CN209781103U - 一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器 - Google Patents

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吴小勇
庄福如
鞠得雨
沙有胜
王进
钱音瑶
赵波
李明
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一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器,包括电磁执行器、上弹簧、衔铁、衔铁座、阀座、下弹簧、油嘴阀体、油嘴针阀、紧帽和喷油器本体,在衔铁、衔铁座、阀座之间设置了独特的进出油路,通过电磁执行器和液压推力原理来实现喷油嘴的快速开启和关闭,克服了御压过程中卡堵现象,提高共轨喷油器的运行可靠性和稳定性。它不仅能同时实现减少开启时间和关闭时间,而且取消了刚性长阀杆传输,响应速度快,功率密度高,体积和重量都比现技术小,结构巧妙,能满足高效节能柴油机的配套要求,理想地克服了共轨喷油器普遍存在的御压过程中卡堵现象,提高这种高压共轨喷油器的运行可靠性和稳定性。

Description

一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器
技术领域:
本实用新型专利涉及柴油机用电控共轨式喷油器,尤其涉及共轨喷油器电磁执行器稳定可靠执行装置。
背景技术:
在共轨喷油器总成工作过程中,从喷油器开始接受到喷射脉冲信号,到喷油器实现喷射,需要经历一定的延迟时间,这个延迟时间被称为开启延迟时间;而从喷油器接受到喷射关闭脉冲信号,到实现喷射关闭也需要经历一定的延迟时间,这个延迟时间被称为关闭延迟时间;对喷油器来讲,开启延迟和关闭延迟时间越短,说明喷油器的响应越快,而喷油器响应越快,越有利于喷油器的工作稳定性,有利于提高喷油器总成所适应的发动机转速,也有利于提高发动机的功率密度。为了控制喷油器总成喷射的持续期,目前通用的控制阀的方案是设置一个伺服机构,伺服机构中设有进、出油量孔,利用进、出油量孔的流量差,实现对伺服机构内轨压的控制,进而实现对响应时间的控制。
现有的共轨喷油器采用长阀杆传递,反应迟钝,结构复杂,不能同时实现减少开启时间和关闭时间,功率密度小,体积和重量都有缩小的空间,不能满足高效节能柴油机的配套要求,因此,申请人设计了一种液控快速响应型共轨喷油器,利用特定结构的衔铁、衔铁座、阀座和油嘴偶件形成喷油启闭自动调节的液压控制系统,这种控制系统喷油嘴偶件无需阀杆刚性机械驱动就能实现快速的启动和关闭,缩短开启和关闭的延迟时间,提高功率密度。这种液控快速响应型共轨喷油器申请人已另案保护,其结构如图1-图5所示,它包括电磁执行器1、上弹簧2、衔铁3、衔铁座4、阀座5,下弹簧6、油嘴阀体7、油嘴阀针8、紧帽9和喷油器本体10,其中核心改进零件是衔铁3、衔铁座4、阀座5和油嘴阀针8,其工作原理如下:
共轨管内的高压燃油通过主进油孔11进入、座体进油孔41、阀座进油孔55、偶件进油孔71和偶件高压腔72构成油路通道,上压力油腔12通过上节流孔44、下端进油腔46与座体进油孔41相通,高压通道53、中心腔54通过下节流孔52与偶件进油孔71相通,偶件高压腔72通过竖直节流孔51与下端进油腔46相通。
当电磁执行器1失电时候,由于上弹簧2的预紧力F1作用,衔铁3的密封锥面段31与衔铁座4的锥孔面42机械密封配合;在不考虑节流损失的条件下,此时高压通道53和偶件高压腔72内的液体压强与共轨管内的压强相同,由于高压通道53施加给油嘴阀针8向下的液压力F2的受力面积S1比偶件出油腔13施加给油嘴阀针8的向上的液压力F3的受力面积S2大,因此F2>F3,在下弹簧6的预紧力F4和高压通道53内的高压燃油的液压作用力F2的合力作用下,F4+F2>F3,油嘴阀针8被密封在油嘴阀体7的座面上,喷油器处于关闭状态,喷油器不喷油;
