CN206206042U - 一种电控喷油器的控制阀结构及电控喷油器 - Google Patents

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张建明
丁铁新
汝晶
秦淑英
陈晓辉
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本实用新型公开了一种电控喷油器的控制阀结构,包括控制阀上座、控制阀下座、控制阀片和控制阀片弹簧;控制阀上座,其内设置有上下贯通的中孔,其底面开设有槽体,其侧面开通进油量孔,进油量孔与槽体相通;控制阀下座,其内设置有上下贯通的腔体,其顶面与控制阀上座底面紧密接触配合;控制阀片,其内设置有上下贯通的出油量孔,其置于控制阀下座的腔体上部,其顶面与控制阀上座底面压紧或分离,当压紧时,其顶面覆盖住槽体,其内的出油量孔与控制阀上座的中孔连通,其底面安装控制阀片弹簧,其侧面与控制阀下座的腔体形成滑动配合面;本实用新型还公开了含有上述控制阀结构的电控喷油器;具有动态泄露损失小、控制阀参数调整灵活性高的优点。

Description

一种电控喷油器的控制阀结构及电控喷油器
技术领域
[0001]本实用新型涉及内燃式发动机燃油喷射系统领域,特别是涉及一种电控喷油器的 控制阀结构及电控喷油器。
背景技术
[0002]电控喷油器根据驱动形式分为电磁阀式和压电晶体式,对于电磁阀式喷油器,当 对电磁阀施加控制电流,产生电磁力,电磁力驱动衔铁运动;对于压电式喷油器,压电晶体 施加控制电流产生位移。无论是电磁阀式还是压电晶体式喷油器,控制电流所产生的驱动 能量小,很少直接用于驱动喷油器的针阀来控制喷油,而需要通过液压伺服机构将电磁阀 式衔铁的运动信号或压电晶体式所产生的位移信号放大,该机构又称控制阀结构。
[0003] 传统的电磁阀式喷油器及其控制阀如图1、图2所示,由电控启闭件(衔铁1、陶瓷球 压块2)、控制阀座50、控制柱塞52、油针及针阀体12等组成,控制阀座50开有进油量孔50a和 出油量孔50b。其工作原理如下:当喷油器电磁阀加电,产生电磁力,驱动衔铁1抬起,陶瓷球 压块2提升,陶瓷球压块2与控制阀座50间产生缝隙,高压燃油经控制阀座出油量孔50b流出 控制腔13,控制腔内13压力降低,控制柱塞52顶部承受的燃油压力减小,当其小于底部所受 弹簧力及燃油压力,控制柱塞52带动油针抬起,油针与针阀体12间形成缝隙,高压燃油流经 该缝隙并从喷孔喷出。当喷油器电磁阀断电,电磁阀电磁力逐渐减小,衔铁弹簧驱动衔铁1 及陶瓷球压块2向下运动,陶瓷球压块2与控制阀座50顶面的密封。因控制阀座进油量孔50a 一直连通高压燃油,燃油在压力驱动下持续流入控制腔13蓄压,随控制腔13的压力升高,控 制柱塞52顶部承受燃油压力增加,当控制柱塞52顶部受力大于底部所受的弹簧力及燃油压 力后,控制柱塞52带动油针关闭,油针与针阀体12间密封,喷油结束。
[0004] 控制阀结构属喷油器中的关键结构,上述传统的控制阀结构在电控喷油器中广泛 应用。随着对燃油喷射系统的要求日益提高,传统电控喷油器控制阀结构的不足逐渐显现, 其具体体现两个方面:
[0005] 1、电控喷油器的控制阀结构,当喷油器电磁阀加电,衔铁1与陶瓷球压块2抬起过 程中,高压燃油经控制阀座出油量孔50b流出控制腔13实现泄压。但此时控制阀进油量孔 5〇a始终与高压燃油连通,部分高压燃油经进油量孔50a流入控制腔,随后又经出油量孔50b 流出,由此造成不必要的动态泄露损失。尤其在喷油器高压高脉宽的情况下,此泄露损失更 明显。
[0006] 2、根据喷油器控制阀结构的工作原理,喷油器针阀开启速度主要由出油量孔(A 孔)、控制腔容积、出油量孔/进油量孔流量比(A/Z比)决定;喷油器针阀关闭速度主要由进 油量孔(z孔)、控制腔容积等决定。由此可见,进油量孔(z?L)的流量特性与喷油器的开启和 关闭同时相关,并且变化方向间互相冲突(比如为提高针阀关闭速度,需进油量孔(z孔)的 流量增大,但随之带来针阀开启变慢),因此出油量孔(A孔)与进油量孔(Z孔)的参数选择与 优化范围受到限制。
[0007] 由此可见,上述现有的电控喷油器的控制阀结构在结构与使用上,显然仍存在有 不便与缺陷,而亟待加以进一步改进。如何能创设一种动态泄露损失小、控制阀参数调整灵 活性高的新的电控喷油器的控制阀结构,成为当前急需改进的目标。 实用新型内容
