CN115288901B - 一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器，包括先到控制阀部分、控制腔部分以及自上而下设置的蓄压腔壁、电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板、喷嘴，喷嘴里设置针阀、节流孔开关阀、套筒，套筒套于节流孔开关阀的外部，针阀的上部套于节流孔开关阀里，喷嘴底部开设喷孔，蓄压腔壁里设置高压油路，高压油路经过电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板，并连通喷嘴里针阀周围的空间。本发明可以通过一个电磁阀接通不同的电位决定针阀上方控制腔的回油速率，改变针阀的开启速度，从而实现高响应预或后喷射、先缓后急主喷射的灵活切换，得到满足不同工况需求的喷油规律，有利于改善柴油机缸内的燃烧、降低排放污染物。

Description

一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机燃油系统，具体地说是喷油器。

背景技术

电控喷油器具有控制灵活、响应快、控制精度高等优点，但随着排放法规的日益严格，柴油机的燃烧及排放性能需求对于燃油喷射系统的控制提出了更高的要求，更高的喷油压力、更快的响应速度、更加灵活可控的喷油规律等将是未来柴油机燃油喷射系统的发展趋势。

理想的柴油机喷油规律往往能够根据整机的工况特点及性能需求进行调整，例如，在柴油机转速较大的工况范围，单次主喷射即能满足整机的动力需求，而在柴油机转速较小的工况范围，整机的经济性能、排放性能下降，噪声严重，此时需要通过多次喷射或者先缓后急的喷油规律来优化缸内燃烧，从而降低油耗和噪声，减小颗粒物和氮氧化物的排放。

发明内容

本发明的目的在于提供能够根据整机喷射需求调整喷油规律的一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器，其特征是：包括先到控制阀部分、控制腔部分以及自上而下设置的蓄压腔壁、电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板、喷嘴，喷嘴里设置针阀、节流孔开关阀、套筒，套筒套于节流孔开关阀的外部，针阀的上部套于节流孔开关阀里，喷嘴底部开设喷孔，蓄压腔壁里设置高压油路，高压油路经过电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板，并连通喷嘴里针阀周围的空间。

本发明还可以包括：

1、所述先导阀控制部分包括电磁铁、控制阀、开关控制阀，电磁阀设置在电磁阀块里，电磁阀里安装控制阀复位弹簧，控制阀设置在先导阀块里，开关控制阀套于控制阀外部，二者之间留有间隙，开关控制阀和控制阀下端齐平，并与上量孔板形成平面密封，控制阀的中部和开关控制阀的中部均加工有凸缘，控制阀伸出至开关控制阀外，并安装衔铁，控制阀复位弹簧的两端分别为衔铁和电磁阀块，位于先导阀块里且开关控制阀外的控制阀套有开关控制阀复位弹簧。

2、所述控制腔部分包括由下量孔板、节流孔开关阀、针阀围成的内控制腔和由下量孔板、套筒、节流孔开关阀围成的外控制腔，内控制腔里设置针阀复位弹簧，外控制腔里设置节流孔开关阀复位弹簧，下量孔板里设置外进油节流孔，外进油节流孔分别连通外控制腔和高压油路，节流孔开关阀里设置内进油节流孔，内进油节流孔分别连通内控制腔和喷嘴里针阀周围的空间，上量孔板里分别设置内回油节流孔、外回油节流孔，内回油节流孔连通内控制腔，外回油节流孔连通外控制腔，内回油节流孔、外回油节流孔通往控制阀和开关控制阀下端与上量孔板形成的密封面。

3、在喷射准备阶段，电磁铁的线圈不通电，控制阀和开关控制阀分别在控制阀复位弹簧和开关控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板形成平面密封；高压燃油进入高压油路，一部分流入喷嘴与针阀之间形成的环形区域，另一部分流入控制腔部分，高压油路内的高压燃油分别通过内进油节流孔和外进油节流孔进入内控制腔和外控制腔，内控制腔和外控制腔的高压燃油分别通过内回油节流孔和外回油节流孔通往控制阀和开关控制阀与上量孔板形成的密封面，节流孔开关阀受节流孔开关阀复位弹簧预紧力以及液压力共同作用而处于其下限位，针阀受针阀复位弹簧预紧力以及液压力共同作用而落座于喷嘴加工的阀座上。

