CN111120171B - 一种燃料喷射阀总成 - Google Patents

Abstract

本发明是一种燃料喷射阀总成。该总成包括电磁铁、衔铁、密封小球、调压弹簧、喷油器体、油嘴紧帽、针阀体、接线柱、电磁铁弹簧、控制阀座、阀套、开口垫片和长针阀。本发明采用了无静态燃油泄漏的结构，有效的降低了高压油泵的功率损失；采用一体式长针阀结构设计，提高了喷油器的响应速度；阀套为一体式成型构造，设有对称式布置的进油节流孔且控制了长针阀与阀套和针阀体的配合间隙范围，有效降低了长针阀运动过程中的卡滞风险；针阀体端面设置有密封环带，提高了高压下的密封性能；同时，明确规定了针阀节流段的节流范围，使得在节流段上下产生一个合理的压降范围，从而保证燃油能够在稳定可控的范围内进行喷射，有效降地降低发动机排放。

Description

一种燃料喷射阀总成

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体的说是一种燃料喷射阀总成。

背景技术

现在主流的燃料喷射阀采用控制活塞和油嘴针阀分体的设计结构，这种结构的喷油器存在低压腔，在工作中高压油通过偶件间隙泄漏到低压腔中造成了高压油能量的损失，从而浪费了油泵、发动机的有效功率，且分体式结构造成运动件增加，拖累针阀运动的响应速度；

现有技术中的阀套一般采用单进油量孔设计，阀套在装配和工作中由于结构不对称，造成受力不平衡，易造成运动件的偏摩及卡滞现象的发生；

在已有方案中，阀套被设计成分体式结构，这种结构零件多，装配复杂，且产生多个密封面，存在燃油泄漏风险；

现有结构的长针阀多采用不同直径的一级外圆，其加工工序多，加工难度大，且不易保证各外圆间的同轴度要求；

现有技术中的针阀体内部设置有额外的油道及盛油槽，加工难度大，且为了使油道能够对中，需要另外设置定位机构；

现有的长针阀结构燃料喷射阀中，设有节流阀机构，节流阀所产生的节流压降大小对于燃油的喷射稳定性至关重要，但现有技术中，只关注了节流的稳定性问题，并未明确提出节流所造成的压力降大小范围，当该压降过低时，特别在高轨压工况下，极易造成燃油喷射的不稳定，使得发动机无法满足法规的要求，且现有技术的方案在实际加工中，对加工精度要求很高，加工成本高。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、采用了无静态燃油泄漏的结构、一体式长针阀结构、阀套为一体式成型构造的燃料喷射阀总成，克服了现有喷射阀存在的上述不足。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种燃料喷射阀总成，包括电磁铁组件、控制阀组件、长针阀组件、喷油器体7、油嘴紧帽8，所述长针阀组件由长针阀20、阀套17、针阀体9、开口垫片18、调压弹簧5组成，所述阀套17背向于控制阀组件的一端延伸入喷油器体7内部的高压腔6中，阀套17中心设有阀套中孔33；所述针阀体9中心依次开有针阀体沉孔26、针阀体中孔27；所述长针阀20一端可纵向移动的设置在阀套中孔33中，所述长针阀20另一端可纵向移动的设置在针阀体中孔27中，油嘴紧帽8将针阀体9压紧在喷油器体7小端面上。

所述长针阀20依次由密封柱面34、开口垫片连接段31、开口垫片支撑段35、针阀检测段28、导向段21、节流段22和密封段组成，所述导向段21位于节流段22的上游或下游。

所述长针阀20的密封柱面34与阀套17之间为间隙配合，其配合间隙为0.003-0.012mm；所述长针阀20的导向段21及节流段22与针阀体9之间也为间隙配合，其配合间隙为0.002-0.015mm。

所述长针阀20外表面除与阀套17和针阀体9相配合的部分外，剩余部分连同调压弹簧5、开口垫片18一起浸没于高压腔6中的高压油中。

所述密封柱面34的直径D1、开口垫片支撑段35的直径D2、针阀检测段28的直径D3以及导向段21、节流段22外圆直径均相等。

所述节流段22的圆周处设置有不少于一个的节流段扁位25，多个节流段扁位25在节流段22圆周均匀布置；所述节流段扁位25的表面为平面、凹面或者凸面；所述节流段扁位25与针阀体中孔27的内壁之间形成流通截面，燃油经此流通截面下泻到针阀体密封锥面23处；所述节流段22的流通截面面积S1与所有喷孔11面积之和的比值为1～7；所述节流段22的长度L为0.5-5mm。

