一种电磁辅助加热gdi喷油器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电磁辅助加热GDI喷油器，包括阀体、钢球、限位环等部件，其中，阀体上形成有一开口向上的凹槽，该凹槽的底壁为自其圆周外缘向圆心方向逐步向下凹陷成一定角度的斜面，且该斜面上设有至少一喷孔；限位环为柱体，其固定于阀体凹槽的底壁上，形成有一用于容纳钢球的中心孔和沿该中心孔圆周外缘分布的至少一流通孔；当钢球向下运动并卡持在限位环的中心孔内时，钢球的外表面与阀体凹槽底壁的斜面相贴合，且喷孔均位于钢球的下方。本实用新型实施例，其结构简单、工艺简练、制造成本低，能够使得喷油器喷射的燃油雾化效果更佳，有效的改善发动机的工作性能和使用寿命。
【专利说明】一种电磁辅助加热GD I喷油器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽油发动机燃油喷射系统【技术领域】，尤其涉及一种电磁辅助加热⑶I喷油器。
【背景技术】
[0002]目前，许多国外公司和研宄机构都开发了缸内汽油直喷机(GDI)产品和样机，有资料表明，GDI发动机与传统的进气道喷射(PFI)相比，混合气体不需要经过节气阀，因此能减少节气阀对混合气体产生的气阻，燃油经济性可以提高15%左右，动力输出也增加10%左右。
[0003]⑶I发动机采用缸内直喷技术，其类似于柴油发动机的供油技术，通过一个活塞泵为燃油共轨管提供10bar左右的汽油压力，燃油共轨管与各个气缸的电磁辅助加热GDI喷油器相连通，在发动机车载电脑发出的喷油脉冲信号及功率放大电路的作用下，电磁辅助加热GDI喷油器在预定的时刻将燃料以喷雾的形式直接喷入发动机的燃烧室，与缸内空气混合形成可燃混合气。由于缸内直喷技术相对于目前普遍采用的汽油进气管喷射技术能够更有效地提高发动机的燃油经济性、动力性和排放性能，因此成为车用汽油发动机供油系统未来发展的主要趋势。
[0004]作为缸内直喷汽油发动机供油系统的核心部件，GDI喷油器对发动机的燃烧及排放性能有重要的影响。由于GDI喷油器的工作环境为高温高压震动等恶劣环境，因此要求GDI喷油器具有精度高、稳定性好等优点。现有技术中，GDI发动机在冷启动时，混合气质量不高，使得发动机的燃烧及排放性能不好，因此亟需一款可以改变燃油温度的电磁辅助加热GDI喷油器，从而根据发动机在不同工况下的需要，改善燃油的雾化状态，改善发动机的燃烧质量和排放性。
【发明内容】
[0005]本实用新型实施例所要解决的问题在于提供一种电磁辅助加热GDI喷油器，其结构简单、工艺简练、制造成本低，能够使得喷油器喷射的燃油雾化效果更佳，有效的改善发动机的工作性能和使用寿命。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电磁辅助加热⑶I喷油器，包括阀体、钢球、限位环、密封环、导向管、缓冲弹簧底座、线圈、线圈支架、导磁环、弹簧顶头、铁芯、进油管、密封圈、阀杆、缓冲弹簧、缓冲弹簧座、衔铁、衔铁导向环、轭铁、回位弹簧、外形塑料、接线端子、密封圈限位环、滤网和加热端子，其中，所述阀体上形成有一开口向上的凹槽，所述凹槽的底壁为自其圆周外缘向圆心方向逐步向下凹陷成一定角度的斜面，所述斜面上设有至少一喷孔；
[0007]所述限位环为柱体，其固定于所述阀体凹槽的底壁上，其上形成有一用于容纳所述钢球的中心孔和沿所述中心孔圆周外缘分布的至少一流通孔；
[0008]当所述钢球向下运动并卡持在所述限位环的中心孔内时，所述钢球的外表面与所述阀体凹槽底壁的斜面相贴合，且所述喷孔均位于所述钢球的下方。
[0009]其中，所述底壁为自其圆周外缘向圆心方向逐步向下凹陷成120度的锥面，且所述锥面的表面光洁度< 0.2 μπι。
[0010]其中，所述限位环与所述阀体同轴。
[0011]其中，所述喷孔均呈两层台阶形状，其包括上层台阶和下层台阶，所述上层台阶的直径小于所述下层台阶的直径。