4、如果对电磁铁的线圈通低电位，衔铁受到的电磁力与控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧的预紧力而带动控制阀向上抬起，直到控制阀中部的凸缘与开关控制阀的凸缘锁定，控制阀不再上升，控制阀下端的平面阀打开，内控制腔的高压燃油通过内回油节流孔、控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔内燃油压力降低，同时高压油路内高压燃油通过内进油节流孔对内控制腔内燃油进行补充，内回油节流孔直径大于内进油节流孔直径，内控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀下端液压力大于内控制腔的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针阀开始抬起，高压燃油从喷孔喷出。

5、当对电磁铁的线圈通高电位时，衔铁受到的电磁力与控制阀和开关控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧和开关控制阀复位弹簧的预紧力之和而先后带动控制阀、开关控制阀向上抬起，直到控制阀中部的凸缘与开关控制阀的凸缘锁定、开关控制阀到达其上限位置，控制阀不再上升，控制阀下端的平面阀、开关控制阀下端的平面阀先后打开，内控制腔的高压燃油通过内回油节流孔、控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，外控制腔的高压燃油通过外回油节流孔、开关控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔和外控制腔内的燃油压力均降低，高压油路内高压燃油通过外进油节流孔对外控制腔内燃油进行补充，外回油节流孔直径大于外进油节流孔直径，外控制腔内燃油压力持续下降，直到节流孔开关阀下端所受液压力大于外控制腔的液压力与节流孔开关阀复位弹簧弹力之和，节流孔开关阀迅速上升并关闭内进油节流孔，内控制腔回油过程中，没有高压燃油对其进行补充，直到针阀下端的液压力大于内控制腔的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针阀快速抬起，高压燃油迅速从喷孔喷出。

6、喷油结束后，电磁铁的线圈处于断电状态，控制阀和开关控制阀分别在控制阀复位弹簧和开关控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板形成平面密封，内控制腔和外控制腔均不回油，高压油路内的高压燃油通过外进油节流孔进入外控制腔，腔内压力快速恢复，节流孔开关阀受节流孔开关阀复位弹簧弹力以及液压力共同作用而下行，直到其下限位，内进油节流孔迅速打开并对内控制腔进行燃油补充，针阀受针阀复位弹簧弹力以及液压力共同作用而落座于喷嘴加工的阀座上，燃油停止喷射。

本发明的优势在于：本发明可以通过一个电磁阀接通不同的电位决定针阀上方控制腔的回油速率，改变针阀的开启速度，从而实现高响应预或后喷射、先缓后急主喷射的灵活切换，得到满足不同工况需求的喷油规律，有利于改善柴油机缸内的燃烧、降低排放污染物。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为先导阀控制部分结构示意图；

图3为控制腔部分结构示意图。

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1-3，本发明的一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器由紧固帽1、蓄压腔壁2、蓄压腔3、紧帽4、高压油路5、先导阀控制部分6、先导阀块7、节流孔开关阀8、喷孔9、针阀10、喷嘴11、套筒12、控制腔部分13、下量孔板14、上量孔板15、电磁阀块16和接口17组成。蓄压腔壁2、电磁阀块16、先导阀块7、上量孔板15、下量孔板14、喷嘴11自上而下安装，并通过定位销连接，先导阀控制部分6、控制腔部分13自上而下安装在喷油器内，紧固帽1与蓄压腔壁2、紧帽4与蓄压腔壁2均通过螺纹紧固在一起。节流孔开关阀8为中空结构，针阀10安装在其内部，针阀10与节流孔开关阀8、节流孔开关阀8与套筒12分别形成了运动偶件，套筒12和节流孔开关阀8中部均开有燃油通道。