[0008] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种动态泄露损失小、控制阀参数调整灵活 性高的电控喷油器的控制阀结构及电控喷油器。
[0009] 为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
[0010] 一种电控喷油器的控制阀结构,包括控制阀上座、控制阀下座、控制阀片和控制阀 片弹簧;所述控制阀上座,其内设置有上下贯通的中孔,其底面开设有槽体,其侧面开通进 油量孔,所述进油量孔与槽体相通;所述控制阀下座,其内设置有上下贯通的腔体,其顶面 用于与控制阀上座底面紧密接触配合;所述控制阀片,其内设置有上下贯通的出油量孔,其 用于置于控制阀上座底面以下、控制阀下座的腔体上部,其顶面用于与控制阀上座底面压 紧或分离,当压紧时,其顶面覆盖住所述槽体,其内的出油量孔与控制阀上座的中孔连通; 其底面用于安装所述控制阀片弹簧;其侧面用于与控制阀下座的腔体形成滑动配合面。
[0011] 进一步地,所述槽体采用以控制阀上座底面中心为圆心的圆环槽。
[0012] 进一步地,所述控制阀下座内的腔体为上粗下细的阶梯腔体,所述控制阀片用于 置于控制阀上座底面以下、控制阀下座的上段粗阶梯腔体内。
[0013] 进一步地,所述控制阀下座底面设置台阶圆环柱。
[0014] 进一步地,所述控制阀片呈圆柱型,其圆柱侧面设置有一个或多个扁位,所述圆柱 侧面用于与控制阀下座腔体形成滑动配合面。
[0015] 进一步地,所述控制阀片底面设有沟槽,所述沟槽边界与扁位边界相连接。
[0016] 进一步地,所述控制阀片的出油量孔分为上、中、下三段,内径分别为上段大于下 段大于中段,所述中段为出油节流孔。
[0017] 进一步地,所述控制阀片底面开设有回位弹簧孔或回位弹簧凸台,用于安装所述 控制阀片弹簧。
[0018] 一种电控喷油器,包括喷油器体、电控启闭件、针阀,还包括上述的控制阀结构,所 述控制阀结构置于喷油器体的腔体内,所述电控启闭件底面与控制阀上座顶面的中孔配 合;所述针阀上部滑动设置于控制阀下座腔体内,针阀顶面与控制阀片弹簧底面接触,所述 控制阀片与针阀顶面之间形成控制腔;所述针阀采用上下分体式的控制柱塞与油针配合形 式,或采用一体式结构。
[0019] 进一步地,所述针阀中部设有凸台或卡簧结构,所述凸台或卡簧结构上表面安装 针阀弹簧调压垫片,所述针阀弹簧调压垫片上部安装有针阀弹簧,所述针阀弹簧顶面与控 制阀下座底面接触。
[0020] 通过采用上述技术方案,本实用新型至少具有以下优点:
[0021] 1、本实用新型采用三通路电控喷油器控制阀结构,在喷油器控制阀工作过程中, 控制阀的出油量孔与进油量孔不同时与控制腔连通;出油量孔控制针阀开启速度、进油量 孔控制针阀关闭速度,采用该控制阀结构的电控喷油器具有动态泄露损失小、控制阀参数 调整灵活性高、生产工艺性好的优点。
[0022] 2、控制阀上座底面的槽体采用圆环槽,可使控制阀片受压更加均匀稳定,进一步 提筒了针阀关闭速度。
[0023] 3、控制阀片置于控制阀下座的上段粗阶梯腔体内,使控制阀片安装结构更加稳 定,提高了控制阀片弹簧的使用寿命。
[0024] 4、控制阀片圆柱侧面设置扁位,以及在控制阀片底面设置与扁位连通的沟槽,可 为进油量孔与控制腔之间连通增加一条通路,进一步提高了针阀的关闭速度。
[0025] 5、控制阀片的出油量孔上段内径较大,形成一个压力腔,可进一步提高针阀的关 闭速度。
附图说明
[0026]上述仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手 段,以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0027]图1是传统电控喷油器剖切结构示意图;
[0028] 图2是图1中的A部放大图;
[0029]图3是本实用新型的电控喷油器剖切结构示意图;
[0030] 图4是图3中的B部放大图;
[0031] 图5a是控制阀上座剖面图;
[0032] 图5b是控制阀上座立体图;
[0033]图6是控制阀下座剖面图;
[0034]图7a、7b分别是两种不同形式的控制阀下座底面视图;
[0035]图7c、7d分别是两种不同形式的控制阀下座剖面图;