[0012]其中，所述喷孔均为直孔。
[0013]其中，所述缓冲弹簧底座上形成有用于燃油通过的油孔、用于所述阀杆通过的中孔和用于防止所述缓冲弹簧窜动的弹簧限位孔。
[0014]其中，所述密封环由四氟乙烯材质制作而成。
[0015]其中，所述喷油器还包括连接套，所述连接套套接在所述导向管与所述铁芯相对的两端外壁上，并与所述导向管及所述铁芯形成密封连接。
[0016]其中，所述连接套由不导磁的不锈钢材质制作而成。
[0017]其中，当所述线圈通电时，所述导磁环、铁芯及衔铁形成闭合的磁路。
[0018]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0019]1、结构设计简单、紧凑，加工工艺灵活，磁性元件(包括衔铁、铁芯、导向管、轭铁、导磁环等)既可采用机械切削加工完成，也可采用金属注射成型工艺完成，则可大大提高其加工效率，节约成本；
[0020]2、由于阀杆运动过程中，受到较大的液压力和弹簧力，因此钢球与阀体密封锥面冲击时会反弹，为防止反弹而引起二次喷射，通过缓冲弹簧减少阀杆运动对阀体密封锥面的冲击作用力；
[0021]3、增设一个连接套，防止燃油从铁芯与衔铁之间存在预留的间隙处泄漏从而导致喷油器无法正常工作的现象发生，确保燃油流动过程中的密封性能；
[0022]4、采用阀体与喷孔的一体化结构设计，可减少零部件数量，同时减少装配误差；
[0023]5、封闭式轭铁组件结构设计，在喷油器工作过程中能有效地降低磁路磁阻、减少漏磁，并进一步提升电磁力。
[0024]6、装配工艺简单。所有零部件的装配都在轴向方向完成，容易实现产品的自动化装配，同时可保证产品装配的一致性和稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。
[0026]图1为本实用新型实施例提供的电磁辅助加热GDI喷油器的剖面结构示意图；
[0027]图2为图1中B点局部放大图；
[0028]图3为本实用新型实施例提供的电磁辅助加热GDI喷油器结构爆炸图；
[0029]图4为图1中阀体组件的剖面结构示意图；
[0030]图5为图1中衔铁组件的剖面结构示意图；
[0031]图6为图1中铁芯组件的剖面结构示意图；
[0032]图7为图1中管体总成的剖面结构示意图；
[0033]图8为图1中线圈架总成的剖面结构示意图；
[0034]图9为图2中喷孔的一剖面结构示意图；
[0035]图10为图2中喷孔的另一剖面结构示意图；
[0036]图11为图1中缓冲弹簧底座的一俯视结构示意图；
[0037]图12为图11的A-A向剖面结构示意图；
[0038]图13为图1中缓冲弹簧底座的另一俯视结构示意图；
[0039]图14为图12的A-A向剖面结构示意图；
[0040]图中，1-阀体；2-钢球；3_限位环；4_四氟乙烯密封环；5_导向管；6_缓冲弹簧底座；7_连接套；8_线圈；9_线圈支架；10_导磁环；11-弹費顶头；12_铁芯；13_进油管；14-密封圈；15_阀杆；16_缓冲弹簧；17_缓冲弹簧座；18_衔铁；19_衔铁导向环；20_轭铁；21-回位弹簧；22_外形塑料；23_接线端子；24_密封圈限位环；25_滤网；26_电磁加热套；27-加热端子。
【具体实施方式】
[0041]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0042]本实用新型所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本实用新型，而非对本实用新型保护范围的限制。
[0043]如图1至图14所示，本实用新型实施例中，提出一种电磁辅助加热⑶I喷油器，该喷油器包括阀体1、钢球2、限位环3、密封环4、导向管5、缓冲弹簧底座6、线圈8、线圈支架
9、导磁环10、弹簧顶头11、铁芯12、进油管13、密封圈14、阀杆15、缓冲弹簧16、缓冲弹簧座
