采用面积补偿法的压力平衡喷油嘴的制作方法

本实用新型涉及一种柴油机共轨喷油器，特别是一种采用面积补偿法的压力平衡喷油嘴。

背景技术：

自柴油机实用新型以来，无论是机械控制的喷油系统还是电子控制的喷油系统，大都使用图1所示的闭式喷油嘴，它是一种技术很成熟的喷油嘴，但是作用在喷油嘴底部的高压燃油会对针阀产生很大的向上的液压压力，例如最常用的喷油嘴，针阀直径4毫米，锥面密封直径2毫米，喷嘴内燃油压力为100mpa，针阀关闭时，如图1a，高压燃油产生的向上的液压压力高达940n，随着排放法规越来越严格，喷油压力已经提高到180mpa以上，作用在针阀上的液压压力高达1660n，同时在针阀上升后，如图1b,高压燃油进入针阀密封线以下，作用在针阀的液压压力提高到2200n以上。

现有的共轨电磁铁最大吸力为100～200n,无法直接控制喷油嘴的开启与关闭，必须通过二位二通伺服阀，将电磁力转化为强大的液压力，才能控制喷油嘴的开启与关闭。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种采用面积补偿法的压力平衡喷油嘴，其采用面积补偿的方法，使作用在油嘴针阀上的高压燃油压力合力为零，所谓面积补偿法就是在针阀尾部增加一些面积，并以这些面积构造几个封闭容积，引入高压燃油，对针阀产生向下的液压压力，来平衡上述向上的液压压力，使针阀在开或关的状态下，作用在针阀上的液压力合力大体为零，或减少到电磁力可控制的准平衡状态，以便电磁阀有足够的电磁力直接控制喷油嘴的开关。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种采用面积补偿法的压力平衡喷油嘴，它包括阀座及针阀，所述阀座的中部设有插置针阀的通道，通道由上至下依次设置安装孔、高精度内孔、通油腔以及底孔，所述底孔上设有若干喷油孔；所述针阀的外周设置与高精度内孔密封配合的密封外圆段以及与通油腔间隙配合的通油外圆段，且针阀的下端设有与底孔上口密封配合的密封圆柱；所述安装孔的上端设有密封套，所述密封套、安装孔以及密封外圆段形成环形的密封腔室；所述针阀的密封外圆段上还设有密封凸台，密封凸台滑动设置在密封腔室内，并将密封腔室分为相互独立的上密封室和下密封室；所述阀座的进油孔连通至通油腔的侧壁，且进油孔上还分设有连通至上密封室的进油分孔。

较之现有技术而言，本实用新型的优点在于：本实用新型采用面积补偿的方法，使作用在油嘴针阀上的高压燃油压力合力为零，其上的电磁铁不通过伺服控制阀，便有足够的电磁力直接控制喷油嘴的开关。

附图说明

图1是现有喷油嘴的结构示意图。

图2是本实用新型一种采用面积补偿法的压力平衡喷油嘴实施例的结构示意图。

图3是图2中喷油嘴的局部放大示意图。

图4是阀座的结构示意图。

图5是针阀的结构示意图。

标号说明：1阀座、1-1安装孔、1-2高精度内孔、1-3通油腔、1-4底孔、1-5喷油孔、1-6密封锥面a、1-7进油孔、1-8进油分孔、1-9回油孔、2针阀、2-1密封外圆段、2-2通油外圆段、2-3密封圆柱、2-4密封凸台、2-5中孔、2-6斜孔、2-7活塞腔、2-8密封锥面b、3密封套、4上密封室、5下密封室、6活塞、7固定杆。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本

技术实现要素：
进行详细说明：

如图2至图5所示为本实用新型提供的一种采用面积补偿法的压力平衡喷油嘴的实施例示意图。

一种采用面积补偿法的压力平衡喷油嘴，它包括阀座1及针阀2，所述阀座1的中部设有插置针阀2的通道，通道由上至下依次设置安装孔1-1、高精度内孔1-2、通油腔1-3以及底孔1-4，所述底孔1-4上设有若干喷油孔1-5；

所述针阀2的外周设置与高精度内孔1-2密封配合的密封外圆段2-1以及与通油腔1-3间隙配合的通油外圆段2-2，且针阀2的下端设有与底孔1-4上口密封配合的密封圆柱2-3；

所述安装孔1-1的上端设有密封套3，所述密封套3、安装孔1-1以及密封外圆段2-1形成环形的密封腔室；所述针阀2的密封外圆段2-1上还设有密封凸台2-4，密封凸台2-4滑动设置在密封腔室内，并将密封腔室分为相互独立的上密封室4和下密封室5；

