CN204041321U - 燃油喷射装置的针阀组件 - Google Patents

Abstract

燃油喷射装置的针阀组件中阀体端设有第一封接面（142）、第二封接面（144）、和第三封接面（146）。喷油孔包括第一组喷油孔（181）和第二组喷油孔（182），第一组喷油孔的第一喷射角小于第二组喷油孔的第二喷射角。针阀包括密封接触于第一封接面的第一密封面（26）、密封接触于第二封接面的第二密封面（28）、和密封接触于第三封接面的第三密封面（29）。若针阀组件处于第一喷射段，进油通道中的燃油可从第一组喷射孔中喷出。若针阀组件处于第二喷射段，进油通道中的燃油同时从第一组喷射孔和第二组喷油孔中喷出。燃油喷射装置的针阀组件，可适应不同负荷条件的油气混合状况，兼顾不同情况下对燃油消耗和污染物排放的控制。

Description

燃油喷射装置的针阀组件

技术领域

本实用新型涉及燃油喷射装置的针阀组件，特别是用于内燃机的燃油喷射装置的针阀组件。

背景技术

柴油机传统燃烧是高温燃烧HTC（High Temperature Combustion）模式，极利于NOx与PM的生成，且NOx与PM呈现明显的相反的变化关系，如何同时降低NOx与PM排放是改善柴油机排放的重点。

部分预混合充量压缩点火燃烧PCCI（Premixed Charge Compression Ignition）允许气缸内存在更浓的混合气区域，只要浓混合气区的燃空当量比小于2，就可以避开尾气碳颗粒（soot）排放生成区域，当然这种燃烧方式还要保证最高燃烧温度不超过2200K，以避开NOx生成区域。在燃烧温度约1600K时，无论混合气有多浓，基本可以避免NOx和Soot的生成。

通过早喷射可以实现PCCI燃烧模式，但随着发动机负荷的增加，缸内预混合气在压缩行程的提前燃烧，导致NOx排放上升，与此同时，燃烧相位提前导致燃烧效率降低。因此，发动机在大负荷工况下采用传统燃烧模式，以取得比PCCI燃烧模式下更好的燃油经济性与排放性能。

图1所示为一种常见的燃油喷射装置的针阀组件的结构示意图，如图所示，针阀组件包括阀体60和针阀70。阀体60设有沿其轴向开设的阀孔62，进油通道64与阀孔62相通，阀体60的端部68开设有复数个与阀孔62相通的喷油孔66，燃油可从进油通道64流入阀孔62，并从阀孔62与针阀70之间的空隙流向针阀70的端部。针阀70在阀孔62内往复运动，藉由针阀70的端部与喷油孔66的配合，打开或关闭喷油孔，从而控制燃油向缸内的喷射。通常定义燃油的“喷射角”为喷油孔66轴线与针阀70轴线的夹角。但这种燃油喷射装置不能满足不同的燃烧模式下的油气混合状况，导致无法兼顾不同情况下对燃油消耗和污染物排放的控制，且需要针阀与阀孔之间轴向及端部具有很高配合精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种燃油喷射装置的针阀组件，以适应不同负荷条件的油气混合状况，兼顾不同情况下对燃油消耗和污染物排放的控制，且这种针阀组件结构简单、加工方便。

本实用新型提供了一种燃油喷射装置的针阀组件，包括一个阀体和一个针阀。阀体设有一个阀孔，一个与阀孔相通的进油通道，和复数个与阀孔相通的喷油孔。针阀能够在阀孔内往复运动。阀体具有一个封闭的阀体端。阀孔邻接于阀体端设有一个第一封接面、一个连接于第一封接面的第二封接面、和一个连接于第二封接面的第三封接面，且在阀孔的延伸方向上，第三封接面、第二封接面和第一封接面与阀体端的间距依次增加。喷油孔包括设置于第一封接面的第一组喷油孔和设置于第三封接面的第二组喷油孔，第一组喷油孔的第一喷射角小于第二组喷油孔的第二喷射角，且第一组喷油孔的燃油喷射方向与第二组喷油孔的燃油喷射方向不相交。针阀包括一个能够密封接触于第一封接面的第一密封面、一个能够密封接触于第二封接面的第二密封面、和一个能够密封接触于第三封接面的第三密封面。针阀的行程设有一个第一喷射段和一个第二喷射段。若针阀组件处于第一喷射段，第一封接面和第一密封面脱离接触，第二封接面和第二密封面保持密封接触，进油通道中的燃油可从第一组喷射孔中喷出。若针阀组件处于第二喷射段，第一封接面和第一密封面、第二封接面和第二密封面、以及第三封接面和第三密封面均脱离接触，进油通道中的燃油同时从第一组喷射孔和第二组喷油孔中喷出。

