专利名称：柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种柴油发动机泵喷嘴，特别涉及一种中等功率柴油发动机燃油喷射
电控泵喷嘴。
背景技术：
现有的柴油发动机燃油喷射装置是机械式合成泵或电控单体泵。机械式合成泵 由喷油压力调节机构、喷油量调节机构、喷油时间调节机构和喷射机构组成。电控单体泵 的喷油器有独立的油泵，结构上有所简化，但还是保留高压管路。这两种喷射装置的控制 精度低、灵活性差、控制范围窄，只能控制少数几个工况点，无法在所有工况进行精确控 制；受到其结构和原理限制，高压管路容积大、管路长，存在压力损失，喷油泵压力通常低于 1500bar，且残余压力、反射波等压力波动会引起异常喷射；柱塞上有各种直槽、斜槽，增加 了泄漏，降低了强度和刚度，泵端压力难以提高到1300bar以上。由于存在这些不足，机械 式合成泵无法达到欧III及以上排放标准。电控单体泵也限制了喷油压力的提高和排放标 准的降低。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种由电子控制单元(ECU)
控制的柴油发动机燃油电控泵喷嘴，使喷油器和喷油泵直接连接在一起，降低发动机的有
害排放物，提高发动机的经济性、动力性和智能性，满足欧III及以上排放标准。
本发明的技术方案是柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，包括柱塞偶件、柱塞弹
簧、柱塞弹簧座、弹性挡圈、摇臂垫块、柱塞垫块、开口挡圈、锁珠、喷油器螺帽、电磁阀、插线
座和喷油器，其中，所述喷油器和电磁阀自下而上叠装在喷油器螺帽内与柱塞偶件用螺纹
预紧连接；所述柱塞弹簧、弹性挡圈、摇臂垫块和柱塞垫块固定在柱塞弹簧座上，并通过开
口挡圈与柱塞偶件采用锁珠固定限位；所述泵喷嘴的喷油时间通过电子控制单元驱动高速
电磁控制阀限定。 作为一种优选方案，所述柱塞偶件包括泵体和设置在泵体内的柱塞；在所述泵体 上设有与泵体燃油压力腔相连通的柱塞孔、锁珠孔、进油孔、压力油道和柱塞泄油孔；所述 泵体的燃油压力腔通过上下连通的压力油道与喷油器相通。 作为另 一种优选方案，所述电磁阀包括控制阀座、阀芯、阀芯弹簧、电磁铁和电控 传导插线座；所述控制阀座通过进油孔、旁通油道和压力油道与喷油器的相应孔道连通， 控制阀座与阀芯之间采用间隙配合导向，所述阀芯的阀口密封部位采用线面接触的密封结 构。 作为又一种优选方案，所述喷油器包括针阀弹簧座、针阀弹簧、调压垫片、顶杆、中 间体、针阀体和针阀；所述针阀体与针阀上部为间隙配合，针阀体内下端喷孔上方为密封锥 面，所述针阀体端部的密封部位与针阀采用线面接触的密封结构。 作为另一种优选方案，所述针阀体内部设有压力腔，所述针阀中部设置为上大下
3小的变截面形状，以便针阀体内燃油压力作用其上克服弹簧力向上推动，打开针阀口 。
作为另一种优选方案，所述柱塞偶件、电磁阀和喷油器的上下接触面均采用通过 喷油器螺帽与柱塞偶件的螺纹预紧密封，并通过定位销定位。 本发明由于采用电子控制和高速响应的电磁控制阀，能够实现最佳喷油量、最佳 喷油时间和喷油压力的精确和柔性控制，改善发动机缸内燃烧，从而降低发动机的有害排 放物，提高发动机的经济性、动力性和智能性。同时由于没有高压油管，适合于高压喷射，可 以改善喷油特性。其可以满足欧III及以上排放标准，具有油耗低，控制精度高，控制灵活， 各种工况下均可实现最优喷油量和喷油时间等特点。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明； 图1为本发明柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴剖面图； 图2为本发明的燃油喷射(柱塞下行)示意图； 图3为图2的I放大图； 图4为图2的M放大图； 图5为本发明的进油(柱塞上行)示意图； 图6为图5的I放大图； 图7为图5的M放大图。 图中l-泵体，2-柱塞，3-控制阀座，4-阀芯及衔铁，5-电磁铁，6-阀芯弹簧，7-针 阀弹簧座，8-调压垫片，9-针阀弹簧，10-顶杆，11-中间体，12-针阀体，13-针阀，14-喷油 器螺帽，15-下密封圈，16-定位销，17-上密封圈，18-插线座，19-支撑垫片，20-弹簧垫片， 21-柱塞弹簧座，22-锁珠，23-柱塞弹簧，24-开口垫圈，25-柱塞垫块，26-弹性挡圈，27-摇 臂垫块；A-进油孔，B-压力油道，C-旁通油道，D-柱塞泄油孔，E-控制阀密封部位，F-针阀 密封部位。 图中箭头所示为燃油流动方向。
具体实施例方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。 如图l所示，本发明柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，包括柱塞偶件、柱塞弹簧
