CN115324776B - 燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种燃料喷射器，包括壳体、控制组件和针阀组件，壳体内设有燃料腔室，壳体上设有分别与燃料腔室连通的进气口和排气口，控制组件设于燃料腔室内并与壳体活动连接，控制组件包括控制活塞和与控制活塞连接的执行器，执行器被配置为能够带动控制活塞相对壳体移动，以调节进气口的开度，针阀组件包括设于排气口的针阀活塞。上述燃料喷射器，通过采用执行器带动控制活塞运动打开进气口，调节外部的控制信号可以直接对进气口的开度进行调节，燃料腔室内的进气流量不受进气口开度的制约，因此在喷射较小流量的燃料时，能够输出稳定的喷射流量，实现对较小流量的精确控制。

Description

燃料喷射器

技术领域

本申请涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种燃料喷射器。

背景技术

当将氢气或天然气等气态燃料应用于车辆时，需要采用燃料喷射器将气态燃料喷入内燃机的燃烧室内。由于氢气容易泄露，相关技术中的燃料喷射器中分别设置两个开口和对应的两个阀塞，当开口同时打开时，燃料喷射器喷射出气态燃料，当两个阀塞均封堵对应的开口时，能够避免氢气泄露至燃烧室内。

然而，相关技术中的燃料喷射器存在无法精确地喷射较少流量的燃料的问题。

发明内容

基于此，有必要针对相关技术中的燃料喷射器无法精确地喷射较少流量的燃料的问题，提供一种能够精确地喷射较少流量的燃料的燃料喷射器。

根据本申请的一个方面，提供一种燃料喷射器，包括：

壳体，所述壳体内设有燃料腔室，所述壳体上设有分别与所述燃料腔室连通的进气口和排气口；

控制组件，设于所述燃料腔室内并与所述壳体活动连接，所述控制组件包括控制活塞和与所述控制活塞连接的执行器，所述执行器被配置为能够带动所述控制活塞相对所述壳体移动，以调节所述进气口的开度；以及

针阀组件，包括设于所述排气口的针阀活塞。

上述燃料喷射器，通过采用执行器带动控制活塞运动打开进气口，调节外部的控制信号可以直接对进气口的开度进行调节，燃料腔室内的进气流量不受进气口开度的制约，因此在喷射较小流量的燃料时，能够输出稳定的喷射流量，实现对较小流量的精确控制。

在其中一实施例中，所述壳体上向所述燃料腔室内凸出设有第一限位部，所述第一限位部位于所述执行器的移动路径上，以能够与所述执行器远离所述进气口的一侧相抵，从而对所述执行器限位。

在其中一实施例中，所述燃料喷射器还包括固定设置于所述燃料腔室内的第一弹簧座和一端与所述第一弹簧座连接的第一弹性件；

所述第一弹性件的另一端与所述控制活塞连接，所述第一弹性件被配置为能够提供使所述控制活塞具有朝所述进气口方向运动趋势的弹力。

在其中一实施例中，所述针阀活塞包括穿设于所述排气口的第一柱体，以及与所述第一柱体凸伸至所述壳体外的一端连接的抵接部；

所述抵接部被构造为能够与所述壳体相抵，以封堵所述排气口。

在其中一实施例中，所述燃料喷射器还包括设于所述燃料腔室内的第二弹性件；

所述第二弹性件的一端与所述壳体设有所述排气口的一侧连接，所述第二弹性件的另一端与所述第一柱体连接，且所述第二弹性件被配置为能够提供使所述抵接部具有朝所述排气口方向运动趋势的弹力。

在其中一实施例中，所述第一柱体的外周设有固定座；

所述第二弹性件借助于所述固定座与所述第一柱体连接。

在其中一实施例中，所述燃料喷射器还包括设于所述燃料腔室内并与所述壳体连接的第二限位部；

所述第二限位部被构造为能够与所述固定座靠近所述排气口的一侧相抵，以对所述固定座限位。

在其中一实施例中，所述控制组件将所述燃料腔室分隔成互不连通的容纳腔和排气腔，所述容纳腔与所述进气口连通，所述排气腔与所述排气口连通；

所述控制活塞内设有进气通道，所述进气口借助于所述进气通道与所述排气腔连通。

在其中一实施例中，所述控制活塞包括能够封堵所述进气口的封堵部和与所述封堵部的一侧连接的第二柱体，所述进气通道贯通设置于所述第二柱体内；

所述执行器绕所述第二柱体的轴线环绕设于所述第二柱体的外周，以分隔所述容纳腔和所述排气腔。

在其中一实施例中，所述封堵部靠近所述进气口的一侧设有密封件，以密封所述进气口。

附图说明

图1为本申请一实施例中燃料喷射器的剖视图。

附图标记说明：

10、壳体；12、燃料腔室；122、容纳腔；124、排气腔；14、进气口；16、排气口；20、控制组件；21、控制活塞；212、封堵部；214、第二柱体；22、进气通道；23、通孔；24、执行器；30、针阀组件；32、针阀活塞；322、第一柱体；324、抵接部；34、固定座；40、密封件；50、第一弹簧座；60、第一弹性件；70、第一限位部；90、第二弹性件；100、第二限位部。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，本申请一实施例中提供的燃料喷射器，包括壳体10、控制组件20和针阀组件30。

