一種高壓共軌電控噴油器密封裝置的製作方法

2023-05-04 23:08:36

專利名稱：一種高壓共軌電控噴油器密封裝置的製作方法
技術領域：
本發明為一種高壓共軌電控噴油器密封裝置，應用於柴油機高壓共軌電控噴油系統中。
背景技術：
德國Bosch公司的CR系列高壓共軌電控噴油系統是當前最先進的柴油機電控噴油系統，其中包括電控噴油器，高壓共軌，高壓油泵，調壓閥，限壓閥，限流器，各種傳感器以及電控單元等。而高壓共軌電控噴油器是其最核心、最關鍵的部件，其中包括高速電磁閥部件包括動鐵芯，激磁線圈，復位彈簧，靜鐵芯，回油管，大螺母，復位彈簧，動鐵芯導向杆，大調整墊圈，導向杆座，小調整墊圈，鋼球。液壓挺杆及閥套部件包括出油阻尼孔，進油阻尼孔，液壓挺杆，閥套，密封圈。噴油嘴部件包括噴油嘴彈簧，連接柱，針閥以及噴油器體等。
高速電磁閥的功能是實現噴油嘴針閥的開啟與關閉，當電磁閥未激勵時，由於電磁閥靜鐵芯內復位彈簧的作用，鋼球使閥套上的出油節流孔關閉，此時，噴油器體中閥套中控制腔和針閥中的蓄壓腔的壓力都等於共軌壓力，由於液壓挺杆上部閥套中的控制腔作用面積大於挺杆下部針閥中蓄壓腔的作用面積，作用於挺杆上部的控制腔的壓力與噴油嘴彈簧力一起使噴油嘴關閉，噴油器處於不噴油狀態。
當電控單元給電磁閥激勵時，由於電磁鐵的吸力作用，動鐵芯向上運動，鋼球在閥套中控制腔液壓作用下離開球座，被鋼球密封的出油節流孔開啟洩油，控制腔油液壓力下降到一定數值，此數值決定於出油節流孔和進油節流孔的流量比。此時來自共軌的高壓油作用於噴油嘴針閥底部，使噴油嘴針閥升起打開，開始噴油。噴油量決定於噴油嘴的開啟持續期(決定於電控單元輸出的脈寬)、噴油嘴流量特性、噴油壓力及針閥升程。當電磁閥斷電，電磁閥的動鐵芯在復位彈簧的作用下，向下運動推動鋼球落座封閉出油節流孔，控制腔內的油壓上升，推動液壓挺杆使針閥落座噴油嘴停止噴油。
高壓共軌電控噴油器要實現高壓噴射，各環節的密封至關重要。其中包括許多高壓靜密封和動密封。其中液壓挺杆與閥套內孔之間要實現相對軸向運動，此處為滑動配合，也即為動密封。閥套與噴油器體利用閥套外圓與噴油器體內階梯孔實現靜配合，並以此實現閥套在噴油器體中的徑向定位，閥套的肩胛面和噴油器體的中空平面貼合實現閥套在噴油器體中的軸向定位。但閥套與噴油體之間還有一個環形槽，此槽內充滿超高壓燃油。高壓燃油在工作時，要經過閥套徑向的一個阻尼孔，即進油節流孔進入閥套內，然後作用在液壓挺杆上，控制針閥實現噴油。此環形槽內的燃油還會利用閥套肩鉀平面與噴油器體中空平面之間的徑向間隙洩漏，而且還會利用閥套的最小外圓與噴油器體內孔之間的軸向間隙洩漏。這兩處的洩漏如果不能得到有效的控制，則高壓共軌噴油器中的超高壓噴射是不可能實現的。其中閥套外圓肩鉀面與噴油器體中空平面之間的徑向縫隙，可以通過柴油機傳統噴油系統的成熟技術減少縫隙，以實現可靠的靜密封。但閥套外圓與噴油器體內孔之間的軸向間隙形成的洩漏，用傳統的密封技術是解決不了的。Bosch公司是在閥套與噴油器體內孔之間的環形槽內裝了一個矩形截面的複合材料的固體密封圈，其材料的具體成份不清楚。這種密封件的密封機理與一般接觸式密封圈的密封機理完全不同。一般接觸式密封圈在裝配時，首先要有一定的預壓縮量，從而在密封面上產生預壓緊力。當單位面積上的單位壓緊力大於液體壓力時，即構成了密封。而且當液體壓力升高時，密封圈因受到擠壓而使密封面上的壓緊力進一步提高，故仍能實現可靠的密封。這種密封圈都必須裝在溝槽內，否則不能正常工作。

發明內容