23、柱塞弹簧座7、弹性挡圈26、摇臂垫块27、柱塞垫块25、开口挡圈24、锁珠22、喷油器螺
帽14、电磁阀、插线座18和喷油器。所述喷油器和电磁阀自下而上叠装在喷油器螺帽内与
柱塞偶件用螺纹预紧连接；所述柱塞弹簧23、弹性挡圈26、摇臂垫块27和柱塞垫块25固定
在柱塞弹簧座7上，并通过开口挡圈24与柱塞偶件采用锁珠22固定限位；泵喷嘴的喷油时
间通过电子控制单元驱动高速电磁控制阀限定，本发明通过电子控制和高速响应的电磁控
制阀，能够实现最佳喷油量、最佳喷油时间和喷油压力的精确和柔性控制，改善发动机缸内
燃烧，从而降低发动机的有害排放物，提高发动机的经济性、动力性和智能性。 再参见图1和图2，所述柱塞偶件包括泵体1和在泵体1内安装的柱塞2 ;泵体1
上制出有柱塞孔、锁珠孔、进油孔A、压力油道B和柱塞泄油孔D ;该泵体1上的燃油压力腔H与喷油器通过上下连通的压力油道相连通。柱塞孔与柱塞下端形成燃油压力腔H ;2个斜 向进油孔A起始于泵喷嘴及其上密封圈17、下密封圈15与泵体1形成的环形存油腔，并通 向泵体l内的燃油压力腔H，燃油压力腔H底部的压力油道B与下面控制阀座3的压力油道 B相通。 本实施例中，电磁阀由控制阀座3、安装在控制阀座3内的阀芯及衔铁4、阀芯弹簧 6、安装控制阀座3下端部上的电磁铁5和安装在泵体1上电控传导插线座18组成。所述 控制阀座3安装在泵体1的下端面上，通过泵体1上的螺纹预紧密封，然后再通过定位销进 行定位。在控制阀座3上制出有进油孔A、压力油道B和旁通油道C。进油孔A连通泵体1 与阀芯的阀口 ，压力油道B通过电磁铁5的中心孔和衔铁孔通向下面的喷油器，旁通油道C 连接阀口与压力油道B。控制阀座3通过定位销16与上下零件定位，控制阀座3上下面与 泵体1底面和喷油器的针阀弹簧座7顶面加工为高精度平面度和平行度的接触面，在喷油 器螺帽14螺纹连接的预紧力作用下形成密封。 阀芯及衔铁4与控制阀座3为间隙配合导向，并在控制阀密封部位E处形成线面 接触的密封阀口 (参见图3和图6);电磁铁5的引线插针通过泵体1上孔连接到电控传导 插线座18的针孔内，插线座18通过连线与电子控制单元(ECU)连接，其上部由支撑垫片19 压紧固定；本发明燃油的喷射量和喷射时间由电子控制单元(ECU)驱动的控制阀来控制。
值得注意的是，本实施例中喷油器包括针阀弹簧座7、安装在针阀弹簧座7上的 针阀弹簧9、调压垫片8、安装在针阀弹簧座7端部的顶杆10、中间体11、针阀体12和针阀 13 ;该调压垫片8安装在针阀弹簧9上端，在针阀弹簧9下端安装顶杆IO，在中间体的下端 面上安装针阀体12，该针阀体12的下端安装针阀13，所述的针阀体12与针阀13上部为间 隙配合导向，并在针阀体12内下端喷孔上方为密封锥面(参见图4和图7)，其密封部位F 与针阀13采用线面接触的密封结构，本发明的密封部位F的开启和关闭用以调节喷油量和 喷油时间。 在针阀体12中间制有油腔，针阀13中部设计为上大下小的变截面形状，以便针阀 体油腔内燃油压力作用其上克服弹簧力向上推动针阀13，开启喷油孔。中间体ll连通上 下零件的压力油道B并与之形成接触面密封，底面限制针阀13的最大开启行程。在中间体 11上面是针阀弹簧座7、调压垫片8和调压弹簧9，该调压弹簧9安装在针阀13上端的顶 杆IO上，用以控制和调节针阀13的开启和关闭。喷油器的零件上下密封面之间以及其与 控制阀体底部的密封面之间均采用圆柱销定位、高精度平面加压密封。
本发明的在工作时，柱塞2通过摇臂垫块27传递的压力，由凸轮驱动，在泵体油腔 内压縮燃油。当控制阀密封阀口 E处关闭时(如图2、3所示)，高压燃油通过上下连通的压 力油道B进入喷油器偶件针阀体12油腔，燃油产生的高压克服针阀弹簧9的弹簧力使针阀 13向上移动，针阀13下端锥面边缘与针阀体12锥面密封口 F处打开(如附图4所示)高 压燃油通过阀体下端喷孔喷入燃烧室；在喷油结束，柱塞2上的压力撤离，控制阀E处开启 时(如图5所示)， 一方面，针阀体12油腔压力迅速下降，针阀13受针阀弹簧9的作用力向 下移动，关闭密封口 F(如附图7所示)，喷油器停止喷油。另一方面，柱塞2在柱塞弹簧23 的弹力作用下向上移动(如图5所示)，泵体油腔内形成相对真空，燃油通过进油孔A，经过 控制阀E处、旁通油道C和压力油道B被吸入泵体油腔(如图5、6所示)，为下一次加压喷 油作好准备。
控制阀的关闭与开启是电子控制单元(ECU)调节控制的。ECU根据安装在飞轮以 及凸轮相关部位的转速传感器检测到的发动机转速和曲轴转角、油门传感器信号及其他传 感器信号进行最佳燃油喷射控制，通过控制电磁铁对阀芯的吸合和放离，实现控制阀的关 闭与开启，从而控制调节泵喷嘴最佳的喷油量与喷油时间。 泵喷嘴由电子控制单元(ECU)控制，能在所有工况，由传感器采集车辆和发动机
