一种喷油嘴的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种喷油嘴，包括针阀、针阀体和输油通道，针阀体的头部内侧设置有锥形密封面，该锥形密封面上交错设置有上排喷孔和下排喷孔；针阀包括同轴设置且通过弹簧连接的第一针阀和第二针阀；第一针阀具有环形凸台，并能密封下排喷孔；第二针阀伸入环形凸台的第一环形凹槽，且能密封上排喷孔。当第一针阀落座时，环形凸台与第一环形凹槽之间设置有一个轴向阻尼间隙。采用上述结构后，上述第一针阀和第二针阀能够分别控制燃油喷射，完成预喷射、主喷射和后喷射。同时，能极大改善了油嘴头部的冷却。轴向阻尼间隙，对第一针阀落座起到缓冲作用，有效防止反跳及减小落座对针阀体的冲击力，进而防止喷油器出现不正常喷射。
【专利说明】
一种喷油嘴
技术领域
[0001]本发明涉及一种内燃机喷油装置，特别是一种喷油嘴。
【背景技术】
[0002]在压燃式内燃机中，已经证明预喷油可以改善内燃机的噪音和启动性能，在主喷射后的喷油则可以降低碳烟排放。目前，为了提高内燃机的经济性和排放性指标，对内燃机的喷油系统提出了更高的要求，要求在主喷射后的后喷油要求响应时间快，而这包括共轨喷油器在内都难以实现。因为共轨喷油器是通过多次喷射来实现预喷油、主喷射、后喷射的，由共轨喷油器的工作原理可知，其针阀的开启和关闭是通过液压油路控制机械部件实现的，所以实现多次喷射，及减小预喷油、主喷射、后喷射之间的时间间隔都面临很大的挑占戈。
[0003]针对上述问题，专利JP平3-17274U在针阀头部中心轴向设置有中心孔，横向设置有连接孔，针阀落座状态，具有一个凸台将连接孔密封，针阀体头部具有两层喷孔，以及下排喷孔通过针阀头部圆柱面密封，当针阀向上运动时，依次实现上排孔先喷油，下排孔再喷油，实现了喷油位置及喷油量的变化。但是因为针阀和针阀体之间必须要有一定的间隙，才能保证针阀在针阀体的圆柱密封段运动。因为这个间隙的存在，当针阀针阀抬起一定高度，第二排喷孔开始喷油时，圆柱密封段顶部的高压燃油还是会通过该间隙流向喷孔，并流入燃烧室。而且因为该间隙的节流作用，进入气缸燃烧室不能很好的蒸发和雾化，导致发动燃烧变差，碳烟排放增加。当针阀开启最大升程时，燃油分两路流向喷油嘴头部，但是第一排喷孔和第二排喷孔之间的圆柱密封面还是受不到高压燃油的冲刷，这部分油嘴伸入燃烧室中，温度往往较高会使该处燃油发生分解产生结焦，从而影响针阀的开启。
[0004]专利200510045880.5具有类似的结构，在针阀下端部设有周向环槽和针阀体的内圆柱面上设有导油槽，在针阀跳起时，高压燃油经导油槽进入针阀的周向环槽。在针阀一次开启的过程中，完成预喷射、主喷射和后喷射。但是燃油是经过横向孔、纵向孔从针阀头部再从喷油孔喷出，输油环带中横向孔和圆柱密封段之间的燃油是不流动的，这往往导致大量燃油中的小颗粒物质堆积。不流动的燃油受到燃烧室中高温燃气的不断加热，温度会不断升高而发生化学反应分解产生结焦，从而影响针阀的开启，导致喷油嘴工作可靠性变差。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种喷油嘴，该喷油嘴能够分别控制燃油喷射，完成预喷射、主喷射和后喷射。同时，还能使油嘴头部喷孔以下受到高速流动的燃油的冲刷，极大地改善了油嘴头部的冷却。另外，还能有效避免因长期使用针阀密封锥面及针阀顶部空腔出现的极细小颗粒物质堆积，进而破坏针阀密封锥面的现象，极大地提高了油嘴工作的可靠性。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种喷油嘴，包括针阀、同轴设置于针阀外周的针阀体和设置于针阀体内部的输油通道。