在燃油喷射装置的针阀组件的再一种示意性的实施方式中，阀孔还设有一个连接于第三封接面的第四封接面，且在阀孔的延伸方向上，第四封接面、第三封接面、第二封接面、和第一封接面与阀体端的间距依次增加。喷油孔还包括设置于第四封接面的第三组喷油孔，第三组喷油孔的第三喷射角大于第二组喷油孔的第二喷射角，且第一组喷油孔的燃油喷射方向、第二组喷油孔的燃油喷射方向、和第三组喷油孔的燃油喷射方向彼此不相交。针阀包括一个能够密封接触于第四封接面的第四密封面，且针阀的行程还设有一个第三喷射段。若针阀组件处于第二喷射段，第一封接面和第一密封面、第二封接面和第二密封面、以及第三封接面和第三密封面均脱离接触，而第四封接面与第四密封面保持密封接触，进油通道中的燃油同时从第一组喷射孔和第二组喷油孔中喷出。若针阀组件处于第三喷射段，第一封接面和第一密封面、第二封接面和第二密封面、第三封接面和第三密封面、以及第四封接面与第四密封面均脱离接触，进油通道中的燃油同时从第一组喷射孔、第二组喷油孔和第三组喷油孔中喷出。

在燃油喷射装置的针阀组件的另一种示意性的实施方式中，第一封接面、第一密封面、第三封接面、和第三密封面为锥形面，且第二封接面、第二密封面、第四封接面、和第四密封面为柱形面。

在燃油喷射装置的针阀组件的又一种示意性的实施方式中，阀孔设有一个与进油通道的连通的环形储油腔。

在燃油喷射装置的针阀组件的又一种示意性的实施方式中，阀体包括一个底座和油嘴紧帽。底座一端设有阀体端，且至少部分阀孔设置于底座。油嘴紧帽环套于底座。

附图说明

以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1用于说明一种常见的针阀组件。

图2用于说明燃油喷射装置的针阀组件的一种示意性实施方式的结构示意图。

图3是图2中针阀组件沿其轴向旋转60°的剖视示意图。

图4显示了图2中针阀组件的阀体。

图5至图7用于说明图2中燃油喷射装置的针阀组件的状态变化。

图8用于说明燃油喷射装置的针阀组件的另一种示意性实施方式的结构示意图。

图9至图12用于说明图8中燃油喷射装置的针阀组件的状态变化。

标号说明

10  阀体

11  底座

12  阀体端

13  油嘴紧帽

14  阀孔

142 第一封接面

144 第二封接面

146 第三封接面

148 第四封接面

16  进油通道

18  喷油孔

181 第一组喷油孔

182 第二组喷油孔

183 第三组喷油孔

19  环形储油腔 

20  针阀

26  第一密封面

28  第二密封面

27  第四密封面

29  第三密封面。

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本文中“连通”既可表示两者之间的直接连通，也可表示藉由第三者的间接连通。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

图2用于说明燃油喷射装置的针阀组件的一种示意性实施方式的结构示意图。图3是图2中针阀组件沿其轴向逆时针旋转90°的剖视示意图。图4显示了图2中针阀组件的阀体，且图4显示的阀体是沿图2中A向。参见图2、图3和图4，燃油喷射装置的针阀组件包括一个阀体10和一个针阀20。

其中，阀体10设有一个封闭的阀体端12、一个阀孔14、一个进油通道16和多个喷油孔18。阀孔14与进油通道16相通，且喷油孔18与阀孔14相通。燃油经由进油通道16进入阀孔14中，在针阀20的控制下，燃油由喷油孔18喷射。阀孔14邻近与阀体端12设有一个第一封接面142、一个第二封接面144和一个第三封接面146。第二封接面144连接于第一封接面142，第三封接面146连接于第二封接面144。在阀孔14的延伸方向上，第一封接面142、第二封接面144和第三封接面146中，第三封接面146距离阀体端12的间距最近，第一封接面142距离阀体端12的间距最远，且第二封接面144距离阀体端12的间距居中。

