CN118148811A - 一种轻型喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型喷油器，涉及喷油器技术领域，包括：壳体和电磁阀，壳体内具有蓄压腔，壳体的一侧有进油通道，进油通道的中心线与所述壳体的中心线之间的夹角为35至50度，进油通道的长度为10‑30mm；壳体内安装衔铁轴、拧紧螺套、导向套、计量阀、控制阀套和针阀，计量阀有第一压力室和开关孔；控制阀套有第二压力室和第二油孔，第二油孔的另一端与第一压力室连通，控制阀套上还设有与喷油器的蓄压腔相连通的第一油孔，第一油孔的另一端与第二压力室相连通，第一油孔和第二油孔的孔径小于开关孔，第一油孔的孔径小于第二油孔的孔径；蓄压腔包括阶梯孔且其直径从上至下依次递减；衔铁轴穿过导向套并与之间隙配合。兼顾喷油精度和加工便利性。

Description

一种轻型喷油器

技术领域

本发明涉及电控喷油器技术领域，尤其涉及一种轻型喷油器。

背景技术

随着国五、国六排放要求的逐步提高，高压共轨燃油喷射系统向着更高工作轨压的方向推进，这就对喷油器的控制性能提出了更高的要求，一方面需要保证低轨压阶段的稳定性，另一方面也要保证高轨压下的一致性。现有技术中在针对小油量的喷油需求时，往往是利用较大油量电控喷油器进行调整，这样会导致该喷油器的针阀行程过低，精度和加工要求都较高。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种轻型喷油器，兼顾喷油精度和加工便利性。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种轻型喷油器，包括：

壳体，具有蓄压腔，壳体的一侧设有与所述蓄压腔相连通的进油通道，所述进油通道的中心线与所述壳体的中心线之间的夹角为35至50度，所述进油通道的长度为10-30mm；所述壳体内从上至下依次安装有衔铁轴、拧紧螺套、导向套、计量阀、控制阀套和针阀，所述计量阀具有第一压力室和与其连通的开关孔；所述控制阀套具有第二压力室和与其连通的第二油孔，所述第二油孔的另一端与所述第一压力室连通，所述第二压力室用于驱动针阀，所述控制阀套上还设有与喷油器的蓄压腔相连通的第一油孔，所述第一油孔的另一端与所述第二压力室相连通，所述第一油孔和所述第二油孔的孔径之和小于所述开关孔，所述第一油孔的孔径小于所述第二油孔的孔径，所述第一油孔和所述第二油孔的长度为0.3至3mm；所述蓄压腔包括阶梯孔且其直径从上至下依次递减；

和电磁阀，用于驱动衔铁轴向上移动，所述衔铁轴穿过导向套并与之间隙配合，所述衔铁轴的底端可将所述开关孔的顶端封闭。

本发明较现有技术具有如下有益效果：

喷油器开始进油，燃油进入并蓄满喷油器壳体的蓄压腔，通过第一油孔和第二油孔进入并蓄满第一压力室和第二压力室。

衔铁上升过程：电磁阀工作时，衔铁轴克服电磁阀弹簧力向上抬起，同时，衔铁轴受计量阀中燃油的压力向上抬起，由于第一油孔和第二油孔的孔径之和小于开关孔的孔径，即第一压力室的进油速率小于出油速率，导致第二压力室内燃油需补充至第一压力室；又由于第一油孔的孔径小于第二油孔的孔径，即第二压力室的进油速率小于出油速率，第二压力室内压力减小，针阀上移，油嘴开始喷油。衔铁落座过程：电磁阀关闭，衔铁受到电磁阀弹簧力作用向下关闭，直至衔铁的底端面向下运动并封闭开关孔。

本喷油器通过合理设计各油孔的流量配比、结构和位置、优化进油通道角度和长度以及蓄压腔的形状结构，减小了针阀的大小和直径、喷油器和衔铁的体积和重量，实现了喷油器的低惯性和低延迟；保证喷油精度且针阀行程适当，便于加工制造。

进一步地，所述进油通道的中心线和壳体中心线的夹角为42度，所述进油通道沿其中心线方向上的长度为13mm。

进一步地，所述第一压力室的上下两端均收口，所述开关孔的底端与所述第一压力室的顶端相连通且其直径小于所述第一压力室。

进一步地，包括底座和具有开口的挡圈，针阀的外壁上设有环槽，所述挡圈卡在所述环槽内，所述底座的内轮廓与针阀的外轮廓相匹配且套设在针阀上，所述底座的底端设有台阶面且该台阶面分别贴合在所述挡圈的外环侧和顶端上。