蓄压腔壁2内开有容积较大的蓄压腔3，上部通过接口17与高压燃油源相连，下部通过高压油路5流经喷油器内的控制腔部分13及喷嘴11，流入控制腔部分13的高压燃油分别通过内进油节流孔26和外进油节流孔30进入内控制腔28和外控制腔29，流入喷嘴11的燃油充满针阀10周围的空间。

先导阀控制部分6包括电磁铁18、衔铁19、开关控制阀复位弹簧20、开关控制阀21、控制阀22和控制阀复位弹簧23。控制阀22安装在开关控制阀21内，且存在间隙以便回油和对电磁铁18进行冷却，控制阀22的中部和开关控制阀21中空的中部均加工有凸缘，两个凸缘之间留有一定间隙，控制阀22上端超出开关控制阀21，下端与开关控制阀21下端齐平，并与上量孔板15形成平面密封，分别隔断内控制腔28和外控制腔29内燃油与低压燃油。控制阀22上端安装有衔铁19，衔铁19上空一定距离安装有电磁铁18，电磁铁18中空以便安装控制阀复位弹簧23。开关控制阀复位弹簧20安装于开关控制阀21上端。

内控制腔28和外控制腔29分别通过内进油节流孔26和外进油节流孔30与高压油路5连通，其中，内进油节流孔26开在节流孔开关阀8中部略低于下量孔板14的位置，内控制腔28和外控制腔29的燃油分别通过内回油节流孔31和外回油节流孔24通往控制阀22和开关控制阀21下端与上量孔板15形成的密封面。内控制腔28和外控制腔29下方分别安装有针阀10和节流孔开关阀8，针阀10和节流孔开关阀8与下量孔板14之间分别装有针阀复位弹簧27和节流孔开关阀复位弹簧25，针阀10下端加工成锥面与喷嘴11形成密封，分别隔断喷油器内高压燃油与喷孔9窜入的燃气。

本发明的一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器主要能够实现高响应的预喷射和后喷射、矩形的主喷射、先缓后急的主喷射三种形式。当电磁铁18的线圈通低电位时，可实现先缓后急的主喷射；当电磁铁18的线圈通高电位时，可实现高响应的预喷射和后喷射、矩形的主喷射。其工作过程如下：

在喷油器喷射准备阶段，电磁铁18的线圈不通电，控制阀22和开关控制阀21分别在控制阀复位弹簧23和开关控制阀复位弹簧20预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板15形成平面密封。高压燃油先后通过接口17、蓄压腔3、高压油路5进入喷油器内的连通腔室，一部分流入喷嘴11与针阀10之间形成的环形区域；另一部分流入控制腔部分13，高压油路5内的高压燃油分别通过内进油节流孔26和外进油节流孔30进入内控制腔28和外控制腔29，内控制腔28和外控制腔29的高压燃油分别通过内回油节流孔31和外回油节流孔24通往控制阀22和开关控制阀21与上量孔板15形成的密封面。节流孔开关阀8受节流孔开关阀复位弹簧25预紧力以及液压力共同作用而处于其下限位，针阀10受针阀复位弹簧27预紧力以及液压力共同作用而落座于喷嘴11加工的阀座上。

如果对电磁铁18的线圈通低电位，衔铁19受到的电磁力与控制阀22下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧23的预紧力而带动控制阀22向上抬起，直到控制阀22中部的凸缘与开关控制阀21的凸缘锁定，控制阀22不再上升，控制阀22下端的平面阀打开，内控制腔28的高压燃油通过内回油节流孔31、控制阀22与上量孔板15的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔28内燃油压力降低，同时高压油路5内高压燃油通过内进油节流孔26对内控制腔28内燃油进行补充，由于内回油节流孔31直径大于内进油节流孔26直径，因此内控制腔28内燃油压力持续降低，直到针阀10下端液压力大于内控制腔28的液压力与针阀复位弹簧27弹力之和，针阀10开始抬起，高压燃油从喷孔9喷出。在内控制腔28回油过程中，由于高压燃油通过内进油节流孔26对内控制腔28进行补充，内控制腔28回油过程缓慢，腔内压力下降较平缓，使得针阀10上升速度较小，因此前期从喷孔9喷出的燃油流量小，并且随着针阀10的上升缓慢增加，直到针阀10达到其最大升程处，从喷孔9喷出的燃油流量亦达到最大，因而实现了先缓后急的主喷射。

