CN106593722A - 一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，包括喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、喷嘴。喷油器体内开有蓄压腔，同主进油孔和限流阀组件相连通，保证大脉宽喷油时，各缸喷油过程的稳定。限流阀组件底部加工有谐振通孔和谐振节流孔，有效地减小了通过限流阀组件的燃油的波动。通过孔板节流孔、环形侧面油路的两路进油，加快了控制腔的建压过程，提高了针阀落座的响应速度。针阀体表面设置微米级别深度的刻沟，能够有效的改善空穴流动的稳定性，降低了喷油器穴蚀程度。针阀组件内加工的孔板结构，有效地减小了喷油过程中的动态回油量，实现了微动态回油的特点。

Description

一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种发动机喷油装置，具体地说是高压共轨喷油装置。

背景技术

目前市场上开始逐步采用高速电磁阀式喷油器以适应最新的排放法规。这种电控喷油器突出的特点在于利用电控单元输出的电信号控制高速电磁阀，来实现灵活的喷油规律。采用高速电磁阀的喷油器，其***响应快，控制精度高，具有多次喷射的能力。但这种电控喷油器也存在需要改进的地方：在喷油过程中，一直存在高压燃油流经进、出油节流孔。这部分高压燃油由油泵加压而来，却没有做功直接回到油箱，动态回油量大，造成能量损失。随着喷油器工作的逐渐增高，流速加快，喷油器内空穴和穴蚀程度明显加强，喷油器可靠性下降。

此外，多次喷射喷油规律的精确控制是柴油机高压共轨电控喷油***的最大优势和关键技术。高压共轨***多次喷射中，喷射引起的水击压力波动直接影响到多次喷射理想喷油规律的实现，进而影响柴油机的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供在多次喷射时，能保证燃油压力波动小，同时可实现微动态回油，针阀快速响应、无静态泄漏功能和降低穴蚀的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、喷嘴、下行高压油路，喷油器头安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与喷油器体下端部相连；

所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑控制滑块，限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼弹簧，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑控制滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞里设置活塞盲孔和限流孔，支撑控制滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座里设置谐振通孔和谐振节流孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，谐振通孔和谐振节流孔均连通轴向中心通孔和过渡油腔；

所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置在阀座下方，中间块里设置回油孔、中间油路、下行进油孔，回油孔在平衡阀杆的控制下与油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、孔板、针阀体、针阀座，针阀限位套位于针阀座里，孔板位于针阀限位套里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于针阀座里，孔板与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置孔板复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，孔板的上端面分别设置低压口、高压口，孔板里设置节流孔，节流孔分别连通低压口和控制腔，高压口连通下行进油孔，孔板与其外部的针阀限位套之间形成侧面油路，针阀体与针阀座之间形成盛油槽；

所述喷嘴包括喷孔和刻沟，喷孔加工于针阀座上，刻沟设置与长针阀下端部表面上；

中间油路连通低压口，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中间块、针阀座连通盛油槽，下行进油孔连通下行高压油路。

本发明还可以包括：

1、所述刻沟具***于长针阀落座时形成的密封锥面和针阀体下端部之间，刻沟的数目为喷孔数目的整数倍，刻沟的深度为微米级。

2、喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑控制滑块整体向下位移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑控制滑块整体恢复到初始位置。

3、线圈通电时，平衡阀杆向上运动，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油路和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，回油孔与油箱断开。

4、谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

本发明的优势在于：本发明采用了控制腔内置孔板的结构。这种孔板的结构能够显著地减少喷油过程中燃油的动态回油量，有效地降低了能源损耗，提高了***的经济性。本发明采用了蓄压腔结构，可以大大改善整个喷油***的压力波动，特别是可以减小各个喷油器喷油时的互相干扰。本发明结构上采用了限流阀组件，有效避免了异常喷油等不正常情况的发生，并且在限流阀组件中加入了谐振结构，减小了燃油压力波动，保证正常稳定的喷油过程的同时提高了燃油经济性和喷油器工作的可靠性。本发明通过电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，有利于提高针阀的响应速度和控制精度，提供了灵活的喷油规律，有效的改善了柴油机的排放稳定性与经济性。本发明采用了刻沟结构，根据实际工况的要求，匹配刻沟的直径、深度和数目，使其改善空穴流动的稳定性，降低喷油器穴蚀程度的效果最佳。针阀组件部分内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为限流阀组件示意图；

