一種帶液力反饋的微動態回油電控噴油器的製作方法

2023-10-09 07:19:14 2

本發明涉及的是一種發動機噴油裝置。

背景技術：

目前，採用的高速電磁閥噴油器具有系統響應快，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。但鑑於排放法規要求的逐步提升，這種電控噴油器存在著大量需要改善和提升的地方：首先，噴油器為保證正常的噴射過程，其出油節流孔孔徑需大於進油節流孔孔徑，而想要進一步提高針閥落座響應特性則需要加大進油節流孔孔徑，但這樣會使得動態回油量增加，造成能量損失。反之，若為了減小動態回油量而減小出油節流孔孔徑則會使得控制腔建壓速度變慢，致使針閥落座延遲。其次，噴油器中的控制柱塞偶件和針閥偶件的軸向密封面存在靜態洩漏，使得系統液壓效率降低，並限制了噴油器壓力的進一步提升。此外，在噴油器大油量噴射時，高壓共軌內的油壓會劇烈波動，降低了各缸噴油過程的一致性。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供動態回油量小，能實現可變噴油規律和無靜態洩漏功能的一種帶液力反饋的微動態回油電控噴油器。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種帶液力反饋的微動態回油電控噴油器，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，軸向中心通孔與過渡油腔連通；

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，閥座裡設置進油節流孔，中間塊裡設置回油孔、中間油道、液力反饋油道，進油節流孔連通平衡閥杆上腔，中間油道和液力反饋油道分別連通油腔，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、噴嘴、針閥體，針閥限位套位於噴嘴裡，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，針閥體上方與針閥限位套之間形成控制腔，針閥限位套上設置凸起，凸起位於控制腔處，針閥體與凸起之間設置針閥復位彈簧，控制腔與中間油道相通，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，進油節流孔和液力反饋油道分別連通下行高壓油路。

本發明還可以包括：

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節流孔、平衡閥杆上腔、油腔、中間油道進入控制腔，另一方面經液力反饋油道、油腔、中間油道進入控制腔。

本發明的優勢在於：本發明採用了蓄壓腔結構，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。本發明採用限流閥組件，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。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。平衡閥杆錐面處的環狀節流帶和進油節流孔與液力反饋油道配合實現了可變的噴油規律，並加快了針閥落座響應。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為本發明的結構示意圖；

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A-A視圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1-4，本發明一種帶液力反饋的微動態回油電控噴油器主要結構包括噴油器頭1、噴油器體14、限流閥組件3、電磁閥組件13、緊帽5、針閥限位套11、噴嘴7、針閥體8。噴油器頭1同噴油器體14通過螺紋進行配合連接，並用放置在噴油器體14上的密封圈15進行密封。噴油器頭1上的主進油孔16同噴油器體14內的蓄壓腔2連通。噴油器體14下方是電磁閥組件13、噴嘴7和針閥體8，三者通過緊帽5裝配連接。限流閥組件3放置在噴油器體14內部，其結構主要包括擋圈17、限位彈簧座28、阻尼彈簧18、限流活塞19、球閥26、支撐滑塊21、球閥復位彈簧22、球閥復位彈簧座24。限流活塞19上加工了限流孔20以及活塞盲孔27，支撐滑塊21加工有軸向中心通孔25，保證燃油能通往下方油路。噴油器體14的底部和噴嘴7的上部之間設置了電磁閥組件13，主要結構包括電磁閥復位彈簧29、電磁閥復位彈簧座42、線圈30、電磁鐵41、銜鐵40、閥座31、中間塊37、平衡閥杆39。銜鐵40和平衡閥杆39組合放置在閥座31內，並在閥座31內加工進油節流孔32。中間塊37內加工有液力反饋油路33、回油孔35和中間油道36等，並同針閥限位套11和針閥體8形成控制腔6。

圖1為本發明總體示意圖，在噴油器頭1上加工有主進油孔16，由高壓油管輸送的高壓燃油通過主進油孔16進入噴油器內部。噴油器頭1與噴油器體14通過螺紋線進行裝配，兩者之間有密封圈15進行密封。主進油孔16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6和盛油槽10。噴油器體14下部和噴嘴7之間裝配有電磁閥組件13。電磁閥組件13內利用電磁力控制銜鐵40和平衡閥杆39的抬起和落座。當平衡閥杆39的向上抬起時，回油孔35開啟，控制腔6的燃油流經中間油道36進入油腔33，通過回油孔35洩去。在平衡閥杆39抬起的過程中，一小部分燃油會通過進油節流孔32進入油腔33並洩到低壓油箱中去。這個動態回油量相比於兩位兩通閥的動態回油量要低。隨著控制腔6燃油壓力下降，同盛油槽10形成燃油壓差，使得針閥體8克服針閥復位彈簧12的彈簧預緊力抬起，噴油開始。其中由針閥限位套11限制針閥體8的位移。當平衡閥杆39向下落座時，回油孔35關閉，燃油會通過進油節流孔32和液力反饋油道34，流經平衡閥杆39、油腔33和中間油道36進入控制腔6，使得控制腔6建壓，針閥體8在針閥復位彈簧12的彈簧預緊力下落座，噴油過程結束。在噴嘴7內放置有被針閥復位彈簧12壓緊的針閥體8，如圖4為針閥體8的截面A-A放大圖。針閥體8的弧形面可以很好的起到導向作用。噴嘴7內部無靜態壓力差，保證噴油器的無靜態洩漏的特性。噴嘴7和電磁閥組件13均放置在緊帽5內，再通過螺紋線和噴油器體14緊固。