进一步地，所述衔铁轴的底端与所述计量阀的顶端平面密封。

进一步地，该喷油器用于柴油发动机且使用功率小于30kw。

进一步地，所述第一压力室的中部呈圆筒状，且其上下两端均收口，第一压力室中部在竖直方向上的长度大于两端收口的长度。

进一步地，所述衔铁轴的底端面进行DLC涂层处理，涂层厚度为0.002±0.0007mm。

附图说明

图1为其中一些实施例喷油器的剖面图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为其中一些实施例中衔铁和计量阀的配合关系示意。

上述附图中：

1、喷油器；2、壳体；201、进油通道；202、蓄压腔；3、电磁阀；4、衔铁轴；5、针阀；6、拧紧螺套；7、导向套；8、计量阀；801、第一压力室；802、开关孔；9、控制阀套；901、第二压力室；902、第一油孔；903、第二油孔；10、底座；11、挡圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图对本发明的部分实施例进行说明：

如图1和图2所示，本发明提出了一种轻型喷油器，包括：壳体2和电磁阀3，其中，

壳体2内具有蓄压腔202，具体地，蓄压腔202呈阶梯孔状，蓄压腔202的直径从上至下依次递减，更具体地，蓄压腔202的孔径范围控制在φ5-φ8之间，针阀5(详见后文)直径在φ2.5-φ2.7之间用于稳定油压波动；在此规定容积下，喷油器1单次喷射出油量占蓄压腔202内油量占比减小，压力损失减小，从而起到了稳定压强的作用，提高喷油器1的稳定性，确保燃油精确喷射。壳体2的一侧设有与蓄压腔202相连通的进油通道201，进油通道201的中心线与壳体2的中心线之间的夹角为35至50度，进油通道201的长度为10-30mm，作为优选，进油通道201的中心线和壳体2中心线的夹角为42度，进油通道201沿其中心线方向上的长度为13mm；更具体地，壳体2上设有内螺纹，还包括进油接头，为便于拆装，进油接头设有外螺纹且与壳体2螺纹连接，此外，进油接头内安装有滤网，对油液起到过滤作用；壳体2的底部设有将蓄压腔202和外界相连通的喷油孔。

壳体2内从上至下依次安装有衔铁轴4、拧紧螺套6、导向套7、计量阀8、控制阀套9和针阀5，壳体2的内壁设有阶梯面，计量阀8的底端面被阶梯面限位，拧紧螺套6与壳体2的内壁螺纹连接，用以限制导向套7、计量阀8和控制阀套9的相对位置，导向套7中心设有导向孔，衔铁轴4穿过导向孔起到导向限位作用，衔铁轴4通过弹簧弹性连接在拧紧螺套6上，电磁阀3工作时，可驱动衔铁轴4压缩弹簧向上移动。

计量阀8整体呈圆柱状，计量阀8具有第一压力室801和开关孔802，示例性地，第一压力室801的中部呈圆筒状，且其上下两端均收口，第一压力室801中部在竖直方向上的长度大于两端收口的长度，顶端收口在竖直方向上的长度大于底端收口的长度；开关孔802的直径远远小于第一压力室801的直径，开关孔802的底端与第一压力室801的顶端相连通且其直径远远小于第一压力室801的底端，开关孔802的另一端竖直贯穿计量阀8，且该端可被衔铁的底端封堵。

控制阀套9和计量阀8之间的连接方式包括但不限于：平面连接、嵌入连接、螺纹旋入连接等；控制阀套9整体也呈圆柱状，控制阀套9具有第二压力室901、第一油孔902和第二油孔903，其中，第一油孔902的一端与蓄压腔202连通，第一油孔902的另一端与第二压力室901连通；第二油孔903竖直将第二压力室901和第一压力室801连通；第一油孔902和第二油孔903的孔径之和小于开关孔802，第一油孔902的孔径小于第二油孔903的孔径，需要注意的是，为了方便加工，第一油孔902的一端设有同轴的圆孔，该圆孔的直径远远大于对应的油孔；针阀5的顶部位于控制阀套9内且可沿着控制阀套9上下滑动，针阀5的顶部和控制阀套9的内壁顶部即构成第二压力室901，第二压力室901用于驱动针阀5。