所述针阀体的头部内侧设置有锥形密封面，该锥形密封面上交错设置有两排喷孔，分别为上排喷孔和下排喷孔。
[0007]所述针阀包括变截面圆柱结构的第一针阀和圆筒型的第二针阀；第一针阀和第二针阀同轴设置，且均能轴向移动。
[0008]第一针阀包括头部圆柱和设置于头部圆柱上方的顶部圆柱，且顶部圆柱的直径大于头部圆柱的直径;头部圆柱的中部设置有一个环形凸台；头部圆柱的头部设置有一个能将下排喷孔密封封堵的第一密封锥面。
[0009]第二针阀套装于头部圆柱的外周，第二针阀的顶部内侧设置有一个第一环形凹槽，所述环形凸台伸入第一环形凹槽内，且环形凸台的高度小于第一环形凹槽的高度;所述第二针阀的头部设置有能将上排喷孔密封封堵的第二密封锥面。
[0010]第二针阀的顶部通过弹簧座和弹簧与第一针阀中顶部圆柱的底部端面固定连接。
[0011]所述输油通道包括设置于第一针阀中心的中心轴孔、设置于针阀与针阀体两者之间的输油环带、将输油环带与中心轴孔连通的若干个连接孔和设置于第一针阀头部的头部空腔。
[0012]所述弹簧座的底部伸入第一环形凹槽，并与第一环形凹槽的内壁面过盈配合，且弹簧座的内壁面直径小于环形凸台的外径；当第一针阀和第二针阀均落座后，环形凸台顶部与弹簧座的底部端面之间具有最大间隙，该最大间隙小于第一针阀的升程。
[0013]所述第一环形凹槽的内壁面与环形凸台的凸起面之间设置有一个环形的径向间隙；当第一针阀落座时，所述环形凸台的底部端面与第一环形凹槽的底部端面之间设置有一个轴向阻尼间隙。
[0014]所述径向间隙大于轴向阻尼间隙的2.5倍，且弹簧座内壁面直径和第一针阀中头部圆柱的直径差大于轴向阻尼间隙的5倍。
[0015]所述最大间隙为0.1 -0.3mm，所述轴向阻尼间隙为0.01-0.1mm。
[0016]所述针阀上设置有能防止第一针阀和第二针阀之间导向面卡死的防卡死机构。
[0017]所述防卡死机构为设置于第二针阀头部且与第二针阀头部内侧面垂直的锥面圆弧槽。
[0018]所述防卡死机构为设置于第一针阀头部的第一密封锥面上的第二环形凹槽。
[0019]所述第一针阀头部还设置有若干个均能将第二环形凹槽与中心轴孔连通的侧通孔。
[0020]所述侧通孔的直径小于中心轴孔直径的1/2。
[0021]本发明采用上述结构后，上述第一针阀和第二针阀能够分别控制燃油喷射，完成预喷射、主喷射和后喷射。采用预喷射改善了内燃机的噪音和启动性能，采用后喷射降低了排放。同时，还能使油嘴头部喷孔以下受到高速流动的燃油的冲刷，极大地改善了油嘴头部的冷却。另外，还能有效避免因长期使用针阀密封锥面及针阀顶部空腔出现的极细小颗粒物质堆积，进而破坏针阀密封锥面的现象，极大地提高了油嘴工作的可靠性。进一步，上述轴向阻尼间隙及径向间隙的设置，对第一针阀落座起到很大的缓冲作用，可以有效防止反跳及减小落座对针阀体的冲击力，进而防止喷油器出现不正常喷射，从而提高了喷油嘴的工作可靠性、稳定性。
【附图说明】
[0022]图1显不了本发明实施例1中一种嗔油嘴的结构不意图；
图2显不了图1中圆圈区域的放大不意图；
图3显示了本发明实施例2中一种喷油嘴的结构示意图；
图4显示了弹簧座的结构示意图；
图5显示了实施例1中预喷射或后喷射的结构示意图；
图6显不了实施例1中主嗔射的结构不意图；
图7显示了实施例2中预喷射或后喷射的结构示意图；
图8显不了实施例2中主嗔射的结构不意图。
