雙路進油諧振孔板式電控噴油器的製作方法

2023-12-06 20:20:21 2

本實用新型涉及的是一種發動機噴油裝置。

背景技術：

考慮到柴油機的燃油經濟性和排放指標，傳統機械式噴油器正逐漸被電控式噴油器取代。由微控制器控制的電控噴油器具有控制精度高和處理信息能力強的優點，這正是機械式噴油器所欠缺的特點。目前的電控噴油器通常採用高速電磁閥並由電控單元的電信號加以控制。

然而，常規的電控噴油器並不能滿足現代柴油機對燃油系統的主要要求：噴油器通常採用兩位兩通高速電磁閥，其在噴油過程中，一直有高壓燃油流經進、出油節流孔。這部分高壓燃油由油泵加壓而來，卻沒有做功直接回到油箱，動態回油量大，造成能量損失。因單路進油的形式，其針閥落座響應速度慢，由於進油節流孔孔徑必須小於出油節流孔孔徑，若為了提高針閥響應速度而增大進油阻尼孔孔徑，則會加大動態回油量，增加了能量損失。噴油過程中，噴油器快速啟閉產生的水擊壓力波會影響噴入燃燒室的燃油壓力。在大油量噴射時，高壓共軌油壓會劇烈波動,使得各缸噴油過程不均勻。常規電控噴油器存在控制柱塞，使得噴油器內部存在靜態壓力差，導致了噴油器有較大的靜態洩漏量。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供帶諧振結構，能實現快速響應特性、微動態回油和無靜態洩漏功能的雙路進油諧振孔板式電控噴油器。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型雙路進油諧振孔板式電控噴油器，其特徵是：包括噴油器頭、噴油器體、限流閥組件、電磁閥組件、針閥組件、下行高壓油路，噴油器頭安裝在噴油器體上方，噴油器頭內部設置主進油孔，噴油器體內部設置蓄壓腔，主進油孔與蓄壓腔相通，限流閥組件設置在蓄壓腔裡，噴油器體下端依次安裝電磁閥組件、針閥組件，緊帽位於電磁閥組件、針閥組件外部，緊帽的上端通過螺紋連接的方式與噴油器體下端部相連；

所述限流閥組件包括限位彈簧座、限流活塞、球閥復位彈簧座、支撐滑塊，限位彈簧座、限流活塞、球閥復位彈簧座自上而下布置，限位彈簧座與限流活塞之間安裝阻尼彈簧，支撐滑塊安裝在球閥復位彈簧座裡，支撐滑塊的上端與限流活塞之間設置球閥，支撐滑塊的下端與其下方的球閥復位彈簧座之間安裝球閥復位彈簧，限流活塞裡設置活塞盲孔和限流孔，支撐滑塊裡設置軸向中心通孔，球閥復位彈簧座裡設置諧振通孔和諧振節流孔，球閥復位彈簧座與其下方的噴油器體之間設置過渡油腔，活塞盲孔連通蓄壓腔和限流孔，限流孔與軸向中心通孔在球閥的控制下連通或斷開，諧振通孔和諧振節流孔均連通軸向中心通孔和過渡油腔；

所述電磁閥組件包括電磁鐵、線圈、銜鐵、平衡閥杆、閥座、中間塊，電磁鐵上纏繞線圈，電磁鐵上方設置電磁閥復位彈簧座，電磁鐵下方設置銜鐵，銜鐵與電磁閥復位彈簧座之間設置電磁閥復位彈簧，平衡閥杆位於閥座裡，平衡閥杆上端部與銜鐵固連，中間塊設置在閥座下方，平衡閥杆的中部與閥座之間形成平衡閥杆上腔，平衡閥杆的下端部、閥座以及中間塊之間形成平衡閥杆下腔，閥座裡設置上行進油孔，中間塊裡設置回油孔、中間油道、下行進油孔，上行油孔連通平衡閥杆上腔，中間油道連通平衡閥杆下腔，回油孔在平衡閥杆的控制下與中間油道和油箱連通或斷開；

所述針閥組件包括針閥限位套、孔板、針閥體、噴嘴，針閥限位套位於噴嘴裡，孔板位於針閥限位套裡，針閥體的上部分位於針閥限位套裡，針閥體的下部分位於噴嘴裡，孔板與針閥體之間形成控制腔，控制腔裡設置孔板復位彈簧，針閥體中部設置凸起部分，凸起部分與其上方的針閥限位套之間設置針閥復位彈簧，孔板的上端面與中間塊之間分別形成低壓口、高壓口，低壓口連通中間油道，高壓口連通下行進油孔，孔板裡設置節流孔，節流孔分別連通低壓口和控制腔，孔板與其外部的針閥限位套之間形成側面油道，側面油道連通控制腔，針閥體與噴嘴之間形成盛油槽，噴嘴端部設置噴孔；