所述开口垫片18套装于长针阀20上的开口垫片台阶30上；所述调压弹簧5套装在长针阀20上，其一端与阀套17的下端面相接触，另一端将开口垫片18压紧在长针阀20上的开口垫片支撑面29上。

所述开口垫片18的开口大小H大于开口垫片连接段31的外径D5并且小于开口垫片台阶30的外径D4；所述开口垫片18的内径d大于开口垫片台阶30的外径D4并且小于开口垫片支撑段35的外径D2；所述开口垫片18的外径D大于调压弹簧5的外径。

所述阀套17中心设有出油量孔15，出油量孔15与阀套中孔33相连通；所述阀套17侧面径向设置对称的第一、二进油量孔4、4b，第一、二进油量孔4、4b与阀套中孔33及高压腔6相连通；所述阀套中孔33内表面与密封柱面34的端面包围形成控制腔16。

所述针阀体9的大端部设有凸起的密封环带32，所述密封环带32与喷油器体7的小端面压紧配合；所述针阀体9的头部位于针阀体的密封锥面23段设置有若干喷孔11；所述长针阀20嘴端设置有针阀密封锥面10，该针阀密封锥面10与针阀体9内部的密封锥面23相配合。

所述导向段21的周向设置有若干导向段扁位24；所述导向段扁位24的表面为平面、凹面或者凸面；所述导向段扁位24与针阀体中孔27的内壁之间构成流通截面S2，所述流通截面S2与所有喷孔11面积之和的比值大于8。

所述电磁铁组件包括：电磁铁1、接线柱12、电磁铁弹簧13；所述控制阀组件包括：衔铁2、密封小球3、控制阀座14；所述阀套17被控制阀座14轴向地压紧在喷油器体7上部的凹腔内；所述控制阀座14中心设有控制阀座孔，衔铁2下端的衔铁杆伸入阀座孔中并能沿着阀座孔轴向移动；所述衔铁2上方设有电磁铁1，电磁铁1压紧在喷油器体7上部端面上；所述电磁铁1中心设有电磁铁中孔，所述电磁铁弹簧13设置于电磁铁中孔中；所述电磁铁弹簧13以预紧力作用于衔铁2上，并通过衔铁2下方的衔铁杆将密封小球3压紧在阀套17上部的密封锥面上。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用无静态泄漏的长针阀结构，避免了现有方案高压燃油泄漏所造成的能量损失，节约了油泵及发动机的功率；

2、本发明采用一体式的长针阀结构，减少了运动件的数量，提高了针阀运动的响应速度；

3、本发明长针阀一级外圆尺寸均相等，可在一道工序中完成所有外圆的加工，既提高了生产效率，又可保证各外圆的同轴度；

4、本发明采用一体式阀套结构，并设有对称式布置的进油节流孔，同时控制了长针阀与阀套和针阀体的配合间隙范围，有效降低了长针阀运动过程中的卡滞风险；

5、本发明针阀体结构简单，无需额外加工油道及盛油槽，针阀体端面设置有凸起的密封环带，提高了高压下的密封性能；

6、本发明通过节流段的设置，制造了长针阀上下两端受力的压力差，解决了长针阀喷油器所存在的关闭困难问题；

7、本发明对节流段的流通面积进行了定量化的设计，使得节流段扁位上下游燃料的压力差能够维持在合理的范围内，从而使长针阀在运动过程中能够更加平顺稳定，保证了喷油器喷射的精度及稳定性，有利于降低发动机排放；