壳体10内设有燃料腔室12，壳体10上设有分别与燃料腔室12连通的进气口14和排气口16，控制组件20设于燃料腔室12内并与壳体10活动连接，控制组件20包括控制活塞21和与控制活塞21连接的执行器24，执行器24被配置为能够带动控制活塞21相对壳体10移动，以调节进气口14的开度。针阀组件30包括设于排气口16的针阀活塞32。

上述燃料喷射器，通过在壳体10上分别设置与燃料腔室12连通的进气口14和排气口16，以使燃料能够从进气口14进入燃料腔室12后，从排气口16喷射出壳体10外。控制活塞21能够相对壳体10移动，以调节进气口14的开度，针阀活塞32能相对壳体10移动，以调节排气口16的开度，从而调节排气口16的喷射流量。由于采用执行器24带动控制活塞21运动打开进气口14，调节外部对执行器24的控制信号，就可以直接对进气口14的开度进行调节，从而使燃料腔室12内的进气流量不受进气口14的开度的制约，而是只由进气口14的进气压力决定。如此，在喷射较小流量的燃料时，燃料腔室12内具有稳定的进气流量，使排气口16输出稳定的喷射流量，实现对较小喷射流量的精确控制。

在实际使用过程中，通过调节进气口14的进气压力，并调节外部对执行器24的控制信号，以实现对燃料腔室12内的进气流量的调节，燃料腔室12内的气体压力推动针阀活塞32相对壳体10运动，改变排气口16的开度，从而调节排气口16的喷射流量，使燃料喷射器能够具有不同的工况。

在一个实施例中，进气口14设于壳体10的一端，排气口16设于壳体10的另一端。

可选地，执行器24可以采用电磁执行器或压电执行器。

一些实施例中，执行器24包括电磁执行器，即利用外部的驱动电磁力对执行器24进行驱动。控制组件20可以采用先导式电磁阀，以减小用于驱动执行器24运动的驱动电磁力，并提高控制组件20的响应速度。

可选地，如图1所示，控制组件20将燃料腔室12分隔成互不连通的容纳腔122和排气腔124，容纳腔122与进气口14连通，排气腔124与排气口16连通。控制活塞21内设有进气通道22，进气口14借助于进气通道22与排气腔124连通。如此，通过设置控制组件20将燃料腔室12分隔成互不连通的容纳腔122和排气腔124，使当执行器24带动控制活塞21移动以打开进气口14时，燃料经由进气口14进入与进气口14连通的容纳腔122，以在进气口14的开启过程中，容纳腔122与排气腔124之间存在压力差，在该压差的作用下，气流压力推动控制组件20朝远离进气口14的方向运动，从而加快了控制组件20的响应，并减小了用于驱动执行器24运动的驱动电磁力大小，使能耗减少。

具体地，如图1所示，控制活塞21包括能够封堵进气口14的封堵部212和与封堵部212的一侧连接的第二柱体214，进气通道22贯通设置于第二柱体214内。执行器24绕第二柱体214的轴线环绕设于第二柱体214的外周，以分隔容纳腔122和排气腔124。如此，设置封堵部212以封堵进气口14，从而在燃料喷射器无需喷射燃料时，防止燃料从进气口14泄露进燃料腔室12内。通过设置贯通第二柱体214内的进气通道22，以使通过进气口14进入容纳腔122的燃料，能够借助于进气通道22流进排气腔124内，使排气腔124内的气体压力升高，推动针阀活塞32相对壳体10运动，打开排气口16，使燃料从排气口16喷出。

需要说明的是，进气通道22垂直于其轴线方向上的截面面积大于进气口14的最大开度，以防止进气通道22对进气流量节流。

具体地，如图1所示，第二柱体214的周向侧壁设有至少一个与进气通道22连通的通孔23。需要说明的是，所有通孔23的截面积之和大于进气口14的最大开度，防止通孔23时对进气流量节流。

进一步地，通孔23的数量为多个，多个通孔23环绕进气通道22的轴线彼此间隔设置。

在一个实施例中，通孔23的数量为四个。另一些实施例中，通孔23的数量也可以根据使用需要采用其他设置，在此不做限定。

为在燃料喷射器不使用时，进一步地防止燃料从进气口14泄露至燃料腔室12内，一些实施例中，如图1所示，封堵部212靠近进气口14的一侧设有密封件40，以密封进气口14。如此，通过设置密封件40，以密封于封堵部212和壳体10之间，因此当采用氢气等易泄露的燃料时，燃料也不会从进气口14进入燃料腔室12内。

