CN116085158A - 一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高压共轨十字销联轴节装置，它将控制杆和针阀之间联接起来，消除因生产和装配，油嘴轴线与控制阀轴线偏移及不垂直引起的故障。它使喷油器体内腔A充满高压燃油，消除喷油器静态泄漏并可以提高喷油器响应速度，延长油嘴工作寿命。

Description

一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置

技术领域

本发明涉及一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，属于柴油机燃油***领域。

背景技术

随着我国柴油机国五国六排放法规在全国范围内实施，电控高压共轨***成为柴油机燃油***的唯一选择。要实现国五国六排放法规，柴油机燃油***喷油压力必须提高到180Mpa以上，有的甚至要求达到200Mpa。目前国内柴油机大都使用德国博世和日本电装公司的高压共轨喷油器，国内一些企业都以它们为基础作一些修改，用于共轨柴油机主机或配件。

图1是博世公司喷油器结构示意图，图中：

1、电磁铁；2、衔铁；3、控制阀座；4、球阀；5、控制杆；6、高压进油口；7、低压回油口；9、针阀；10、油嘴阀座；14、密封圈。

B、控制室；A、内腔；D、盛油槽。

由于B和D室内充满高压燃油，压力在180Mpa以上，A为低压区，压力在0.5Mpa以下，所以B区的高压燃油会经过控制阀杆5与控制阀套3之间的间隙，流到喷油器内腔A内。同样盛油槽D区的高压燃油也会经过针阀9与油嘴阀座10内的间隙流到喷油器内腔A内，这二部份的泄漏量占喷油器整个泄漏量的15％-25％。高压燃油的泄漏一方面损失大量液压能量，同时引起***发热温度上升，影响喷油器寿命。

为了减少高压燃油泄漏损失，办法是在A区内充满高压燃油，使B、D和A区无压力差别，防止高压泄漏。一种是采用特殊设计，如CumminsXpi喷油器，见专利公布号CN106194531.A，将控制杆和针阀做成一体，在控制杆和与控制球阀之间做成浮动联接，消除控制杆与油嘴阀座不同心和不垂直引起控制杆和针阀卡死的毛病。专利CN201110281471.0也是类似结构，但这样整个喷油器结构必须重新设计和制造。

博世公司在原共轨喷油器控制杆尾部安装一只液压耦合阀，组成液压耦合机构，控制杆和油嘴针阀不用做成一体，利用液压耦合机构，电磁铁通电后促成针阀上方压力下降，使喷油嘴针阀在盛油槽处高压作用下上升，开启油嘴喷油。如专利CN200780049995，CN2020519923，但它结构稍为复杂，同时开启关闭要延时0.1毫秒。

博世公司在原有共轨喷油器结构基础上也有直接将针阀与控制杆做成一体的产品，如专利CN200880024554，但是它对喷油器体及油嘴零件加工和装配精度要求极高，同心度和不垂直度控制在几个μ之间，目前我国工艺水平尚不能达到这水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，它通过在现有共轨喷油器控制杆5和针阀9之间设置一个十字销联轴节。

本发明的目的是通过一下方式实现的：一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，它为位于控制杆5与针阀9之间的十字销联轴节8，所述十字销联轴节8包括套管8-2、控制杆销8-1、垫片8-3以及针阀销8-4；

其中，所述控制杆5上开设有与控制杆5轴线垂直的控制杆销孔5-2；所述针阀9上开设有与针阀9轴线垂直的针阀销孔9-2；

控制杆5下端伸入套管8-2内，控制杆销8-1位于控制杆销孔5-2内且控制杆销8-1两端延伸穿过套管8-2侧壁，实现控制杆5和套管8-2的连接；

针阀9上端伸入套管8-2内，针阀销8-4位于针阀销孔9-2内且针阀销8-4两端延伸穿过套管8-2侧壁，实现针阀9和套管8-2的连接；

垫片8-3位于在套管8-2内、控制杆5与针阀9之间。

本发明的优点在于：在现有共轨喷油器控制杆和针阀之间设置一个十字销联轴节，能够消除控制杆5与针阀9之间，因加工或装配的位置偏差和不垂直引起针阀5或控制杆9在运动中卡泄或卡死的毛病。