当喷油器需要喷油时,电磁执行器1得电,电磁执行器1对衔铁3施加了向上的电磁吸力F5,电磁吸力F5克服上弹簧2的预紧力F1,衔铁3上行,衔铁3的密封锥面段31离开衔铁座4的锥孔面42,斜通道43内的液体压强迅速降低,由于压强差的作用,高压通道53内的高压燃油通过竖直节流孔51和下端进油腔46流向斜通道43,而中心腔54的高压燃油与高压通道53相通,这路油进入衔铁座坑49,从回油孔47进入回油腔48实现泄压;由于下节流孔52的流量A2和竖直节流孔51的流量A1的流量比a为:0.4<a<1,因此高压通道53内的燃油与压强逐渐降低,当压强降低到F4+F2<F3时,油嘴阀针8离开油嘴阀体7的喷油座面,喷油器实现燃油喷射。喷射的开启延迟时间T1取决于流量比a、S1、S2、F4;相比较常规的电控共轨喷油器,本方案设计的喷油器取消了类似于阀组件的中间机械传递机构,由高压通道53内的液体压力变化直接对油嘴阀针8的受力控制。
当喷油器喷射需要结束时,对电磁执行器1施加的电压被切断,电磁力F5消失,由于上弹簧2的预紧力F2的作用,衔铁3的密封锥面段31被压紧到衔铁座4的锥孔面42上,斜通道43的泄压通道被封闭,高压燃油一路经过下节流孔52进入高压通道53,另一路高压燃油通过上节流孔44、下端进油腔46传递到竖直节流孔51也进入高压通道53中,此时高压通道53内的液体压强迅速上升,当上升到F4+F2>F3时,油嘴阀针8被密封在油嘴阀体7的座面上,喷油器喷射关闭;喷射关闭延迟时间T2取决于流量比a、S1、S2、F4和上节流孔44的流量速度A3;相比较现有共轨喷油器中的阀组件的阀杆机械传递机构,在喷射需要结束时,高压燃油除了可通过下节流孔52进入高压通道53之外,还可以通过竖直节流孔51进入高压通道53,由此提高了高压通道53内燃油压强的提升速度,进而减少了达到喷射关闭所需要的F4+F2>F3这个条件的时间,即减少了关闭延迟时间T2,进一步提高了响应速度。
为了进一步提高这种液控快速响应型高压共轨喷油器的运行可靠性,申请人又对其御压防卡堵功能进行了研究,实用新型了一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器。
实用新型内容:
本实用新型的目的是提供一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器,它不仅能同时实现减少开启时间和关闭时间,而且取消了刚性长阀杆传输,响应速度快,功率密度高,体积和重量都比现技术小,结构巧妙,能满足高效节能柴油机的配套要求,而且理想地克服了共轨喷油器普遍存在的御压过程中卡堵现象,提高这种高压共轨喷油器的运行可靠性和稳定性。
本实用新型采取的技术方案是:
一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器,其特征是:包括电磁执行器、上弹簧、衔铁、衔铁座、阀座、下弹簧、油嘴阀体、油嘴阀针、紧帽和喷油器本体,油嘴阀针和油嘴阀体的结合体套装在紧帽中,阀座,衔铁座和衔铁依次放在油嘴阀体的上端面上,下弹簧设置在中心腔中并压迫油嘴阀针的顶面,紧帽的上端和喷油器本体密封连接,上弹簧设置在电磁执行器与衔铁之间;在喷油器本体上设有主进油孔,电磁执行器安装在喷油器本体中,主进油孔与衔铁座上的座体进油孔密封对接,电磁执行器的下端与衔铁的吸铁体相对应;在电磁执行器上设有排屑御压油道,排屑御压油道的下端与衔铁座的衔铁座坑和衔铁的吸铁体之间形成端面御压环槽相通。