圖2為本發明限流閥組件部分結構示意圖。限流閥組件3主要包括擋圈17、限位彈簧座28、阻尼彈簧18、限流活塞19、球閥26、支撐滑塊21、球閥復位彈簧22、球閥復位彈簧座24等。整個限流閥組件3通過蓄壓腔2安置在噴油器體14內部，並由擋圈17對其進行限位。限位彈簧座28和擋圈17配合，一方面作為阻尼彈簧18的彈簧座，另一方面對限流活塞19的最大位移起到限制作用。受阻尼彈簧18和球閥復位彈簧22的彈簧預緊力，球閥26同限流活塞19的下端面和支撐滑塊21的上端面配合。球閥復位彈簧座24受球閥復位彈簧22的彈簧力，被壓緊在底部，其上部變截面處是球閥26的落座面。燃油由蓄壓腔2進入限流活塞19內的活塞盲孔27，再通過限流孔20進入支撐滑塊21的軸向中心通孔25。由軸向中心通孔25流出的燃油經過下行高壓油路4通往下方油路。當噴油器正常噴油時，噴孔9噴出燃油，過渡油腔23內的燃油壓力下降。由於限流孔20對燃油的節流作用，限流活塞19內的活塞盲孔27和蓄壓腔2內的燃油壓力較大，同過渡油腔23形成壓差，使得限流活塞19、球閥26和支撐滑塊21向下位移，對噴油器噴射的燃油進行補償，但不會使得球閥26落座在球閥復位彈簧座24上。噴油結束時，隨著燃油流過限流孔20，限流活塞19上下壓差逐漸減小，在球閥復位彈簧力的作用下，限流活塞19、球閥26和支撐滑塊21回復至原位。當噴孔9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9噴射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞19的下方過渡油腔23的油壓迅速下降，形成上下壓差，導致限流活塞19壓緊球閥26落座在球閥復位彈簧座24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為本發明電磁閥組件部分結構示意圖。電磁閥組件13主要包括電磁閥復位彈簧座42、電磁閥復位彈簧29、線圈30、電磁鐵41、銜鐵40、平衡閥杆39、閥座31、中間塊37。電磁閥復位彈簧座42、電磁閥復位彈簧29、線圈30和電磁鐵41內置在噴油器體14內部，其中電磁閥復位彈簧座42通過螺紋緊固在電磁閥最頂端。電磁閥復位彈簧座42和銜鐵40之間是電磁閥復位彈簧29。銜鐵40和平衡閥杆39放置在處於噴油器體14下方的閥座31內部。在下方同閥座31結合的部件是中間塊37。整個電磁閥採用的是兩位三通閥的形式。噴油器不工作時，平衡閥杆39的錐面和閥座31的錐形結合面之間存在環狀節流帶38。當噴油器開始噴油時，電磁閥的線圈30通電，同電磁鐵41和銜鐵40形成磁迴路，產生電磁力，吸引平衡閥杆39向上運動。記環狀節流帶38的當量流通面積為A1，進油節流孔32的有效流通面積為A2，且在噴油器不工作平衡閥杆39緊壓在中間塊上端面時，A1大於A2。平衡閥杆39在向上運動的過程中，環狀節流帶38的節流面積A1會不斷減小直至為0。當A1大於A2時，其節流效果主要靠進油節流孔32實現，控制腔6的洩壓速度固定；當A1小於A2時，節流效果主要靠環狀節流帶38實現，隨著環狀節流帶38的節流面積A1不斷減小，節流效果會越來越明顯，控制腔6通過中間油道36的洩壓速度會越來越快，噴油速率會逐步提升；當平衡閥杆39運動至完全和閥座31錐面配合後，進油節流孔32不再進油，控制腔6的洩油速度達到最大，噴油速率達到最大。整個噴油過程中，一直有高壓燃油通過液力反饋油道34進入由閥座31和平衡閥杆39構成的油腔33，減緩了油腔33和控制腔6的洩油速率，使得控制腔6的在噴油初期的壓降變小變緩，減小了氮氧化物的產生。而在噴油結束時液力反饋油道34會加快控制腔6的建壓速度，提高了針閥體8的落座響應。

由上述工作過程可知，本發明一種帶液力反饋的微動態回油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39處和中間塊37內部的進油，減少了噴油過程中的燃油動態回油量。整個噴油過程採用電磁閥控制，利用電磁力帶動平衡閥杆39的運動，實現了對噴油過程響應速度快，控制精度高，可變噴油規律的要求。平衡閥杆錐面處的環狀節流帶38和進油節流孔32與液力反饋油道34配合實現了噴油開始時由慢到快的可變噴油規律，並加快了針閥落座響應。噴油器體14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。本發明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。