本發(fā)明涉及內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種控制腔中置式高壓電控噴油器。

背景技術(shù)：

隨著能耗及排放法規(guī)的要求愈來(lái)愈嚴(yán)格，內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油噴射系統(tǒng)中的噴油器提出更高要求。其主要體現(xiàn)在如下方面：

高壓噴射:設(shè)計(jì)目標(biāo)壓力達(dá)2000bar以上，后續(xù)升級(jí)壓力可達(dá)3000bar。

精確噴射：“定時(shí)”、“定量”噴射精度要求更高，噴射散差小、多次噴射穩(wěn)定時(shí)間間隔短，噴射穩(wěn)定性好。

低能量損失：噴油器的設(shè)計(jì)上避免靜態(tài)泄露損失，減小動(dòng)態(tài)泄露損失，由此降低泵系統(tǒng)能耗以降低燃油噴射系統(tǒng)的能量損失。

高可靠性：產(chǎn)品需承受更高的壓力脈沖疲勞失效風(fēng)險(xiǎn)低、密封性好、氣蝕風(fēng)險(xiǎn)低、磨損小等。

其他要求如加工成本低、產(chǎn)品一致性、產(chǎn)品繼承性等方面都有更高要求。

中國(guó)專(zhuān)利CN200820132188.5及CN103590949A提出了一種噴油器，其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用控制腔上置形式。該種噴油器已在1600bar-2000bar噴油器產(chǎn)品上廣泛應(yīng)用。

針對(duì)2000bar-3000bar噴油器，隨噴射壓力、噴射精度及能量損失等指標(biāo)要求的提高，上述產(chǎn)品面臨優(yōu)化升級(jí)，主要具體表現(xiàn)在：

1、控制柱塞52與油針58運(yùn)動(dòng)件較長(zhǎng)、質(zhì)量大，剛度低，瞬態(tài)開(kāi)啟、關(guān)閉速度受到約束。

2、噴油器體5內(nèi)油腔53容積小，燃油噴射過(guò)程引的壓力波動(dòng)偏大。

3、油針58與針閥體14頂部屬滑動(dòng)配合面，并且隨噴射壓力升高其間隙泄漏量會(huì)顯著增加，由此引起燃油系統(tǒng)的能量損失大。

4、更高的噴射壓力對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性及密封性能的需求突出。

由此可見(jiàn)，上述中國(guó)專(zhuān)利CN200820132188.5及CN103590949A產(chǎn)品顯然仍存在升級(jí)優(yōu)化空間。如何能創(chuàng)設(shè)一種可滿(mǎn)足燃油噴射系統(tǒng)產(chǎn)品升級(jí)的要求的高壓電控噴油器，使其能適應(yīng)2000bar-3000bar噴射壓力的需求，并且具有運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量小、響應(yīng)速度快、噴射壓力波動(dòng)小、無(wú)間隙泄露、控制閥座頂面氣蝕風(fēng)險(xiǎn)低、生產(chǎn)工藝性好等特點(diǎn),成為當(dāng)前業(yè)界急需改進(jìn)的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可滿(mǎn)足燃油噴射系統(tǒng)產(chǎn)品升級(jí)的要求的高壓電控噴油器，使其能適應(yīng)2000bar-3000bar噴射壓力的需求，并且具有運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量小、響應(yīng)速度快、噴射壓力波動(dòng)小、無(wú)間隙泄露、控制閥座面氣蝕風(fēng)險(xiǎn)低、生產(chǎn)工藝性好等特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種控制腔中置式高壓電控噴油器，包括控制閥、控制閥座、噴油器體、針閥、針閥體，所述控制閥與控制閥座頂面配合，控制閥座置于噴油器體內(nèi)腔，噴油器體與針閥體密封連接，針閥位于控制閥座下方，所述控制閥座底部與針閥頂面之間形成控制腔，所述控制腔位于噴油器體的中段位置；所述針閥采用上下分體式的控制柱塞與油針配合形式，或采用一體式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述控制閥座頂面與控制腔之間的距離占噴油器體內(nèi)腔長(zhǎng)度的20％-60％。

