汽油喷油器能承受更高的喷射压力，喷射压力的进一步提高，使燃油雾化更加细致，真正实现了精准地按比例控制喷油量并与进气混合，由于燃烧充分，可以大幅度减少未燃烧的气体从发动机里排出，从而获得更低的排放，提高发动机的经济性、动力性和可驾驶性。此喷油器可承受350bar高压,雾化性能好、电磁力转化效率高、精确控制喷油量、可靠性好、结构简单、装配方便、加工难度低。
附图说明
图1为本发明高压汽油喷油器的结构示意图。
图2为本发明高压汽油喷油器油嘴部件的结构示意图。
图3为本发明高压汽油喷喷油器的针阀部件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围内。
参见图1，图中所示的高压汽油喷油器，包括油嘴部件1、针阀部件2、电磁阀部件3、流量调整部件4，接头部件5。
结合参见图2，油嘴部件1包括油嘴101、喷嘴体102、矩形密封圈103和隔磁环104。在喷嘴体102的内设置有上下贯通整个喷嘴体102的内孔102a，内孔102a的上部内径大于内孔102a的中下部。
油嘴101固定安装在喷嘴体102底部，在油嘴101内从上至下设置依次连通的内孔101a、大内锥孔101b和小内锥孔101c并在油嘴101的底部内设置由若干喷孔105，大内锥孔101b的大直径端的直径小于内孔101a底部的直径，大内锥孔101b的小直径端的直径等于小内锥孔101c的大直径端的直径，小内锥孔101c的小直径端呈尖角，小内锥孔101c起腾空作用，有利于大内锥孔101b的加工性能。
若干喷孔105呈圆周均布在油嘴101的底部内，每一喷孔105的轴线与整个油嘴101的轴线呈一定夹角。该夹角的取值范围为0°～150°，此角度根据燃烧室形状进行匹配，角度过小或者过大会影响燃油的充分燃烧，从而影响排放性能。
每个喷孔105均为台阶孔，台阶孔中的小直径孔105a与大直径锥孔101b贯通，通过小直径孔105a的燃油从台阶孔中的大直径孔105b喷出。台阶孔的小直径孔105a决定喷射量，大直径孔105b在小直径孔105a基础上增加一个空穴，在该空穴处形成真空，加快了燃油颗粒的运动速度，其雾化效果更好。同时，台阶孔的大直径孔设置在外部，若外部有轻微积碳，不会造成喷孔堵塞。
隔磁环104固定在喷嘴体102顶部，隔磁环104不导磁，磁力线集中分布在衔铁204和铁芯304上，使衔铁204和铁芯304上磁力密度增大，磁感强度增强，有利于提高电磁执行器磁路效率，从而提高电磁力及缩短响应时间。
在喷嘴体102的外周下部设有的两个矩形密封圈103，以起到双重密封的效果。
结合参见图3，针阀部件2安装在油嘴部件1中，针阀部件2包括钢球201、针阀连接杆202、针阀挡块203、衔铁204、缓冲弹簧205和导向阀206。
针阀连接杆202的底部和钢球201固定连接，安装时，钢球201插入到油嘴101内的内孔101a和大内锥孔101b中，钢球201的外表面与大内锥孔101b的锥面可以在受压时密封接触，关闭喷孔105，在受到拉力时，钢球201的外表面与大内锥孔101b的锥面脱离密封接触，开始喷孔105。在钢球201外表面3～5个均匀分布的扁方210，以便使得钢球201的外表面与油嘴102的内孔101a之间形成间隙，便于燃油通过。
针阀挡块203的内孔203a套在针阀连接杆202上部上且固定在针阀连接杆202的上部上。在针阀挡块203的内孔203a的顶部设置有倒角203b，此倒角203b有利于提升衔铁204的滑动性，衔铁204不易卡滞，从而提升产品的可靠性。
在衔铁204的内部设有沉孔208、内孔205a和多个分流孔209，其中沉孔208位于内孔205a的上方且沉孔208的内径大于内孔205a的内径。装配时，针阀连接杆202上部依次穿过内孔205a和沉孔208，针阀连接杆202上部与内孔205a之间滑动配合，使得衔铁204在针阀连接杆202上可上下反复运动。多个分流孔209在衔铁204上呈圆周均布，每一分流孔209从上而下向外倾斜并与整个衔铁204的中心轴线呈一定夹角，该夹角的取值范围为8°～18°，角度过小或者过大，流道干涉受阻，不利于燃油顺畅流通。每一分流孔209的上部与沉孔208贯通，底部呈圆弧向外扩张，有利于燃油顺畅流通，同时有利于衔铁204上下平稳运动。
衔铁204受针阀挡块203承托，在衔铁204的内孔205a底部设置有倒角205b此倒角205b有利于提升衔铁204的滑动性，衔铁204不易卡滞，从而提升产品的可靠性。