具体地，密封件40包括弹性密封件40。

一些实施例中，如图1所示，燃料喷射器还包括固定设置于燃料腔室12内的第一弹簧座50和一端与第一弹簧座50连接的第一弹性件60。第一弹性件60的另一端与控制活塞21连接，第一弹性件60被配置为能够提供使控制活塞21具有朝进气口14方向运动趋势的弹力。如此，通过设置第一弹性件60，以在燃料喷射器无需喷射燃料时，即作用于执行器24的驱动电磁力为0时，控制活塞21受到使其具有朝进气口14方向运动趋势的弹力，从而使控制活塞21紧紧抵住壳体10的内壁，使进气口14关闭，防止燃料从进气口14流入燃料腔室12内。此外，通过设置第一弹性件60，使当进气口14停止进气时，第一弹性件60的弹性力推动控制活塞21朝进气口14运动，从而封堵进气口14，因此无需设置驱动电磁力作用于执行器24上而使进气口14关闭，减小能耗，并减小执行器24的工作时间。

具体地，如图1所示，第一弹性件60沿第二柱体214的纵长延伸方向设置。第一弹性件60可以采用弹簧。

因此，在燃料喷射器不喷射燃料时，设置驱动执行器24的驱动电磁力为0。使控制活塞21在第一弹性件60的弹力作用下压紧在壳体10上，并通过设于封堵部212的密封件40密封于封堵部212和壳体10之间，防止燃料从进气口14流入燃料腔室12内。当驱动电磁力增加，执行器24受到的驱动电磁力大于第一弹性件60的预紧力时，执行器24带动控制活塞21朝远离进气口14的方向移动，使燃料从进气口14流入容纳腔122，再经过通孔23和进气通道22进入排气腔124，使排气腔124内的气体压力增加。

一些实施例中，如图1所示，壳体10上向燃料腔室12内凸出设有第一限位部70，第一限位部70位于执行器24的移动路径上，以能够与执行器24远离进气口14的一侧相抵，从而对执行器24限位。如此，通过设置第一限位部70，使当执行器24与第一限位部70相抵时，控制组件20达到最大升程，进气口14的开度达到最大值。当设置驱动电磁力大于使执行器24能够与第一限位部70相抵的驱动电磁力预设值，驱动电磁力的波动不会使控制活塞21运动，控制组件20始终维持在最大升程，进气口14的开度保持在最大值。此时，排气口16的喷射流量只由进气口14的进气压力决定，将进气口14输入较小的进气压力，即能够实现排气口16输出稳定的喷射流量，实现对较小的喷射流量的精确控制。

容易理解的是，当驱动电磁力作用于执行器24，执行器24带动控制活塞21运动，打开进气口14，排气腔124内的气体压力增大，推动针阀活塞32运动，使排气口16打开。当驱动电磁力降低为0，排气腔124内的气体压力随着燃料继续从排气口16喷出而逐渐降低，直至排气腔124内的气体压力等于外界气压，针阀活塞32关闭排气口16，停止喷射燃料。

为使针阀活塞32能够关闭排气口16，一些实施例中，如图1所示，针阀活塞32包括穿设于排气口16的第一柱体322，以及与第一柱体322凸伸至壳体10外的一端连接的抵接部324，抵接部324被构造为能够与壳体10相抵，以封堵排气口16。需要说明的是，在实际使用过程中，可以将排气口16直接与内燃机的燃烧室连通，而当内燃机工作时，燃烧室内的气体具有较高的压力，现有技术中将抵接部324设置于壳体10内，导致燃烧室内的高压气体易推动针阀活塞32朝燃料腔室12内运动，导致燃烧室内的高温高压气体进入燃料腔室12。因此，上述实施例中通过将抵接部324设于第一柱体322凸伸至壳体10外的一端，使当内燃机工作时，燃烧室内的高压气体作用于针阀活塞32上，使针阀活塞32具有朝壳体10内运动的趋势，从而使设于壳体10外的抵接部324与壳体10的外壁紧紧相抵，使排气口16可靠密封，防止燃烧室内的高温高压气体反窜到燃料腔室12内。

一些实施例中，如图1所示，燃料喷射器还包括设置于燃料腔室12内的第二弹性件90，第二弹性件90的一端与壳体10设有排气口16的一侧连接，第二弹性件90的另一端与第一柱体322连接，且第二弹性件90被配置为能够提供使抵接部324具有朝排气口16方向运动趋势的弹力。如此，通过设置第二弹性件90，以在燃料腔室12内的气体压力与外界相同时，针阀活塞32受到第二弹性件90的弹性力，使抵接部324紧紧抵接于壳体10的外壁，从而关闭排气口16，防止燃烧室内的高温高压气体通过排气口16进入燃料腔室12。