[0023]其中有:1.头部空腔;2.下排喷孔;3.上排喷孔;4.锥面圆弧槽;5.第一针阀；6.第二针阀；7.中心轴孔;8.针阀体;9.轴向阻尼间隙；10.活动间隙；11.弹簧座；12.环形凸台；
13.第一环形凹槽;14.弹簧;15.径向间隙；16.输油环带；17.连接孔；18.头部圆柱;19.顶部圆柱;20.第二环形凹槽;21.侧通孔;22.径向凹槽;23.凹陷圆弧。
[0024]另外，图1中hi表示环形凸台顶部与弹簧座底部端面之间的最大间隙。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0026]实施例1
如图1所示，一种喷油嘴，包括针阀、同轴设置于针阀外周的针阀体8和设置于针阀体8内部的输油通道。
上述针阀体8的头部内侧设置有锥形密封面，该锥形密封面上交错设置有两排喷孔，分别为上排喷孔3和下排喷孔2。
[0027]针阀包括变截面圆柱结构的第一针阀5和圆筒型的第二针阀6。第一针阀5和第二针阀6同轴设置，且均能轴向进行移动。
[0028]第一针阀5包括头部圆柱18和设置于头部圆柱18上方的顶部圆柱19，且顶部圆柱19的直径大于头部圆柱18的直径;头部圆柱18的中部设置有一个环形凸台12;头部圆柱18的头部设置有一个能将下排喷孔2密封封堵的第一密封锥面。
[0029]第二针阀6套装于头部圆柱18的外周，头部圆柱18的外部圆周面，能对第二针阀6的轴向移动进行导向，也即导向面。第二针阀6的顶部内侧设置有一个第一环形凹槽13，上述环形凸台12伸入第一环形凹槽13内，且环形凸台12的高度小于第一环形凹槽13的高度。这样，环形凸台12的顶部端面或底部端面将具有一定的活动间隙10。该活动间隙10的设置方法，具体见后续的分析。第二针阀6的头部还设置有能将上排喷孔3密封封堵的第二密封锥面。
[0030]第二针阀6的外径小于或等于顶部圆柱19的外径，这样，可以保证针阀(包括第一针阀5和第二针阀6)装配的时候，可以从针阀体8上部和顶部圆柱19的配合导向孔进行安装。
[0031]输油通道包括设置于第一针阀5中心的中心轴孔7、设置于针阀与针阀体8两者之间的输油环带16、将输油环带16与中心轴孔7连通的若干个连接孔17和设置于第一针阀5头部的头部空腔I。连接孔17在顶部圆柱19的圆周方向均匀分布，能使第一针阀5受对称的燃油冲击力。
[0032]第二针阀6的顶部通过弹簧座11和弹簧14与第一针阀5固定连接。具体优选设置方式为:弹簧座11的底部伸入第一环形凹槽13内，并与第一环形凹槽13的内壁面过盈配合，且弹簧座11的内壁面直径小于环形凸台12的外径。也即弹簧座11的底部端面作为第一环形凹槽13的顶部端面。弹簧14的一端与弹簧座11固定连接，弹簧14的另一端与顶部圆柱19的底部固定连接。
[0033]当第一针阀5和第二针阀6均落座后，环形凸台12顶部与弹簧座11的底部端面之间的活动间隙1最大，也即具有最大间隙h I，该最大间隙h I的优选取值范围为0.1 - 0.3mm，最大间隙hi小于第一针阀5的升程。
[0034]如图4所示，弹簧座11由两个半圆环构成，这样，安装更为便捷。弹簧座11的截面为T型结构，弹簧座11底部设有径向凹槽22，弹簧座11的一个T型交汇处设有凹陷圆弧23，该凹陷圆弧23能使弹簧座11底部具有弹性，便于安装到第一环形凹槽13中。
[0035]上述第一环形凹槽13的内壁面与环形凸台12的凸起面之间设置有一个环形的径向间隙15;当第一针阀5落座时，环形凸台12的底部端面与第一环形凹槽13的底部端面之间设置有一个轴向阻尼间隙9。