本發明的目的是提出一種新型高壓共軌電控噴油器密封圈，具體地說是一種楔形密封圈，取代Bosch公司在閥套與噴油器體內孔之間的環形槽內安裝的矩形截面的複合材料的固體密封圈。這種楔形密封圈外圓有一斜面，相應地噴油器體中孔也有一斜面或錐面。楔形密封圈內圓為圓柱面，以保證與閥套最小外圓處實現配合。這種楔形密封裝入噴油器體後，高壓燃油作用在它的頂部，即徑向環形平面上，使密封圈向楔形槽內擠壓，從而實現可靠的閥套與噴油器內孔軸向間隙的密封。以保證在環形槽內的液體實現高壓甚至超高壓。這種楔形密封圈可以是聚四氟乙烯圈或者是尼龍圈。通過金屬切削加工的方法即可製造。楔形密封圈和噴油器體中空錐面的角度名義尺寸相同，但兩者的公差不同，這樣才能保證楔形密封圈可靠密封。根據密封原理，保證密封的兩個重要因素是密封壓力和密封寬度。所謂密封壓力，就是密封圈與零件表面的接觸壓力；密封寬度就是密封圈與零件表面接觸部份的軸向長度。很顯然，若增加密封壓力和密封寬度，則密封性增強，反之則減弱。但密封壓力的增加，勢必加大摩擦力，但對靜密封這不應是問題。而密封寬度的增加，也要加大密封裝置的尺寸。楔形密封的密封壓力是利用高壓燃油作用在密封圈的頂部，即徑向圓環形平面上而產生的。因此，要提高密封壓力，此徑向環形平面的寬度即徑向尺寸應加大。但由於噴油器體中空尺寸以及閥套尺寸的限制，這個尺寸是不能增大的。因此從提高密封壓力來講，軸向密封寬度則不能太寬，否則，軸向密封面的單位預緊力就會下降，從而影響密封性，因此，在這裡密封長度有個最佳值。
有益效果採用本發明可以替代Bosch公司的高壓共軌噴油器中的矩形截面的固體密封圈，從而實現可靠的高壓共軌噴油器中閥套與噴油器內孔軸向間隙的密封，以保證在此環形槽內的液體建立超高壓，實現高壓共軌噴油器的最關鍵、最本質的功能—超高壓燃油噴射。


圖1為高壓共軌噴油器的結構2為高壓共軌噴油器的局部放大3為楔形密封圈由圖1、圖2可知，該噴油器包括1、高速電磁閥部件，用於控制噴油器的噴油量與噴油正時，它包括一個靜鐵芯(2)，一個動鐵芯(3)，一個復位彈簧(4)，動鐵芯安裝在一個閥芯(5)上，閥芯(5)安裝在導向體(6)內，導向體(6)由螺母(7)壓在一個調整墊圈(8)上，調整墊圈(8)壓在閥套(9)上，閥套(9)壓在噴油器體(1)的中空肩胛面上，從而實現導向體(6)的軸向定位。
2、液壓挺杆(10)及閥套(9)部件，液壓挺杆(10)上端外圓與閥套(9)內孔滑動配合，閥套(9)上有一個徑向的阻尼孔(a)，一個軸向的阻尼孔(b)，軸向的阻尼孔(b)出口有一個鋼球(11)，鋼球(11)由閥芯(5)控制，實現阻尼孔(b)的開啟與閉合。
3、噴油器體，由高壓共軌來的燃油由進油接口(W)進入，然後分為兩路一路由油孔(Y)進入針閥蓄壓腔，一路由油孔(X)進入由噴油器體內孔和閥套(9)外圓間形成的環狀空間(Z)，此環狀空間(Z)的燃油經閥套(9)上的徑向的阻尼孔(a)進入閥套(9)的內孔，然後經軸向的阻尼孔(b)作用到鋼球(11)上。噴油器體內孔和閥套(9)外圓間形成的環狀空間(Z)下端有一個楔形密封圈(18)，實現高壓密封。
4、噴油嘴部件，包括一個針閥(12)和針閥體(13)，針閥上端與液壓挺杆(10)的下端結合，並由螺母(14)固定。針閥(12)上端還有一個墊圈(15)，此墊圈上有一個彈簧(16)，此彈簧為針閥落座的輔助彈簧。
此外，還包括連接螺母(19)，大調整墊片(20)，o型密封圈(21)，靜鐵芯壓塊(22)，動鐵心復位彈簧墊圈(23)，定位螺母(24)，端蓋(25)，上閥體(26)，o型密封圈(27)，墊圈(28)，o型密封圈(29)，線圈(30)，卡圈(31)。