喷油孔18包括设置于第一封接面142的第一组喷油孔181，以及设置于第三封接面146的第二组喷油孔182。第一组喷油孔181的第一喷射角α小于第二组喷油孔182的第二喷射角β。第一组喷油孔181的燃油喷射方向与第二组喷油孔182的燃油喷射方向不相交，即第一组喷油孔181和第二组喷油孔182同时喷射燃油时，它们喷射出的燃油不会相交。参见图4，两个第一组喷油孔181之间的连线，与两个第二组喷油孔182之间的连线的夹角为90°，由此实现第一组喷油孔181的燃油喷射方向与第二组喷油孔182的燃油喷射方向不相交。

针阀20包括一个第一密封面26、一个第二密封面28和一个第三密封面29。第二密封面29连接于第一密封面26，第三密封面29连接于第二密封面28。第一封接面142能够与第一密封面26密封接触，使得燃油无法从第一组喷油孔181喷射。第二封接面144能够与第二密封面28密封接触，使得燃油无法通过第二封接面144和第二密封面28之间的间隙流向第二组喷油孔182。第三封接面146能够与第三密封面29密封接触，使得燃油无法从第二组喷油孔182喷射。

图5至图7用于说明图2中燃油喷射装置的针阀组件的状态变化，为了清楚地显示各个喷油孔的喷油顺序，各视图是沿图4中B—B线的阶梯剖视图。参见图5和图2，此时第一封接面142密封接触于第一密封面26，第二封接面144密封接触于第二密封面28，且第三封接面146密封接触于第三密封面29。设置于第一封接面142的第一组喷油孔181被第一密封面26密封而无法喷射燃油，设置于第三封接面146的第二组喷油孔182被第三密封面29密封而无法喷射。

当柴油机的负载较小时，例如柴油机处于预混合模式下，参见图6和图2，针阀20朝远离阀体端12的方向运动。此时，针阀处于其行程的第一喷射段。第一封接面142与第一密封面26脱离接触，第三封接面146与第三密封面29脱离接触，而第二封接面144与第二密封面28仍然密封接触。处于阀孔14中的燃油可以通过第一组喷油孔181喷射，但由于第二封接面144与第二密封面28仍然密封接触，然后无法通过第二封接面144与第二密封面28之间的间隙流向第二组喷油孔182，使得第二组喷油孔182无燃油喷射。此时利用第一组喷油孔181喷油，可以防止燃油碰壁而造成润滑油稀释，且提高柴油机中油气混合质量，改善柴油机的燃烧与排放性能。

当柴油机的负载增大时，参见图7和图2，针阀20朝远离阀体端12的方向继续运动。此时，针阀处于其行程的第二喷射段。第一封接面142与第一密封面26脱离接触，第三封接面146与第三密封面29脱离接触，且第二封接面144与第二密封面28脱离接触。处于阀孔14中的燃油可以通过第一组喷油孔181喷射，且燃油通过第二封接面144与第二密封面28之间的间隙流向第二组喷油孔182，使得第二组喷油孔182同时喷射燃油，由此可以增加油束与空气接触面积，促进油束的破碎与蒸发，改善油气混合质量，同时可以缩短喷射持续期，优化燃烧相位，提高燃油热效率。

图8用于说明燃油喷射装置的针阀组件的另一种示意性实施方式的结构示意图，图8与图2和图3相同的结构在此不再赘述。参见图8和图2，阀孔14还设有一个第四封接面148。第四封接面148连接于第三封接面146。沿阀孔14的延伸方向上，第四封接面148、第三封接面146、第二封接面144、和第一封接面142与阀体端12的间距依次增加。

喷油孔18包括设置于第四封接面148的第三组喷油孔183。第三组喷油孔183的第三喷射角γ大于第二组喷油孔182的第二喷射角β。针阀20包括一个能够密封接触于第四封接面148的第四密封面27。第一组喷油孔181的燃油喷射方向、第二组喷油孔182的燃油喷射方向、与第三组喷油孔183的燃油喷射方向彼此不相交，即第一组喷油孔181、第二组喷油孔182、和第三组喷油孔183同时喷射燃油时，它们喷射出的燃油不会相交。第一组喷油孔、第二组喷油孔、和第三组喷油孔的位置可参考图4所示的方式来避免它们喷出的然后相交。

