一種節(jié)能型高壓共軌電控噴油器的制造方法
【專利摘要】一種節(jié)能型高壓共軌電控噴油器，高速電磁閥采用內(nèi)置式結(jié)構(gòu)，通過蝶形彈簧壓緊，并可通過調(diào)節(jié)墊片對其進行壓緊力調(diào)節(jié)。液壓伺服機構(gòu)位于高速電磁閥下部，并安裝于噴油器體內(nèi)部?？刂崎y具有平面和球面，球面用于高壓密封，平面用于定位，降低零件累計加工誤差影響。針閥組件由針閥體、針閥、卡式彈簧座、彈簧及套筒構(gòu)成。其中，針閥體具有無油道特征，降低生產(chǎn)成本；針閥頂部具有大錐面，上部具有節(jié)流孔及環(huán)槽特征，中部具有小圓柱，下部具有螺旋槽。套筒具有節(jié)流孔。通過套筒、針閥與針閥體的配合實現(xiàn)電控噴油器的高響應、無泄漏、低回油特性，降低高壓共軌柴油機的功耗、燃油消耗，改善柴油機的排放，特別適用于多次噴射共軌柴油機。
【專利說明】一種節(jié)能型高壓共軌電控噴油器

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓共軌電控噴油器，屬于內(nèi)燃機燃油噴射系統(tǒng)噴油裝置【技術(shù)領域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著排放法規(guī)的日益嚴格和能源危機的日益加劇，人們對內(nèi)燃機的排放性、經(jīng)濟性等性能指標的要求不斷提高，如何降低柴油機排放、減少燃油消耗和柴油機功耗已成為柴油機燃油系統(tǒng)設計必須面對的重要課題。而高壓共軌系統(tǒng)的高壓力、高響應、柔性控制、多次噴射等特性則具備滿足日益嚴格的排放法規(guī)及用戶對燃油經(jīng)濟性、排放性要求的潛力。
[0003]為了提高高壓共軌電控噴油器的響應速度，目前主要通過研究更大電磁力的高速電磁閥來滿足要求不斷提高的響應要求。但是，通過優(yōu)化高速電磁閥的手段來提升系統(tǒng)響應速度的方法，成本高、周期長，并且由于受噴油器體的空間限制，電磁力提升空間有限。另夕卜，目前的高壓共軌電控噴油器還存在高壓燃油徑向泄漏量大、電控噴油器噴射期間的回油量大等缺點，導致內(nèi)燃機的功率損失大，不利于提高內(nèi)燃機的燃油經(jīng)濟性。
[0004]鑒于上述情況，開發(fā)一種結(jié)構(gòu)相對簡單，具有良好工藝性，還可以提高噴油器的響應速度、消除噴油器徑向泄漏油、減少電控噴油器噴射期間的燃油回油量的高壓共軌電控噴油器無疑對提高柴油機的經(jīng)濟性和排放性具有十分重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造和裝配調(diào)試，還可以提高電控噴油器響應速度、消除噴油器徑向泄漏油、減少電控噴油器噴射期間的燃油回油量的節(jié)能型高壓共軌電控噴油器。這種噴油器可有效降低高壓共軌電控噴油器的加工成本；提高噴油器的響應速度，有利于共軌噴油器的多次噴射，改善柴油機的排放特性；降低柴油機的燃油消耗和功率損耗，滿足用戶對燃油經(jīng)濟性的要求。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種節(jié)能型高壓共軌電控噴油器主要包括噴油器體、蝶形彈簧、調(diào)節(jié)墊片、高速電磁閥、O形密封圈、壓緊彈簧、液壓伺服機構(gòu)、中間塊、控制閥、針閥組件以及緊帽等零部件。