17、衔铁18、衔铁导向环19、轭铁20、回位弹簧21、外形塑料22、接线端子23、密封圈限位环24、滤网25和加热端子27 ；
[0044]其中，阀体I采用MIM技术或者金属切削方式进行粗加工以后，阀体I上形成有一开口向上的凹槽11，凹槽11的底壁111为自其圆周外缘向圆心方向逐步向下凹陷成一定角度的斜面，该斜面有利于收集更多的燃油，并对阀体I的斜面进行高精度磨削，保证斜面的表面光洁度< 0.2 μ m，从而减少钢铁2与阀体I之间摩擦造成的损伤，且能够增加钢球2在与阀体I贴合时的密封性；同时，利用点火后喷孔钻在斜面上按规定要求加工出至少一喷孔112 ；
[0045]将柱体的限位环3采用过盈配合的方式压入到阀体I的凹槽11内，并固定于阀体I凹槽11的底壁111上，保证限位环3端面与阀体I底壁111朝向阀杆15的端面贴紧，其上形成有一用于容纳钢球2的中心孔31和沿中心孔31圆周外缘分布的至少一流通孔32，使得燃油更多的通过流通孔32进入斜面的数量，从而在阀杆15运动过程中钢球2雾化的燃油数量更充分，产生的雾化效果更佳；
[0046]当钢球2向下运动并卡持在限位环3的中心孔31内时，钢球2的外表面与阀体I凹槽11底壁111的斜面相贴合，且喷孔112均位于钢球2的下方。
[0047]综上所述，阀体I的内部密封斜面与钢球2形成球阀偶件，保证喷油器的密封性，同时阀体I的密封斜面上布置喷孔112，在钢球2朝向阀体I凹槽11运动时，带动燃油从喷孔112喷出形成喷雾，直至钢球2的外表面与阀体I凹槽11底壁111的斜面相贴合时，封闭了燃油进入喷孔112的流通路径，从而提高了喷油器喷射的燃油雾化效果。
[0048]此时，阀体I和限位环3形成阀座组件(如图4所示)，该阀体组件与导向管5压装并采用激光焊接机将二者焊接成为一个整体，缓冲弹簧底座6采用过盈配合的方式压入到导向管5内，使缓冲弹簧底座6的下端面与导向管5的内部台阶面紧密贴合，且缓冲弹簧16设置在缓冲弹簧底座6上；将阀杆15、缓冲弹簧座17、衔铁18、衔铁导向环19、钢球2调整好位置，并进行激光焊接组成衔铁组件(如图5所示)；将衔铁组件中钢球2和阀杆15穿过缓冲弹簧底座6和限位环3的中心孔31，装入到阀体I凹槽11中，保证钢球2与阀体I的斜面贴合；弹簧顶头11压入到铁芯12中的规定位置，形成铁芯组件(如图6所示)，然后回位弹簧21装入铁芯组件内；调整铁芯12的位置，保证衔铁18的上端面到铁芯12的下端面之间的衔铁工作间隙满足设计要求，并保证弹簧达到规定的预压力；进油管13压入到铁芯12中，保证进油管13的下端面与铁芯内部台阶面接触，然后采用激光焊接将进油管13与铁芯12固定为一体，形成管体总成(如图7所示)；滤网25压入到进油管13中，保证滤网25与进油管13内孔过盈配合；管体总成按设计要求装入到轭铁20中，并采用激光焊接固定；线圈8绕在线圈支架9上，将线圈的两个接线头分别与线圈支架9上的两个接线端子焊接固定，形成线圈架总成(如图8所示)，线圈架总成沿着管体总成外壁套入到轭铁20中的规定位置，将导磁环10压装到轭铁20中，保证导磁环10外径与轭铁20内孔过盈配合，导磁环10内孔与管体总成外圆过度配合，并保证轭铁10端面与线圈支架9端面接触，形成电磁辅助加热⑶I喷油器初总成。
[0049]为了更进一步的有利于收集进入凹槽11内的燃油，因此将阀体I凹槽11的底壁111设计为自其圆周外缘向圆心方向逐步向下凹陷成120度的锥面，该密封锥面与钢球2进行配合，在粗加工后，再采用高精度内圆磨床对阀体I的密封锥面进行精密磨削，以保证其圆度和表面粗糙度，使得锥面的表面光洁度< 0.2 μ m，从而减少钢铁2与阀体I之间摩擦造成的损伤，并能够增加钢球2在与阀体I贴合时的密封性。
[0050]为了便于钢球2可以与限位环3及阀体I相配合，因此需要控制限位环3与阀体I同轴，使得钢球2可通过限位环3的中心孔31限位后与阀体I凹槽11底壁111斜面相贴合，并且根据流通条件的不同，可对流通孔32进行调整。