图9至图12用于说明图8中燃油喷射装置的针阀组件的状态变化，为了清楚地显示各个喷油孔的喷油顺序，各视图采用了类似于图5至图7的阶梯剖视图。参见图9和图2，此时第一封接面142密封接触于第一密封面26，第二封接面144密封接触于第二密封面28，第三封接面146密封接触于第三密封面29，且第四封接面148密封接触于第四密封面27。设置于第一封接面142的第一组喷油孔181被第一密封面26密封而无法喷射燃油，设置于第三封接面146的第二组喷油孔182被第三密封面29密封而无法喷射，且设置于第四封接面148的第三组喷油孔183被第四密封面27密封而无法喷射。

当柴油机的负载较小时，例如柴油机处于预混合模式下，参见图10和图2，针阀20朝远离阀体端12的方向运动。此时，，针阀处于其行程的第一喷射段。第一封接面142与第一密封面26脱离接触，第三封接面146与第三密封面29脱离接触，而第二封接面144与第二密封面28仍然密封接触，第四封接面148与第四密封面27仍然密封接触。处于阀孔14中的燃油可以通过第一组喷油孔181喷射，但由于第二封接面144与第二密封面28仍然密封接触，燃油无法通过第二封接面144与第二密封面28之间的间隙流向第二组喷油孔182和第三组喷油孔183，使得第二组喷油孔182和第三组喷油孔183无燃油喷射。

当柴油机处于中等负载时，参见图11和图2，针阀20朝远离阀体端12的方向运动。此时，，针阀处于其行程的第二喷射段。第一封接面142与第一密封面26脱离接触，第三封接面146与第三密封面29脱离接触，第二封接面144与第二密封面28脱离接触，而第四封接面148与第四密封面27密封接触。处于阀孔14中的燃油可以通过第一组喷油孔181喷射，且燃油通过第二封接面144与第二密封面28之间的间隙流向第二组喷油孔182，使得第二组喷油孔182同时喷射燃油。由于第四封接面148与第四密封面27仍然密封接触，第三组喷油孔183被第四密封面27密封，使得第三组喷油孔183无燃油喷射。

当柴油机处于高负载时，参见图12和图2，针阀20朝远离阀体端12的方向运动。此时，，针阀处于其行程的第三喷射段。第一封接面142与第一密封面26脱离接触，第三封接面146与第三密封面29脱离接触，第二封接面144与第二密封面28脱离接触，且第四封接面148与第四密封面27脱离接触。处于阀孔14中的燃油可以通过第一组喷油孔181喷射，且燃油通过第二封接面144与第二密封面28之间的间隙流向第二组喷油孔182和第三组喷油孔183，使得第二组喷油孔182和第三组喷油孔183同时喷射燃油。

参见图2和图3，在燃油喷射装置的针阀组件一种示意性实施方式中，第一封接面142、第一密封面26、第三封接面146、和第三密封面29为锥形面。第二封接面144、第二密封面28、第四封接面148、和第四密封面27为柱形面。

参见图8，在燃油喷射装置的针阀组件一种示意性实施方式中，阀孔14设有一个与进油通道16的连通的环形储油腔19，从而使得各个喷油孔能够稳定的喷射燃油。

参见图8和图2，在燃油喷射装置的针阀组件一种示意性实施方式中，阀体10包括一个底座11和一个油嘴紧帽13。底座11的一端设有阀体端12，且部分阀孔14设置在底座11中。油嘴紧帽13环套与底座11。采用上述的结构，可以简化燃油喷射装置的针阀组件的加工和组装。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.燃油喷射装置的针阀组件，包括：