[0036]上述轴向阻尼间隙9的优选取值范围为0.01-0.1mm;径向间隙15优选大于轴向阻尼间隙9的2.5倍，且弹簧座11内壁面直径和第一针阀5中头部圆柱18的直径差大于轴向阻尼间隙9的5倍，故能避免发生节流。
[0037]上述轴向阻尼间隙9及径向间隙15的设置，当第一针阀5落座后，能形成一个燃油阻尼容腔，从而对第一针阀5落座起到很大的缓冲作用，故能有效防止反跳及减小落座对针阀体8的冲击力，进而能防止喷油器出现不正常喷射，从而提高了喷油嘴的工作可靠性、稳定性。
[0038]上述针阀上设置有能防止第一针阀5和第二针阀6之间导向面卡死的防卡死机构。如图1和图2所示，防卡死机构为设置于第二针阀6头部且与第二针阀6头部内侧面垂直的锥面圆弧槽4。锥面圆弧槽4，能在针阀体8的头部锥面、第一针阀5、第二针阀6头部锥面之间形成圆环性凹槽，避免针阀落座的时候，冲击力导致第一针阀5、第二针阀6头部变形对第一针阀5、第二针阀6之间导向面的影响，导致卡死。
[0039]本实施例1中喷油嘴的工作原理如下:
1.不喷油状态:当喷油嘴不喷油的时候，第一针阀5和典型的喷油嘴一样在弹簧14的预紧力和液压力的作用下，通过第一密封锥面密封封堵下排喷孔2;第二针阀6在弹簧14的作用下，通过第二密封锥面密封封堵上排喷孔3。
[0040]2.预喷射:首先第一针阀5在液压力的作用下抬起，而第二针阀6在弹簧14的作用下第二密封锥面仍然密封封堵上排喷孔3。这时，如图5所示，高压燃油从输油环带16依次经过连接孔17、中心轴孔7和针阀的头部空腔I及第一针阀5的第一密封锥面和针阀体8的锥形密封面之间的通道，然后从下排喷孔2喷出，完成预喷射。
[0041]3.主喷射:随着第一针阀5的进一步抬起，环形凸台12顶部和弹簧座11底部平面接触，第二针阀6在第一针阀5的带动下开始抬起。这时，如图6所示，高压燃油从输油环带16经过第二密封锥面和锥形密封面之间的通道，然后从上排喷孔3喷出，从而实现主喷射。
[0042]在主喷射过程中，在弹簧14作用下，环形凸台12顶部和弹簧座11底部平面始终接触，第二针阀6的第二密封锥面相对第一针阀5的第一密封锥面凸出。
[0043]4.后喷射:当喷油结束时，针阀落座，第二针阀6的第二密封锥面将首先接触针阀体8的锥形密封面，在弹簧14的作用下，密封封堵上排喷孔3，这时，只有下排喷孔2喷油，直到第一针阀5落座密封封堵下排喷孔2，喷油结束，实现后喷射。后喷射的高压燃油流向，如图5所示。
[0044]上述喷射过程中，依次完成了预喷射、主喷射和后喷射。采用预喷射改善了内燃机的噪音和启动性能，采用后喷射降低了排放。
[0045]在喷油嘴喷油过程中，可以使无压力室油嘴头部喷孔以下同样可以受到高速流动的燃油的冲刷，极大地改善了油嘴头部的冷却。此外，可以有效避免因长期使用针阀密封锥面及头部空腔I出现的极细小颗粒物质堆积，进而破坏针阀密封锥面的现象，极大地提高了油嘴工作的可靠性。
[0046]实施例2
实施例2和实施例1的结构和工作原理，基本相同，不同点仅在于防卡死机构的结构布置方式。实施例2中，如图3所示，防卡死机构为设置于第一针阀5头部的第一密封锥面上的第二环形凹槽20。第一针阀5头部还设置有若干个均能将第二环形凹槽20与中心轴孔7连通的侧通孔21。侧通孔21的直径小于中心轴孔7直径的1/2。
[0047]上述第二环形凹槽20，能防止第一针阀5、第二针阀6之间导向面卡死同时，还可以加强对下排喷孔2和上排喷孔3之间区域的燃油冲刷，加强冷却。侧通孔21的设置，可以发挥阻尼作用，减少第一针阀5落座时对针阀体8锥面的冲击力。
