一种带有刻沟的旁通式电控喷油器的制作方法

本发明涉及的是一种喷油装置，具体地说是高压共轨喷油装置。

背景技术：

随着对发动机的燃油经济性和排放特性要求越来越高，排放的限制主要在于氮氧化物和颗粒物两个方面。为了减少氮氧化物的排放，要求在喷油开始时可以控制针阀开启，使得在着火滞燃期内有低的喷油率和平缓上升的喷油率形态，这有利于保证喷油过程和喷油率形状的一致性；在喷油结束时针阀关闭速度要求迅速，利于系统快速建压。即能够实现先缓后急的喷油特性曲线，使碳烟排放和油耗最低。随着喷油器工作的逐渐增高，流速加快，喷油器内空穴和穴蚀程度明显加强，喷油器可靠性下降。此外，控制柱塞的存在导致喷油器存在静态压力差，造成燃油静态泄漏。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供能实现先缓后急的喷油速率时间历程曲线、无静态泄漏功能和降低穴蚀的一种带有刻沟的旁通式电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带有刻沟的旁通式电控喷油器，其特征是：包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、针阀座、喷嘴、下行高压油路，喷油器头安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件、针阀座、喷嘴，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件、针阀座外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与喷油器体下端部相连；

所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑控制滑块，限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼弹簧，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑控制滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞里设置活塞盲孔和限流孔，支撑控制滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，轴向中心通孔与过渡油腔连通；

所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置在阀座下方，中间块里设置回油孔、中间节流孔、中间油路，中间油路与中间节流孔相通，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间节流孔和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、控制滑块、针阀体，控制滑块位于针阀限位套里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于针阀座里，控制滑块与针阀体之间形成控制腔，控制腔里设置控制滑块复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，控制滑块的上端面设置中间腔，控制滑块里设置进油孔、控制滑块通孔、旁通油路，进油孔通过进油节流孔连通中间腔，控制滑块通孔分别连通中间腔和控制腔，旁通油路连通控制腔，针阀体与针阀座之间形成盛油槽；

所述喷嘴包括喷孔和刻沟，喷孔加工于针阀座上，刻沟设置与长针阀下端部表面上；

中间油路连通中间腔，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中间块、针阀限位套、针阀座连通盛油槽，进油孔连通下行高压油路。

本发明还可以包括：

1、所述刻沟具体位于长针阀落座时形成的密封锥面和针阀体下端部之间，刻沟的数目为喷孔数目的整数倍，刻沟的深度为微米级。

2、喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑控制滑块整体向下位移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑控制滑块整体恢复到初始位置。

3、线圈通电时，平衡阀杆向上运动，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油路、中间节流孔和回油孔回油至油箱，针阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，被压在中间块上端面上，回油孔与油箱断开。

4、喷孔停止喷油时，控制滑块上端面燃油压力高于其下端面，控制滑块克服控制滑块复位弹簧的弹簧预紧力向下位移，旁通油路打开，随着燃油进入控制腔，控制滑块在控制滑块复位弹簧的作用力下，回到初始位置。

本发明的优势在于：本发明采用了蓄压腔结构，可以大大改善整个喷油系统的压力波动，特别是可以减小各个喷油器喷油时的互相干扰。本发明结构上采用了限流阀组件，有效避免了异常喷油等不正常情况的发生，保证正常稳定的喷油过程的同时提高了燃油经济性和喷油器工作的可靠性。本发明采用了电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，有利于提高针阀的响应速度和控制精度，提供了灵活的喷油规律，有效的改善了柴油机的排放稳定性与经济性。控制腔内控制滑块的旁通油路能使得控制腔更加快速地建压，提高了针阀响应特性。控制滑块节流孔和中间节流孔的设计保证了喷油器在初期能缓慢喷油，减少氮氧化物的形成。本发明采用了刻沟结构，根据实际工况的要求，匹配刻沟的直径、深度和数目，使其改善空穴流动的稳定性，降低喷油器穴蚀程度的效果最佳。针阀组件部分内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明限流阀组件的示意图；