[0036]图中部分标号如下:1衔铁、2陶瓷球压块、3控制阀上座、4控制阀片、5控制阀片弹 簧、6控制阀下座、7针阀弹簧、8针阀、9喷油器体、10针阀弹簧调压垫片、11卡簧、12针阀体、 13控制腔、14稳压腔、50控制阀座、51密封圈、52控制柱塞,50a进油量孔,50b出油量孔。
具体实施方式
[0037]如图3、4所示,本实用新型的一种电控喷油器,包括电控启闭件(衔铁1、陶瓷球压 块2)、控制阀结构、针阀8、喷油器体9、针阀体12。其中,控制阀结构置于喷油器体9内,控制 阀结构顶面与陶瓷球压块2配合,针阀8位于控制阀结构下面,与控制阀结构的下部内腔滑 动配合,针阀8顶面与控制阀结构之间形成控制腔13。
[0038] 本实用新型的主要技术构思是采用三通路电控喷油器控制阀结构,在工作过程 中,使控制阀结构的出油量孔与进油量孔不同时与控制腔连通;使出油量孔控制针阀开启 速度、进油量孔控制针阀关闭速度;具体通过如下方式实现:
[0039] 配合3、4所示,控制阀结构主要包括控制阀上座3、控制阀片4、控制阀片弹簧5、控 制阀下座6。
[0040] 配合图5a、5b所示,控制阀上座顶面3a用于与陶瓷球压块2底面接触配合(配合图3 所示);控制阀上座内设置有上下贯通的中孔3e、3f,控制阀上座底面加开设有槽体3i,槽体 3i优选采用以控制阀上座底面3d中心为圆心的圆环槽。控制阀上座侧面开通进油量孔幻, 进油量孔3j与槽体3i相通。
[0041] 配合图6所示,控制阀下座顶面6a用于与控制阀上座底面3d紧密接触配合。控制阀 下座6内设置有上下贯通的腔体,该腔体优选为上粗下细的阶梯腔体(上段粗阶梯腔体6c、 下段细阶梯腔体6e),控制阀片4用于置于控制阀上座底面3d以下、控制阀下座的上段粗阶 梯腔体6c内。
[0042]配合图7c、7d所示,控制阀片4内设置有上下贯通的出油量孔,优选地,出油量孔分 为上、中、下三段,内径分别为上段4d大于下段4g大于中段,中段为出油节流孔4f。控制阀片 顶面4e用于与控制阀上座底面3d压紧或分离,当压紧时,控制阀片顶面4e覆盖住槽体3i,控 制阀片内的出油量孔与控制阀上座的中孔3e、3f连通;控制阀片底面4h用于安装控制阀片 弹簧5;优选地,可在控制阀片底面4h开设有回位弹簧孔或回位弹簧凸台4j,用于安装控制 阀片弹簧5。
[°043]本实用新型的电控喷油器及其控制阀结构的工作原理如下:
[0044]在喷油器不工作的情况下,控制阀片4的各面所受燃油压力大小相同,控制阀片弹 簧5压紧控制阀片4,实现控制阀片顶面4e与控制阀上座底面3d间的压紧与密封。
[0045] 在喷油器加电开启过程中,电磁力驱动衔铁1的抬高,陶瓷球压块2的底面提升并 与控制阀上座顶面3a间形成燃油流通通道,高压燃油流经出油节流孔4f从燃油通道流出, 控制阀片4的上段4d (相当于上表面内腔)内的压力降低,在控制阀片弹簧5及控制阀片4上 下表面压差的共同作用下,控制阀片顶面4e压紧控制阀上座底面3d,实现控制阀进油量孔 3 j与控制腔13隔离,随控制腔13持续泄压,针阀8开启。
[0046] 在喷油器断电关闭过程中,随电磁力减小,衔铁弹簧驱动衔铁1压紧陶瓷球压块2, 封闭陶瓷球压块2底面与控制阀上座顶面3a间的泄油通道,控制阀片4的上段4d(相当于上 表面内腔)内压力首先升高,当控制阀片顶面所承受的上段4d内压力与进油量孔3j连通的 圆环槽3i的压力高于控制阀片弹簧5预紧力与控制阀片下面液压力的合力的情况下,控制 阀片4向下运动,控制阀片顶面4e与控制阀上座底面3d分离,实现控制阀进油量孔3 j与控制 腔13连通,高压燃油通过进油量孔3 j流入控制腔13蓄压,随控制腔13内的压力升高,喷油器 针阀8关闭。
[0047] 再配合图7a、7b所示,控制阀片4优选呈圆柱型,其圆柱侧面4a设置有一个或多个 扁位4b,优选为4个扁位,圆柱侧面4a用于与控制阀下座腔体形成滑动配合面。控制阀片底 面设有沟槽4c,优选一字型或十字型沟槽,沟槽4c边界与扁位4b边界相连接。通过上述设 置,可为进油量孔3j与控制腔13之间连通增加一条通路,进一步提高了针阀的关闭速度。 [0048] 本实用新型的电控喷油器,再配合图3、图4所示,其中的针阀是采用一体式结构, 针阀8中部设有凸台或卡簧结构11,凸台或卡簧结构11上表面安装针阀弹簧调压垫片1〇,针 阀弹簧调压垫片1〇上部安装有针阀弹簧7,针阀弹簧7顶面与控制阀下座底面接触,优选地, 配合图6所示,控制阀下座底面6f上还可设置台阶圆环柱6g。台阶圆环柱6g主要用于套接针 簧弹簧7。上述控制阀下座顶面6a与控制阀上座底面3d接触可通过针阀弹簧7的预紧力实现 压紧密封。