進(jìn)一步地，所述控制閥座采用上下密封接觸的分體形式，包括控制閥上座、控制閥下座；所述控制閥上座內(nèi)部設(shè)有上細(xì)下粗的階梯孔；所述控制閥下座呈倒凹形結(jié)構(gòu)，倒凹形的內(nèi)腔與針閥頂面之間形成控制腔，控制閥下座頂部設(shè)有節(jié)流孔，所述節(jié)流孔與控制閥上座內(nèi)的階梯孔下段連通，控制閥下座頂部側(cè)面設(shè)有節(jié)流細(xì)孔；所述控制閥上座內(nèi)的階梯孔下段占整個(gè)控制閥座長(zhǎng)度的60％-90％。

進(jìn)一步地，所述噴油器體內(nèi)腔的側(cè)壁與控制閥座外側(cè)面間的縫隙形成燃油通道，控制閥座上部與噴油器體間形成密封面；所述密封面以下、針閥底部錐面與針閥體頭部配合形成的密封交線以上部分中，除控制腔以外均形成相連通的穩(wěn)壓腔。

進(jìn)一步地，所述針閥上，與針閥體上段內(nèi)壁接觸部位采用凸出的導(dǎo)向段，所述導(dǎo)向段開(kāi)設(shè)有縱向凹槽，所述縱向凹槽與針閥體上段內(nèi)壁形成燃油通道。

進(jìn)一步地，所述針閥中部設(shè)有凸臺(tái)或卡簧結(jié)構(gòu)，所述凸臺(tái)或卡簧結(jié)構(gòu)上表面安裝針閥彈簧調(diào)壓墊片，所述針閥彈簧調(diào)壓墊片上部安裝有針閥彈簧，所述針閥彈簧頂面與控制閥座底面接觸。

進(jìn)一步地，當(dāng)噴油器體的進(jìn)油段連接有高壓接頭結(jié)構(gòu)時(shí)，所述噴油器體與高壓接頭采用一體形式。

進(jìn)一步地，所述噴油器體與針閥體通過(guò)位于外圍的油嘴緊帽旋緊形成密封連接。

進(jìn)一步地，所述控制閥采用電磁控制的陶瓷球壓塊。

進(jìn)一步地，所述噴油器體上設(shè)置有高壓進(jìn)油口和回油口，所述高壓進(jìn)油口及回油口均位于噴油器體中部、控制閥座下方位置，所述高壓進(jìn)油口與噴油器體內(nèi)腔直接連通，與所述回油口連通的回油通道向上貫穿噴油器體。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、通過(guò)采控制腔中置形式：

(1)提高了噴油器開(kāi)啟、關(guān)閉的響應(yīng)速度。即使在控制閥座頂面位于噴油器體頂部的情況下，控制腔可置于噴油器體的中部區(qū)域，控制腔與針閥體的噴孔間距離變短，運(yùn)動(dòng)件長(zhǎng)度變短，重量降低，剛度提高。

(2)降低控制閥座頂面臨近區(qū)域氣蝕的風(fēng)險(xiǎn)?？刂崎y上座與控制閥(含陶瓷球壓塊)接觸面區(qū)域氣蝕失效屬?lài)娪推鞒Ｒ?jiàn)的失效模式，隨噴射壓力提高失效的風(fēng)險(xiǎn)還會(huì)增加。通過(guò)控制閥上座頂面與控制閥下座節(jié)流孔間的距離增加，在節(jié)流孔處生成燃油氣泡在控制閥上座階梯孔下段的長(zhǎng)通道內(nèi)氣泡隨靜壓恢復(fù)而破裂，控制閥座頂面氣蝕的風(fēng)險(xiǎn)降低。