这种电控高压共轨喷油器,控制原理与现有技术不同,喷油嘴偶件无需机械驱动就能实现快速的启动和关闭,且能同时缩短开启延迟和关闭延迟的时间,结构巧妙,可实现喷射过程中同时减少开启延迟时间和关闭延迟时间,提高响应速度,提高喷油器工作稳定性,从而实现减少喷射持续期的效果,达到提高功率密度的目的,还能在幅度减少不完全燃烧产生的废气排放,节能环保。同时喷油器的体积和重量都比现有结构的喷油器小,能满足现行高效节能环保、小型化、轻重化的柴油机的发展要求。
这种电控高压共轨喷油器除了能减少燃油喷射时的开启延迟时间和关闭延迟时间,提高响应速度外,还能理想地克服了共轨喷油器普遍存在的御压过程中卡堵现象,在电磁执行器上设有排屑御压油道,并使排屑御压油道的下端与衔铁座的衔铁座坑和衔铁的吸铁体之间形成端面御压环槽相通,这样就使压力油液在御压阶段直接从排屑御压油道排出,使得因各种因素落入压力油中的固体颗粒杂质直接排出,杂质不会进入电磁执行器与衔铁之间,消除了衔铁上下滑移过程中因受到顶面固体杂质而引起的卡堵现象,进一步提高了共轨喷油器的运行可靠性和稳定性。
附图说明:
图1为液控快速响应型共轨喷油器的结构示意图;
图2为衔铁的结构示意图;
图3为衔铁座的结构示意图;
图4为阀座的结构示意图;
图5为油嘴阀针的结构示意图;
图6为本实用新型的结构示意图;
图中:1-电磁执行器;2-上弹簧;3-衔铁;4-衔铁座;5-阀座;6-下弹簧;7-油嘴阀体;8-油嘴阀针;9-紧帽;10-喷油器本体;11-主进油孔;12-上压力油腔;13-偶件出油腔;14-排屑御压油道;15-端面御压环槽;31-密封锥面段;32-吸铁体;33-导向柱;34-容油槽;35-弹簧座孔;41-座体进油孔;42-锥孔面;43-斜通道;44-上节流孔;45-导向孔;46-下端进油腔;47-回油孔;48-回油腔;49-衔铁座坑;51-竖直节流孔;52-下节流孔;53-高压通道;54-中心腔;55-阀座进油孔;71-偶件进油孔;72-偶件高压腔;73-阀针导向孔;81-导向段;82-过渡段;83-执行段;84-柱面进油槽。
具体实施方式:
下面结合附图举例说明本实用新型的具体实施方式:
实施例1:一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器,如图1-图6所示,包括电磁执行器1、上弹簧2、衔铁3、衔铁座4、阀座5,下弹簧6、油嘴阀体7、油嘴阀针8、紧帽9和喷油器本体10,在所述衔铁3上设有密封锥面段31、吸铁体32、导向柱33、容油槽34和弹簧座孔35,密封锥面段31设置在吸铁体32与导向柱33之间,容油槽34设置在导向柱33上,且位于密封锥面段31的下方,弹簧座孔35设置在吸铁体32的顶面中心;在衔铁座4上设有座体进油孔41、锥孔面42、斜通道43、上节流孔44、导向孔45、下端进油腔46、回油孔47、回油腔48和衔铁座坑49,锥孔面42与导向孔45同轴设置,且锥孔面42设置在导向孔45的上端口,斜通道43的上端与导向孔45相通,在衔铁3处于自由状态下,斜通道43的上端与容油槽34相通,斜通道43的下端与下端进油腔46相通,回油孔47的上端与衔铁座坑49相通,回油孔47的下端与回油腔48相通,回油腔48设置在衔铁座4的下端面上,且与导向孔45相通,上节流孔44一端与座体进油孔41相通,上节流孔44另一端与下端进油腔46相通,衔铁3通过导向柱33套装在衔铁座4的导向孔45中,容油槽34与导向孔45之间形成上压力油腔12,衔铁3的密封锥面段31密封地座落在衔铁座4的锥孔面42上,吸铁体32位于衔铁座坑49中;在阀座5上设有竖直节流孔51,下节流孔52,高压通道53、中心腔54和阀座进油孔55,高压通道53下端与中心腔54相通,高压通道53的上端通过下节流孔52与阀座进油孔55相通,竖直节流孔51设置在高压通道53与回油腔48之间,阀座进油孔55与衔铁座4上的座体进油孔41对接;竖直节流孔51和下节流