需要说明的是，上述实施例中，通过在第一柱体322凸伸至壳体10外的一端设置抵接部324，当排气口16与燃烧室连通，燃烧室内的高压气体有助于提高排气口16的密封性。因此，第二弹性件90设置较小的预紧力，即能使排气口16保持密封，从而使排气腔124内较低的气体压力就能够克服第二弹性件90的预紧力，推动针阀活塞32运动，使排气口16开启。因此，设置抵接部324位于壳体10外，还使得针阀活塞32的开启响应速度提高。

具体地，第一柱体322的外周设有固定座34，第二弹性件90借助于固定座34与第一柱体322连接。

一些实施例中，如图1所示，燃料喷射器还包括设于燃料腔室12内并与壳体10连接的第二限位部100，第二限位部100被构造为能够与固定座34靠近排气口16的一侧相抵，以对固定座34限位。如此，通过设置第二限位部100，使当排气腔124内的气体压力大于气体压力预设值时，固定座34与第二限位部100相抵，针阀活塞32达到最大升程，排气口16的开度达到最大值，使喷射流量较大。此时，由于进气口14的进气压力大，只需采用较小的驱动电磁力作用于执行器24上，排气口16的开度依然能保持最大值，满足需求，因此使外部能够设置较小的驱动电磁力作用于执行器24上。需要说明的是，当需要排气口16喷射较大的喷射流量时，需要以较大的喷射流量持续喷射，因此，由于在排气口16喷射较大的喷射流量时，只需要采用较小的驱动电磁力，能够避免执行器24长时间工作发热量大，从而提高了执行器24的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种燃料喷射器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设有燃料腔室，所述壳体上设有分别与所述燃料腔室连通的进气口和排气口；

控制组件，设于所述燃料腔室内并与所述壳体活动连接，所述控制组件包括控制活塞和与所述控制活塞连接的执行器，所述执行器被配置为能够带动所述控制活塞相对所述壳体移动，以调节所述进气口的开度，所述控制活塞包括能够封堵所述进气口的封堵部，所述封堵部靠近所述进气口的一侧设有密封件，以密封所述进气口；

所述壳体上向所述燃料腔室内凸出设有第一限位部，所述第一限位部位于所述执行器的移动路径上，以能够与所述执行器远离所述进气口的一侧相抵，从而对所述执行器限位；以及

针阀组件，包括设于所述排气口的针阀活塞，所述针阀活塞包括穿设于所述排气口的第一柱体，以及与所述第一柱体凸伸至所述壳体外的一端连接的抵接部；所述燃料喷射器还包括设置于所述燃料腔室内的第二弹性件，所述第一柱体的外周设有固定座，所述第二弹性件借助于所述固定座与所述第一柱体连接，所述燃料喷射器还包括设于所述燃料腔室内并与所述壳体连接的第二限位部，所述第二限位部设置为与所述固定座靠近所述排气口的一侧相抵，以对所述固定座限位。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述燃料喷射器还包括固定设置于所述燃料腔室内的第一弹簧座和一端与所述第一弹簧座连接的第一弹性件；

所述第一弹性件的另一端与所述控制活塞连接，所述第一弹性件被配置为能够提供使所述控制活塞具有朝所述进气口方向运动趋势的弹力。

3.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，

所述抵接部被构造为能够与所述壳体相抵，以封堵所述排气口。

4.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，

所述第二弹性件的一端与所述壳体设有所述排气口的一侧连接，所述第二弹性件的另一端与所述第一柱体连接，且所述第二弹性件被配置为能够提供使所述抵接部具有朝所述排气口方向运动趋势的弹力。

5.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述控制组件将所述燃料腔室分隔成互不连通的容纳腔和排气腔，所述容纳腔与所述进气口连通，所述排气腔与所述排气口连通；

所述控制活塞内设有进气通道，所述进气口借助于所述进气通道与所述排气腔连通。

6.根据权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，所述控制活塞包括能够封堵所述进气口的封堵部和与所述封堵部的一侧连接的第二柱体，所述进气通道贯通设置于所述第二柱体内；

所述执行器绕所述第二柱体的轴线环绕设于所述第二柱体的外周，以分隔所述容纳腔和所述排气腔。

7.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其特征在于，所述封堵部靠近所述进气口的一侧设有密封件，以密封所述进气口。

8.根据权利要求6所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第二柱体的周向侧壁设有至少一个与所述进气通道连通的通孔。

9.根据权利要求8所述的燃料喷射器，其特征在于，所有所述通孔的截面积之和大于所述进气口的最大开度。

10.根据权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，所述进气通道垂直于所述进气通道的轴线方向上的截面面积大于所述进气口的最大开度。