[0007]上述的噴油器體與中間塊、針閥組件零部件通過緊帽軸向順序壓緊，實現(xiàn)高壓密封。高速電磁閥和液壓伺服機構(gòu)安裝于噴油器體的下端內(nèi)孔，通過蝶形彈簧將調(diào)節(jié)墊片、高速電磁閥以及液壓伺服機構(gòu)順序壓緊于中間塊上。控制閥安裝于中間塊節(jié)流孔頂部的錐面上，通過壓緊彈簧將調(diào)節(jié)墊片、液壓伺服機構(gòu)向下壓緊于控制閥。
[0008]噴油器體的進油孔位于噴油器頂部，采用軸向進油；回油孔位于噴油器的上部，采用徑向回油；噴油器體下部為電磁閥安裝中孔，電纜穿線孔從電磁閥安裝孔軸向進入，中上部斜向引出；壓緊肩胛位于噴油器體的中部，穿線孔出口之下。
[0009]高速電磁閥采用密封圈進行燃油密封；采用蝶形墊片進行軸向壓緊；采用調(diào)節(jié)墊片進行壓緊力調(diào)節(jié)；高速電磁閥下部為盲孔，主要用于安裝壓緊彈簧及液壓伺服機構(gòu)的鐵心及卡圈。
[0010]液壓伺服機構(gòu)包括鐵心、卡圈、銜鐵、支撐彈簧、定矩環(huán)、導向座。鐵心自下而上穿過導向座，通過卡圈和支撐彈簧將鐵心和銜鐵連為一體。鐵心下端采用肩胛設計，用以控制銜鐵行程；鐵心底部采用凸臺設計，主要用于與控制閥配合，一方面降低鐵心與中間塊的錐面的跳動要求，另一方面用以減小控制閥與鐵心的沖擊應力?？ㄈΠ惭b于高速電磁閥中孔，通過高速電磁閥中孔進行徑向定位。通過調(diào)整卡圈而調(diào)節(jié)鐵心的行程。定矩環(huán)主要用于調(diào)整銜鐵的余隙。
[0011]中間塊安裝于噴油器體的下端，中間塊上部中孔偏置設計，用于安裝控制閥；中間塊下部為偏置式節(jié)流孔，節(jié)流孔上端采用大錐面。使液壓伺服機構(gòu)的運動件在小升程時保證足夠的流通面積，有利于提高系統(tǒng)的響應速度。中間塊上設有傾斜的高壓油道，將噴油器體的高壓油道與針閥體內(nèi)腔連通。
[0012]控制閥具有球面和平面兩種特征，控制閥下端為球面，與中間塊的偏置式節(jié)流孔的大錐面相配合，在實現(xiàn)高壓燃油密封的同時降低對高速電磁閥電磁力的需求，有利于緊湊性高速電磁閥的設計?？刂崎y的上端為平面，與液壓伺服機構(gòu)鐵心的下平面相作用，以增加接觸面積降低沖擊應力的同時，補償控制閥對鐵心同軸度要求，降低生產(chǎn)和裝配調(diào)試成本。
[0013]所述針閥組件安裝于中間塊下部，針閥組件包括針閥體、套筒、彈簧、卡式彈簧座以及針閥。針閥體上部中孔采用大尺寸設計，用以安裝套筒、彈簧、卡式彈簧座，同時取消傳統(tǒng)的高壓油道，簡化結(jié)構(gòu)降低生產(chǎn)制造成本。針閥頂部采用大錐面設計，其頂部為控制腔；頂部錐面設有進油節(jié)流孔，針閥體上部設有環(huán)槽，與錐面進油節(jié)流孔連通；套筒安裝于針閥體上，套筒內(nèi)孔與針閥尾部配合，用以控制針閥頂部控制腔的壓力變化特性，套筒中部設有徑向節(jié)流孔，將針閥頂部控制腔與針閥體內(nèi)腔相連通，便于實現(xiàn)節(jié)油功能；針閥體中部設有一段小圓柱，用于安裝卡式彈簧盤；彈簧安裝于套筒和卡式彈簧盤之間，向上壓緊套筒，向下壓緊針閥；針閥的下部導向段外圓設有螺旋槽，將針閥偶件上部高壓腔和下部高壓腔連通。
[0014]卡式彈簧座中部徑向采用開口槽設計，主要用于卡式彈簧座的裝配；卡式彈簧座上部采用沉孔設計，主要用于安裝彈簧，同時還具有與彈簧相互徑向定位的作用，防止卡式彈簧座在開口槽方向的徑向位移。