图3为电磁阀组件示意图；

图4为针阀组件示意图；

图5为A-A视图；

图6为本发明喷嘴部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-6，本发明包括喷油器头1、限流阀组件3、电磁阀组件5、针阀组件6、喷嘴7、紧帽9、喷油器体10。喷油器头1通过螺纹进行配合连接安装在喷油器体10上，并通过放置在喷油器体10上的密封圈2进行密封。喷油器头1内设置主进油孔12，并与喷油器体10内的蓄压腔11连通。蓄压腔11下方设有限流阀组件3。限流阀组件3安装在喷油器体10内部，其主要结构包括有挡圈13、阻尼弹簧14、球阀16、支撑控制滑块17、球阀复位弹簧22、球阀复位弹簧座23、限流活塞24、限位弹簧座26。其中，限流孔15以及活塞盲孔25加工在限流活塞24上，轴向中心通孔18加工在支撑控制滑块17上，这样保证了燃油可以顺利流向下方油路。喷油器体10下方依次设有电磁阀组件5、针阀组件6，通过紧帽9进行装配连接。电磁阀组件5主要结构包括有电磁阀复位弹簧座27、线圈28、衔铁29、阀座30、中间块34、平衡阀杆35、电磁铁36、电磁阀复位弹簧37。衔铁29和平衡阀杆35组合安装在阀座30内部。回油孔31、下行进油孔32、中间油路33等加工在中间块34内部。位于喷油器底部的针阀组件6主要结构包括孔板39、孔板复位弹簧40、针阀限位套41、针阀体42、针阀座43、针阀复位弹簧44。中间块34同针阀限位套41和针阀体42形成控制腔45。孔板39放置于控制腔45内。针阀体42安装在针阀座43内，套有针阀复位弹簧44的针阀体42上端部设置在针阀腔里，针阀体42与针阀座43之间设置盛油槽8。针阀座43上加工喷孔49，针阀体42表面设置微米级别深度的刻沟50。

图1为本发明蓄压孔板式电控喷油器的整体结构示意图，喷油器体10上开有蓄压腔11，蓄压腔11与喷油器头1上的主进油孔12相连通。限流活塞24内油腔依次通过活塞盲孔25和开在其上的限流孔15与蓄压腔11相连通。喷油器头1与喷油器体10通过螺纹线进行装配，密封圈2将二者进行密封。当输送进来的高压燃油通过主进油孔12进入喷油器内部时，通过蓄压腔11中的燃油会向下经过限流阀组件3。燃油从限流阀组件3流出后流经下行高压油路4进入控制腔45和盛油槽8。喷油器体10下方依次布置有电磁阀组件5、针阀组件6。在电磁阀组件5内，通过电磁力控制着衔铁29和平衡阀杆35的抬起和落座。当线圈28通电时，平衡阀杆35向上抬起，回油孔31开启，控制腔45中燃油依次流经节流孔46和中间油路33，通过回油孔31泄油。故控制腔45内燃油压力下降，与盛油槽8内压力形成燃油压差，使得针阀体42抬起，喷油开始。该过程中，针阀限位套41起到限制针阀体42的位移的作用。线圈28断电时，平衡阀杆35向下落座时，回油孔31关闭，燃油通过下行进油孔32进入其下游侧的高压口38，高压口38在中间块34下端表面形成一个环形油槽，包围着圆形低压口48。环形油槽和圆形低压口48内的高压燃油的油压与控制腔45内油压形成压差，使得孔板39克服孔板复位弹簧40的弹簧力向下运动，打开了孔板39的侧面油路47。流经中间油路33和下行进油孔32的高压燃油通过环形侧面油路47和节流孔46两路迅速进入控制腔45，并快速建立油压，使得针阀体42落座，从而结束喷油过程。针阀体42安装在针阀座43内部，并被针阀复位弹簧44压紧。针阀座43和电磁阀组件5都安装在紧帽9内部，并由喷油器体10以及螺纹线紧固。针阀座43内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。它由挡圈13、阻尼弹簧14、球阀16、支撑控制滑块17、球阀复位弹簧座23、限流活塞24、限位弹簧座26等组成。限流阀组件3通过蓄压腔11设置在喷油器体10内部。挡圈13不仅对整体限流阀组件3起到了限位作用，而且与限位弹簧座26进行配合，一方面作为阻尼弹簧14的弹簧座，另一方面限制了限流活塞24的最大位移。在阻尼弹簧14和球阀复位弹簧22的弹簧预紧力作用下，球阀16同限流活塞24的下端面和支撑控制滑块17的上端面配合。球阀复位弹簧座23在球阀复位弹簧22的弹簧力作用下，被压紧在底部，其上部变截面处形成球阀16的落座面。高压燃油通过蓄压腔11进入限流活塞24内的活塞盲孔25，流经限流孔15进入到支撑控制滑块17的轴向中心通孔18。由轴向中心通孔18流出的燃油经过谐振通孔19和谐振节流孔21进入过渡油腔20。通过设置加工谐振通孔19和谐振节流孔21，降低了通过两孔的燃油压力波的幅值。此外，加工的谐振节流孔21中有一段孔径较谐振通孔19更小，故节流效果更强烈，导致了从两孔流过的燃油流速不同，使得原本同相位的燃油压力波产生了相位差，两股燃油压力波叠加后相互抵消，进而使得压力波动大大减小。从过渡油腔20流出的燃油经过下行高压油路4通向下方油路。当喷油器正常工作时，喷孔49喷出燃油，使得过渡油腔25内的燃油压力下降。由于限流孔15对燃油的节流作用，使得限流活塞24内的活塞盲孔25和蓄压腔11内的燃油压力升高，与过渡油腔20内燃油压力形成压差，故限流活塞24、球阀16和支撑控制滑块17三者整体向下位移，这就对喷油器喷射的燃油进行了一定的补偿，但不会使得球阀16落座在球阀复位弹簧座23上。当喷油停止工作时，随着燃油流过限流孔15，限流活塞24上下表面的压差会逐渐减小，在球阀复位弹簧22的作用下，限流活塞24、球阀16和支撑控制滑块17三者又恢复到初始位置。当喷孔49持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，使得喷油器出现异常工作状态时，限流活塞24的下方过渡油腔20的油压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞24压紧球阀16落座在球阀复位弹簧座23上，阻止了燃油继续流通。由于切断了燃油供给，喷油器停止工作，这就一定程度上降低了异常喷油情况的发生，提高了燃油经济性和喷油器工作的稳定性。