当对电磁铁18的线圈通高电位时，衔铁19受到的电磁力与控制阀22和开关控制阀21下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧23和开关控制阀复位弹簧20的预紧力之和而先后带动控制阀22、开关控制阀21向上抬起，直到控制阀22中部的凸缘与开关控制阀21的凸缘锁定、开关控制阀21到达其上限位置，控制阀22不再上升，控制阀22下端的平面阀、开关控制阀21下端的平面阀先后打开，由于控制阀22开启的速度较快，控制阀22和开关控制阀21下端的平面阀几乎同时打开。内控制腔28的高压燃油通过内回油节流孔31、控制阀22与上量孔板15的间隙进入低压油路，外控制腔29的高压燃油通过外回油节流孔24、开关控制阀21与上量孔板15的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔28和外控制腔29内的燃油压力均降低，尽管高压油路5内高压燃油通过外进油节流孔30对外控制腔29内燃油进行补充，但外回油节流孔24直径大于外进油节流孔30直径，因此外控制腔29内燃油压力持续下降，直到节流孔开关阀8下端所受液压力大于外控制腔29的液压力与节流孔开关阀复位弹簧25弹力之和，节流孔开关阀8迅速上升并关闭内进油节流孔26，由于内控制腔28回油过程中，没有高压燃油对其进行补充，因此内控制腔28压力下降较快，直到针阀10下端的液压力大于内控制腔28的液压力与针阀复位弹簧27弹力之和，针阀10快速抬起，高压燃油迅速从喷孔9喷出。在此工作模式下，针阀在较短时间内便到达最大升程，喷油规律几乎竖直上升，因此能够满足预喷射、后喷射等小油量喷射的响应需求，当喷油脉宽较长时，则能实现矩形喷射。

喷油结束后，电磁铁18的线圈处于断电状态，控制阀22和开关控制阀21分别在控制阀复位弹簧23和开关控制阀复位弹簧20预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板15形成平面密封，内控制腔28和外控制腔29均不回油。高压油路5内的高压燃油通过外进油节流孔30进入外控制腔29，腔内压力快速恢复，节流孔开关阀8受节流孔开关阀复位弹簧25弹力以及液压力共同作用而下行，直到其下限位，内进油节流孔26迅速打开并对内控制腔28进行燃油补充，针阀10受针阀复位弹簧27弹力以及液压力共同作用而落座于喷嘴11加工的阀座上，燃油停止喷射。

Claims (5)

1.一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器，其特征是：包括先导阀控制部分、控制腔部分以及自上而下设置的蓄压腔壁、电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板、喷嘴，喷嘴里设置针阀、节流孔开关阀、套筒，套筒套于节流孔开关阀的外部，针阀的上部套于节流孔开关阀里，喷嘴底部开设喷孔，蓄压腔壁里设置高压油路，高压油路经过电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板，并连通喷嘴里针阀周围的空间；

所述先导阀控制部分包括电磁铁、控制阀、开关控制阀，电磁铁设置在电磁阀块里，电磁铁里安装控制阀复位弹簧，控制阀设置在先导阀块里，开关控制阀套于控制阀外部，二者之间留有间隙，开关控制阀和控制阀下端齐平，并与上量孔板形成平面密封，控制阀的中部和开关控制阀的中部均加工有凸缘，控制阀伸出至开关控制阀外，并安装衔铁，控制阀复位弹簧的两端分别为衔铁和电磁阀块，位于先导阀块里且开关控制阀外的控制阀套有开关控制阀复位弹簧；

