一種帶液力反饋的微動態回油諧振旁通式電控噴油器的製作方法
2023-12-06 20:22:17 2
本實用新型涉及的是一種發動機噴油裝置。
背景技術：
為優化柴油機的燃油經濟性和排放指標，當前市場上的柴油機電控噴油器開始採用高速電磁開關閥式控制，其具有系統響應快，控制精度高，具有靈活的控制策略和可靠的工作性能等優點。但隨著燃油噴射壓力的逐步提高，常規電控噴油器的缺點也顯露出來。
首先，噴油器一方面要降低氮氧化物的排放，這就要求對噴油過程的瞬時噴油速率進行控制，降低噴射初期的噴油速率。另一方面，噴射過程結束時，噴油器必須迅速斷油，即針閥落座響應要快，以降低顆粒物的形成量。即噴油器要形成「先緩後急」的噴油速率時間歷程曲線。但常規電控噴油器很難實現這一點。其次，目前國內電控噴油器大多採用兩位兩通高速電磁閥來控制噴油過程，其兩位兩通閥在噴油過程中始終處於開啟的狀態，高低壓油路的連通使得動態回油量較大，造成能量損失。同時，進出油阻尼孔的孔徑的限制和動態回油量的存在也使得針閥快速落座響應很難實現。此外，噴油器快速啟閉產生的水擊壓力波動會使得噴油過程不穩定，尤其在大油量噴射時，高壓共軌的燃油壓力的波動會引起各缸噴射過程的不一致。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於提供帶液力反饋油路和諧振結構、具有微動態回油和無靜態洩漏功能、能實現「先緩後急」的噴油速率時間歷程曲線的一種帶液力反饋的微動態回油諧振旁通式電控噴油器。
本實用新型的目的是這樣實現的：
本實用新型一種帶液力反饋的微動態回油諧振旁通式電控噴油器，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油腔，閥座裡設置進油阻尼孔，中間塊裡設置回油孔、中間油道、中間節流孔、液力反饋油道，進油阻尼孔連通平衡閥杆上腔，中間節流孔分別連通油腔和中間油道，液力反饋油道連通油腔，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、控制滑塊、針閥體、噴嘴，針閥限位套位於噴嘴裡，控制滑塊位於針閥限位套裡，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，控制滑塊與針閥體之間形成控制腔，控制腔裡設置控制滑塊復位彈簧，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，控制滑塊的上端面設置中間腔，控制滑塊裡設置控制滑塊通孔、旁通油路，控制滑塊通孔分別連通中間腔和控制腔，旁通油路連通控制腔，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，進油阻尼孔和液力反饋油道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，平衡閥杆上腔與油腔為斷開狀態，回油孔與油箱為連通狀態，控制腔內的燃油通過中間油道、中間節流孔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，平衡閥杆上腔與油腔連通，回油孔與油箱斷開，同時下行高壓油路裡的燃油一方面經進油阻尼孔、平衡閥杆上腔、油腔、中間節流孔、中間油道、中間腔進入控制腔，另一方面經液力反饋油道、油腔、中間油道、中間腔進入控制腔。
3、噴孔停止噴油時，控制滑塊上端面燃油壓力高於其下端面，控制滑塊克服控制滑塊復位彈簧的彈簧預緊力向下位移，旁通油路打開，隨著燃油進入控制腔，控制滑塊在控制滑塊復位彈簧的作用力下，回到初始位置。
4、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。本實用新型採用加工有諧振結構的限流閥組件，有效地減少了異常噴油狀況的發生並降低了噴油過程中噴油器內的水擊效應產生的燃油壓力波，保證正常穩定的噴油過程。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。噴油器的平衡閥杆採用兩位三通的形式，可實現錐面、平面的兩路密封，減少動態回油量，實現微動態回油功能。控制腔內控制滑塊的旁通油道能使得控制腔快速建壓，提高了針閥響應特性。控制滑塊節流孔和中間節流孔的設計保證了噴油器在初期能緩慢噴油，減少氮氧化物的形成。液力反饋油道進一步減緩初期噴油加快針閥落座。而噴油器內部無靜態壓力差，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示意圖。