附图说明

图1是博世公司现有的高压共轨喷油器结构示意图。

图2是本发明将控制杆和针阀联成一体的结构示意图。

图3是本发明第一实施例，十字销联轴节的具体结构示意图。

图4是十字销联轴节套的结构细节图。

图5是本发明控制杆十字销联轴节，在共轨喷油器上实施例结构示意图。

图6是本发明第二实施例结构示意图。

图7是本发明第三实施例结构示意图。

图8是本发明另一种应用方式的结构示意图。

标号说明：1电磁铁、2衔铁、3控制阀座、3-1出油节流孔、3-2进油节流孔、4球阀、5控制杆、5-1圆弧面、5-2控制杆销孔、6高压进油口、7低压回油口、8十字销联轴节、8-1控制杆销、8-2套管、8-2-1第一销孔、8-2-2第二销孔、8-3垫片、8-4针阀销、8-5第一限位槽、8-6第二限位槽、9针阀、9-1针阀上端、9-2针阀销孔、10油嘴阀座、11回位弹簧、12孔口、13节流孔、14密封圈、15卡圈、16垫圈、17环槽、18弹簧垫片、A内腔、B控制室、D盛油槽。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、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发明和简化描述，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发明的限制。

下面结合附图说明对本发明做详细说明：

如图2、图3、图4所示:一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，它为位于控制杆5与针阀9之间的十字销联轴节8，所述十字销联轴节8包括套管8-2、控制杆销8-1、垫片8-3以及针阀销8-4；

其中，所述控制杆5上开设有与控制杆5轴线垂直的控制杆销孔5-2；所述针阀9上开设有与针阀9轴线垂直的针阀销孔9-2；

控制杆5下端伸入套管8-2内，控制杆销8-1位于控制杆销孔5-2内且控制杆销8-1两端延伸穿过套管8-2侧壁，实现控制杆5和套管8-2的连接；

针阀9上端伸入套管8-2内，针阀销8-4位于针阀销孔9-2内且针阀销8-4两端延伸穿过套管8-2侧壁，实现针阀9和套管8-2的连接；

垫片8-3位于在套管8-2内、控制杆5与针阀9之间。

这里控制杆5与针阀9用十字销联轴节8联成一体。

图3和图4是本发明十字销联轴节8的具体结构示意图。所述套管8-2侧壁分别开设有相互垂直的第一销孔8-2-1和第二销孔8-2-2；控制杆销8-1两端穿过第一销孔8-2-1，针阀销8-4两端穿过第二销孔8-2-2。这里的第一销孔8-2-1和第二销孔8-2-2的直径可以相同，也可以按受力情况不同，选择不一样的直径。

第一销孔8-2-1与控制杆销8-1之间为过盈配合或动配合；第二销孔8-2-2与针阀销8-4之间为过盈配合或动配合。

具体结构：控制杆5伸入套管8-2的部分，其直径是2.8-4毫米，控制杆销孔5-2与杆销8-1之间为动配合，控制杆5伸入套管8-2的部分，其外径比套管8-2的孔径小0.1-0.3毫米。

针阀9伸入套管8-2的部分，其直径在3.2-4毫米，针阀销孔9-2与针阀销8-4之间为动配合，针阀9伸入套管8-2的部分，其外径比套8-2的孔径小0.1-0.3毫米。控制杆5相对针阀9可以左右偏移，也可以绕杆销8-1、针阀销8-4转动，共有4个自由度。由于控制杆5和针阀9与杆销8-1、针阀销8-4都是动配合，可以自由移动或转动，从而消除控制杆5与针阀9因制造或装配偏心或不垂直引起的侧向力，从而使控制杆5能正常控制针阀9开关。

所述控制杆5的下端面为圆弧面5-1。所述垫片8-3的厚度，需满足控制杆5、控制杆销8-1、针阀销8-4和针阀9伸入套管8-2的部分之间的间隙最小。

所述套管8-2侧壁分别开设有相互垂直的第一限位槽8-5和第二限位槽8-6；第一限位槽8-5的宽度比控制杆销8-1的直径大0.02-0.05毫米；第二限位槽8-6的宽度比针阀销8-4的直径大0.02-0.05毫米。

所述套管(8-2)的外侧壁设有4条与第一销孔8-2-1和第二销孔8-2-2成45°的削扁位，削扁位的削扁量b＝0.1-1毫米。在供油量需求很大情况下，该设计可以使高压燃油快速流通。

以上结构安装于高压共轨喷油器内使用；

实施例1

如图5所示：一种高压共轨喷油器，它包括上述控制杆十字销联轴节装置，它主要由电磁铁组件、控制阀座3、喷油器体以及油嘴阀座10构成，控制杆5和针阀9相互连接并安装于喷油器体和油嘴阀座10内，且喷油器体内设有实现控制杆5复位的回位弹簧11。

所述喷油器体侧壁开设有喷油器进油孔6，且所述喷油器进油孔6与喷油器体内的内腔A相通；高压油通过油嘴节流孔13进入油嘴阀座10设有的盛油槽D内，或通过针阀9外圆削扁处进入盛油槽D内，从而实现内腔A与油嘴阀座10的盛油槽D连通。

