CN204877754U - 用于燃油喷射器的控制阀及燃油喷射器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于燃油喷射器的控制阀以及燃油喷射器。所述控制阀包括：阀座，其限定出阀座面和穿通所述阀座面的燃油通道，所述燃油通道与燃油喷射器的喷射阀相通并且构成用于控制喷射阀操作的泄压通道；以及可纵向移动的阀芯，其被构造成与阀座配合而打开和关闭燃油通道；所述燃油通道包括纵向延伸的第一通道和第二通道以及衔接在第一和第二通道之间的转弯通道。阀芯的冲蚀可减轻。

Description

用于燃油喷射器的控制阀及燃油喷射器

技术领域

本实用新型涉及一种用于燃油喷射器的控制阀，以及包含这种控制阀的燃油喷射器、尤其是柴油共轨喷射器。

背景技术

燃油喷射器中通常包含控制阀和喷射阀，通过控制阀的开闭状态控制喷射阀的喷油动作。图1中示意性显示了这种控制阀的一种局部结构，该控制阀包括阀座1，其形成有燃油通道2和阀座面3；圆球形阀芯4，其与阀座面3配合而实现燃油通道2的打开和关闭；保持块5，其容纳着阀芯4的一部分。当通过保持块5将阀芯4推抵于阀座面3时，实现喷射阀中的燃油蓄压。在来自保持块5的推力消失后，阀芯4会离开阀座面3，喷射阀中的燃油的一部分经燃油通道2流入控制阀中，使得喷射阀中出现压差而实现喷射阀的喷油动作。燃油通道2包括沿轴向依次布置的第一通道2a、第二通道2b和第三通道2c，见图2。第一通道2a的直径小于第三通道2c，第二通道2b的直径小于第一通道2a。

在燃油通道2被打开时，阀芯4受到经燃油通道2引入的来自喷射阀的高压燃油的冲击。因此，在长期使用中，阀芯4的面对着燃油通道2的部位会被高压燃油的喷流、尤其是喷流中产生的气态形式的燃油的冲击而发生冲蚀，产生空蚀部位6，如图2所示。由于阀芯4呈圆球形，因此会随机缓慢地转动。当空蚀部位6转动到面对着阀座面3的位置时，阀芯4就不能有效地封闭燃油通道2。这会使得喷射阀中不能实现燃油蓄压，从而导致燃油喷射器故障。

实用新型内容

本实用新型的目的是对燃油喷射器作出改进，以减轻或消除现有技术存在的阀芯冲蚀问题。

为此，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于燃油喷射器的控制阀，包括：阀座，其限定出阀座面和穿通所述阀座面的燃油通道，所述燃油通道与燃油喷射器的喷射阀相通并且构成用于控制喷射阀操作的泄压通道；以及可纵向移动的阀芯，其被构造成与阀座配合而打开和关闭燃油通道；所述燃油通道包括：纵向延伸的第一通道和第二通道，以及衔接在第一和第二通道之间的转弯通道。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述第一通道面对着所述阀芯，所述第二通道的流通面积小于所述第一通道。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述阀座包括组装在一起的第一部分和第二部分，第一和第二部分中的一个形成有突块，第一和第二部分中的另一个形成有凹槽，所述突块插入并配合在所述凹槽中，所述第一通道和转弯通道形成在所述第一部分的所述突块中，所述第二通道形成在所述第二部分中。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述转弯通道包括与所述第一通道衔接的第一横向段、与所述第二通道衔接的第二横向段、将第一和第二横向段相连的纵向段。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述第一横向段由突块中的横向通孔构成，所述第二横向段由突块端面上的横向沟槽构成，所述纵向段由突块侧面上的纵向沟槽构成。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述转弯通道为在横向上彼此相对的一对转弯通道，所述一对转弯通道中包含的两个第一横向段由突块中的同一个横向通孔构成，两个第二横向段由突块端面上的同一个横向沟槽构成，两个纵向段分别由突块的相反侧面上的两个纵向沟槽构成。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述第一通道连接着两个第一横向段之间的会合部位，所述第二通道连接着两个第二横向段之间的会合部位。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述燃油通道还包括连接在所述第二通道与喷射阀之间的第三通道，所述第三通道的流通面积大于所述第一通道。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述阀芯为圆球体。