8、本发明结构简单、紧凑、合理，加工和制造上比已有技术更容易控制，实现简单高效的生产方式。

附图说明

图1为本发明结构剖视图；

图2为本发明中长针阀的结构示意图；

图3为本发明中开口垫片的结构示意图；

图4为本发明中喷油嘴偶件部分的放大示意图；

图5a为本发明的节流段第一种横截面形状的剖视图；

图5b为本发明的节流段第二种横截面形状的剖视图；

图5c为本发明的节流段第三种横截面形状的剖视图；

图5d为本发明的节流段第四种横截面形状的剖视图；

图6为本发明中针阀体的结构剖视图；

图7为本发明中阀套的结构剖视图；

图中：1、电磁铁；2、衔铁；3、密封小球；4、第一进油量孔；4b、第二进油量孔；5、调压弹簧；6、高压腔；7、喷油器体；8、油嘴紧帽；9、针阀体；10、针阀密封锥面；11、喷孔；12、接线柱；13、电磁铁弹簧；14、控制阀座；15、出油量孔；16、控制腔；17、阀套；18、开口垫片；19、进油孔；20、长针阀；21、导向段；22、节流段；23、针阀体密封锥面；24、导向段扁位；25、节流段扁位；26、针阀体沉孔；27、针阀体中孔；28、针阀检测端；29、开口垫片支撑面；30、开口垫片台阶；31、开口垫片连接段；32、针阀体密封环带；33、阀套中孔；34、密封柱面；35、开口垫片支撑段。

具体实施方式

参阅图1，该总成包括电磁铁1、衔铁2、密封小球3、调压弹簧5、喷油器体7、油嘴紧帽8、针阀体9、接线柱12、电磁铁弹簧13、控制阀座14、阀套17、开口垫片18和长针阀20。

所述阀套17被控制阀座14轴向地压紧在喷油器体7上部的凹腔内，阀套17背向于衔铁2的一端延伸入喷油器体7内部的高压腔6中，控制阀座14中心设有控制阀座孔，衔铁2下端的衔铁杆伸入阀座孔中并能沿着阀座孔轴向移动，衔铁2上方设有电磁铁1，电磁铁1压紧在喷油器体7上部端面上，电磁铁1中心设有电磁铁中孔，电磁铁弹簧13设置于所述电磁铁1中孔中，电磁铁弹簧13以一定的预紧力作用于衔铁2上，并通过衔铁2下方的衔铁杆将密封小球3压紧在阀套17上部的密封锥面上。所述电磁铁1的上端设置有接线柱12。

所述长针阀20依次由密封柱面34、开口垫片连接段31、开口垫片支撑段35、针阀检测段28、导向段21、节流段22、油嘴端等部分组成，所述针阀体9中心依次开有针阀体沉孔26、针阀体中孔27，所述阀套17背向于衔铁2的一端设有阀套中孔33，长针阀20密封柱面34可纵向移动的设置在阀套中孔33中，所述阀套中孔33内表面与长针阀20的密封柱面34的端面包围形成控制腔16；长针阀20嘴端可纵向移动的设置在针阀体中孔27中，油嘴紧帽8将针阀体9压紧在喷油器体7小端面上。

参阅图2，所述长针阀20各密封导向柱面的外径均相等，其中包括：密封柱面34的直径D1、开口垫片支撑段35的直径D2、针阀检测段28的直径D3以及导向段21、节流段22的外圆直径在内的外径均相等。采用这种设计的目的在于加工长针阀20外圆过程可一次成型，既减少了加工工序，又可以提高整个长针阀20的同轴度，改善加工质量。

所述开口垫片18套装于长针阀20上的开口垫片台阶30上，调压弹簧5套装在长针阀20上，其一端与阀套17的下端面相接触，一端将开口垫片18压紧在长针阀20上的开口垫片支撑面29上。

参阅图3，所述开口垫片18开口大小H应同时大于开口垫片连接段31外径D5小于开口垫片台阶30外径D4，开口垫片18的内径d应大于开口垫片台阶外径D4小于开口垫片支撑段35外径D2，开口垫片18的外径D应大于调压弹簧5外径。开口垫片的设置以及开口垫片的上述外形设计的目的是在长针阀20各密封导向柱面的外径均相等的情况下，为调压弹簧5构造支撑，同时，本发明的开口垫片18既便于安装，也足够牢固而不脱落。

参阅图6，所述针阀体9大端部设有凸起的密封环带32，该密封环带32与喷油器体7的小端面压紧配合，可以提高端面的轴力，有利于降低高轨压下高压油泄漏的风险，针阀体9头部位于针阀体密封锥面23段设置有若干喷孔11，燃油可经过这些孔喷入燃烧室。所述长针阀20嘴端设置有针阀密封锥面10，该锥面与针阀体9内部的针阀体密封锥面23相配合，通过密封面的打开和关闭控制燃油的通断。