[0015]針閥頂部采用170°大錐面設計，其錐面上設有節(jié)流孔；針閥上部采用環(huán)槽設計，環(huán)槽通過節(jié)流孔與針閥頂部控制腔接通。針閥頂部大錐面一方面減小針閥頂部控制腔的容積，提高系統(tǒng)的響應速度；另一方面，針閥上行后可在頂部錐面的節(jié)流孔出口處形成更小的節(jié)流口(不能切斷)，減少噴油器噴射燃油期間的系統(tǒng)回油。環(huán)槽主要用于保證針閥在全部行程范圍內(nèi)節(jié)流孔均能與針閥頂部控制腔保持接通。針閥中部采用小尺寸設計，主要用于卡式彈簧座的安裝，該設計一方面可以減小對針閥體內(nèi)孔尺寸要求，滿足緊湊性噴油器的設計要求；另一方面可以降低運動件質(zhì)量，有利于提高系統(tǒng)的響應速度。針閥下部采用螺旋槽設計，這種設計一方面可以替代傳統(tǒng)針閥體高壓油道的作用；另一方面有利于控制針閥導向段的幾何尺寸及形狀公差。
[0016]本發(fā)明的有益效果:這種節(jié)能型高壓共軌電控噴油器通過對噴油器關鍵零部件進行原理和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設計，首先，簡化了電控噴油器的結(jié)構(gòu)，同時不影響零件的加工檢測控制，降低了電控噴油器零部件的加工及裝配調(diào)試成本；其次，減輕了運動件質(zhì)量，減小了控制腔容積，提高了電控噴油器的響應速度，有利于實現(xiàn)電控噴油器的多次噴射，改善柴油機的油耗和排放；最后消除了電控噴油器工作期間的燃油泄漏，減少了電控噴油器噴射期間的燃油回油，提高共軌系統(tǒng)的燃油利用率，減少柴油機的功率損失。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0018]圖1是節(jié)能型高壓共軌電控噴油器結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖1A是圖1中噴油器體(I)的局部結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2是針閥組件剖面圖；
圖2A是圖2中的針閥的結(jié)構(gòu)圖；
圖2B是圖2的卡式彈簧座的結(jié)構(gòu)圖；
圖3是本節(jié)能型高壓共軌電控噴油器的接油功能原理圖，其中a是初始狀態(tài)，b是開啟狀態(tài)，c是復位狀態(tài)。
[0021]圖3A是b是開啟狀態(tài)的I部放大圖。
[0022]圖1中:噴油器體(I)、蝶形彈簧(2)、調(diào)節(jié)墊片(3)、高速電磁閥(4)、O形密封圈
(5)、壓緊彈簧(6)、調(diào)節(jié)墊片(7)、液壓伺服機構(gòu)(8)、中間塊(9)、控制閥(10)、針閥組件
(11)、緊帽(12)。噴油器體(I)包括高壓燃油進油孔(101)、安裝壓緊肩胛(102)、高速電磁閥纜線安裝孔(103)和低壓回油孔(104);液壓伺服機構(gòu)(8)包括鐵心(801)、卡圈(802)、銜鐵(803)、支撐彈簧(804)、定矩環(huán)(805)和導向座(806);針閥組件(11)包括針閥體(1101)、套筒(1102)、彈簧(1103)、卡式彈簧座(1104)和針閥(1105)。中間塊上有偏置式回油節(jié)流孔(9a)和高壓油道(9b)。
[0023]圖2中:套筒上又節(jié)流孔(1102a)，針閥上有節(jié)流孔(1105a)、節(jié)流孔(1105b)、環(huán)槽(1105(:)、頂部大錐角(1105(1)、中部小圓柱(11056)、下部螺旋槽(1105^、定位沉孔(1104a)和卡槽(1104b)。