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，本實用新型一種帶液力反饋的微動態回油諧振旁通式電控噴油器主要結構包括噴油器頭1、噴油器體11、限流閥組件3、電磁閥組件10、緊帽9、針閥組件5、噴嘴6。噴油器頭1同噴油器體11通過螺紋進行配合連接，並用放置在噴油器體11上的密封圈12進行密封。噴油器頭1上的主進油孔13同噴油器體11內的蓄壓腔2連通。噴油器體11下方是電磁閥組件10、噴嘴6和針閥組件5，三者通過緊帽9裝配連接。限流閥組件3放置在噴油器體11內部，其結構主要包括擋圈14、限位彈簧座27、阻尼彈簧15、限流活塞16、球閥25、支撐滑塊18、球閥復位彈簧19、球閥復位彈簧座23。限流活塞16上加工了限流孔17以及活塞盲孔26，支撐滑塊18加工有軸向中心通孔24，保證燃油能通往下方油路。球閥復位彈簧座23底部加工有兩個諧振孔，分別為諧振節流孔22和諧振通孔20。噴油器體11的底部和噴嘴6的上部之間設置了電磁閥組件10，主要結構包括電磁閥復位彈簧28、電磁閥復位彈簧座41、線圈29、電磁鐵40、銜鐵39、閥座30、中間塊36、平衡閥杆38。銜鐵39和平衡閥杆38組合放置在閥座30內，並在閥座30內加工進油阻尼孔31。中間塊36內加工有液力反饋油道33、回油孔34、中間油道35和中間節流孔37等。電磁閥組件10下方是針閥組件5，主要結構包括控制滑塊48、針閥限位套46、控制滑塊復位彈簧43、針閥體44、針閥復位彈簧45。控制滑塊48置於控制腔47內，加工有控制滑塊通孔49和旁通油道42。
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13，由高壓油管輸送的高壓燃油通過主進油孔13進入噴油器內部。噴油器頭1與噴油器體11通過螺紋線進行裝配，兩者之間有密封圈12進行密封。主進油孔13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進入控制腔47和盛油槽8。噴油器體11下部和針閥組件5之間裝配有電磁閥組件10。電磁閥組件10內利用電磁力控制銜鐵39和平衡閥杆38的抬起和落座。當平衡閥杆38的向上抬起時，回油孔34開啟，控制腔47的燃油流經控制滑塊通孔49、中間油道35和中間節流孔37，通過回油孔34洩去。控制腔47燃油壓力下降，同盛油槽8形成燃油壓差，使得針閥體44克服針閥復位彈簧45的彈簧預緊力而抬起，噴油開始。此時，針閥體44的限位是通過針閥限位套46來實現的。由於控制滑塊通孔49和中間節流孔37的兩段節流作用，中間油道35的燃油壓力不會迅速下降，從而減緩了控制腔47的燃油壓力的下降速度。噴油過程中，一直有高壓燃油通過液力反饋油道33進入由閥座30和平衡閥杆38構成的油腔32，減緩了油腔32和控制腔47的洩油速率，使得控制腔47在噴油初期的壓降進一步變小變緩，減小了氮氧化物的產生。當平衡閥杆38向下落座時，回油孔34關閉，燃油既會通過進油阻尼孔31，流經平衡閥杆38、中間節流孔37、中間油道35、控制滑塊通孔49和旁通油道42進入控制腔47，也會通過液力反饋油道33進油使得控制腔47建立油壓，針閥體44在針閥復位彈簧45的彈簧預緊力的作用下落座，噴油過程結束。同時，噴嘴6內放置有被針閥復位彈簧45壓緊的針閥體44，如圖5為針閥體44的截面A-A放大圖。針閥體44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10均放置在緊帽9內，再通過螺紋線和噴油器體11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14、限位彈簧座27、阻尼彈簧15、限流活塞16、球閥25、支撐滑塊18、球閥復位彈簧19、球閥復位彈簧座23等。整個限流閥組件3通過蓄壓腔2安置在噴油器體11內部，並由擋圈14對其進行限位。限位彈簧座27和擋圈14配合，一方面作為阻尼彈簧15的彈簧座，另一方面對限流活塞16的最大位移起到限制作用。受阻尼彈簧15和球閥復位彈簧19的彈簧預緊力，球閥25同限流活塞16的下端面和支撐滑塊18的上端面配合。球閥復位彈簧座23受球閥復位彈簧19的彈簧力，被壓緊在底部，其上部變截面處是球閥25的落座面。燃油由蓄壓腔2進入限流活塞16內的活塞盲孔26，再通過限流孔17進入支撐滑塊18的軸向中心通孔24。