下行高壓油路的上端連通過渡油腔，經噴油器體、閥座、中間塊、噴嘴連通盛油槽，上行進油孔和下行進油孔分別連通下行高壓油路。

本實用新型還可以包括：

1、噴孔噴油時，過渡油腔的燃油壓力下降，限流活塞、球閥、支撐滑塊整體向下位移，且球閥未落座在球閥復位彈簧座上，限流孔與軸向中心通孔相通；當噴孔流出的燃油質量超過閾值時，限流活塞壓緊球閥並使其落座於球閥復位彈簧座，限流孔與軸向中心通孔斷開；噴孔停止噴油時，在球閥復位彈簧的作用下，限流活塞、球閥和支撐滑塊整體恢復到初始位置。

2、線圈通電時，平衡閥杆向上運動，平衡閥杆上腔與平衡閥杆下腔為斷開狀態，回油孔與油箱為連通狀態，控制腔內的燃油通過節流孔、低壓口、中間油道和回油孔回油至油箱，針閥體向上抬起，噴孔開啟噴油；線圈斷電後，平衡閥杆在電磁閥復位彈簧的作用向下運動，被壓在中間塊上端面上，平衡閥杆上腔與平衡閥杆下腔連通，回油孔與油箱斷開，同時下行高壓油路裡的燃油一方面經上行進油孔、平衡閥杆上腔、平衡閥杆下腔、中間油道進入低壓口推動孔板向下運動，另一方面通過下行進油孔進入高壓口，低壓口裡的燃油通過節流孔進入控制腔，高壓口裡的燃油通過側面油道進入控制腔，針閥體落座。

3、諧振節流孔中部的直徑小於其兩端的直徑，且小於諧振通孔的直徑，諧振節流孔與諧振通孔軸向的總長度一致。

本實用新型的優勢在於：本實用新型中，控制腔內置孔板結構。這種孔板和兩位三通的電磁閥能明顯減少噴油過程中燃油的動態回油量，有效地降低了能源損耗。本實用新型採用了蓄壓腔結構，在大噴油量的條件下，保證噴油器的噴油過程的持續進行不會對共軌燃油壓力造成較大波動而導致其他噴油器噴油過程受到影響。本實用新型採用限流閥組件，有效地減少了異常噴油狀況的發生，保證正常穩定的噴油過程。同時，限流閥組件中加入了諧振結構，減小了燃油壓力波動和噴油壓力的波動。噴油器採用電磁閥控制平衡閥杆來調節回油油路的開關，提高了控制精度和靈活度，有效的改善了整個柴油機的排放，並提高了燃油的經濟性。閥座和中間塊內加工的雙路進油油道和平衡閥控制閥杆能使得控制腔更加快速地建壓，提高了針閥響應特性。而噴嘴部分無靜態壓力差，保證了噴油器能實現靜態無洩漏的功能。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為限流閥組件示意圖；

圖3為電磁閥組件示意圖；

圖4為針閥組件示意圖；

圖5為A-A視圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述：

結合圖1-5，本實用新型雙路進油諧振孔板式電控噴油器主要結構包括噴油器頭1、蓄壓腔2、噴油器體10、限流閥組件3、電磁閥組件9、緊帽8、針閥組件5、盛油槽7、噴孔6。噴油器頭1同噴油器體10通過螺紋進行配合連接，並用放置在噴油器體10上的密封圈11進行密封。噴油器頭1上的主進油孔12同噴油器體10內的蓄壓腔2連通。噴油器體10下方是電磁閥組件9和針閥組件5，兩者通過緊帽8裝配連接。限流閥組件3放置在噴油器體10內部，其結構主要包括擋圈13、限位彈簧座26、阻尼彈簧14、限流活塞15、球閥24、支撐滑塊17、球閥復位彈簧18、球閥復位彈簧座22。限流活塞15上加工了限流孔16以及活塞盲孔25，支撐滑塊17加工有軸向中心通孔23，保證燃油能通往下方油路。球閥復位彈簧座18底部加工有兩個諧振孔，分別為諧振節流孔21和諧振通孔19。噴油器體10的底部和針閥組件5的上部之間設置了電磁閥組件9，主要結構包括電磁閥復位彈簧27、電磁閥復位彈簧座38、線圈28、電磁鐵37、銜鐵36、閥座29、中間塊34、平衡閥杆35。銜鐵36和平衡閥杆35組合放置在閥座29內，並在閥座29內加工了上行進油孔30。中間塊34內加工有回油孔31、下行進油孔32、中間油道33等。位於噴油器底部的針閥組件5主要結構包括孔板40、孔板復位彈簧41、針閥限位套42、針閥復位彈簧45、針閥體43、噴嘴44。其中孔板40放置於控制腔46內。