2、通過(guò)采用一體式針閥設(shè)計(jì)(控制柱塞與油針一體設(shè)計(jì)):

(1)控制柱塞與油針的功能可由針閥替代，部件數(shù)量減少、部件間裝配難度降低。

(2)控制柱塞與油針的功能可由針閥替代,控制閥下座的徑向定位可以直接由針閥與針閥體間的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好。

3、大容積穩(wěn)壓腔設(shè)計(jì)(主要位于針閥體頂部)：

(1)噴油器體加工工藝性好。噴油器體內(nèi)腔與控制閥上座外側(cè)面、控制閥下座外側(cè)面間的縫隙自然形成燃油流通通道。

(2)該設(shè)計(jì)穩(wěn)壓腔的容積較大且主要緊鄰針閥體的頂部，有利于減小因燃油噴射過(guò)程所引起的壓力波動(dòng)，噴油精度高，穩(wěn)定性好。

(3)通過(guò)該設(shè)計(jì)，控制閥上座密封面以下、控制閥下座、針閥與針閥體密封交線以上部分，均相互連通，穩(wěn)壓腔內(nèi)壓力均衡，不存在間隙泄漏的問(wèn)題。

(4)針閥與針閥體間的配合面只需導(dǎo)向功能，不需密封，卡滯、磨損風(fēng)險(xiǎn)小，配合精度要求降低。

4、噴油器體與高壓接頭一體設(shè)計(jì)，徹底避免高壓接頭局部因密封失效而泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中高壓電控噴油器的結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中的控制腔中置式高壓電控噴油器總成剖面圖；

圖3是控制閥上座剖面圖；

圖4是控制閥下座剖面圖；

圖5是針閥結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖6是針閥與針閥體結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖7是油嘴緊帽剖面圖；

圖8是噴油器體剖面圖；

圖9是實(shí)施例2中的控制腔中置式高壓電控噴油器總成剖面圖；

圖10為圖9中的噴油器體剖面圖。

圖中部分標(biāo)號(hào)如下：1電磁閥組件、2電磁閥彈簧調(diào)整墊片、3電磁閥彈簧、4電磁閥螺帽、5噴油器體、6濾芯、7螺母、8陶瓷球壓塊、9控制閥上座、10控制閥下座、11針閥彈簧、12針閥彈簧調(diào)壓墊片、13油嘴緊帽、14針閥體、15針閥、16溢油接頭螺釘、17導(dǎo)向套、18墊環(huán)、19銜鐵、20穩(wěn)壓腔、21控制腔；50控制閥座、51密封圈、52控制柱塞、53油腔、54調(diào)壓彈簧、55針閥導(dǎo)向套、56升程調(diào)整墊片、57高壓油道孔、58油針、59高壓接頭；71回油口、72高壓油進(jìn)口。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖2所示的高壓電控噴油器，主要包括控制閥、控制閥座、噴油器體5、針閥15、針閥體14；其中控制閥由電磁控制的陶瓷球壓塊8形成，控制閥座優(yōu)選采用上下密封接觸的分體形式，包括控制閥上座9、控制閥下座10；陶瓷球壓塊8與控制閥上座9頂面配合，控制閥上座9、控制閥下座10置于噴油器體5內(nèi)腔，噴油器體5與針閥體14密封連接，針閥15位于控制閥下座10下方，控制閥下座10底部與針閥15頂面之間形成控制腔21，控制腔21位于噴油器體5的中段位置，優(yōu)選控制閥上座9頂面與控制腔21之間的距離占噴油器體5內(nèi)腔長(zhǎng)度的20％-60％。

相對(duì)于圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中控制腔上置式的高壓電控噴油器，本實(shí)施例中的上述電控噴油器，將控制閥上座9頂面與控制腔21間的距離加大，使控制腔21可置于噴油器體5的中部區(qū)域，進(jìn)而控制腔21與針閥體14的噴孔間距離變短，使運(yùn)動(dòng)件長(zhǎng)度變短，重量降低，剛度提高，進(jìn)一步提高了噴油器開(kāi)啟、關(guān)閉的響應(yīng)速度。