从图5中可以看出，高压燃油从喷油器进油孔6，经过孔口12直接进入喷油器体内的内腔A，它流经回位弹簧11和套管8-2，经过节流孔13，进入盛油槽D。并积聚在油嘴阀座面处。当电磁铁1通电，将衔铁2上吸，打开球阀4，使控制室B内的高压燃油经出油节流孔3-1流到低压腔，由于进油节流孔3-2孔径小于出油节流孔3-1直径，所以流入控制室B的高压燃油少于流出的高压燃油，控制室B内的高压燃油压力下降，内腔A中的高压燃油将控制杆5向上推，当控制室B中燃油压力小于作用在控制杆5上的最大液压力和弹簧预紧力之和，控制杆5拉动控制杆销8-1，套管8-2和针阀销8-4再拉动针阀9上升，使油嘴喷油。

当电磁铁1断电，球阀4落到控制阀座3的锥面，关闭出油节流孔3-1流到低压的通道。高压燃油不断从进油节流孔3-2流入控制室B，使控制室B燃油压力增加，当控制室B燃油压力作用在控制杆5上，加上回位弹簧11弹力超过作用在控制杆5向上的压力时，控制杆5向下移动，其圆弧面5-1压在垫片8-3和针阀9上。当控制室B中燃油压力和回位弹簧11弹力超过作用在针阀9和控制杆5面向上的液压压力时，将针阀9的锥面落到油嘴阀座10的锥面上，关闭喷油嘴停止喷油。

需要说明的是，为了使套管套8-2内控制杆销8-1、针阀销8-4以及控制杆5、针阀9上端面中积累间隙最小，可选择合适的垫片8-3的厚度，从而加快响应速度。

控制杆直径在2.8～4毫米，8-1控制杆销、8-4针阀销的直径为1.2～2.7毫米，针阀上端9-1处直径2.8～4毫米，它们根据喷油压力大小，保证零件强度情况下择优选取。

根据初步计算，当燃油压力在180Mpa，回位弹簧11预紧力在0.4Mpa左右，现有的博世结构喷油器，作用在油嘴阀座上的力约为1274N，而改用十字销联轴节结构作用力为922N。同时当控制室B内压力在现有喷油器结构中，要下降到92Mpa时才能使油嘴开启，采用本发明十字销联轴节后，B室内燃油压力下降到121Mpa就可以使油嘴开启。

以上说明采用本发明十字销联轴节8后，可减小油嘴座面的液压压力延长油嘴寿命，同时可以使油嘴开启延时减小，响应更快。

初步试验也证实上述情况，喷油压力120Mpa时，供油量500mg，老博世结构的喷油器供油持续期为900微秒，而采用本发明十字销联轴节8后，供油持续期减小到600微秒。同时供油的方差比较小，说明采用十字销浮动联轴节8，对油嘴针阀9和控制杆5因不同心引起的侧向力很小。

实施例2

如图6所示，实施例1的基础上，调整了回位弹簧11的位置；在控制杆5的上部环设有卡圈15和垫圈16，控制阀座3底面设有弹簧垫片18；所述回位弹簧11位于垫圈16和弹簧垫片18之间。需要说明的是，为了保证卡圈15和垫圈16的固定，需要在控制杆5上设置环槽17，卡圈15和垫圈16嵌入环槽17内，回位弹簧11下端压在垫圈16上，其上端通过弹簧垫片18压在控制阀座3的下端面。优点是回位弹簧11的压力通过控制杆5和垫片8-3直接压到针阀9上，而不通过套管8-2作用在控制杆销8-1和针阀销8-4上，减小控制杆销8-1和针阀销8-4的剪切应力。同时安装方便，控制杆5和十字销联轴节8、油嘴针阀9可以预先装配成部件，总装时直接从上而下，装到油嘴阀座10中。

实施例3

图7、8所示，本实施例在实施例1的基础上，对套管8-2的第一销孔8-2-1和第二销孔8-2-2做了调整。具体为在所述套管8-2侧壁分别开设有相互垂直的第一限位槽8-5和第二限位槽8-6；第一限位槽8-5的宽度比控制杆销8-1的直径大0.02-0.05毫米；第二限位槽8-6的宽度比针阀销8-4的直径大0.02-0.05毫米。

另外，所述套管8-2的外侧壁设有4条与第一销孔8-2-1和第二销孔8-2-2成45°的削扁位，削扁位的削扁量b＝0.1-1毫米。在供油量需求很大情况下，该设计可以使高压燃油快速流通。

本实施例中，该设计控制杆销8-1和针阀销8-4，可以分别在第一限位槽8-5和第二限位槽8-6中自由移动和转动，从而消除控制杆5和针阀9轴向偏心和不垂直度的影响，保证油嘴的快速开启和关闭。