参阅图7，所述阀套17中心设有出油量孔15，出油量孔15与阀套中孔33相连通，阀套17侧面径向设置对称的若干进油量孔4，进油量孔4与阀套中孔33及高压腔6相连通，这里优选的设置两个呈对称设置的进油量孔4、4b。相对于传统的单进油量孔阀套，本发明采用对称多孔设置可以有效避免长针阀20及阀套17在装配及工作过程中因变形产生的偏摩或卡滞。

所述长针阀20的密封柱面34与阀套17之间为间隙配合，其配合间隙为0.003-0.012mm，所述长针阀20的导向段21及节流段22与针阀体9之间也为间隙配合，其配合间隙为0.002-0.015mm。通过对与长针阀20配合的两对偶件的间隙进行控制避免偶件在安装及工作过程中造成卡滞。

参阅图4，所述长针阀20头部设置有与针阀体中孔27互为偶件配合的导向段21及节流段22。

参阅图5a—5d，所述节流段22圆周处设置有不少于一个的节流段扁位25，多个节流段扁位25在节流段22圆周均匀布置。根据工程的实践经验，一般节流段22优选的设置3个或者4个节流段扁位25，如图5a-图5d所示，所述节流段扁位25可根据需要采用平面、凹面或者凸面表面设计。

所述节流段扁位25与针阀体中孔27的内壁之间形成流通截面，燃油可经此流通截面下泻到针阀体密封锥面23处，流通截面的面积设为S1(如图5a—5d所示，其对燃油的流动具有显著的节流作用。燃油从节流段扁位25流经的过程中，节流段22上游的A区域和下游的B区域之间产生显著的压力降，该压力降对于长针阀形式的喷油器具有重要的影响：

一方面，压力降的存在可使针阀体密封锥面23和针阀密封锥面10之间获得较小的液压力，这样喷油器在关闭时，长针阀20位于控制腔16的顶部所受向下的作用力要大于长针阀20油嘴部分所受到的向上作用力，从而保证了喷油器的正常关闭。

另一方面，如果A区和B区的压力降较小，针阀在关闭下行的过程中会遇到较大阻力，极有可能造成针阀在运动过程中发生振颤，进而使得油量喷射不稳定。然而，当压差超过一定范围，理论上针阀的运动会更加顺畅，但较大的压差也意味着节流损失大，即嘴端燃油压力损失大，这样既对燃油的雾化效果造成不利的影响，还造成了较大的能量损失。

为使节流段22产生上述合理的压差，节流段22的流通截面面积S1与所有喷孔11面积之和的比值应在1～7的范围之内。

另外，为保证喷油器在工作过程中节流段22上下游的压力损失不随外界温度的变化而改变，这里节流段22的长度L应在0.5～5mm范围之内。

导向段21可设置于节流段22的上游或下游，顾名思义，该段的主要作用就是帮助长针阀20在针阀体8中能够可靠的导向。

与节流段22类似，导向段21的周向设置有若干导向段扁位24，这里优选的设置3个导向段扁位24，所述导向段扁位24可采用平面、凹面或者凸面表面。

导向段扁位24的设置与节流段扁位25的设置目的相反，前者以流通为主，后者以节流为主。

导向段扁位24与针阀体中孔27的内壁之间也构成一定的流通截面，该流通截面的面积设置为S2，S2不能对流经的燃油产生明显的节流，以保证燃油可以稳定、足量的供应。为避免造成不必要的节流，这里参照节流段扁位25的设置，规定S2与所有喷孔11面积之和的比值应大于8。

所述长针阀结构的燃料喷射阀为无静态泄漏式结构，喷油器体7中部设有高压腔6，长针阀20外表面除与阀套17和针阀体9相配合的部分外，剩余部分连同调压弹簧5、开口垫片18一起浸没于高压腔6中的高压油中。

燃油可经过进油孔19进入高压腔6内，一路由高压腔6向下经针阀体沉孔26、导向段扁位24、节流段扁位25流入针阀体密封锥面23处，另一路由高压腔6向上，经进第一、二油量孔4、4b，进入到控制腔16内，燃料喷射阀内部主要偶合件和运动件都处于高压油之下，不存在连通的低压腔，相对于传统结构，本发明避免了高压燃油经偶件间隙的静态泄露，使得油泵和发动机的功率得到有效利用。