孔52的流量比为a=0.45;在油嘴阀体7上设有偶件进油孔71、偶件高压腔72和阀针导向孔73,偶件高压腔72设置在阀针导向孔73的路径上,偶件进油孔71的上端与阀座进油孔55相对接,偶件进油孔71的下端与偶件高压腔72相通;所述油嘴阀针8包括导向段81、过渡段82、执行段83和柱面进油槽84,过渡段82设置在导向段81和执行段83之间,柱面进油槽84沿柱面倾斜地设置在导向段81和执行段83之间,油嘴阀针8套装在油嘴阀体7的阀针导向孔73中,偶件高压腔72通过柱面进油槽84与偶件出油腔13相通;在喷油器本体10上设有主进油孔11,电磁执行器1安装在喷油器本体10中,主进油孔11与衔铁座4上的座体进油孔41密封对接,电磁执行器1的下端与衔铁3的吸铁体32相对应;油嘴阀针8和油嘴阀体7的结合体套装在紧帽9中,阀座5,衔铁座4和衔铁3依次放在油嘴阀体7的上端面上,确保主进油孔11、座体进油孔41、阀座进油孔55和偶件进油孔71共线设置,下弹簧6设置在中心腔54中并压迫油嘴阀针8的顶面,紧帽9的上端和喷油器本体10密封连接,上弹簧2设置在电磁执行器1与衔铁3之间,上弹簧2的下端位于弹簧座孔35内;在电磁执行器1上设有排屑御压油道14,排屑御压油道14的下端与衔铁座4的衔铁座坑49和衔铁3的吸铁体32之间形成端面御压环槽15相通。
在电磁执行器1上设置排屑御压油道14,且排屑御压油道14的下端与端面御压环槽15相通,这样就使压力油液在不喷油的御压阶段直接从排屑御压油道14排出,使得因各种因素落入压力油中的固体颗粒杂质直接排出,不会进入电磁执行器1与喷油器本体10之间滑动配合副中,确保电磁执行器1上下自由滑移,从而防止共轨喷油器在的御压过程中出现电磁执行器1的滑移卡堵现象。进一步提高高压共轨喷油器的运行可靠性和稳定性。
本实用新型的控制原理与现有技术不同,喷油嘴偶件无需机械驱动就能实现快速的启动和关闭,且能同时缩短开启延迟和关闭延迟的时间,结构巧妙,可实现喷射过程中同时减少开启延迟时间T1和关闭延迟时间T2,提高响应速度,提高喷油器工作稳定性,从而实现减少喷射持续期的效果,达到提高功率密度的目的,还能在幅度减少不完全燃烧产生的废气排放,节能环保。
同时喷油器的体积和重量都比现有结构的喷油器小,能满足现行高效节能环保、小型化、轻重化的柴油机的发展要求。
实施例2:与实施例1不同之处在于,柱面进油槽84按螺旋线分布在导向段81和执行段83之间,竖直节流孔51和下节流孔52在相同液体压力下的流量比为a=0.73。
本实用新型的实施方式很多,在此不逐一罗列,只要采取本实用新型等功能代换的一切方案均属本实用新型的保护范围。

Claims (1)

1.一种具有御压防卡堵功能的共轨喷油器,其特征是:包括电磁执行器(1)、上弹簧(2)、衔铁(3)、衔铁座(4)、阀座(5),下弹簧(6)、油嘴阀体(7)、油嘴阀针(8)、紧帽(9)和喷油器本体(10),油嘴阀针(8)和油嘴阀体(7)的结合体套装在紧帽(9)中,阀座(5),衔铁座(4)和衔铁(3)依次放在油嘴阀体(7)的上端面上,下弹簧(6)设置在中心腔(54)中并压迫油嘴阀针(8)的顶面,紧帽(9)的上端和喷油器本体(10)密封连接,上弹簧(2)设置在电磁执行器(1)与衔铁(3)之间;在喷油器本体(10)上设有主进油孔(11),电磁执行器(1)安装在喷油器本体(10)中,主进油孔(11)与衔铁座(4)上的座体进油孔(41)密封对接,电磁执行器(1)的下端与衔铁(3)的吸铁体(32)相对应;在电磁执行器(1)上设有排屑御压油道(14),排屑御压油道(14)的下端与衔铁座(4)的衔铁座坑(49)和衔铁(3)的吸铁体(32)之间形成端面御压环槽(15)相通。
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