[0048]实施例2中，预喷射和后喷射时，高压燃油流向，如图7所示。主喷射时，高压燃油流向，如图8所示。
【主权项】
1.一种喷油嘴，包括针阀、同轴设置于针阀外周的针阀体和设置于针阀体内部的输油通道，其特征在于: 一一所述针阀体的头部内侧设置有锥形密封面，该锥形密封面上交错设置有两排喷孔，分别为上排喷孔和下排喷孔； 一一所述针阀包括变截面圆柱结构的第一针阀和圆筒型的第二针阀；第一针阀和第二针阀同轴设置，且均能轴向移动； 一一第一针阀包括头部圆柱和设置于头部圆柱上方的顶部圆柱，且顶部圆柱的直径大于头部圆柱的直径;头部圆柱的中部设置有一个环形凸台；头部圆柱的头部设置有一个能将下排喷孔密封封堵的第一密封锥面； 一一第二针阀套装于头部圆柱的外周，第二针阀的顶部内侧设置有一个第一环形凹槽，所述环形凸台伸入第一环形凹槽内，且环形凸台的高度小于第一环形凹槽的高度;所述第二针阀的头部设置有能将上排喷孔密封封堵的第二密封锥面； 一一第二针阀的顶部通过弹簧座和弹簧与第一针阀中顶部圆柱的底部端面固定连接； 一一所述输油通道包括设置于第一针阀中心的中心轴孔、设置于针阀与针阀体两者之间的输油环带、将输油环带与中心轴孔连通的若干个连接孔和设置于第一针阀头部的头部空腔。2.根据权利要求1所述的喷油嘴，其特征在于:所述弹簧座的底部伸入第一环形凹槽，并与第一环形凹槽的内壁面过盈配合，且弹簧座的内壁面直径小于环形凸台的外径；当第一针阀和第二针阀均落座后，环形凸台顶部与弹簧座的底部端面之间具有最大间隙，该最大间隙小于第一针阀的升程。3.根据权利要求2所述的喷油嘴，其特征在于:所述第一环形凹槽的内壁面与环形凸台的凸起面之间设置有一个环形的径向间隙；当第一针阀落座时，所述环形凸台的底部端面与第一环形凹槽的底部端面之间设置有一个轴向阻尼间隙。4.根据权利要求3所述的喷油嘴，其特征在于:所述径向间隙大于轴向阻尼间隙的2.5倍，且弹簧座内壁面直径和第一针阀中头部圆柱的直径差大于轴向阻尼间隙的5倍。5.根据权利要求3所述的喷油嘴，其特征在于:所述最大间隙为0.1-0.3mm，所述轴向阻尼间隙为0.01-0.1mm。6.根据权利要求5所述的喷油嘴，其特征在于:所述针阀上设置有能防止第一针阀和第二针阀之间导向面卡死的防卡死机构。7.根据权利要求6所述的喷油嘴，其特征在于:所述防卡死机构为设置于第二针阀头部且与第二针阀头部内侧面垂直的锥面圆弧槽。8.根据权利要求6所述的喷油嘴，其特征在于:所述防卡死机构为设置于第一针阀头部的第一密封锥面上的第二环形凹槽。9.根据权利要求8所述的喷油嘴，其特征在于:所述第一针阀头部还设置有若干个均能将第二环形凹槽与中心轴孔连通的侧通孔。10.根据权利要求9所述的喷油嘴，其特征在于:所述侧通孔的直径小于中心轴孔直径的 1/2。
【文档编号】F02M61/18GK106014739SQ201610351873
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】郭立新, 宋永平, 周禛, 杨鹿, 缪雪龙, 杨海涛, 夏兴兰, 居钰生
【申请人】中国第汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所, 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所, 中国第汽车股份有限公司, 中国第一汽车股份有限公司