本实用新型在另一方面提供了一种燃油喷射器，包括前面描述的控制阀以及与所述控制阀组合在一起的喷射阀，喷射阀的喷油动作通过控制阀的开闭进行控制。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述燃油喷射器为柴油共轨喷射器。

根据本实用新型的一种可行实施方式，所述喷射阀包括喷射阀腔和布置在喷射阀腔中的阀针，所述阀针被构造成具有利用打开控制阀时在喷射阀腔产生的压差进行操作的结构。

根据本实用新型，通过在控制阀的阀座中形成燃油通道加长段，使得燃油通道中的燃油喷流以减弱的压力冲击阀芯，并且燃油喷流中不会产生气态燃油，因此，能够有效地避免或减轻阀芯的冲蚀。这样，能够有效地确保处在闭阀状态的控制阀的燃油通道被严密的封闭，控制阀的功能能够可靠地长久维持。

附图说明

图1是一种现有的用于燃油喷射器的控制阀的局部示意性剖视图。

图2是解释图1中的控制阀的阀芯的冲蚀问题的示意图。

图3是根据本实用新型的一种可行实施方式的燃油喷射器的示意性剖视图。

图4是图3中的燃油喷射器的控制阀的阀座处的示意性局部剖视图。

图5、6是阀座的两个部分的示意性剖视图。

图7是解释本实用新型的控制阀中燃油流动状态的示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的一些可行实施方式。

图3中局部显示了根据本实用新型的一种可行实施方式的用于向发动机喷射燃油的燃油喷射器，尤其是柴油共轨喷射系统中的喷射器。该燃油喷射器包含组装在一起的控制阀和喷射阀，例如，它们可以组装在公共的喷射器壳体8(未详示)中。本实用新型的改进涉及控制阀，因此图3中只显示了控制阀的相关部分。喷射阀组合于控制阀的前侧(图1中的下侧)，朝向发动机。控制阀可在开阀状态和闭阀状态之间切换。通过控制阀的开闭状态，来控制喷射阀的喷油动作。

该控制阀具有纵向延伸的中心轴线，并且包括阀座1，其内形成有燃油通道2，以及由阀座面3和内周面7限定的阀座内腔。燃油通道2的前端(图1中的下端)通入喷射阀的喷射阀腔中、后端(图1中的上端)开通于阀座内腔。供应到喷射阀腔中的高压燃油可经燃油通道2流入阀座内腔中，实现喷射阀腔的局部泄压。阀座面3位于燃油通道2与内周面7之间。阀座面3和内周面7都是圆锥面，但阀座面3的锥度大于内周面7。

控制阀还包括阀芯4，其优选为圆球形，位于阀座内腔中，面对着阀座面3且与阀座面3配合而实现燃油通道2的打开和关闭。阀座面3的锥度有助于阀芯4的对中。

控制阀还包括保持块5，其沿轴向位于阀芯4的后面，且形成有与阀芯4的大致后半部分的外形对应的容槽，以容纳阀芯4的第一部分，阀芯4的大致前半部分露出且面对着阀座面3和燃油通道2。阀芯4的这两部分可以形成一体，也可以单独制作再组装到一起。

控制阀还包括布置在阀座1后面的中间环9和布置在中间环9后面的导向筒10。该导向筒10包括轴向延伸的圆筒部10a和从圆筒部10a的前端径向向外延伸的法兰盘10b，该法兰盘10b中形成有多个轴向贯通的通孔10c。