所述控制腔部分包括由下量孔板、节流孔开关阀、针阀围成的内控制腔和由下量孔板、套筒、节流孔开关阀围成的外控制腔，内控制腔里设置针阀复位弹簧，外控制腔里设置节流孔开关阀复位弹簧，下量孔板里设置外进油节流孔，外进油节流孔分别连通外控制腔和高压油路，节流孔开关阀里设置内进油节流孔，内进油节流孔分别连通内控制腔和喷嘴里针阀周围的空间，上量孔板里分别设置内回油节流孔、外回油节流孔，内回油节流孔连通内控制腔，外回油节流孔连通外控制腔，内回油节流孔、外回油节流孔通往控制阀和开关控制阀下端与上量孔板形成的密封面。

2.根据权利要求1所述的一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器，其特征是：在喷射准备阶段，电磁铁的线圈不通电，控制阀和开关控制阀分别在控制阀复位弹簧和开关控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板形成平面密封；高压燃油进入高压油路，一部分流入喷嘴与针阀之间形成的环形区域，另一部分流入控制腔部分，高压油路内的高压燃油分别通过内进油节流孔和外进油节流孔进入内控制腔和外控制腔，内控制腔和外控制腔的高压燃油分别通过内回油节流孔和外回油节流孔通往控制阀和开关控制阀与上量孔板形成的密封面，节流孔开关阀受节流孔开关阀复位弹簧预紧力以及液压力共同作用而处于其下限位，针阀受针阀复位弹簧预紧力以及液压力共同作用而落座于喷嘴加工的阀座上。

3.根据权利要求1所述的一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器，其特征是：如果对电磁铁的线圈通低电位，衔铁受到的电磁力与控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧的预紧力而带动控制阀向上抬起，直到控制阀中部的凸缘与开关控制阀的凸缘锁定，控制阀不再上升，控制阀下端的平面阀打开，内控制腔的高压燃油通过内回油节流孔、控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔内燃油压力降低，同时高压油路内高压燃油通过内进油节流孔对内控制腔内燃油进行补充，内回油节流孔直径大于内进油节流孔直径，内控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀下端液压力大于内控制腔的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针阀开始抬起，高压燃油从喷孔喷出。

4.根据权利要求1所述的一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器，其特征是：当对电磁铁的线圈通高电位时，衔铁受到的电磁力与控制阀和开关控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧和开关控制阀复位弹簧的预紧力之和而先后带动控制阀、开关控制阀向上抬起，直到控制阀中部的凸缘与开关控制阀的凸缘锁定、开关控制阀到达其上限位置，控制阀不再上升，控制阀下端的平面阀、开关控制阀下端的平面阀先后打开，内控制腔的高压燃油通过内回油节流孔、控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，外控制腔的高压燃油通过外回油节流孔、开关控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔和外控制腔内的燃油压力均降低，高压油路内高压燃油通过外进油节流孔对外控制腔内燃油进行补充，外回油节流孔直径大于外进油节流孔直径，外控制腔内燃油压力持续下降，直到节流孔开关阀下端所受液压力大于外控制腔的液压力与节流孔开关阀复位弹簧弹力之和，节流孔开关阀迅速上升并关闭内进油节流孔，内控制腔回油过程中，没有高压燃油对其进行补充，直到针阀下端的液压力大于内控制腔的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针阀快速抬起，高压燃油迅速从喷孔喷出。

5.根据权利要求1所述的一种可变回油速率的多模式喷射电控喷油器，其特征是：喷油结束后，电磁铁的线圈处于断电状态，控制阀和开关控制阀分别在控制阀复位弹簧和开关控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板形成平面密封，内控制腔和外控制腔均不回油，高压油路内的高压燃油通过外进油节流孔进入外控制腔，腔内压力快速恢复，节流孔开关阀受节流孔开关阀复位弹簧弹力以及液压力共同作用而下行，直到其下限位，内进油节流孔迅速打开并对内控制腔进行燃油补充，针阀受针阀复位弹簧弹力以及液压力共同作用而落座于喷嘴加工的阀座上，燃油停止喷射。