【具體實施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu):
1、該電控噴油器的結(jié)構(gòu)如圖1、圖1A、圖2和圖2A所示:
噴油器體I與中間塊9、針閥組件11零部件通過緊帽12軸向順序壓緊，實現(xiàn)高壓密封。噴油器體I下部中孔安裝高速電磁閥4以及液壓伺服機構(gòu)8，通過蝶形彈簧2將調(diào)節(jié)墊片3、高速電磁閥以及液壓伺服機構(gòu)8順序壓緊于中間塊9上，O形密封圈5密封燃油，以減小運動件的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的響應速度，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0025]中間塊9采用偏置式回油節(jié)流孔9a設計，節(jié)流孔頂部采用大錐面設計，有利于提高系統(tǒng)的響應速度。中間塊上還設有傾斜的高壓油道％，將噴油器體I的高壓油道與針閥體1101內(nèi)腔連通；
噴油器體I的高壓燃油進油孔101位于噴油器頂部，采用軸向進油，低壓回油孔104位于噴油器的上部，采用徑向回油。噴油器體下部為電磁閥安裝中孔，電纜穿線孔從電磁閥安裝孔軸向進入，中上部斜向引出。安裝壓緊肩胛102位于噴油器體I的中部，穿線孔出口之下。
[0026]控制閥10安裝于中間塊9的偏置式回油節(jié)流孔9a頂部的錐面上，通過壓緊彈簧6將調(diào)節(jié)墊片7、液壓伺服機構(gòu)8向下壓緊于控制閥10。
[0027]控制閥10具有球面和平面兩種特征，控制閥的上端為平面，與液壓伺服機構(gòu)鐵心801的下平面相作用，減小壓緊彈簧的壓緊力和增加接觸面積降低沖擊應力的同時，補償控制閥對鐵心同軸度要求，降低生產(chǎn)和裝配調(diào)試成本?？刂崎y下端為球面，與偏置式回油節(jié)流孔9a的大錐面相配合，實現(xiàn)高壓燃油的密封。
[0028]參見圖2，針閥組件11的套筒1102、針閥1106、彈簧1103及卡式彈簧座1104均安裝于針閥體1101的內(nèi)部，可防止傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在的徑向燃油泄漏。針閥體采用無高壓油道簡化設計，降低生產(chǎn)成本。
[0029]針閥體1101中孔上部采用大尺寸設計，用以安裝套筒、彈簧和卡式彈簧座。
[0030]針閥1105頂部采用大錐面1105d設計，其頂部為控制腔。頂部錐面設有進油節(jié)流孔1105a、1105b，針閥上部設有環(huán)槽1105c，與錐面進油節(jié)流孔1105a、1105b連通。
[0031]套筒1102安裝于針閥上部，其上設有徑向節(jié)油孔1102a，將針閥頂部控制腔與針閥體內(nèi)腔相連通，便于實現(xiàn)節(jié)油功能。針閥中部設有一段小圓柱1105e，用于安裝卡式彈簧座1104，彈簧1103安裝于套筒1102和卡式彈簧座1104之間，向上壓緊套筒，向下壓緊針閥。針閥的下部導向段外圓設有螺旋槽1105f，將針閥偶件上部高壓腔和下部高壓腔連通。