[0051]为了确保喷雾角度和喷雾效果，阀体I上的喷孔112结构及分布根据设计的要求不同，可灵活采用不同的结构，在本实用新型实施例中提出了两种设计结构:一、喷孔112均呈两层台阶形状，其包括上层台阶1121和下层台阶1122，上层台阶1121的直径小于下层台阶1122的直径(如图9所示)；二、喷孔112均为直孔(如图10所示)。
[0052]为了便于与缓冲弹簧16、阀杆15等部件的装配，缓冲弹簧座6上形成有用于燃油通过的油孔61、用于阀杆15通过的中孔62和用于防止缓冲弹簧16窜动的弹簧限位孔63，具体细节可参见图11至图14所示的两种设计方案。
[0053]为了保证密封性，密封环4由耐高温的四氟乙烯材质制作而成，当电磁辅助加热GDI喷油器经过5次重复拆装之后，维护人员需要及时更换该密封环4。
[0054]为了防止燃油从铁芯12与衔铁18之间存在预留的间隙处泄漏从而导致喷油器无法正常工作的现象发生，确保燃油流动过程中的密封性能，喷油器还包括连接套7，连接套7套接在导向管5与铁芯12相对的两端外壁上，并与导向管5及铁芯12形成密封连接，该连接套7由不导磁的不锈钢材质制作而成，从而避免线圈8通电时，影响由导磁环10、铁芯12及衔铁18形成闭合的磁路。
[0055]本本实用新型实施例的电磁辅助加热GDI喷油器工作原理为:发动机工作时，发动机电子控制单元根据发动机不同工况下的空燃比控制要求对电磁辅助加热⑶I喷油器的喷油量进行控制。
[0056]燃油从燃油共轨管通过且经过进油管13中的滤网25进入到进油管13内，然后顺着铁芯12、弹簧顶头11、回位弹簧21、衔铁导向环19的流道进入到衔铁18的流通孔，再经过缓冲弹簧底座6的流通孔进入导向管5的型腔内，最终经过限位环3进入到阀体的型腔内。
[0057]当电磁辅助加热GDI喷油器线圈不通电时，衔铁组件受回位弹簧21预紧力的作用，使钢球2与阀体I的密封锥面处于紧密贴合状态，封闭了燃油进入喷孔的流通路径，电磁辅助加热GDI喷油器处于不喷油状态。
[0058]当电磁辅助加热⑶I喷油器的线圈8通电后，产生磁场，磁力线经由衔铁18、导向管5、轭铁20、导磁环10，铁芯12等磁路元件形成闭合回路，铁芯12对衔铁18产生电磁吸力，当电磁吸力大于回位弹簧21的预紧力与运动摩擦力、油压作用力等的合力时，衔铁组件被吸起，钢球2离开阀体I的密封锥面，高压燃油经过阀体I的密封锥面，从喷孔喷出，形成燃油喷雾。线圈断电后，电磁场逐渐消失，当弹簧预紧力大于感应电磁场产生的电磁吸力时，衔铁组件逐渐下行，钢球2与阀体I的密封锥面贴合后，完成落座过程，电磁辅助加热⑶I喷油器喷射过程停止。
[0059]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0060]1、结构设计简单、紧凑，加工工艺灵活，磁性元件(包括衔铁、铁芯、导向管、轭铁、导磁环等)既可采用机械切削加工完成，也可采用金属注射成型工艺完成，则可大大提高其加工效率，节约成本；
[0061]2、由于阀杆运动过程中，受到较大的液压力和弹簧力，因此钢球与阀体密封锥面冲击时会反弹，为防止反弹而引起二次喷射，通过缓冲弹簧减少阀杆运动对阀体密封锥面的冲击作用力；
[0062]3、增设一个连接套，防止燃油从铁芯与衔铁之间存在预留的间隙处泄漏从而导致喷油器无法正常工作的现象发生，确保燃油流动过程中的密封性能；
[0063]4、采用阀体与喷孔的一体化结构设计，可减少零部件数量，同时减少装配误差；
[0064]5、封闭式轭铁组件结构设计，在喷油器工作过程中能有效地降低磁路磁阻、减少漏磁，并进一步提升电磁力。
[0065]6、装配工艺简单。所有零部件的装配都在轴向方向完成，容易实现产品的自动化装配，同时可保证产品装配的一致性和稳定性。