控制阀还包括布置在法兰盘10b后面的组装套筒11，其通过螺纹啮合或其它方式固定在喷射器壳体8中。组装套筒11与圆筒部10a之间形成圆环形空间。此外，阀座1的前端推抵于喷射器壳体8中的相应台阶。这样,阀座1、中间环9、导向筒10被组装套筒11沿轴向夹紧。

控制阀还包括衔铁芯12，其本体为轴向延伸的圆柱形，并且靠近本体的前端形成或组装有径向突出的环形凸缘12a。衔铁芯12的本体以可轴向滑动的方式穿过圆筒部10a的内孔，环形凸缘12a处在法兰盘10b前面，且大体位于中间环9的内部空间中。通孔10c将中间环9的内部空间与组装套筒11与圆筒部10a之间的圆环形空间连通，中间环9的内部空间又与阀座内腔相通。

衔铁芯12的本体的前端贴合于保持块5的后端。衔铁芯12的本体的后端(未示出)由圆筒部10a的后端伸出。压缩弹簧13安置在组装套筒11与圆筒部10a之间的圆环形空间中，且前端推抵于法兰盘10b的后端面，后端借助于未示出的元件或结构向衔铁芯12的本体的后端施加轴向向后的推力。

控制阀还包括未示出的电磁线圈，用于在通电时在衔铁芯12中感应出轴向向前的推力。电磁线圈产生的向前推力克服了压缩弹簧13产生的向后推力以及燃油通道2中的燃油压力，以使得衔铁芯12位于图3中所示的前进位置，从而借助保持块5将阀芯4推压在阀座面3上，以封闭燃油通道2，从而实现闭阀状态。在此位置，环形凸缘12a的后端面与法兰盘10b的前端面之间分开一小段轴向距离。为了清楚显示，该轴向距离在图中被夸大，但实际中该轴向距离是非常小的。当电磁线圈断电后，电磁线圈产生的向前推力消失，衔铁芯12在压缩弹簧13的向后推力以及燃油通道2中的燃油压力作用下轴向向后移动，直到环形凸缘12a的后端面与法兰盘10b的前端面接触；阀芯4也在燃油通道2中的燃油压力作用下与衔铁芯12一起轴向向后移动，从而离开阀座面3而打开燃油通道2，达到开阀状态。

喷射阀具有布置在其喷射阀腔中的阀针(未示出)，通过该阀针的轴向移动控制喷射阀的开闭，以实现燃油的喷射。当控制阀中的电磁线圈启动而使得控制阀处在图3所示的闭阀状态时，供应到喷射阀腔中的燃油(例如来自共轨)处在蓄压状态，直到喷射阀腔中的各个部分都达到高压，喷射阀中的阀针关闭喷射阀。之后，控制阀中的电磁线圈断电，使得控制阀达到开阀状态，这样，喷射阀腔中的燃油的一部分经燃油通道2流入控制阀中，使得阀针后部的燃油压力降低，从而在阀针前后两侧出现压差，该压差实现阀针向后移动而打开喷射阀，实现喷油动作。经燃油通道2流入控制阀中的燃油依次流经阀座内腔、中间环9的内部空间、通孔10c、组装套筒11与圆筒部10a之间的圆环形空间，并且返回到回油通道。之后，控制阀中的电磁线圈再次启动，使得控制阀再次达到闭阀状态，从而喷射阀中切换到蓄压状态，直到阀针前后两侧压力相同，此时阀针在其复位元件的作用下关闭喷射阀。然后可以进行下一次喷油动作。

需要指出，由于衔铁芯12与保持块5之间存在油膜，并且保持块5总是受到来自燃油通道2的燃油压力(直接，或从阀芯4传递到保持块5)，因此，在衔铁芯12移动时，保持块5总保持与衔铁芯12贴合。