[0032]針閥的大錐面、節(jié)流孔與環(huán)槽設計一方面用于減小控制腔容積，提高系統(tǒng)的響應速度，另一方面與位于針閥頂部錐面的節(jié)流孔1105a相配合，用于針閥開啟過程中減小流通面積，提高系統(tǒng)的響應速度和減少噴油器噴射期間的回油量，提高燃油利用率。中部小圓柱1105e設計主要用于卡式彈簧盤的安裝定位，減小針閥和彈簧座的尺寸，有利于緊湊型噴油器的設計，并可降低生產(chǎn)成本。導向段的螺旋槽1105f設計取代高壓油道設計，可提高針閥體的強度，便于加工制造，降低成本。采用卡式彈簧座設計，其具有定位沉孔1104a和卡槽1104b雙特征，主要用于針閥、卡式彈簧座及彈簧的相互定位。
[0033]2、該電控噴油器的節(jié)油功能如圖3和圖3A所示
套筒、彈簧、卡式彈簧座及針閥均安裝于針閥體內(nèi)部，針閥上部與套筒配合，套筒在向上的彈簧力和液壓力的作用下與中間塊密切貼合。針閥頂部控制腔壓力與針閥體中孔壓力大小相同，因此針閥偶件不存在徑向泄漏。針閥頂部為大錐面設計，錐面區(qū)設計節(jié)流孔，該節(jié)流孔與針閥上部的環(huán)槽接通，環(huán)槽同時與套筒上的節(jié)流孔相連通。
[0034]a初始狀態(tài):高速電磁閥處于斷電狀態(tài)，壓緊彈簧向下將鐵心壓緊于控制閥的平面，控制閥的球面則被壓緊于中間塊節(jié)流孔頂部的大錐面，控制腔回油處于切斷狀態(tài)。此時，針閥體上部高壓油腔通過套筒節(jié)流孔、環(huán)槽及針閥的節(jié)流孔與針閥頂部控制腔保持連通，燃油從針閥體控制腔經(jīng)套筒節(jié)流孔、針閥環(huán)槽、針閥節(jié)流孔進入針閥頂部控制腔。針閥頂部控制腔壓力與針閥體中孔壓力相同，針閥在彈簧力和液壓力的作用下處于關閉狀態(tài)。
[0035]b開啟狀態(tài):高速電磁閥通電，鐵心在電磁力的作用下克服壓緊彈簧的彈簧力向上運動，控制閥在液壓力的作用下打開，燃油從控制腔經(jīng)出油節(jié)流孔流出，控制腔壓力降，針閥在壓力差的作用下上行打開并開始噴油。針閥上行以后，針閥體中孔依然通過套筒節(jié)流孔、針閥環(huán)槽及針閥節(jié)流孔與控制腔保持連通狀態(tài)。針閥打開之前，針閥體中孔至控制腔的最小節(jié)流面積為針閥徑向節(jié)流孔；而隨著針閥打開，其最小節(jié)流面積將位于針閥軸向節(jié)流孔出口處(1105a孔的出口)。由于最小節(jié)流面積位置及大小的變化，電控噴油器在噴油過程中回油量減少，提高了燃油的利用率，降低了柴油機的功耗。
[0036]c復位狀態(tài):高速電磁閥斷電，鐵心在壓緊彈簧的作用下下行并將控制閥重新壓緊于中間塊節(jié)流孔頂部的大錐面，切斷控制腔回油。控制腔壓力回升并向下將針閥重新關閉，結(jié)束噴油。針閥下行初期，針閥體中孔與控制腔之間的最小節(jié)流面積仍為針閥軸向節(jié)流孔出口(與針閥頂部大錐面的相交處)。一旦針閥下行，該節(jié)流面積便迅速變大，因此可以保證針閥的快速關閉，干脆斷油。
[0037]由以上結(jié)構(gòu)進一步說明本發(fā)明具有:
1、結(jié)構(gòu)簡單，加工制造及裝配調(diào)試方便，可有效降低成本。
[0038]2、可有效降低運動件質(zhì)量，提高系統(tǒng)的響應速度，滿足多次噴射需求。
[0039]3、消除電控噴油器工作期間的燃油泄漏，減少電控噴油器噴射期間的回油量，可有效提高高壓燃油的使用效率，降低柴油機的功耗。
