一种带有刻沟的双路进油谐振式电控喷油器的制作方法

本发明涉及的是一种发动机喷油装置。

背景技术：

随着现代柴油机电控技术的发展，市场上开始广泛采用高速电磁阀式喷油器。这种电控喷油器突出的特点在于借助微控制器的功能来实现更为复杂的喷油规律，从而满足日益严格的排放法规的要求。采用高速电磁阀的喷油器，其系统响应快，控制精度高，具有灵活的控制策略和可靠的工作性能。但这种电控喷油器也存在着缺点：喷油器通常采用单路进油的形式，其针阀落座响应速度慢，而由于进出油节流孔孔径相互制约的关系，想要进一步提高响应特性较为困难；燃油压力波动会影响喷油过程的稳定性；两位两通阀的形式的动态回油量较大，影响燃油利用率；控制柱塞和针阀体之间存在轴向间隙，会造成喷油器内燃油静态泄漏；喷油器在大油量喷射时，高压共轨油压会剧烈波动。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。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供燃油压力波动小，能实现快速响应特性、无静态泄漏功能和降低穴蚀的一种带有刻沟的双路进油谐振式电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带有刻沟的双路进油谐振式电控喷油器，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、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，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件外部，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，支撑滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑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，支撑滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座里设置谐振通孔和谐振节流孔，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，谐振通孔和谐振节流孔均连通轴向中心通孔和过渡油腔；

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，平衡阀杆的中部与阀座之间形成平衡阀杆上腔，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆下腔，阀座里设置上行进油孔，中间块里设置回油孔、中间油道、下行进油孔，上行油孔连通平衡阀杆上腔，中间油道连通平衡阀杆下腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间油道和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、针阀座、针阀体，针阀限位套位于针阀座里，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，针阀体上方与针阀限位套之间形成控制腔，针阀限位套上设置凸起，凸起位于控制腔处，针阀体与凸起之间设置针阀复位弹簧，控制腔分别与中间油道和下形进油孔相通，针阀体与针阀座之间形成盛油槽，针阀座端部设置喷孔；

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；

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、针阀座连通盛油槽，上行进油孔和下行进油孔分别连通下行高压油路。

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，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔为断开状态，回油孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油路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，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔连通，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油一方面经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道进入控制腔，另一方面经下行进油孔进入控制腔。

4、谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流孔与谐振通孔轴向的总长度一致。

本发明的优势在于：本发明采用了蓄压腔结构，在大喷油量的条件下，保证喷油器的喷油过程的持续进行不会对共轨燃油压力造成较大波动而导致其他喷油器喷油过程受到影响。本发明采用限流阀组件，有效地减少了异常喷油状况的发生，保证正常稳定的喷油过程。同时，限流阀组件中加入了谐振结构，减小了燃油压力波动，提高喷油过程的稳定性。喷油器采用电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，提高了控制精度和灵活度，有效的改善了整个柴油机的排放，并提高了燃油的经济性。喷油器的平衡阀杆采用两位三通的形式，可实现锥面、平面的两路密封，减少动态回油量。阀座和中间块内加工的双路进油油道和平衡阀控制阀杆能使得控制腔更加快速地建压，提高了针阀响应特性。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。而针阀组件部分内部无静态压力差，保证了喷油器能实现静态无泄漏的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为限流阀组件示意图；

图3为电磁阀组件示意图；

图4为A-A示意图；

图5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1-5，本发明一种带有刻沟的双路进油谐振式电控喷油器主要结构包括喷油器头1、喷油器体14、限流阀组件3、电磁阀组件13、紧帽5、针阀限位套11、针阀座7、针阀体8、喷嘴9。喷油器头1同喷油器体14通过螺纹进行配合连接，并用放置在喷油器体14上的密封圈15进行密封。喷油器头1上的主进油孔16同喷油器体14内的蓄压腔2连通。喷油器体14下方是电磁阀组件13、针阀座7和针阀体8，三者通过紧帽5装配连接。限流阀组件3放置在喷油器体14内部，其结构主要包括挡圈17、限位弹簧座30、阻尼弹簧18、限流活塞19、球阀28、支撑滑块21、球阀复位弹簧22、球阀复位弹簧座26。限流活塞19上加工了限流孔20以及活塞盲孔29，支撑滑块21加工有轴向中心通孔27，保证燃油能通往下方油路。球阀复位弹簧座22底部加工有两个谐振孔，分别为谐振节流孔25和谐振通孔23。两孔在轴向的总长度是相同的。喷油器体14的底部和针阀座7的上部之间设置了电磁阀组件13，主要结构包括电磁阀复位弹簧31、电磁阀复位弹簧座42、线圈32、电磁铁41、衔铁40、阀座33、中间块38、平衡阀杆39。衔铁40和平衡阀杆39组合放置在阀座33内，并在阀座33内加工上行进油孔34。中间块38内加工有回油孔35、下行进油孔36、中间油道37等，并同针阀限位套11和针阀体8形成控制腔6。针阀座7上加工喷孔43，针阀体8表面设置微米级别深度的刻沟44。