图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。它由电磁阀复位弹簧座27、线圈28、衔铁29、阀座30、中间块34、平衡阀杆35、电磁铁36、电磁阀复位弹簧37等构成。电磁阀复位弹簧座27、线圈28、电磁铁36和电磁阀复位弹簧37内置在喷油器体10内，其中电磁阀复位弹簧座27通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧37在电磁阀复位弹簧座27和衔铁29二者之间，衔铁29和平衡阀杆35设置在处于喷油器体10下方的阀座30内部。中间块34处于阀座30下方。当喷油器开始喷油时，线圈28通电，与衔铁29和电磁铁36形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡阀杆35上移，处于中间块34中的回油孔31打开。这时，控制腔45内的燃油依次通过中间油路33和回油孔31回油至油箱，控制腔45内燃油压力下降，针阀体40上表面受压减小，与盛油槽8内的燃油压力形成压差。针阀体42向上抬起，开启喷孔49喷油。当喷油器停止喷油时，线圈28断电，由于衔铁36和平衡阀杆35紧密结合为一体，故它们共同受到电磁阀复位弹簧37的弹簧预紧力作用向下运动，而被压紧在中间块34上端面上，并堵住了回油孔31。与此同时，中间块内部的下行进油孔32进油，流入下方针阀组件6。