图3为本发明电磁阀组件的示意图；

图4为本发明针阀组件的示意图；

图5为A-A视图；

图6为本发明喷嘴部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-6，本发明一种带有刻沟的旁通式电控喷油器包括喷油器头1、限流阀组件3、电磁阀组件5、针阀组件6、喷嘴7、针阀座9、紧帽10、喷油器体11。喷油器头1通过螺纹进行配合连接安装在喷油器体11上，并通过放置在喷油器体11上的密封圈2进行密封。喷油器头1内设置主进油孔13，并与喷油器体11内的蓄压腔12连通。蓄压腔12下方设有限流阀组件3。限流阀组件3安装在喷油器体11内部，其主要结构包括有挡圈14、阻尼弹簧15、球阀17、支撑控制滑块18、球阀复位弹簧21、球阀复位弹簧座22、限流活塞23、限位弹簧座25。其中，限流孔16以及活塞盲孔24加工在限流活塞23上，轴向中心通孔19加工在支撑控制滑块18上，这样保证了燃油可以顺利流向下方油路。喷油器体11下方依次设有电磁阀组件5、针阀组件6和针阀座9，三者通过紧帽10进行装配连接。电磁阀组件5主要结构包括有电磁阀复位弹簧座26、线圈27、衔铁28、阀座29、中间块32、平衡阀杆34、电磁铁35、电磁阀复位弹簧36。衔铁28和平衡阀杆34组合安装在阀座29内部。回油孔30、中间油路31、中间节流孔33加工在中间块32内部，中间块32同针阀限位套42和针阀体40形成控制腔43。电磁阀组件5下方是针阀组件6，主要结构包括控制滑块44、针阀限位套42、控制滑块复位弹簧39、针阀体40、针阀复位弹簧41。控制滑块44置于控制腔43内，加工有进油节流孔46、控制滑块通孔38和旁通油路37。进油节流孔46和针阀限位套42上的进油孔45相连通。针阀体40安装在针阀座9内，针阀座9和针阀体40之间设置盛油槽8。针阀座9上加工喷孔47，针阀体40表面设置微米级别深度的刻沟48。

在喷油器头1上有主进油孔13，喷油器体11上开有蓄压腔12，蓄压腔12与主进油孔13相连通。喷油器头1与喷油器体11通过螺纹线进行装配，密封圈2将二者进行密封。当输送进来的高压燃油通过主进油孔13进入喷油器内部时，流经蓄压腔12中的燃油会向下经过限流阀组件3。燃油从限流阀组件3流出后流经下行高压油路4进入控制腔44和盛油槽8。限流阀组件3下方和针阀座9上方之间依次装配有电磁阀组件5和针阀组件6。在电磁阀组件5内，通过电磁力控制着衔铁28和平衡阀杆34的抬起和落座。当线圈27通电时，平衡阀杆34向上抬起，回油孔30开启，控制腔43中燃油流经控制滑块通孔38、中间油路31和中间节流孔33，通过回油孔30泄油。故控制腔43内燃油压力下降，与盛油槽8形成燃油压差，使得针阀体40抬起，喷油开始。该过程中，针阀限位套42起到限制针阀体40的位移的作用。控制滑块通孔38和中间节流孔33的两段节流的存在，保证了中间油路31内燃油压力不会迅速下降，这就减缓了控制腔43内燃油压力的下降速度。当线圈27断电时，当平衡阀杆34向下落座时，回油孔30关闭，燃油会通过进油孔45和进油节流孔46直接进入控制腔43，使得控制腔43建压，针阀体40落座，喷油过程结束。针阀体40安装在针阀座9内部，并被针阀复位弹簧41压紧。针阀座9和电磁阀组件5都安装在紧帽10内部，并由喷油器体11以及螺纹线紧固。针阀组件6内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。它由挡圈14、阻尼弹簧15、球阀17、支撑控制滑块18、球阀复位弹簧21、球阀复位弹簧座22、限流活塞23、限位弹簧座25等构成。限流阀组件3通过蓄压腔12设置在喷油器体11内部。挡圈14不仅对整体限流阀组件3起到了限位作用，而且与限位弹簧座25进行配合，一方面作为阻尼弹簧15的弹簧座，另一方面限制了限流活塞23的最大位移。在阻尼弹簧15和球阀复位弹簧21的弹簧预紧力作用下，球阀17同限流活塞23的下端面和支撑控制滑块18的上端面配合。球阀复位弹簧座22在球阀复位弹簧21的弹簧力作用下，被压紧在底部，其上部变截面处形成球阀17的落座面。高压燃油通过蓄压腔12进入限流活塞23内的活塞盲孔24，流经限流孔16进入到支撑控制滑块18的轴向中心通孔19。流出的燃油经过下行高压油路4通向下方油路。当喷油器正常工作时，喷孔47喷出燃油，使得过渡油腔20内的燃油压力下降。由于限流孔16对燃油的节流作用，使得限流活塞23内的活塞盲孔24和蓄压腔12内的燃油压力升高，与过渡油腔20内燃油压力形成压差，故限流活塞23、球阀17和支撑控制滑块18三者整体向下位移，这就对喷油器喷射的燃油进行了一定的补偿，但不会使得球阀17落座在球阀复位弹簧座22上。当喷油停止工作时，随着燃油流过限流孔16，限流活塞23上下表面的压差会逐渐减小，在球阀复位弹簧21的作用下，限流活塞23、球阀17和支撑控制滑块18三者又恢复到初始位置。当喷孔47持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，使得喷油器出现异常工作状态时，限流活塞23的下方过渡油腔20的油压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞23压紧球阀17落座在球阀复位弹簧座22上，阻止了燃油继续流通。由于切断了燃油供给，喷油器停止工作，这就一定程度上降低了异常喷油情况的发生，提高了燃油经济性和喷油器工作的稳定性。