图8是为了使高压燃油不必经过节流孔13和油嘴进油孔进入盛油槽D，这样便于喷油器端面和油嘴端面的密封，所以在所述套管8-2的外侧壁设有4条与第一销孔8-2-1和第二销孔8-2-2成45°的削扁位，削扁位的削扁量b＝0.1-1毫米。要保持削扁位后，套管8-2的外圆圆弧，以确保针阀9的锥面与油嘴阀座10锥面的同心度，保证油嘴锥面的密封性。

本发明可以用在现在大多数常用的类似博世和电装等公司的共轨喷油器上，减少泄漏提高其快速响应的性能，达到柴油机国六排放标准，并延长其使用寿命。

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：它为位于控制杆(5)与针阀(9)之间的十字销联轴节(8)，所述十字销联轴节(8)包括套管(8-2)、控制杆销(8-1)、垫片(8-3)以及针阀销(8-4)；

其中，所述控制杆(5)上开设有与控制杆(5)轴线垂直的控制杆销孔(5-2)；所述针阀(9)上开设有与针阀(9)轴线垂直的针阀销孔(9-2)；

控制杆(5)下端伸入套管(8-2)内，控制杆销(8-1)位于控制杆销孔(5-2)内且控制杆销(8-1)两端延伸穿过套管(8-2)侧壁，实现控制杆(5)和套管(8-2)的连接；

针阀(9)上端伸入套管(8-2)内，针阀销(8-4)位于针阀销孔(9-2)内且针阀销(8-4)两端延伸穿过套管(8-2)侧壁，实现针阀(9)和套管(8-2)的连接；

垫片(8-3)位于在套管(8-2)内、控制杆(5)与针阀(9)之间。

2.根据权利要求1所述的一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：所述套管(8-2)侧壁分别开设有相互垂直的第一销孔(8-2-1)和第二销孔(8-2-2)；控制杆销(8-1)两端穿过第一销孔(8-2-1)，针阀销(8-4)两端穿过第二销孔(8-2-2)。

3.根据权利要求2所述的一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：

第一销孔(8-2-1)与控制杆销(8-1)之间为过盈配合或动配合；第二销孔(8-2-2)与针阀销(8-4)之间为过盈配合或动配合。

4.根据权利要求1所述的一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：

控制杆(5)伸入套管(8-2)的部分，其直径是2.8-4毫米，控制杆销孔(5-2)与控制杆销(8-1)之间为动配合，控制杆(5)伸入套管(8-2)的部分，其外径比套管(8-2)的孔径小0.1-0.3毫米。

5.根据权利要求1所述的一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：

针阀(9)伸入套管(8-2)的部分，其直径在3.2-4毫米，针阀销孔(9-2)与针阀销(8-4)之间为动配合，针阀(9)伸入套管(8-2)的部分，其外径比套(8-2)的孔径小0.1-0.3毫米。

6.根据权利要求1所述的一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：

所述套管(8-2)侧壁分别开设有相互垂直的第一限位槽(8-5)和第二限位槽(8-6)；第一限位槽(8-5)的宽度比控制杆销(8-1)的直径大0.02-0.05毫米；第二限位槽(8-6)的宽度比针阀销(8-4)的直径大0.02-0.05毫米。

7.根据权利要求1所述的一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：所述控制杆(5)的下端面为圆弧面(5-1)；所述垫片(8-3)的厚度，需满足控制杆(5)、控制杆销(8-1)、针阀销(8-4)和针阀(9)伸入套管(8-2)的部分之间的间隙最小。

8.根据权利要求1所述的一种高压共轨喷油器控制杆十字销联轴节装置，其特征在于：所述套管(8-2)的外侧壁设有4条与第一销孔(8-2-1)和第二销孔(8-2-2)成45°的削扁位，削扁位的削扁量b＝0.1-1毫米。

9.一种高压共轨喷油器，其特征在于，它包括权利要求1-8所述的控制杆十字销联轴节装置，它主要由电磁铁组件、控制阀座(3)、喷油器体以及油嘴阀座(10)构成，控制杆(5)和针阀(9)相互连接并安装于喷油器体和油嘴阀座(10)内，且喷油器体内设有实现控制杆(5)复位的回位弹簧(11)；

所述喷油器体侧壁开设有喷油器进油孔(6)，且所述喷油器进油孔(6)与喷油器体内的内腔(A)相通；高压油通过油嘴节流孔(13)进入油嘴阀座(10)设有的盛油槽D内，或通过针阀(9)外圆削扁处进入盛油槽D内，从而实现内腔(A)与油嘴阀座(10)的盛油槽D连通。

10.根据权利要求9所述的一种高压共轨喷油器，其特征在于：在控制杆(5)的上部环设有卡圈(15)和垫圈(16)，控制阀座(3)底面设有弹簧垫片(18)；所述回位弹簧(11)位于垫圈(16)和弹簧垫片(18)之间。

Images