电磁阀3用于驱动衔铁轴4向上移动，衔铁轴4穿过导向套7并与之间隙配合，衔铁轴4的底端可将开关孔802的顶端封闭；应当理解的是，本发明仅是对喷油器1概述，其他未阐述的喷油器1相关零部件结构均为现有技术，此处不再对其赘述。

喷油器1开始进油，燃油进入并蓄满喷油器1壳体2的蓄压腔202，通过第一油孔902和第二油孔903进入并蓄满第一压力室801和第二压力室901。

衔铁上升过程：电磁阀3工作时，衔铁轴4克服电磁阀3弹簧力向上抬起，同时，衔铁轴4受计量阀8中燃油的压力向上抬起，由于第一油孔902和第二油孔903的孔径之和小于开关孔802的孔径，即第一压力室801的进油速率小于出油速率，导致第二压力室901内燃油需补充至第一压力室801；又由于第一油孔902的孔径小于第二油孔903的孔径，即第二压力室901的进油速率小于出油速率，第二压力室901内压力减小，针阀5上移，油嘴开始喷油。反之同理，衔铁落座过程：电磁阀3关闭，衔铁轴4受到电磁阀3弹簧力作用向下关闭，直至衔铁的底端面向下运动并封闭开关孔802。

本喷油器1通过合理设计各油孔的流量配比、结构和位置、优化进油通道201角度和长度以及蓄压腔202的形状结构，减小了针阀5的大小和直径、衔铁轴4的大小和重量，进而缩减了喷油器1的体积和重量；共轨系统中柴油的可压缩性不可忽略，通过缩短整体油路的长度和喷油器1及其内部结构的体积和重量，实现了喷油器1的低延迟和低惯性，保证喷油精度且针阀5行程适当，便于加工制造；此外，本喷油器1的结构设计紧凑，不占用过多空间，便于装配到不同的发动机中；本喷油器1的喷射持续期短，小油量控制平缓且稳定。

进一步地，该喷油器1用于柴油发动机且使用功率小于30kw。

进一步地，将第一油孔902和第二油孔903的长度设置为相等，方便满足计量调整需求；示例性地，第一油孔902和第二油孔903的长度均为0.3至3mm。如此，即不易突破材料的机械性能，又降低了加工的难度，避免带来极大的节流损失和对产品性能一致性的缺陷。

进一步地，包括底座10和挡圈11，在针阀5的外壁上设有环槽，挡圈11具有开口，装配时挡圈11卡在环槽内，底座10的内轮廓与针阀5的外轮廓相匹配且套设在针阀5上，底座10的底端设有台阶面且该台阶面分别贴合在挡圈11的外环侧和顶端上。

由于底座10和针阀5可拆卸装配，针阀5加工时只需要加工与挡圈11适配的环槽即可，底座10和针阀5无需一体成型然后大量切削，且底座10可单独更换更加方便；此外，底座10的台阶面和挡圈11的外环侧和顶端贴合，底座10和挡圈11均可稳固的固定在针阀5上，结构更加合理。

进一步地，如图3所示，衔铁轴4的底端与计量阀8的顶端平面密封；由于衔铁轴4位于导向套7的导向孔中，导向孔起限制其垂直运动并导向作用。导向套7由拧紧螺套6压紧在计量阀8上端面，通过保证衔铁轴4与导向套7的同轴度，可保证衔铁轴4的垂直度要求，减小加工难度的同时可以提高与计量阀8顶端面的密封性能。该方案衔铁轴4下端面为平面，该结构相对于传统球阀结构，可以减小密封处接触面积，从而降低衔铁轴4端面所受压力，可以降低对电磁阀3弹簧压力的要求，同时减小衔铁轴4轴尺寸，做到产品轻量化；此外，端面密封有更好的耐穴蚀。

具体地，现有的球阀密封包含球阀，球座等零件，直接采用衔铁轴4下端面密封可以省去上述零件，现有的球阀密封需要使用衔铁轴4下压球阀或球阀座，因此衔铁轴4径应大于球阀与球阀座，而球阀因要密封高压卸油和便于安装，孔应远大于卸油孔直径，而本方案中衔铁轴4端面密封，衔铁轴4直径只需大于高压卸油孔即可，因此大大减小了衔铁轴4和铁盘的尺寸，进一步实现轻量化。