图4为本发明针阀组件部分结构示意图。针阀组件5主要结构包括孔板39、孔板复位弹簧40、针阀限位套41、针阀体42、针阀座43、针阀复位弹簧44。喷油开始之前，整个控制腔45是处于液压平衡状态，均充满高压燃油。而孔板39由于受孔板复位弹簧40弹簧预紧力的作用被顶起，并堵住高压口38。当线圈28通电，电磁阀的平衡阀杆35抬起后，回油孔31打开。控制腔45内的燃油依次流经孔板39上的节流孔46和中间油路33进行回油。随着控制腔45内燃油压力下降，针阀体42克服针阀复位弹簧42的弹簧预紧力向上抬起，开始喷油。在喷油过程中，节流孔46的存在使得控制腔45内的燃油压力比中间油路33内的燃油压力高，其压力差值和弹簧力的合力足以克服高压口38形成的环形油槽内的燃油压力，这样一来，孔板39一直被紧压在中间块32的下端面，堵住了下行进油孔32进入其下游侧的环形油槽，阻止了高压燃油的进入，有效地减少了喷油过程中流回低压油箱的高压燃油量。当线圈28断电，电磁阀的平衡阀杆35落座后，回油孔31被堵住。由于控制腔45内油压高于中间油路33油压，在压差的作用下，控制腔45内燃油回流到中间油路33中，中间油路33内燃油压力上升直到压差归零。高压口38内高压燃油同控制腔45内的燃油压力形成压差，使得孔板39克服孔板复位弹簧41的弹簧预紧力，孔板39下移打开，与此同时，孔板39周围环形侧面油路47打开。高压燃油流经下行进油孔32，通过节流孔46和环形侧面油路47两路进入控制腔45，控制腔45内油压快速建立，针阀迅速落座，喷油停止。

图5为针阀体42的截面A-A放大图。其弧形面可以很好的起到导向作用。

图6为喷嘴部分结构示意图。它由喷孔49和刻沟50构成。针阀体42运动过程中，密封锥面打开，燃油从盛油槽8经过密封锥面、刻沟50流向喷孔49。刻沟50改变了燃油的流向和速度大小，进而调整了喷孔入口处的流向和速度大小，增大了喷孔49有效流通面积，降低了空穴初生程度，稳定了喷孔49内部空穴流动，减缓了喷油量的波动，降低了孔内穴蚀程度。

由上述工作过程可知，本发明一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器的喷油过程中，内置于针阀组件6中的孔板39结构，大大减小了喷油过程中的动态回油量，保证了微动态回油的特点。通过孔板39的节流孔46、环形侧面油路47的两路进油，加速了控制腔45的建压过程，提高了针阀落座的响应速度。喷油器体10内装有的限流阀组件3，有效的阻止了异常喷油状态的持续进行，其中，谐振结构的加入有效减小了燃油压力波动，保证了工作过程的稳定性与燃油经济性。整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆35的运动，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高，可变喷油规律的要求。针阀体42表面设置的刻沟50，有效改善了空穴流动的稳定性，降低了喷油器穴蚀程度。本发明应用于共轨***上时，在大油量喷射状态下，采用蓄压腔11的结构能有效减小共轨压力波动，从而减少了各缸喷油过程的均匀性和稳定性下降现象的发生。

Claims (9)

1.一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、喷嘴、下行高压油路，喷油器头安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与喷油器体下端部相连；

所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑控制滑块，限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼弹簧，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑控制滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞里设置活塞盲孔和限流孔，支撑控制滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座里设置谐振通孔和谐振节流孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，谐振通孔和谐振节流孔均连通轴向中心通孔和过渡油腔；

所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置在阀座下方，中间块里设置回油孔、中间油路、下行进油孔，回油孔在平衡阀杆的控制下与油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、孔板、针阀体、针阀座，针阀限位套位于针阀座里，孔板位于针阀限位套里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于针阀座里，孔板与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置孔板复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，孔板的上端面分别设置低压口、高压口，孔板里设置节流孔，节流孔分别连通低压口和控制腔，高压口连通下行进油孔，孔板与其外部的针阀限位套之间形成侧面油路，针阀体与针阀座之间形成盛油槽；

所述喷嘴包括喷孔和刻沟，喷孔加工于针阀座上，刻沟设置与长针阀下端部表面上；

中间油路连通低压口，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中间块、针阀座连通盛油槽，下行进油孔连通下行高压油路。

2.根据权利要求1所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：所述刻沟具***于长针阀落座时形成的密封锥面和针阀体下端部之间，刻沟的数目为喷孔数目的整数倍，刻沟的深度为微米级。

3.根据权利要求1或2所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑控制滑块整体向下位移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑控制滑块整体恢复到初始位置。

4.根据权利要求1或2所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：线圈通电时，平衡阀杆向上运动，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油路和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，回油孔与油箱断开。

5.根据权利要求3所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：线圈通电时，平衡阀杆向上运动，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油路和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，回油孔与油箱断开。

6.根据权利要求1或2所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

7.根据权利要求3所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

8.根据权利要求4所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

9.根据权利要求5所述的一种带有刻沟的谐振孔板式电控喷油器，其特征是：谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。