图1为本发明喷油器的整体结构示意图。在喷油器头1上加工有主进油孔16，由高压油管输送的高压燃油通过主进油孔16进入喷油器内部。喷油器头1与喷油器体14通过螺纹线进行装配，两者之间有密封圈15进行密封。主进油孔16和蓄压腔2连通。处于蓄压腔2中的燃油会向下经过限流阀组件3。燃油从限流阀组件3流出后通过下行高压油路4进入控制腔6和盛油槽10。喷油器体14下部和针阀座7之间装配有电磁阀组件13。电磁阀组件13内利用电磁力控制衔铁40和平衡阀杆39的抬起和落座。当平衡阀杆39的向上抬起时，回油孔35开启，控制腔6的燃油流经中间油道37，通过回油孔35泄去。控制腔6燃油压力下降，同盛油槽10形成燃油压差，使得针阀体8抬起，喷油开始。其中由针阀限位套11限制针阀体8的位移。当平衡阀杆39向下落座时，回油孔35关闭，燃油既会通过上行进油孔34，流经平衡阀杆39和中间油道37进入控制腔6，也会通过下行进油孔36直接进入控制腔6。在针阀座7内放置有被针阀复位弹簧12压紧的针阀体8。如图4为针阀体8的截面A-A放大图。针阀体8的弧形面可以很好的起到导向作用。针阀座7内部无静态压力差，保证喷油器的无静态泄漏的特性。针阀座7和电磁阀组件13均放置在紧帽5内，再通过螺纹线和喷油器体14紧固。

图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。限流阀组件3主要包括挡圈17、限位弹簧座30、阻尼弹簧18、限流活塞19、球阀28、支撑滑块21、球阀复位弹簧22、球阀复位弹簧座26等。整个限流阀组件3通过蓄压腔2安置在喷油器体14内部，并由挡圈17对其进行限位。限位弹簧座30和挡圈17配合，一方面作为阻尼弹簧18的弹簧座，另一方面对限流活塞19的最大位移起到限制作用。受阻尼弹簧18和球阀复位弹簧22的弹簧预紧力，球阀28同限流活塞19的下端面和支撑滑块21的上端面配合。球阀复位弹簧座26受球阀复位弹簧22的弹簧力，被压紧在底部，其上部变截面处是球阀28的落座面。燃油由蓄压腔2进入限流活塞19内的活塞盲孔29，再通过限流孔20进入支撑滑块21的轴向中心通孔27。由轴向中心通孔27流出的燃油经过谐振通孔23和谐振节流孔25进入过渡油腔24。设置加工谐振通孔23和谐振节流孔25使得通过两孔的燃油压力波的幅值降低。由于谐振节流孔25中有一段孔径较谐振通孔23更小，其节流效果更强烈，造成从两孔流过的燃油流速不同，使得原本同相位的燃油压力波产生相位差，两股燃油压力波叠加后相互抵消，压力波动进一步减小。下行高压油路4和过渡油腔24相连通并通往下方油路。当喷油器正常喷油时，喷孔43喷出燃油，过渡油腔24内的燃油压力下降。由于限流孔20对燃油的节流作用，限流活塞19内的活塞盲孔29和蓄压腔2内的燃油压力较大，同过渡油腔24形成压差，使得限流活塞19、球阀28和支撑滑块21向下位移，对喷油器喷射的燃油进行补偿，但不会使得球阀28落座在球阀复位弹簧座26上。喷油结束时，随着燃油流过限流孔20，限流活塞19上下压差逐渐减小，在球阀复位弹簧力的作用下，限流活塞19、球阀28和支撑滑块21回复至原位。当喷孔43持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，喷油器出现异常工作状态时，由于喷孔43喷射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞19的下方过渡油腔24的油压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞19压紧球阀28落座在球阀复位弹簧座26上，阻止燃油流通。由于缺乏燃油供给，喷油器停止工作，阻止了异常喷油的持续进行。

图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。电磁阀组件13主要包括电磁阀复位弹簧座42、电磁阀复位弹簧31、线圈32、电磁铁41、衔铁40、平衡阀杆39、阀座33、中间块38。电磁阀复位弹簧座42、电磁阀复位弹簧31、线圈32和电磁铁41内置在喷油器体14内部，其中电磁阀复位弹簧座42通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧座42和衔铁40之间是电磁阀复位弹簧31。衔铁40和平衡阀杆39放置在处于喷油器体14下方的阀座33内部。在下方同阀座33结合的部件是中间块38。整个电磁阀采用的是两位三通阀的形式。当喷油器开始喷油时，电磁阀的线圈32通电，同电磁铁41和衔铁40形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡阀杆39向上运动，打开处于中间块38的回油孔35，并堵住上行进油孔34。这时，控制腔6内的燃油通过中间油道37和回油孔35回油至油箱，控制腔6内油压下降，针阀体8上表面受压减小，与盛油槽10的燃油压力形成压差。针阀体8向上抬起，开启喷孔43喷油。当喷油器停止喷油时，由于衔铁40和平衡阀杆39紧密结合为一体，因而它们共同受到电磁阀复位弹簧31的弹簧预紧力而被压紧在中间块38上，并堵住了回油孔35。与此同时，平衡阀杆39开启了由上行进油孔34和中间油道37通往控制腔6的油路，和处于中间块38内部的下行进油孔36同时进油，提高了正常单个进油孔对控制腔6的建压速度，加快针阀的落座速度，优化了针阀响应速度。

图5为喷嘴部分结构示意图。它由喷孔43和刻沟44构成。针阀体8运动过程中，密封锥面打开，燃油从盛油槽10经过密封锥面、刻沟44流向喷孔43。刻沟44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43有效流通面积，降低了空穴初生程度，稳定了喷孔43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双路进油谐振式电控喷油器的喷油过程中，采用了两位三通阀的形式，通过由电磁阀平衡阀杆39和中间块38内部的双路进油，加快了控制腔6的建压过程，提高了针阀落座的响应速度。谐振结构的使用有效减小了燃油压力波动，提高了喷油过程的稳定性。整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆39的运动，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高的要求。喷油器体14内置限流阀组件3，阻止了异常喷油状态的持续进行，保证工作过程的稳定性。针阀体8表面设置的刻沟44，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2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。