装配时，针阀连接杆202插入到喷嘴体102的内孔102a中，针阀挡块203、衔铁204也插入到喷嘴体102的内孔102a中，同时衔铁204上部分位于隔磁环104内并与隔磁环104的内孔104a滑动配合。衔铁204的下部分与喷嘴体102的内孔102a的上部滑动配合。
导向阀206固定在针阀连接杆202顶部，通过调整导向阀206的位置即可调节衔铁204的顶面与导向阀206底面之间的间隙。缓冲弹簧205套在针阀连接杆202上部上且其中下部插入到衔铁204的沉孔208中，缓冲弹簧205的底部与沉孔208的孔底接触，缓冲弹簧205的顶部与导向阀206的底面接触。这样针阀部件2在较高液压力环境下的高速运动过程中，在缓冲弹簧205的作用下，可以有效减小钢球和油嘴的冲击力及钢球反跳，从而提高产品的寿命及产品工作稳定性。
在导向套206的外圆设有多个均匀分布的分流槽207，便于液体的流通。每个分流槽207与每一个分流孔209的位置对应。
参见图1，电磁铁部件3包括线圈骨架301、线圈302、轭铁303、盖板305和铁芯304，线圈302安装在线圈骨架301内并通过塑封件308封装在一起。这个塑封件308的底部和线圈骨架301的底部与喷嘴体102的上端固定连接，同时喷嘴体102的底部和隔磁环104插入到线圈骨架301的内孔中。
轭铁303套在塑封件308的下部外围，该轭铁303的下端和喷嘴体102的上端固定连接，轭铁303的上端和盖板305固定连接。盖板305套在铁芯304上并与铁芯304一起被塑封件308封装。
在铁芯304的外圆设有定位台阶306，该定位台阶306与隔磁环104上端面固定连接，此种结构组成的封闭式电磁回路，能有效降低磁路磁阻，减小磁漏，进一步提升电磁力，从而克服更高的液压力。在铁芯304内开设有一内孔307，针阀连接杆202的上端和导向阀206从铁芯304的内孔307底部插入到内孔307中。
继续参见图1，流量调整部件4安装在铁芯304的内孔307中，该流量调整部件包括调压弹簧401、滤油器402、压套403和阻尼阀404。
调压弹簧401和压套403的中下部安装在内孔307中，调压弹簧401的下端和导向阀206的上端接触，上端和压套403下端接触，通过调整压套403的位置，可以有效的调整调压弹簧401的弹簧力，从而更精确的控制喷油器的流量。
滤油器402和阻尼阀404安装在压套403内，阻尼阀404位于滤油器402的上方并与压套403固定连接。在阻尼阀404内部设有节流孔405，可有效减小压力波动，起稳压作用。在压套403底部设有小孔406，便于液体流通。
接头部件5包括进油接头501、密封垫圈502和O型密封圈503，进油接头501下端和铁芯304上端固定连接，进油接头501内设置有一轴向进油孔504，进油接头501头部设有圈槽，密封垫圈502和O型密封圈503依次安装在圈槽内。压套403的中上部和阻尼阀404设置在进油接头501的轴向进油孔504中。
进油接头501的下部和铁芯304的上部被塑封件308塑封住。
本发明高压汽油喷油器的工作原理如下：
如图1至图3所示，液体从进油接头501的轴向进油孔504进入，通过阻尼阀404的节流孔405节流后，再经过滤油器402过滤，然后依次通过压套403底部小孔406、铁芯304的内孔307、导向套206上的分流槽207、衔铁204内部的沉孔208和分流孔209，流入到针阀连接杆202中下部外周面与喷嘴体102的内孔102a之间的储油腔107内，然后流入到油嘴101的内孔106与钢球201扁方210之间的间隙处。
在不通电时，调压弹簧401对针阀连接杆202及钢球201的作用力竖直向下，液压力对针阀连接杆202及钢球201的作用力也是竖直向下，钢球201在调压弹簧401的力及液压力的作用下紧贴油嘴101的大内锥孔101b的锥面并密封接触，此时喷油器处于关闭状态。当电控单元在适当的时刻给电磁阀部件3通电，使铁芯304迅速产生足够大的电磁吸力，吸合衔铁204并带动针阀连接杆202以及钢球201克服调压弹簧401的弹簧力和液压力迅速上移。当钢球201与油嘴101的大内锥孔101b的锥面脱离接触后，液体从油嘴101的喷孔105喷出。