[0066]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例喷油器中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
[0067]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电磁辅助加热⑶I喷油器，包括阀体(1)、钢球(2)、限位环(3)、密封环(4)、导向管(5)、缓冲弹簧底座(6)、线圈(8)、线圈支架(9)、导磁环(10)、弹簧顶头(11)、铁芯(12)、进油管(13)、密封圈(14)、阀杆(15)、缓冲弹簧(16)、缓冲弹簧座(17)、衔铁(18)、衔铁导向环(19)、轭铁(20)、回位弹簧(21)、外形塑料(22)、接线端子(23)、密封圈限位环(24)、滤网(25)和加热端子(27)，其特征在于， 所述阀体(I)上形成有一开口向上的凹槽(11)，所述凹槽(11)的底壁(111)为自其圆周外缘向圆心方向逐步向下凹陷成一定角度的斜面，所述斜面上设有至少一喷孔(112); 所述限位环(3)为柱体，其固定于所述阀体(I)凹槽(11)的底壁(111)上，其上形成有一用于容纳所述钢球(2)的中心孔(31)和沿所述中心孔(31)圆周外缘分布的至少一流通孔(32)； 当所述钢球(2)向下运动并卡持在所述限位环(3)的中心孔(31)内时，所述钢球(2)的外表面与所述阀体(I)凹槽(11)底壁(111)的斜面相贴合，且所述喷孔(112)均位于所述钢球(2)的下方。
2.如权利要求1所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述底壁(111)为自其圆周外缘向圆心方向逐步向下凹陷成120度的锥面，且所述锥面的表面光洁度< 0.2μπι。
3.如权利要求2所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述限位环(3)与所述阀体(I)同轴。
4.如权利要求3所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述喷孔(112)均呈两层台阶形状，其包括上层台阶(1121)和下层台阶(1122)，所述上层台阶(1121)的直径小于所述下层台阶(1122)的直径。
5.如权利要求3所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述喷孔(112)均为直孔。
6.如权利要求1所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述缓冲弹簧底座(6)上形成有用于燃油通过的油孔(61)、用于所述阀杆(15)通过的中孔(62)和用于防止所述缓冲弹簧(16)窜动的弹簧限位孔(63)。
7.如权利要求1所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述密封环(4)由四氟乙稀材质制作而成。
8.如权利要求1中所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述喷油器还包括连接套(7)，所述连接套(7)套接在所述导向管(5)与所述铁芯(12)相对的两端外壁上，并与所述导向管(5 )及所述铁芯(12)形成密封连接。
9.如权利要求8中所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，所述连接套(7)由不导磁的不锈钢材质制作而成。
10.如权利要求1中所述的电磁辅助加热GDI喷油器，其特征在于，当所述线圈(8)通电时，所述导磁环(10)、铁芯(12)及衔铁(18)形成闭合的磁路。
【文档编号】F02M53/06GK204212889SQ201420674704
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】谷志阳 申请人:温州职业技术学院