一个阀体（10），所述阀体（10）设有一个阀孔（14），一个与所述阀孔（14）相通的进油通道（16），和复数个与所述阀孔（14）相通的喷油孔（18）；和

一个能够在所述阀孔（14）内往复运动的针阀（20）；

其特征在于：

所述阀体（10）具有一个封闭的阀体端（12）；

所述阀孔（14）邻接于所述阀体端（12）设有一个第一封接面（142）、一个连接于所述第一封接面（142）的第二封接面（144）、和一个连接于所述第二封接面（144）的第三封接面（146），且在所述阀孔（14）的延伸方向上，所述第三封接面（146）、所述第二封接面（144）和所述第一封接面（142）与所述阀体端（12）的间距依次增加；

所述喷油孔（18）包括设置于所述第一封接面（142）的第一组喷油孔（181）和设置于所述第三封接面（146）的第二组喷油孔（182），所述第一组喷油孔（181）的第一喷射角（α）小于所述第二组喷油孔（182）的第二喷射角（β），且所述第一组喷油孔（181）的燃油喷射方向与所述第二组喷油孔（182）的燃油喷射方向不相交；

所述针阀（20）包括：

一个能够密封接触于所述第一封接面（142）的第一密封面（26），

一个能够密封接触于所述第二封接面（144）的第二密封面（28），和

一个能够密封接触于所述第三封接面（146）的第三密封面（29）；

所述针阀（20）的行程设有一个第一喷射段和一个第二喷射段，

处于所述第一喷射段的所述针阀，所述第一封接面（142）和所述第一密封面（26）脱离接触，所述第二封接面（144）和所述第二密封面（28）保持密封接触，所述进油通道（16）中的燃油可从第一组喷射孔（181）中喷出；

处于所述第二喷射段的所述针阀，所述第一封接面（142）和所述第一密封面（26）、所述第二封接面（144）和所述第二密封面（28）、以及所述第三封接面（146）和所述第三密封面（29）均脱离接触，所述进油通道（16）中的燃油同时从所述第一组喷射孔（181）和所述第二组喷油孔（182）中喷出。

2.如权利要求1所述的针阀组件，其中：

所述阀孔（14）还设有一个连接于所述第三封接面（146）的第四封接面（148），且在所述阀孔（14）的延伸方向上，所述第四封接面（148）、所述第三封接面（146）、所述第二封接面（144）、和所述第一封接面（142）与所述阀体端（12）的间距依次增加，

所述喷油孔（18）还包括设置于所述第四封接面（148）的第三组喷油孔（183），所述第三组喷油孔（183）的第三喷射角（γ）大于所述第二组喷油孔（182）的第二喷射角（β），且所述第一组喷油孔（181）的燃油喷射方向、所述第二组喷油孔（182）的燃油喷射方向、和所述第三组喷油孔（183）的燃油喷射方向彼此不相交；

所述针阀（20）包括一个能够密封接触于所述第四封接面（148）的第四密封面（27），且所述针阀（20）的行程还设有一个第三喷射段；

若所述针阀组件处于所述第二喷射段，所述第一封接面（142）和所述第一密封面（26）、所述第二封接面（144）和所述第二密封面（28）、以及所述第三封接面（146）和所述第三密封面（29）均脱离接触，而所述第四封接面（148）与所述第四密封面（27）保持密封接触，所述进油通道（16）中的燃油同时从所述第一组喷射孔（181）和所述第二组喷油孔（182）中喷出；

若所述针阀组件处于所述第三喷射段，所述第一封接面（142）和所述第一密封面（26）、所述第二封接面（144）和所述第二密封面（28）、所述第三封接面（146）和所述第三密封面（29）、以及所述第四封接面（148）与所述第四密封面（27）均脱离接触，所述进油通道（16）中的燃油同时从所述第一组喷射孔（181）、所述第二组喷油孔（182）和所述第三组喷油孔（183）中喷出。

3.如权利要求2所述的针阀组件，其中所述第一封接面（142）、所述第一密封面（26）、所述第三封接面（146）、和所述第三密封面（29）为锥形面，且所述第二封接面（144）、所述第二密封面（28）、所述第四封接面（148）、和所述第四密封面（27）为柱形面。

4.如权利要求1所述的针阀组件，其中所述阀孔（14）设有一个与所述进油通道（16）的连通的环形储油腔（19）。

5.如权利要求1所述的针阀组件，其中所述阀体（10）包括：

一个底座（11），其一端设有所述阀体端（12），且至少部分所述阀孔（14）设置于所述底座（11）；

一个环套于所述底座（11）的油嘴紧帽（13）。