当控制阀从闭阀状态向开阀状态变化时，随着阀芯4轴向向后离开阀座面3，经燃油通道2从喷射阀引入的燃油会以喷流的形式冲击阀芯4。在现有技术的控制阀中，该喷流的冲击压力很高，并且喷流中包含气态形式的燃油，这会导致阀芯4的面对着燃油通道2的部分被冲蚀。如图4所示，根据本实用新型的一种可行实施方式，燃油通道2包括从后到前依次设置的第一通道2a、一对转弯通道、第二通道2b和第三通道2c。第一通道2a、第二通道2b和第三通道2c沿所述中心轴线纵向设置。第一通道2a以其后端面对着阀芯4，从而构成控制阀的阀孔。第三通道2c在其前端通向喷射阀的喷射阀腔。第二通道2b以其前端连接着第三通道2c的后端，并且直径小于第一通道2a和第三通道2c，构成燃油通道2中的扼流部位。所述一对转弯通道衔接于第一通道2a的前端与第二通道2b的后端之间，并且这两对转弯通道沿着垂直于所述中心轴线的横向方向彼此相对地设置，且优选大体对称。每个转弯通道包括从第一通道2a的前端横向延伸的第一横向段2d、从第二通道2b的后端横向延伸的第二横向段2e、衔接于第一横向段2d和第二横向段2e的横向外端之间的纵向段2f。第一横向段2d与第二横向段2e平行设置，且它们的长度远大于纵向段2f。

为了方便在阀座1中加工出转弯通道，本实用新型将阀座1拆分成两部分，即位于后面的第一部分1a和位于前面的第二部分1b。参看图5、6，第一部分1a的前端面上形成有向前突出的突块14，第二部分1b的后端面上形成有向前凹入的凹槽15。突块14和凹槽15具有彼此互补的形状和彼此配合的尺寸，使得突块14能够插入并配合在凹槽15中，达到图4所示的第一部分1a与第二部分1b的组装状态，其中第一部分1a的前端面贴紧第二部分1b的后端面，突块14的侧面和前端面分别贴紧限定出凹槽15的底壁和侧壁。

第一通道2a和所述一对转弯通道形成在第一部分1a中，第二通道2b和第三通道2c形成在第二部分1b中。

具体而言，在第一部分1a中，所述一对转弯通道的两个第一横向段2d由突块14中的一个横向通孔构成，两个第二横向段2e由突块14的前端面上的一个横向沟槽构成，两个纵向段2f由突块14的两个横向相反侧面上的纵向沟槽构成。第一通道2a从阀座内腔通向两个第一横向段2d之间的会合部位。

在第二部分1b中，第二通道2b被形成为从所述凹槽15通向第三通道2c。在第一部分1a与第二部分1b的组装状态下，第二通道2b的后端与两个第二横向段2e之间的会合部位连通。

可以理解，作为替代方案，也可以将带有所述一对转弯通道的突块14形成在第二部分1b上，而将凹槽15形成在第一部分1a中。

由于在燃油通道2添加了一对转弯通道，这显著增加了燃油通道2的长度。并且，由于第一横向段2d和第二横向段2e是横向延伸的，因此使得燃油的流动方向发生数次改变。这样，燃油通道2中的燃油流场被显著改变。

通过分析和模拟对控制阀中的燃油流动进行了研究。如图7所示，在控制阀开阀操作时，来自喷射阀的高压燃油进入第三通道2c和第二通道2b，然后分流到所述一对转弯通道中，然后会合到第一通道2a，然后经阀芯与阀座面之间的缝隙流入阀座内腔中。

在第三通道2c和第二通道2b中，燃油处于高压状态，因此，两个第二横向段2e之间的会合部位(在图7中以“A”标出)处的燃油压力仍处于高压。然而，此处高压燃油冲击的是突块14，因此对阀芯4没有影响。之后，在所述一对转弯通道和第一通道2a中，燃油数次改变方向且逐渐减小压力。燃油到达第一通道2a的后端时，压力和速度都下降了，因此对阀芯4的冲击力减小。然后，燃油到达阀座内腔中，变为低压气态。燃油的流动路线在图7中以箭头示意性指示。