如圖3所示，為控制閥上座剖面圖，呈T型結(jié)構(gòu)，由控制閥上座頂面(控制閥上座頂面中心9a、控制閥上座頂面外側(cè)9b)、控制閥上座肩胛面9c、控制閥上座外側(cè)面9g、9h(階梯側(cè)面)、控制閥上座底面9d共同配合形成。控制閥上座內(nèi)部設(shè)有上細(xì)下粗的階梯孔，分別為階梯孔上段9e、階梯孔下段9f。配合圖2所示，上述控制閥上座9置于噴油器體5內(nèi)腔中，控制閥上座頂面外側(cè)9b與螺母7的下表面接觸，控制閥上座肩胛面9c與噴油器體肩胛面接觸，通過(guò)螺母7在噴油器體5中旋緊實(shí)現(xiàn)控制閥上座9的定位與接觸面間的密封。

如圖4所示，為控制閥下座剖面圖，呈倒凹形結(jié)構(gòu)，由控制閥下座頂面10a、控制閥下座外側(cè)面10h、控制閥下座底面10b、控制閥下座內(nèi)圓柱面10c、控制閥下座內(nèi)頂面10g共同配合形成；在控制閥下座頂部中間設(shè)有階梯孔上段10d、階梯孔下段10e,其中階梯孔上段10d為節(jié)流孔，在控制閥下座頂部側(cè)面設(shè)置有節(jié)流細(xì)孔10f。

配合圖2所示，控制閥上座9與控制閥下座10上下密封接觸，控制閥下座的階梯孔上段10d(節(jié)流孔)與控制閥上座內(nèi)的階梯孔下段9f連通。根據(jù)不同噴油器長(zhǎng)度，階梯孔下段9f的長(zhǎng)度可調(diào)(優(yōu)選，控制閥上座內(nèi)的階梯孔下段9f占整個(gè)控制閥座長(zhǎng)度的60％-90％)，使其采用延長(zhǎng)設(shè)計(jì)，由于控制閥上座9頂面與控制閥下座10節(jié)流孔間的距離增加，在節(jié)流孔處生成燃油氣泡在控制閥上座階梯孔下段9f的長(zhǎng)通道內(nèi)氣泡隨靜壓恢復(fù)而破裂，控制閥上座頂面氣蝕的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

如圖5所示，針閥優(yōu)選為一體式細(xì)長(zhǎng)桿件結(jié)構(gòu)，兼具傳統(tǒng)噴油器的控制柱塞與油針的雙重功能。其包括針閥頂面15a、針閥頂部外側(cè)面15b、針閥底部錐面15e，在針閥中部設(shè)有凸臺(tái)15c或卡簧結(jié)構(gòu)，在針閥中下部區(qū)域15d采用凸出的導(dǎo)向段，導(dǎo)向段上開(kāi)設(shè)縱向凹槽。配合圖2、圖4所示，針閥頂面15a與控制閥下座內(nèi)圓柱面10c、控制閥下座內(nèi)頂面10g之間組成控制腔21。針閥頂部外側(cè)面15b與控制閥下座內(nèi)圓柱面10c形成密封滑動(dòng)配合面。針閥中部的凸臺(tái)15c或卡簧結(jié)構(gòu)，其上表面安裝針閥彈簧調(diào)壓墊片12，針閥彈簧調(diào)壓墊片12上部安裝針閥彈簧11。針閥彈簧11頂面與控制閥下座底面10b接觸。

如圖6所示，針閥體包括針閥體頂面14a、針閥體階梯孔上段內(nèi)壁14b、針閥體階梯孔下段內(nèi)壁14c、針閥體頭部14e、針閥體肩胛面14d。配合圖5所示，針閥中下部區(qū)域15d的導(dǎo)向段,與針閥體階梯孔上段內(nèi)壁14b滑動(dòng)配合，起到針閥導(dǎo)向效果；針閥中下部區(qū)域15d的導(dǎo)向段上的縱向凹槽，其與針閥體階梯孔上段內(nèi)壁14b形成燃油通道。針閥底部錐面15e與針閥體頭部14e配合形成密封交線。