图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。它由电磁阀复位弹簧座26、线圈27、衔铁28、阀座29、中间块32、平衡阀杆34、电磁铁35、电磁阀复位弹簧36等构成。电磁阀复位弹簧座26、电磁阀复位弹簧36、线圈27和电磁铁35内置在喷油器体11内部，其中电磁阀复位弹簧座26通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧36在电磁阀复位弹簧座26和衔铁28二者之间，衔铁28和平衡阀杆34设置在喷油器体11下方的阀座29内部。中间块32处于阀座29下方。当喷油器开始喷油时，线圈27通电，同电磁铁35和衔铁28形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡阀杆34向上运动，处于中间块32中的回油孔30打开。这时，控制腔43内的燃油通过中间油路31、中间节流孔33和回油孔30回油至油箱，控制腔43内油压下降，针阀体40上表面受压减小，与盛油槽8的燃油压力形成压差。在压差作用下，针阀体40向上抬起，喷孔47开启喷油。当喷油器停止喷油时，线圈27断电，由于衔铁28和平衡阀杆34紧密结合为一体，故它们共同受到电磁阀复位弹簧36的弹簧预紧力作用向下运动，而被压紧在中间块32上端面上，并堵住了回油孔30。与此同时，控制滑块44上的进油孔45、进油节流孔46进油。

图4为本发明针阀组件部分结构示意图。它由控制滑块复位弹簧39、针阀体40、针阀复位弹簧41、针阀限位套42和控制滑块44等构成。控制腔43内放置有控制滑块44，控制滑块复位弹簧39将控制滑块44顶起并紧靠在中间块32的下端面。控制滑块44上加工有旁通油路37、控制滑块通孔38和进油节流孔46。当喷油开始时，在中间块32上的中间节流孔33和控制滑块通孔38的两段节流作用下，控制腔43内的燃油压力下降较正常喷油器更加缓慢，减少了氮氧化物的排放。当喷油结束时，由于控制滑块44上端面燃油压力高于下端面，控制滑块44克服控制滑块复位弹簧39的弹簧预紧力向下位移，旁通油路37打开，控制腔43内的燃油压力的迅速建立，提高了针阀落座响应。随着燃油进入控制腔43，控制滑块44上下端面的压差会越来越小。控制滑块44受到控制滑块复位弹簧39的作用力，回到初始位置。

图5为针阀体40的截面A-A放大图。其弧形面可以很好的起到导向作用。

图6为喷嘴部分结构示意图。它由喷孔47和刻沟48构成。针阀体40运动过程中，密封锥面打开，燃油从盛油槽8经过密封锥面、刻沟48流向喷孔47。刻沟48改变了燃油的流向和速度大小，进而调整了喷孔入口处的流向和速度大小，增大了喷孔47有效流通面积，降低了空穴初生程度，稳定了喷孔7内部空穴流动，减缓了喷油量的波动，降低了孔内穴蚀程度。

由上述工作过程可知，本发明一种带有刻沟的旁通式电控喷油器的喷油过程中，在控制腔43中的加工的控制滑块通孔38和旁通油路37，实现了喷射初期喷油速率较低和喷油结束能快速断油的的特点。喷油器体11内装有的限流阀组件3，有效的阻止了异常喷油状态的持续进行，保证了工作过程的稳定性与燃油经济性。整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆的运动，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高，可变喷油规律的要求。针阀体40表面设置的刻沟48，有效改善了空穴流动的稳定性，降低了喷油器穴蚀程度。本发明应用于共轨系统上时，在大油量喷射状态下，采用蓄压腔12的结构能有效减小共轨压力波动，从而减少了各缸喷油过程的均匀性和稳定性下降现象的发生。