專利名稱：一種高壓共軌電控噴油器密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種高壓共軌電控噴油器密封裝置，應(yīng)用于柴油機(jī)高壓共軌電控噴油系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
德國Bosch公司的CR系列高壓共軌電控噴油系統(tǒng)是當(dāng)前最先進(jìn)的柴油機(jī)電控噴油系統(tǒng)，其中包括電控噴油器，高壓共軌，高壓油泵，調(diào)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(guān)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(fù)位彈簧，靜鐵芯，回油管，大螺母，復(fù)位彈簧，動鐵芯導(dǎo)向桿，大調(diào)整墊圈，導(dǎo)向桿座，小調(diào)整墊圈，鋼球。液壓挺桿及閥套部件包括出油阻尼孔，進(jìn)油阻尼孔，液壓挺桿，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(shí)現(xiàn)噴油嘴針閥的開啟與關(guān)閉，當(dāng)電磁閥未激勵時，由于電磁閥靜鐵芯內(nèi)復(fù)位彈簧的作用，鋼球使閥套上的出油節(jié)流孔關(guān)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于共軌壓力，由于液壓挺桿上部閥套中的控制腔作用面積大于挺桿下部針閥中蓄壓腔的作用面積，作用于挺桿上部的控制腔的壓力與噴油嘴彈簧力一起使噴油嘴關(guān)閉，噴油器處于不噴油狀態(tài)。
當(dāng)電控單元給電磁閥激勵時，由于電磁鐵的吸力作用，動鐵芯向上運(yùn)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(jié)流孔開啟泄油，控制腔油液壓力下降到一定數(shù)值，此數(shù)值決定于出油節(jié)流孔和進(jìn)油節(jié)流孔的流量比。此時來自共軌的高壓油作用于噴油嘴針閥底部，使噴油嘴針閥升起打開，開始噴油。噴油量決定于噴油嘴的開啟持續(xù)期(決定于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(dāng)電磁閥斷電，電磁閥的動鐵芯在復(fù)位彈簧的作用下，向下運(yùn)動推動鋼球落座封閉出油節(jié)流孔，控制腔內(nèi)的油壓上升，推動液壓挺桿使針閥落座噴油嘴停止噴油。
高壓共軌電控噴油器要實(shí)現(xiàn)高壓噴射，各環(huán)節(jié)的密封至關(guān)重要。其中包括許多高壓靜密封和動密封。其中液壓挺桿與閥套內(nèi)孔之間要實(shí)現(xiàn)相對軸向運(yùn)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(nèi)階梯孔實(shí)現(xiàn)靜配合，并以此實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)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(huán)形槽，此槽內(nèi)充滿超高壓燃油。高壓燃油在工作時，要經(jīng)過閥套徑向的一個阻尼孔，即進(jìn)油節(jié)流孔進(jìn)入閥套內(nèi)，然后作用在液壓挺桿上，控制針閥實(shí)現(xiàn)噴油。此環(huán)形槽內(nèi)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泄漏，而且還會利用閥套的最小外圓與噴油器體內(nèi)孔之間的軸向間隙泄漏。這兩處的泄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(shí)現(xiàn)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(jī)傳統(tǒng)噴油系統(tǒng)的成熟技術(shù)減少縫隙，以實(shí)現(xiàn)可靠的靜密封。但閥套外圓與噴油器體內(nèi)孔之間的軸向間隙形成的泄漏，用傳統(tǒng)的密封技術(shù)是解決不了的。Bosch公司是在閥套與噴油器體內(nèi)孔之間的環(huán)形槽內(nèi)裝了一個矩形截面的復(fù)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(jī)理與一般接觸式密封圈的密封機(jī)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(yù)壓縮量，從而在密封面上產(chǎn)生預(yù)壓緊力。當(dāng)單位面積上的單位壓緊力大于液體壓力時，即構(gòu)成了密封。而且當(dāng)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(jìn)一步提高，故仍能實(shí)現(xiàn)可靠的密封。這種密封圈都必須裝在溝槽內(nèi)，否則不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(nèi)孔之間的環(huán)形槽內(nèi)安裝的矩形截面的復(fù)合材料的固體密封圈。這種楔形密封圈外圓有一斜面，相應(yīng)地噴油器體中孔也有一斜面或錐面。楔形密封圈內(nèi)圓為圓柱面，以保證與閥套最小外圓處實(shí)現(xiàn)配合。這種楔形密封裝入噴油器體后，高壓燃油作用在它的頂部，即徑向環(huán)形平面上，使密封圈向楔形槽內(nèi)擠壓，從而實(shí)現(xiàn)可靠的閥套與噴油器內(nèi)孔軸向間隙的密封。以保證在環(huán)形槽內(nèi)的液體實(shí)現(xiàn)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制造。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(jù)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(qiáng)，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(yīng)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(huán)形平面上而產(chǎn)生的。因此，要提高密封壓力，此徑向環(huán)形平面的寬度即徑向尺寸應(yīng)加大。但由于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(yù)緊力就會下降，從而影響密封性，因此，在這里密封長度有個最佳值。