由軸向中心通孔24流出的燃油經過諧振通孔20和諧振節流孔22進入過渡油腔21。設置加工諧振通孔20和諧振節流孔22使得通過兩孔的燃油壓力波的幅值降低。由於諧振節流孔22中有一段孔徑較諧振通孔20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21相連通並通往下方油路。當噴油器正常噴油時，噴孔7噴出燃油，過渡油腔21內的燃油壓力下降。由於限流孔17對燃油的節流作用，限流活塞16內的活塞盲孔26和蓄壓腔2內的燃油壓力較大，同過渡油腔21形成壓差，使得限流活塞16、球閥25和支撐滑塊18向下位移，對噴油器噴射的燃油進行補償，但不會使得球閥25落座在球閥復位彈簧座23上。噴油結束時，隨著燃油流過限流孔17，限流活塞16上下壓差逐漸減小，在球閥復位彈簧力的作用下，限流活塞16、球閥25和支撐滑塊18回復至原位。當噴油器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7噴射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞16的下方過渡油腔21的油壓迅速下降，形成上下壓差，導致限流活塞16壓緊球閥25落座在球閥復位彈簧座23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10主要包括電磁閥復位彈簧28、電磁閥復位彈簧座41、線圈29、電磁鐵40、銜鐵39、閥座30、中間塊36、平衡閥杆38等。電磁閥復位彈簧座41、電磁閥復位彈簧28、線圈29和電磁鐵40內置在噴油器體11內部，其中電磁閥復位彈簧座41通過螺紋緊固在電磁閥最頂端。電磁閥復位彈簧座41和銜鐵39之間是電磁閥復位彈簧28。銜鐵39和平衡閥杆38放置在處於噴油器體11下方的閥座30內部。在下方同閥座30結合的部件是中間塊36。整個電磁閥採用的是兩位三通閥的形式。當噴油器開始噴油時，電磁閥的線圈29通電，同電磁鐵40和銜鐵39形成磁迴路，產生電磁力，吸引平衡閥杆38向上運動，打開處於中間塊36的回油孔34，並堵住進油阻尼孔31。這時，控制腔47內的燃油通過中間油道35、中間節流孔37和回油孔34回油至油箱，控制腔47內油壓下降，針閥體44上表面受壓減小，與盛油槽8的燃油壓力形成壓差。針閥體44向上抬起，開啟噴孔7噴油。當噴油器停止噴油時，由於銜鐵39和平衡閥杆38緊密結合為一體，因而它們共同受到電磁閥復位彈簧28的彈簧預緊力而被壓緊在中間塊36上，並堵住了回油孔34。與此同時，平衡閥杆38開啟了由進油阻尼孔31、中間節流孔37和中間油道35通往控制腔47的油路。
圖4為本實用新型針閥組件部分結構示意圖。針閥組件5主要包括控制滑塊48、控制滑塊復位彈簧43、針閥限位套46、針閥體44和針閥復位彈簧45。控制滑塊48放置在控制腔47內部，由控制滑塊復位彈簧43將其頂起並緊靠在中間塊36的下端面。控制滑塊48上加工有控制滑塊通孔49和旁通油道42。當噴油開始時，由於中間塊36上的中間節流孔37和控制滑塊通孔49的兩段節流作用，控制腔47內的燃油壓力下降較正常噴油器緩慢，且通過液力反饋油道33的高壓燃油的進入進一步加強了這一效果，達到減少氮氧化物排放的目的。當噴油結束時，由於控制滑塊48上端面燃油壓力高於下端面，控制滑塊48會克服控制滑塊復位彈簧43的彈簧預緊力向下位移，打開旁通油道42，使得控制腔47內的燃油壓力迅速建立，提高了針閥落座響應。這時，液力反饋油道33成為另一路進油油道，也起到加速針閥落座的效果。隨著燃油進入控制腔47，控制滑塊48上下端面油壓趨於一致。在控制滑塊復位彈簧43的作用下，控制滑塊48復位。
由上述工作過程可知，本實用新型一種帶液力反饋的微動態回油諧振旁通式電控噴油器的噴油過程中，採用了兩位三通閥的形式，大大減少了動態回油量，實現微動態回油功能。內置於控制腔47中的控制滑塊48結構和中間塊36內的液力反饋油道33，保證了噴射初期低的噴油速率和噴油結束能快速斷油的的特點。整個噴油過程採用電磁閥控制，利用電磁力帶動平衡閥杆38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11內置帶有諧振結構的限流閥組件3，阻止了異常噴油狀態的持續進行，減小了燃油壓力波動，保證工作過程的穩定性。本實用新型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。