圖1為本實用新型噴油器的整體結構示意圖。在噴油器頭1上加工有主進油孔12，由高壓油管輸送的高壓燃油通過主進油孔12進入噴油器內部。噴油器頭1與噴油器體10通過螺紋線進行裝配，兩者之間有密封圈11進行密封。主進油孔12和蓄壓腔2連通。處於蓄壓腔2中的燃油會向下經過限流閥組件3。燃油從限流閥組件3流出後通過下行高壓油路4進入上行進油孔30、下行進油孔32和盛油槽7。噴油器體10下部和針閥組件5之間裝配有電磁閥組件9。電磁閥組件9內利用電磁力控制銜鐵36和平衡閥杆35的抬起和落座。當平衡閥杆35的向上抬起時，回油孔31開啟，控制腔46的燃油流經孔板40的節流孔47和中間油道33，通過回油孔31洩去。控制腔46燃油壓力下降，同盛油槽7形成燃油壓差，使得針閥體43抬起，噴油開始。其中由針閥限位套11限制針閥體43的位移。當平衡閥杆35向下落座時，回油孔31關閉，燃油既會通過上行進油孔30，流經平衡閥杆35進入中間油道33，也會通過下行進油孔32進入其下遊側的高壓口39，形成兩路進油。高壓口39在中間塊34下端表面形成一個環形油槽，以包圍圓形低壓口49。環形油槽內的高壓燃油的油壓同控制腔46內油壓形成壓差，使得孔板40克服孔板復位彈簧41的彈簧力向下運動，打開了孔板40的側面油道46。流經中間油道33和下行進油孔32的高壓燃油通過環形側面油道48和節流孔47迅速進入控制腔46並建立油壓，使得針閥體43落座，從而結束噴油過程。在噴嘴44內放置有被針閥復位彈簧45壓緊的針閥體43，如圖5為針閥體43的截面A-A放大圖。針閥體43的弧形面可以很好的起到導向作用。針閥組件5內部無靜態壓力差，保證噴油器的無靜態洩漏的特性。針閥組件5和電磁閥組件9均放置在緊帽8內，再通過螺紋線和噴油器體10緊固。

圖2為本實用新型限流閥組件部分結構示意圖。限流閥組件3主要包括擋圈13、限位彈簧座26、阻尼彈簧14、限流活塞15、球閥24、支撐滑塊17、球閥復位彈簧18、球閥復位彈簧座22等。整個限流閥組件3通過蓄壓腔2安置在噴油器體10內部，並由擋圈13對其進行限位。限位彈簧座26和擋圈13配合，一方面作為阻尼彈簧14的彈簧座，另一方面對限流活塞15的最大位移起到限制作用。受阻尼彈簧14和球閥復位彈簧18的彈簧預緊力，球閥24同限流活塞15的下端面和支撐滑塊17的上端面配合。球閥復位彈簧座22受球閥復位彈簧18的彈簧力，被壓緊在底部，其上部變截面處是球閥24的落座面。燃油由蓄壓腔2進入限流活塞15內的活塞盲孔25，再通過限流孔16進入支撐滑塊17的軸向中心通孔23。由軸向中心通孔23流出的燃油經過諧振通孔19和諧振節流孔21進入過渡油腔20。設置加工諧振通孔19和諧振節流孔21使得通過兩孔的燃油壓力波的幅值降低。由於諧振節流孔21中有一段孔徑較諧振通孔19更小，其節流效果更強烈，造成從兩孔流過的燃油流速不同，使得原本同相位的燃油壓力波產生相位差，兩股燃油壓力波疊加後相互抵消，壓力波動進一步減小，兩孔在軸向的總長度是相同的。下行高壓油路4和過渡油腔20相連通並通往下方油路。當噴油器正常噴油時，噴孔6噴出燃油，過渡油腔20內的燃油壓力下降。由於限流孔16對燃油的節流作用，限流活塞15內的活塞盲孔25和蓄壓腔2內的燃油壓力較大，同過渡油腔20形成壓差，使得限流活塞15、球閥24和支撐滑塊17向下位移，對噴油器噴射的燃油進行補償，但不會使得球閥24落座在球閥復位彈簧座22上。噴油結束時，隨著燃油流過限流孔16，限流活塞15上下壓差逐漸減小，在球閥復位彈簧力的作用下，限流活塞15、球閥24和支撐滑塊17回復至原位。當噴孔6持續不斷的噴射燃油，流出的燃油質量超過閾值，噴油器出現異常工作狀態時，由於噴孔6噴射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞15的下方過渡油腔20的油壓迅速下降，形成上下壓差，導致限流活塞15壓緊球閥24落座在球閥復位彈簧座22上，阻止燃油流通。由於缺乏燃油供給，噴油器停止工作，阻止了異常噴油的持續進行。