当喷油脉宽满足要求后，电磁阀部件3断电，电磁力消退，此时针阀连接杆202及钢球201还受到向上的液压力和调压弹簧401向下的弹簧力的共同作用，当液压力小于调压弹簧401的弹簧力时，时针阀连接杆202及钢球201开始向下运动，在时针阀连接杆202及钢球201向下运动的过程中，液压力相互平衡，此时的合力仅为调压弹簧401向下的弹簧力。调压弹簧401的弹簧力使时针阀连接杆202及钢球201迅速落回到油嘴101的大内锥孔101b的锥面上，此时喷油器又处于关闭状态，喷射结束。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高压汽油喷油器，其直接安装在燃烧室内，包括：油嘴部件、针阀部件、电磁阀部件、流量调整部件，接头部件，其特征在于：所述油嘴部件包括油嘴、喷嘴体、矩形密封圈；所述油嘴固定安装在喷嘴体底部，在油嘴的底部内呈圆周均布有若干喷孔，每个喷孔均为台阶孔。
2.如权利要求1所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，所述台阶孔中的小直径孔与大直径锥孔贯通，通过小直径孔的燃油从台阶孔中的大直径孔喷出。
3.如权利要求2所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，每一喷孔的轴线与整个油嘴的轴线呈一定夹角；该夹角的取值范围为0°～150°。
4.如权利要求3所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，在所述油嘴内从上至下设置依次连通的内孔、大内锥孔和小内锥孔，所述大内锥孔的大直径端的直径小于所述内孔底部的直径，大内锥孔的小直径端的直径等于小内锥孔的大直径端的直径，小内锥孔的小直径端呈尖角。
5.如权利要求4所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，所述油嘴部件还包括一隔磁环，所述隔磁环固定在喷嘴体顶部。
6.如权利要求5所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，所述针阀部件安装在油嘴部件中，其包括钢球、针阀连接杆、针阀挡块、缓冲弹簧、衔铁和导向阀；所述针阀连接杆的底部和钢球固定连接，安装时，所述钢球插入到油嘴内的内孔和大内锥孔中，钢球的外表面与大内锥孔的锥面可以在受压时密封接触，关闭喷孔，在受到拉力时，钢球的外表面与大内锥孔的锥面脱离密封接触，开始喷孔；在针阀挡块套在针阀连接杆上部上且固定在针阀连接杆的上部上；在所述衔铁的内部设有多个分流孔，多个分流孔在衔铁上呈圆周均布，每一分流孔从上而下向外倾斜并与整个衔铁的中心轴线呈一定夹角，该夹角的取值范围为8°～18°；所述导向阀固定在针阀连接杆顶部，通过调整所述导向阀的位置即可调节衔铁的顶面与导向阀底面之间的间隙；在所述导向套的外圆设有多个均匀分布的分流槽，便于液体的流通；每个分流槽与每一个分流孔的位置对应；所述衔铁上部分位于所述隔磁环内并与隔磁环、滑动配合，衔铁的下部分与喷嘴体的内孔的上部滑动配合。
7.如权利要求6所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，每一分流孔的底部呈圆弧向外扩张。
8.如权利要求7所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，所述电磁铁部件包括线圈骨架、线圈、轭铁、盖板和铁芯，所述线圈安装在线圈骨架内并通过塑封件封装在一起；所述轭铁套在塑封件的下部外围，该轭铁的下端和喷嘴体的上端固定连接，所述轭铁的上端和盖板固定连接；盖板套在铁芯上并与铁芯一起被塑封件封装；在所述铁芯的外圆设有定位台阶，该定位台阶与隔磁环上端面固定连接。
9.如权利要求8所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，所述流量调整部件安装在铁芯中，该流量调整部件包括调压弹簧、滤油器、压套和阻尼阀；所述调压弹簧和压套的中下部安装在所述铁芯中，所述调压弹簧的下端和导向阀的上端接触，上端和压套下端接触，通过调整压套的位置，可以有效的调整调压弹簧的弹簧力，从而更精确的控制喷油器的流量；所述滤油器和阻尼阀安装在压套内，阻尼阀位于滤油器的上方并与压套固定连接。
10.如权利要求9所述的一种高压汽油喷油器，其特征在于，在所述阻尼阀内部设有节流孔，可有效减小压力波动，起稳压作用。
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