[0049]另外,与现有技术类似,本实用新型的针阀也可采用上下分体式的控制柱塞与油 针配合形式。
[0050]综上所述,本实用新型的电控喷油器及控制阀结构,通过参数优化,实现喷油器控 制阀片在不同喷油器工作状态下在控制阀下座腔体内上下运动。在喷油器开启过程中,因 控制阀片顶面压紧控制阀上座底面,控制阀进油量孔与控制腔分割,实现控制阀出油量孔 捏制针_的升妇a桎的欢采;在喷油器天闭过程中,控制阀出油量孔的出口封闭,控制阔片 向下运动,与控制阀上座产生缝隙,控制阀进油量孔与控制腔连通,实现控制阀进油量孔控 制针阀关闭过程的效果。通过进油量孔、出油量孔分别控制针阀的关闭及开启,具有动态泄 露损失小,控制阀参数调整灵活性高、生产工艺性好的优点,适于推广应用。
[0051]以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上 的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均 落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,包括控制阀上座、控制阀下座、控制阀 片和控制阀片弹簧; 所述控制阀上座,其内设置有上下贯通的中孔,其底面开设有槽体,其侧面开通进油量 孔,所述进油量孔与槽体相通; 所述控制阀下座,其内设置有上下贯通的腔体,其顶面用于与控制阀上座底面紧密接 触配合; 所述控制阀片,其内设置有上下贯通的出油量孔,其用于置于控制阀上座底面以下、控 制阀下座的腔体上部,其顶面用于与控制阀上座底面压紧或分离,当压紧时,其顶面覆盖住 所述槽体,其内的出油量孔与控制阀上座的中孔连通;其底面用于安装所述控制阀片弹簧; 其侧面用于与控制阀下座的腔体形成滑动配合面。
2. 根据权利要求1所述的电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,所述槽体采用以控制 阀上座底面中心为圆心的圆环槽。
3. 根据权利要求1所述的电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,所述控制阀下座内的 腔体为上粗下细的阶梯腔体,所述控制阀片用于置于控制阀上座底面以下、控制阀下座的 上段粗阶梯腔体内。
4.根据权利要求1所述的电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,所述控制阀下座底面 设置台阶圆环柱。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,所述控制阀 片呈圆柱型,其圆柱侧面设置有一个或多个扁位,所述圆柱侧面用于与控制阀下座腔体形 成滑动配合面。
6. 根据权利要求5所述的电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,所述控制阀片底面设 有沟槽,所述沟槽边界与扁位边界相连接。
7. 根据权利要求1-4任一项所述的电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,所述控制阀 片的出油量孔分为上、中、下三段,内径分别为上段大于下段大于中段,所述中段为出油节 流孔。
8.根据权利要求1-4任一项所述的电控喷油器的控制阀结构,其特征在于,所述控制阀 片底面开设有回位弹簧孔或回位弹簧凸台,用于安装所述控制阀片弹簧。
9. 一种电控喷油器,包括喷油器体、电控启闭件、针阀,其特征在于,还包括权利要求1-8任一项所述的控制阀结构,所述控制阀结构置于喷油器体的腔体内,所述电控启闭件底面 与控制阀上座顶面的中孔配合; 所述针阀上部滑动设置于控制阀下座腔体内,针阀顶面与控制阀片弹簧底面接触,所 述控制阀片与针阀顶面之间形成控制腔; 所述针阀采用上下分体式的控制柱塞与油针配合形式,或采用一体式结构。
10.根据权利要求9所述的电控喷油器,其特征在于,所述针阀中部设有凸台或卡簧结 构,所述凸台或卡簧结构上表面安装针阀弹黉调压塾片,所述针阀弹簧调压塾片上部安装 有针阀弹簧,所述针阀弹簧顶面与控制阀下座底面接触。
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