圖3為本實用新型電磁閥組件部分結構示意圖。電磁閥組件9主要包括電磁閥復位彈簧座38、電磁閥復位彈簧27、線圈28、電磁鐵37、銜鐵36、平衡閥杆35、閥座29、中間塊34。電磁閥復位彈簧座38、電磁閥復位彈簧27、線圈28和電磁鐵37內置在噴油器體10內部，其中電磁閥復位彈簧座38通過螺紋緊固在電磁閥最頂端。電磁閥復位彈簧座38和銜鐵36之間是電磁閥復位彈簧27。銜鐵36和平衡閥杆35放置在處於噴油器體10下方的閥座29內部。在下方同閥座29結合的部件是中間塊34。整個電磁閥採用的是兩位三通閥的形式。當電磁閥的線圈28通電時，同電磁鐵37和銜鐵36形成磁迴路，產生電磁力，吸引平衡閥杆35向上運動，打開處於中間塊34的回油孔31，並堵住上行進油孔30。當電磁閥的線圈28斷電後，電磁力消失，平衡閥杆35在電磁閥復位彈簧27的彈簧力作用下向下運動，最終壓緊在中間塊34的上端面上，並堵住回油孔31。此時，上行進油孔30和中間油道33相連通。

圖4為本實用新型針閥組件部分結構示意圖。針閥組件5主要結構包括孔板40、孔板復位彈簧41、針閥限位套42、針閥復位彈簧45、針閥體43、噴嘴44。當電磁閥的平衡閥杆35抬起後，堵住上行進油孔30，打開回油孔31。控制腔46內的燃油通過孔板40上的節流孔47和中間油道33進行回油。控制腔46內燃油壓力下降，使得針閥體43克服針閥復位彈簧45的彈簧預緊力抬起，噴油過程開始。高壓口39和下行進油孔32相連通。

在噴油過程中，由於節流孔47的存在，控制腔46內的燃油壓力比中間油道33內的燃油壓力高，其壓力差和彈簧力的合力足以克服高壓口39形成的環形油槽內的高壓燃油壓力，使得孔板40一直緊壓在中間塊34的下端面，堵住了下行進油孔32進入其下遊側的環形油槽，阻止了高壓燃油的進入，有效地減少了噴油過程中流回低壓油箱的高壓燃油量。當電磁閥的平衡閥杆35落座後，回油孔31被堵住，上行進油孔30通往中間油道33的油路打開。通過平衡閥杆35的高壓燃油迅速進入中間油道33。這時，中間塊34下端面的圓形低壓口49的壓力迅速升高。圓形低壓口49和高壓口39內高壓燃油同控制腔46內的燃油壓力形成壓差，使得孔板40克服孔板復位彈簧41的彈簧預緊力向下運動，打開孔板40周圍環形側面油道48。高壓燃油通過節流孔47和環形側面油道48兩路進油，控制腔46油壓快速建立，針閥迅速落座，終止噴油過程。

由上述工作過程可知，本實用新型雙路進油諧振孔板式電控噴油器的噴油過程中，採用了兩位三通閥的形式，通過由電磁閥平衡閥杆35處、中間塊34內部的雙路進油和孔板40的節流孔47、環形側面油道48的雙路進油，加快了控制腔46的建壓過程，提高了針閥落座的響應速度。內置於控制腔46中的孔板40結構，大大減小了噴油過程中的動態回油量，保證了微動態回油的特點。整個噴油過程採用電磁閥控制，利用電磁力帶動平衡閥杆35的運動，實現了對噴油過程響應速度快，控制精度高的要求。噴油器體10內置限流閥組件3，阻止了異常噴油狀態的持續進行，保證工作過程的穩定性。本實用新型應用於共軌系統上時，在大油量噴射狀態下，採用蓄壓腔2能有效減小共軌壓力波動，從而減少了各缸噴油過程的均勻性和穩定性下降現象的發生。