进一步地，对衔铁轴4的底端面进行强化处理，具体地，对衔铁轴4的底端面进行DLC涂层处理，涂层厚度为0.002±0.0007mm。

关于穴蚀：穴蚀产生的原因为孔道内空化蒸气相与液相的交界处(高压卸油孔处)，快速不停地进行着相变和质量交换，存在着大量微小空泡的冷凝溃灭，溃灭后形成的冲击力作用在壁面上，造成穴蚀。传统球阀密封为了安装球阀，高压卸油孔到计量阀8端面有倾角结构，在衔铁反复抬起、高压射流的冲击下，容易对倾角方向产生和球阀产生穴蚀危害，而平面密封取消了倾角，减小了穴蚀的风险。

进一步地，现有的衔铁加衔铁轴4的分段式在落座时，由于较大的冲击惯量，衔铁会在衔铁垂直方向有波动，会增加喷油器1工作的不稳定性，减少零件工作寿命。整体式控制更加精确，将衔铁轴4和铁盘设计为整体式，工作稳定性较好。

Claims (8)

1.一种轻型喷油器，其特征在于，包括：

壳体(2)，其内具有蓄压腔(202)，壳体(2)的一侧设有与所述蓄压腔(202)相连通的进油通道(201)，所述进油通道(201)的中心线与所述壳体(2)的中心线之间的夹角为35至50度，所述进油通道(201)的长度为10-30mm；所述壳体(2)内从上至下依次安装有衔铁轴(4)、拧紧螺套(6)、导向套(7)、计量阀(8)、控制阀套(9)和针阀(5)，所述计量阀(8)具有第一压力室(801)和与其连通的开关孔(802)；所述控制阀套(9)，具有第二压力室(901)和与其连通的第二油孔(903)，所述第二油孔(903)的另一端与所述第一压力室(801)连通，所述第二压力室(901)用于驱动针阀(5)，所述控制阀套(9)上还设有与喷油器(1)的蓄压腔(202)相连通的第一油孔(902)，所述第一油孔(902)的另一端与所述第二压力室(901)相连通，所述第一油孔(902)和所述第二油孔(903)的孔径之和小于所述开关孔(802)，所述第一油孔(902)的孔径小于所述第二油孔(903)的孔径，所述第一油孔(902)和所述第二油孔(903)的长度为0.3至3mm；所述蓄压腔(202)包括阶梯孔且其直径从上至下依次递减；

和电磁阀(3)，用于驱动衔铁轴(4)向上移动，所述衔铁轴(4)穿过导向套(7)并与之间隙配合，所述衔铁轴(4)的底端可将所述开关孔(802)的顶端封闭。

2.根据权利要求1所述的一种轻型喷油器，其特征在于，所述进油通道(201)的中心线和壳体(2)中心线的夹角为42度，所述进油通道(201)沿其中心线方向上的长度为13mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种轻型喷油器，其特征在于：所述第一压力室(801)的上下两端均收口，所述开关孔(802)的底端与所述第一压力室(801)的顶端相连通且其直径小于所述第一压力室(801)。

4.根据权利要求3所述的一种轻型喷油器，其特征在于：包括底座(10)和具有开口的挡圈(11)，针阀(5)的外壁上设有环槽，所述挡圈(11)卡在所述环槽内，所述底座(10)的内轮廓与针阀(5)的外轮廓相匹配且套设在针阀(5)上，所述底座(10)的底端设有台阶面且该台阶面分别贴合在所述挡圈(11)的外环侧和顶端上。

5.根据权利要求1或2所述的一种轻型喷油器，其特征在于：所述衔铁轴(4)的底端与所述计量阀(8)的顶端平面密封。

6.根据权利要求1、2或4所述的一种轻型喷油器，其特征在于：该喷油器(1)用于柴油发动机且使用功率小于30kw。

7.根据权利要求1、2或4所述的一种轻型喷油器，其特征在于：所述第一压力室(801)的中部呈圆筒状，第一压力室(801)中部在竖直方向上的长度大于两端收口的长度。

8.根据权利要求1、2或4所述的一种轻型喷油器，其特征在于：所述衔铁轴(4)的底端面进行DLC涂层处理，涂层厚度为0.002±0.0007mm。