有益效果采用本發(fā)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(shí)現(xiàn)可靠的高壓共軌噴油器中閥套與噴油器內(nèi)孔軸向間隙的密封，以保證在此環(huán)形槽內(nèi)的液體建立超高壓，實(shí)現(xiàn)高壓共軌噴油器的最關(guān)鍵、最本質(zhì)的功能—超高壓燃油噴射。


圖1為高壓共軌噴油器的結(jié)構(gòu)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，用于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(fù)位彈簧(4)，動鐵芯安裝在一個閥芯(5)上，閥芯(5)安裝在導(dǎo)向體(6)內(nèi)，導(dǎo)向體(6)由螺母(7)壓在一個調(diào)整墊圈(8)上，調(diào)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(shí)現(xiàn)導(dǎo)向體(6)的軸向定位。
2、液壓挺桿(10)及閥套(9)部件，液壓挺桿(10)上端外圓與閥套(9)內(nèi)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(shí)現(xiàn)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(jìn)油接口(W)進(jìn)入，然后分為兩路一路由油孔(Y)進(jìn)入針閥蓄壓腔，一路由油孔(X)進(jìn)入由噴油器體內(nèi)孔和閥套(9)外圓間形成的環(huán)狀空間(Z)，此環(huán)狀空間(Z)的燃油經(jīng)閥套(9)上的徑向的阻尼孔(a)進(jìn)入閥套(9)的內(nèi)孔，然后經(jīng)軸向的阻尼孔(b)作用到鋼球(11)上。噴油器體內(nèi)孔和閥套(9)外圓間形成的環(huán)狀空間(Z)下端有一個楔形密封圈(18)，實(shí)現(xiàn)高壓密封。
4、噴油嘴部件，包括一個針閥(12)和針閥體(13)，針閥上端與液壓挺桿(10)的下端結(jié)合，并由螺母(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(diào)整墊片(20)，o型密封圈(21)，靜鐵芯壓塊(22)，動鐵心復(fù)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(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明這種楔形密封圈(18)外圓有一斜面，相應(yīng)地噴油器體中孔也有一斜面或錐面。楔形密封圈(18)內(nèi)孔為圓柱面，以保證與閥套(9)最小外圓處實(shí)現(xiàn)配合。這種楔形密封圈(18)裝入噴油器體后，高壓燃油作用在它的頂部，即徑向環(huán)形平面上，使楔形密封圈(18)向楔形槽內(nèi)擠壓，從而實(shí)現(xiàn)可靠的閥套與噴油器內(nèi)孔軸向間隙的密封。以保證在環(huán)形槽內(nèi)的液體實(shí)現(xiàn)高壓甚至超高壓。噴油器體內(nèi)孔在將密封圈安裝后，其下部截面要加工一個直角三角形的環(huán)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制造。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(jù)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(dá)160MPa。楔形密封圈(18)的內(nèi)孔是一個圓柱面，外圓是一個圓錐面，上端面是一個環(huán)形平面，下斷面是一個環(huán)形平面或尖角。
具體實(shí)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制造，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(shí)現(xiàn)，其表面粗糙度不能太低。
權(quán)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)，其特征在于噴油器體(1)內(nèi)孔和閥套(9)最小外圓柱面間形成的環(huán)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(nèi)錐面、閥套(9)最小外圓柱面結(jié)合，就形成一個對閥套(9)最小外圓柱面與噴油器體(1)內(nèi)孔軸向間隙的超高壓密封；
2.按照權(quán)利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特征在于楔形密封圈(18)的內(nèi)孔是一個圓柱面，外圓是一個圓錐面，上端面是一個環(huán)形平面，下斷面是一個環(huán)形平面或尖角；
3.按照權(quán)利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特征在于，噴油器體(1)內(nèi)孔在將密封圈安裝后，其下部截面要加工一個直角三角形的環(huán)形空間，以使密封圈有一定壓縮變形的空間；
4.按照權(quán)利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特征在于，楔形密封圈(18)是由填充聚四氟乙烯PTFE塑料制成的；
5.按照權(quán)利要求1所述的高壓共軌電控噴油器密封裝置，其特征在于，楔形密封圈(18)的工作壓力可達(dá)160MPa。
全文摘要
本發(fā)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(nèi)孔和閥套最小外圓柱面間形成的環(huán)狀空間下端裝有一個楔形密封圈，采用本發(fā)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(shí)現(xiàn)可靠的高壓共軌噴油器中閥套與噴油器內(nèi)孔軸向間隙的密封，以保證在此環(huán)形槽內(nèi)的液體建立超高壓，實(shí)現(xiàn)高壓共軌噴油器的最關(guān)鍵、最本質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者王尚勇, 楊青 申請人:北京理工大學(xué)