运行工况及驾驶者的操作意图，ECU根据传感器输入的信号，通过电磁铁开关控制阀改变高
压燃油的流向，在适当的时刻，将高压燃油直接喷射进入气缸。由于取消了高压油管和柱塞
上调节油量的斜槽，高压容积减小，免除了燃油压力损失，减少了泄漏，提高了刚度和强度，
使泵喷嘴的体积减小，结构简化紧凑。燃油喷射压力可达1500bar以上，能够达到欧III、
欧IV甚至欧V排放标准，环保性能大为提高；泵喷嘴直接采用凸轮驱动，只在喷油时供油，
驱动转矩低，消耗功率小；电控泵喷嘴比单体泵和机械式合成泵的成本低，性价性更高；其
功率覆盖范围广，适合从轻型到重型车用、机车用和船用柴油发动机及发电机组。 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本
发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变
化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其
等效物界定。
权利要求
柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，包括柱塞偶件、柱塞弹簧座、柱塞弹簧、弹性挡圈、柱塞垫块、摇臂垫块、喷油器螺帽、电磁阀和喷油器，其特征在于，所述喷油器和电磁阀自下而上叠装在喷油器螺帽内，并与柱塞偶件用螺纹预紧连接；所述柱塞弹簧、弹性挡圈、摇臂垫块和柱塞垫块固定在柱塞弹簧座上，并通过开口挡圈与柱塞偶件采用锁珠固定限位；所述泵喷嘴的喷油时间通过电子控制单元驱动高速电磁控制阀限定。
2. 根据权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，其特征在于，所述柱塞偶 件包括泵体和设置在泵体内的柱塞；在所述泵体上设有与泵体内燃油压力腔相连通的柱塞 孔、锁珠孔、进油孔、压力油道和柱塞泄油孔；所述泵体内的燃油压力腔通过上下连通的压 力油道与喷油器相通。
3. 根据权利要求2所述的柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，其特征在于，所述电磁阀 包括控制阀座、设置在控制阀座内的阀芯、阀芯上的阀芯弹簧、设置在控制阀上的电磁铁和 设置在泵体上的电控传导插线座；所述控制阀座通过进油孔、旁通油道和压力油道与喷油 器的相应孔道连通，控制阀座与阀芯之间采用间隙配合导向，所述控制阀座与阀芯的阀口 密封部位采用线面接触的密封结构。
4. 根据权利要求1或3所述的柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，其特征在于，所述喷油 器包括针阀弹簧座、针阀弹簧、调压垫片、顶杆、中间体、针阀体和针阀；所述针阀体与针阀 上部为间隙配合，针阀体内下端喷孔上方为密封锥面，所述针阀体端部的密封部位与针阀 采用线面接触的密封结构。
5. 根据权利要求4所述的柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，其特征在于，所述针阀体内部设有压力腔，所述针阀中部设置为上大下小的变截面形状。
6. 根据权利要求1所述的柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，其特征在于，所述柱塞偶 件、电磁阀和喷油器的上下接触面均通过喷油器螺帽与柱塞偶件的螺纹预紧密封，并通过 定位销定位。
7. 根据权利要求1至5任意一项所述的柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，其特征在于 所述控制阀阀座与阀芯和喷油器的针阀体与针阀的阀口密封处均采用线面接触结构。
全文摘要
本发明公开了一种柴油发动机燃油喷射电控泵喷嘴，包括柱塞偶件、柱塞弹簧、柱塞弹簧座、柱塞垫块、弹性挡圈、摇臂垫块、喷油器螺帽、电磁阀和喷油器，所述喷油器和电磁阀自下而上叠装在喷油器螺帽内与柱塞偶件用螺纹预紧连接；柱塞弹簧、弹性挡圈、摇臂垫块和柱塞垫块固定在柱塞弹簧座上，并通过开口挡圈与柱塞偶件采用锁珠固定限位；所述泵喷嘴的喷油时间通过电子控制单元驱动高速电磁控制阀进行限定。本发明能够实现最佳喷油量、最佳喷油时间和喷油压力的精确和柔性控制，改善发动机缸内燃烧，从而降低发动机的有害排放物，提高发动机的经济性、动力性和智能性。
文档编号F02M51/04GK101737215SQ20091026452
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者陈伯林 申请人:苏州麦格特发动机有限公司