本发明提出了一种无静态泄漏的长针阀燃料喷射阀，通过对长针阀20、阀套17、针阀体9等关键零部件进行特殊设计，既解决了传统喷射阀存在静态泄漏的缺陷，又使零部件的加工和装配更加简单方便，同时有利于提高燃料喷射阀的喷***度、响应速度及稳定性，使发动机更加环保、高效。

Claims (2)

1.一种燃料喷射阀总成，包括电磁铁组件、控制阀组件、长针阀组件、喷油器体(7)、油嘴紧帽(8)，其特征在于，所述长针阀组件由长针阀(20)、阀套(17)、针阀体(9)、开口垫片(18)、调压弹簧(5)组成，所述阀套(17)背向于控制阀组件的一端延伸入喷油器体(7)内部的高压腔(6)中，阀套(17)中心设有阀套中孔(33)；所述针阀体(9)中心依次开有针阀体沉孔(26)、针阀体中孔(27)；所述长针阀(20)一端可纵向移动的设置在阀套中孔(33)中，所述长针阀(20)另一端可纵向移动的设置在针阀体中孔(27)中，油嘴紧帽(8)将针阀体(9)压紧在喷油器体(7)小端面上；所述长针阀(20)依次由密封柱面(34)、开口垫片连接段(31)、开口垫片支撑段(35)、针阀检测段(28)、导向段(21)、节流段(22)和密封段组成，所述导向段(21)位于节流段(22)的上游或下游；所述长针阀(20)的密封柱面(34)与阀套(17)之间为间隙配合，其配合间隙为0.003-0.012mm；所述长针阀(20)的导向段(21)及节流段(22)与针阀体(9)之间也为间隙配合，其配合间隙为0.002-0.015mm；所述长针阀(20)外表面除与阀套(17)和针阀体(9)相配合的部分外，剩余部分连同调压弹簧(5)、开口垫片(18)一起浸没于高压腔(6)中的高压油中；所述密封柱面(34)的直径D1、开口垫片支撑段(35)的直径D2、针阀检测段(28)的直径D3以及导向段(21)、节流段(22)外圆直径均相等；所述节流段(22)的圆周处设置有不少于一个的节流段扁位(25)，多个节流段扁位(25)在节流段(22)圆周均匀布置；所述节流段扁位(25)的表面为平面、凹面或者凸面；所述节流段扁位(25)与针阀体中孔(27)的内壁之间形成流通截面，燃油经此流通截面下泻到针阀体密封锥面(23)处；所述节流段(22)的流通截面面积S1与所有喷孔(11)面积之和的比值为1～7；所述节流段(22)的长度L为0.5-5mm；所述开口垫片(18)套装于长针阀(20)上的开口垫片台阶(30)上；所述调压弹簧(5)套装在长针阀(20)上，其一端与阀套(17)的下端面相接触，另一端将开口垫片(18)压紧在长针阀(20)上的开口垫片支撑面(29)上；所述开口垫片(18)的开口大小H大于开口垫片连接段(31)的外径D5并且小于开口垫片台阶(30)的外径D4；所述开口垫片(18)的内径d大于开口垫片台阶(30)的外径D4并且小于开口垫片支撑段(35)的外径D2；所述开口垫片(18)的外径D大于调压弹簧(5)的外径；所述阀套(17)中心设有出油量孔(15)，出油量孔(15)与阀套中孔(33)相连通；所述阀套(17)侧面径向设置对称的第一、二进油量孔(4、4b)，第一、二进油量孔(4、4b)与阀套中孔(33)及高压腔(6)相连通；所述阀套中孔(33)内表面与密封柱面(34)的端面包围形成控制腔(16)；所述针阀体(9)的大端部设有凸起的密封环带(32)，所述密封环带(32)与喷油器体(7)的小端面压紧配合；所述针阀体(9) 的头部位于针阀体的密封锥面(23)段设置有若干喷孔(11)；所述长针阀(20)嘴端设置有针阀密封锥面(10)，该针阀密封锥面(10)与针阀体(9)内部的密封锥面(23)相配合。

2.根据权利要求1所述的一种燃料喷射阀总成，其特征在于，所述导向段(21)的周向设置有若干导向段扁位(24)；所述导向段扁位(24)的表面为平面、凹面或者凸面；所述导向段扁位(24)与针阀体中孔(27)的内壁之间构成流通截面S2，所述流通截面S2与所有喷孔(11)面积之和的比值大于8。

Images