上述通过一对转弯通道对燃油减压和变向带来的另一个效果是，第一通道2a中不存在气态燃料。

由于控制阀开阀操作时阀芯4受到的燃油冲击力减小，且没有气态燃料冲击，因此，阀芯4的面对燃油通道2的部位不易被冲蚀。阀芯4总能有效地确保处在闭阀状态的控制阀的阀孔封闭，控制阀的功能能够可靠地长久维持。这使得控制阀、乃至整个燃油喷射器的寿命能够延长。

可以理解，根据本实用新型的原理，本领域技术人员可对前面描述的结构做出各种修改。例如，转弯通道的数量并不局限于一对，而是可以是一个、三个或更多个。转弯通道的形状也不局限于图中所示的。此外，取决于加工技术，也可以不采用前面描述的两部分式阀座1，而是在作为单一元件的阀座1中直接形成燃油通道2的各个部分。对控制阀的其它结构细节的变也是可以构想出来的。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本实用新型，但是本实用新型的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种用于燃油喷射器的控制阀，包括：

阀座(1)，其限定出阀座面(3)和穿通所述阀座面(3)的燃油通道(2)，所述燃油通道(2)与燃油喷射器的喷射阀相通并且构成用于控制喷射阀操作的泄压通道；以及

可纵向移动的阀芯(4)，其被构造成与阀座(1)配合而打开和关闭燃油通道(2)；

其特征在于，所述燃油通道(2)包括：纵向延伸的第一通道(2a)和第二通道(2b)，以及衔接在第一和第二通道之间的转弯通道。

2.如权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述第一通道(2a)面对着所述阀芯(4)，所述第二通道(2b)的流通面积小于所述第一通道(2a)。

3.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述阀座(1)包括组装在一起的第一部分(1a)和第二部分(1b)，第一和第二部分中的一个形成有突块(14)，第一和第二部分中的另一个形成有凹槽(15)，所述突块(14)插入并配合在所述凹槽(15)中，所述第一通道(2a)和转弯通道形成在所述第一部分(1a)的所述突块(14)中，所述第二通道(2b)形成在所述第二部分(1b)中。

4.如权利要求3所述的控制阀，其特征在于，所述转弯通道包括与所述第一通道(2a)衔接的第一横向段(2d)、与所述第二通道(2b)衔接的第二横向段(2e)、将第一和第二横向段相连的纵向段(2f)。

5.如权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述第一横向段(2d)由突块(14)中的横向通孔构成，所述第二横向段(2e)由突块(14)端面上的横向沟槽构成，所述纵向段(2f)由突块(14)侧面上的纵向沟槽构成。

6.如权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述转弯通道为在横向上彼此相对的一对转弯通道，所述一对转弯通道中包含的两个第一横向段(2d)由突块(14)中的同一个横向通孔构成，两个第二横向段(2e)由突块(14)端面上的同一个横向沟槽构成，两个纵向段(2f)分别由突块(14)的相反侧面上的两个纵向沟槽构成。

7.如权利要求6所述的控制阀，其特征在于，所述第一通道(2a)连接着两个第一横向段(2d)之间的会合部位，所述第二通道(2b)连接着两个第二横向段(2e)之间的会合部位。

8.如权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯(4)为圆球体。

9.一种燃油喷射器，包括控制阀以及与所述控制阀组合在一起的喷射阀，喷射阀的喷油动作通过控制阀的开闭进行控制；

其特征在于，所述控制阀是如权利要求1-8中任一项所述的控制阀。

10.如权利要求9所述的燃油喷射器，其特征在于，所述燃油喷射器为柴油共轨喷射器；

所述喷射阀包括喷射阀腔和布置在喷射阀腔中的阀针，所述阀针被构造成具有利用打开控制阀时在喷射阀腔产生的压差进行操作的结构。