[0040]本發(fā)明通過套筒、針閥與針閥體的配合實現(xiàn)電控噴油器的高響應、無泄漏、低回油特性，降低高壓共軌柴油機的功耗、燃油消耗，改善柴油機的排放，特別適用于多次噴射共軌柴油機。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能型高壓共軌電控噴油器，包括噴油器體、蝶形彈簧、調(diào)節(jié)墊片、高速電磁閥、密封圈、壓緊彈簧、液壓伺服機構(gòu)、中間塊、控制閥、針閥組件以及緊帽；其特征在于: 所述的噴油器體與中間塊、針閥組件通過緊帽軸向順序壓緊，緊帽上端與噴油器體下端采用螺紋緊固連接，實現(xiàn)高壓密封； 所述高速電磁閥、液壓伺服機構(gòu)安裝在噴油器體下部中孔中；高速電磁閥采用蝶形彈簧壓緊，并由密封圈密封燃油； 液壓伺服機構(gòu)包括鐵心、卡圈、銜鐵、支撐彈簧、定矩環(huán)及導向座；鐵心自下而上穿過導向座，通過卡圈和支撐彈簧將鐵心和銜鐵連為一體，鐵心下端采用肩胛設計，用以控制銜鐵行程；鐵心底部采用凸臺設計，主要用于與控制閥配合，一方面降低鐵心與中間塊密封錐面的跳動要求，另一方面用以減小控制閥與鐵心的沖擊應力；卡圈則安裝于高速電磁閥中孔，通過高速電磁閥中孔進行徑向定位；通過調(diào)整卡圈進而調(diào)節(jié)鐵心的行程；定矩環(huán)主要用于調(diào)整銜鐵的余隙； 所述中間塊安裝于噴油器體的下端，中間塊上部中孔偏置設計，用于安裝控制閥；中間塊下部為偏置式節(jié)流孔，節(jié)流孔上端采用大錐面；控制閥的上端為平面，與液壓伺服機構(gòu)鐵心的下平面相作用，控制閥下端為球面，與偏置式節(jié)流孔的大錐面相配合，實現(xiàn)高壓燃油的密封；中間塊上設有傾斜的高壓油道，將噴油器體的高壓油道與針閥體內(nèi)腔連通； 所述針閥組件安裝于中間塊下部，針閥組件包括針閥體、套筒、針閥、彈簧及卡式彈簧座；針閥體中孔上部采用大尺寸設計，用以安裝套筒、彈簧和卡式彈簧座；針閥頂部采用大錐面設計，其頂部為控制腔；頂部錐面設有進油節(jié)流孔，針閥上部設有環(huán)槽，與錐面進油節(jié)流孔連通；套筒安裝于針閥上部，其上設有徑向油孔，將針閥頂部控制腔與針閥體內(nèi)腔相連通，便于實現(xiàn)節(jié)油功能；針閥中部設有一段小圓柱，用于安裝卡式彈簧盤；彈簧安裝于套筒和卡式彈簧盤之間，向上壓緊套筒，向下壓緊針閥；針閥的下部導向段外圓設有螺旋槽，將針閥偶件上部高壓腔和下部高壓腔連通。
2.根據(jù)權(quán)利1所要求的電控噴油器，其特征是:所述噴油器體的高壓進油孔位于噴油器頂部，采用軸向進油；低壓回油孔位于噴油器的上部，采用徑向回油；高速電磁閥的電纜線穿線孔位于電磁閥安裝孔頂部，纜線從電磁閥安裝孔軸向進入，中上部斜向引出；安裝肩胛位于噴油器體的中部，穿線孔出口之下，用于噴油器的安裝壓緊。
3.根據(jù)權(quán)利1所要求的電控噴油器，其特征是:所述卡式彈簧座中部徑向采用開口槽，用于卡式彈簧座的裝配；卡式彈簧座上部采用沉孔設計，用于安裝彈簧，同時還具有與彈簧相互徑向定位的作用，防止卡式彈簧座在開口槽方向的徑向位移。
4.根據(jù)權(quán)利1所要求的電控噴油器，其特征是:所述針閥頂部采用170°大錐面設計。
5.根據(jù)權(quán)利1所要求的電控噴油器，其特征是:高速電磁閥可使用調(diào)節(jié)墊片進行壓緊力調(diào)整，以補償零件累計誤差。
【文檔編號】F02M61/10GK104500297SQ201410701411
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】謝遠文, 涂天華, 肖朝南 申請人:重慶紅江機械有限責任公司