下面結合附圖對本發明做進一步說明這種楔形密封圈(18)外圓有一斜面，相應地噴油器體中孔也有一斜面或錐面。楔形密封圈(18)內孔為圓柱面，以保證與閥套(9)最小外圓處實現配合。這種楔形密封圈(18)裝入噴油器體後，高壓燃油作用在它的頂部，即徑向環形平面上，使楔形密封圈(18)向楔形槽內擠壓，從而實現可靠的閥套與噴油器內孔軸向間隙的密封。以保證在環形槽內的液體實現高壓甚至超高壓。噴油器體內孔在將密封圈安裝後，其下部截面要加工一個直角三角形的環形空間，以使密封圈有一定壓縮變形的空間；這種楔形密封圈可以是聚四氟乙烯圈或者是尼龍圈。通過金屬切削加工的方法即可製造。楔形密封圈(18)和噴油器體中空錐面的角度名義尺寸相同，但兩者的公差不同，這樣才能保證楔形密封圈可靠密封。根據密封原理，保證密封的兩個重要因素是密封壓力和密封寬度。所謂密封壓力，就是密封圈與零件表面的接觸壓力；密封寬度就是密封圈與零件表面接觸部份的軸向長度。楔形密封圈(18)的工作壓力可達160MPa。楔形密封圈(18)的內孔是一個圓柱面，外圓是一個圓錐面，上端面是一個環形平面，下斷面是一個環形平面或尖角。
具體實施方案1、楔形密封圈的材料可以是聚四氟乙烯或者是尼龍，可以通過金屬切削加工的方法製造，也可以磨具注塑加工。
2、楔形密封圈和噴油器體中空錐面的角度名義尺寸相同，但兩者的公差不同，這樣才能保證楔形密封圈可靠密封。噴油器體中空錐面可以通過金屬切削加工的方法實現，其表面粗糙度不能太低。
權利要求
1.一種高壓共軌電控噴油器超高壓密封裝置，包括一個高壓共軌噴油器體(1)，一個楔形密封圈(18)，一個閥套(9)，其特徵在於噴油器體(1)內孔和閥套(9)最小外圓柱面間形成的環狀空間(Z)下端裝有一個楔形密封圈(18)，楔形密封圈(18)與噴油器體(1)內錐面、閥套(9)最小外圓柱面結合，就形成一個對閥套(9)最小外圓柱面與噴油器體(1)內孔軸向間隙的超高壓密封；
2.按照權利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特徵在於楔形密封圈(18)的內孔是一個圓柱面，外圓是一個圓錐面，上端面是一個環形平面，下斷面是一個環形平面或尖角；
3.按照權利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特徵在於，噴油器體(1)內孔在將密封圈安裝後，其下部截面要加工一個直角三角形的環形空間，以使密封圈有一定壓縮變形的空間；
4.按照權利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特徵在於，楔形密封圈(18)是由填充聚四氟乙烯PTFE塑料製成的；
5.按照權利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特徵在於，楔形密封圈(18)的工作壓力可達160MPa。
全文摘要
本發明為一種高壓共軌噴油器密封裝置，它主要包括高壓共軌噴油器體，楔形密封圈，閥套。噴油器體內孔和閥套最小外圓柱面間形成的環狀空間下端裝有一個楔形密封圈，採用本發明可以替代Bosch公司的高壓共軌噴油器中的矩形截面的固體密封圈，從而實現可靠的高壓共軌噴油器中閥套與噴油器內孔軸向間隙的密封，以保證在此環形槽內的液體建立超高壓，實現高壓共軌噴油器的最關鍵、最本質的功能—超高壓燃油噴射。
文檔編號F02M61/00GK1888411SQ20061010415
公開日2007年1月3日 申請日期2006年8月2日 優先權日2006年8月2日
發明者王尚勇, 楊青 申請人:北京理工大學