如圖7所示為油嘴緊帽剖面圖，包括頂部?jī)?nèi)螺紋13a、內(nèi)部臺(tái)階面13b；如圖8所示，為噴油器體剖面圖，其中噴油器體底部外側(cè)設(shè)置有噴油器體外螺紋5f；配合圖2所示、圖6所示，噴油器體底面5e與針閥體頂面14a接觸形成配合密封面，通過(guò)油嘴緊帽13擰緊實(shí)現(xiàn)接觸面的密封，油嘴緊帽13通過(guò)其內(nèi)部臺(tái)階面13b與針閥體肩胛面14d接觸，頂部?jī)?nèi)螺紋13a與噴油器體螺紋5f配合。

如圖8所示，噴油器體的進(jìn)油段連接有高壓接頭，噴油器體與高壓接頭采用一體形式，其中進(jìn)油部分內(nèi)部階梯孔5c、5d與噴油器體內(nèi)腔連通，并在相貫區(qū)設(shè)過(guò)渡圓弧。配合圖2、圖3所示，噴油器體5內(nèi)腔壁5b與控制閥上座外側(cè)面9h間的縫隙形成燃油通道，控制閥上座肩胛面9c與噴油器體肩胛面5a間形成密封面，由螺母7旋緊密封；所述密封面以下、針閥底部錐面與針閥體頭部配合形成的密封交線以上部分中，除控制腔21以外均形成相連通的穩(wěn)壓腔20。設(shè)計(jì)穩(wěn)壓腔20的容積較大且主要部分緊鄰針閥體14的頂部，對(duì)于穩(wěn)定引燃油噴射引起的壓力波動(dòng)效果明顯。

如圖2所示的其他部分，如電磁閥組件1、電磁閥彈簧調(diào)整墊片2、電磁閥彈簧3、電磁閥螺帽4、濾芯6、溢油接頭螺釘16、導(dǎo)向套17、墊環(huán)18、銜鐵19等部件與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再一一贅述。

上述噴油器裝配過(guò)程簡(jiǎn)述如下:

在噴油器裝配中，隨油嘴緊帽13螺紋旋緊，針閥底部錐面15e與針閥體頭部14e間的接觸面壓緊、針閥體頂面14a與噴油器體底面5e間的接觸面壓緊、針閥彈簧11壓緊控制閥下座頂面10a與控制閥上座底面9d間的接觸密封面。

上述噴油器的工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下：

在給電磁閥組件1加電，電磁力驅(qū)動(dòng)銜鐵19的開(kāi)啟，陶瓷球壓塊8的下表面提升與控制閥上座頂面間形成泄油通道,控制腔21內(nèi)壓力降低，針閥15抬起，噴油器開(kāi)始噴油；在控制電流減小時(shí)，銜鐵19所受電磁力減小，電磁閥彈簧3推動(dòng)銜鐵19壓緊陶瓷球壓塊8，泄油通道關(guān)閉，控制腔21內(nèi)壓力增加，針閥15升程降低，噴油器噴油結(jié)束。

實(shí)施例2

如圖9所示，為另一種形式的控制腔中置式高壓電控噴油器的剖面圖，與實(shí)施例1的主要不同點(diǎn)在于噴油器體的結(jié)構(gòu)不同。配合圖10所示，噴油器體上設(shè)置有高壓進(jìn)油口72和回油口71，高壓進(jìn)油口72及回油口71均位于噴油器體5中部、控制閥下座10下方位置，高壓進(jìn)油口72與噴油器體5內(nèi)腔直接連通，與回油口71連通的回油通道向上貫穿噴油器體5。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。