所述阀座1的进油孔1-7连通至通油腔1-3的侧壁，且进油孔1-7上还分设有连通至上密封室4的进油分孔1-8。

通油腔1-3上设有盛油槽，阀座1的进油孔1-7位于盛油槽上。

喷油嘴关闭时，上密封室4内产生的对针阀2向下的液压力等于通油腔1-3内产生的对针阀2向上的液压力。

所述密封外圆段2-1的直径为d1，所述安装孔1-1和密封凸台2-4的直径均为d3，所述密封圆柱2-3和底孔1-4的密封面的最大直径为d2；

密封圆柱2-3外圆和密封锥面b的交线和底孔1-4的密封锥面a接触的密封直径为d2，即密封圆柱的直径；

d1、d2、d3满足以下公式：

所述阀座1上设有连通下密封室5的回油孔1-9。

回油孔1-9接共轨喷油器的低压腔，回到油箱。从上密封室4泄流到下密封室5的燃油经回油孔1-9回到油箱，不会积在下密封室5中，形成高压，使针阀不能向下运动。

所述密封套3的外径等于安装孔1-1的内径，所述密封套3的内径等于密封外圆段2-1的外径。

所述密封外圆段2-1的直径大于通油外圆段2-2的直径；通油外圆段2-2的直径大于密封圆柱2-3的直径。

所述针阀2的中轴设有中孔2-5，所述中孔2-5的下端设有若干延伸至密封圆柱2-3外壁的斜孔2-6，所述斜孔2-6的进口位于密封圆柱2-3与底孔1-4的密封面上；所述中孔2-5的上端设有活塞腔2-7，所述活塞腔2-7内设有一个相对阀座1静止的活塞6。

喷油嘴开启时，上密封室4和活塞腔2-7内产生的对针阀2向下的液压合力等于通油腔1-3内产生的对针阀2向上的液压力。

所述活塞腔2-7的直径为d4，d4等于d2。

所述活塞6的后侧设有固定杆7，所述固定杆7连接在喷油器体上。

所述底孔1-4的上沿设有密封锥面a1-6，所述密封圆柱2-3的周侧设有与密封锥面a1-6限位配合的密封锥面b2-8。

针对现有喷油嘴的受力情况分析如下(参见图1)：

如图1a，油嘴针阀关闭时，作用在针阀上的力：

此时p2是汽缸内压缩气体的压力；

式中p0回油压力0.02-0.05mpa；

p1共轨压力180-200mpa；

p2密封线以下气缸内压缩气体的压力；

由于p0和p2都比较小，以下暂不考虑，故作用在针阀上的力：

如图1b，油嘴针阀开启后，燃油进入密封线以下，向上的液压压力：

此时p2密封线以下的燃油压力为0.95～0.97p1

简化起见，令p2＝p1，得向上的液压压力为：

针对本实用新型喷油嘴的受力情况分析如下：

当针阀关闭时，针阀向上的受力见公式(2)

进入上密封室4内的燃油对针阀产生向下的燃油压力为

当针阀受力平衡时，

解得

故当时，作用在针阀上下的液压合力为零。

当针阀升起后，燃油进入锥面密封线以下的底孔1-4内产生向上的液压力为

进入活塞腔2-7内的高压燃油对针阀2产生附加的向下的压力为

当d4＝d2时，活塞腔2-7和底孔1-4内的液压压力相等且方向相反，即作用在针阀上下的液压合力为零。

本实用新型的工作原理如下：

针阀2闭合时，高压燃油从阀座1的进油孔1-7和进油分孔1-8分别进入通油腔1-3及上密封室4，使得作用在密封凸台2-4的向下的燃油压力与作用在针阀2的向上的燃油压力相平衡，故只需电磁阀通电即可直接控制喷油嘴开启。

电磁铁通电后，针阀2上升，针阀2的密封锥面b2-8离开阀座1的密封锥面a1-6，高压燃油从两个锥面间隙中，分别进入底孔1-4以及活塞腔2-7(经由斜孔2-6和中孔2-5)。活塞6上端的固定杆7顶在喷油器体上，进入活塞腔2-7内的高压燃油可产生向下的附加液压压力，其正好与底孔1-4内的向上的液压力相平衡。故针阀2上升过程中，针阀2上的液压压力基本平衡。

当电磁铁断电后，回位弹簧将针阀2的密封锥面b2-8压到阀座1的密封锥面a1-6上，开始时，作用在活塞腔2-7内的燃油压力与作用在底孔1-4内的燃油压力平衡，针阀2下降，活塞腔2-7的体积加大，高压燃油通过斜孔2-6和中孔2-5不断进入活塞腔2-7，使其保持向下的压力；

随着针阀2的密封锥面b2-8离阀座1的密封锥面a1-6越来越近时，锥面之间的流通载面越来越小，当流通载面小于几个喷油孔1-5的总载面积时，底孔1-4内的压力减小；

与此同时活塞腔2-7的进液量也逐渐减少，而其体积还在不断增大，导致活塞腔2-7内燃油压力急剧下降，甚至出现负压，当针阀2的密封锥面b2-8紧贴阀座1的密封锥面a1-6后，活塞腔2-7内压力有利于针阀2的下一次上升。

假如针阀2的密封锥面b2-8紧贴阀座1的密封锥面a1-6后，活塞腔2-7内的压力一直保持与通油腔1-3内压力一致，会使针阀2附加一个向下的力，影响针阀2上升。

本实用新型用面积补偿法设计的压力压力平衡喷油嘴，除上述实施例外，还可设计许多压力压力平衡喷油嘴，但只要在针阀尾部增加一些面积，并以这些面积构造几个封闭容积，引入高压燃油，对针阀产生向下的液压压力，使针阀在开或关的状态下，作用在针阀上的液压力合力大体为零，构成的压力平衡喷油嘴均在本实用新型的保护范围之内。