一种双燃料机用新型微引燃共轨喷油器的制作方法

本实用新型涉及双燃料发动机，具体涉及一种用于双燃料发动机喷射引燃燃油的微喷电控喷油器。

背景技术：

石油资源短缺以及环境污染加剧，以石油作为燃料的传统发动机将面临巨大挑战。以燃油、天然气为燃料的双燃料发动机热效率与柴油机相当，不但燃料成本低，而且有效降低污染物排放，尤其是PM、NOx、SOx等。开发用于双燃料发动机喷射引燃燃料的微喷燃油系统已经成为必然趋势。

目前，海茵茨曼、WoodWard、西港等外国公司已经突破了双燃料发动机燃料喷射系统关键技术，并形成了系列化产品。而国内双燃料发动机的微喷引燃系统均由国外公司全套提供，价格昂贵，导致产品缺乏竞争力。因此，开发我国自主知识产权的微喷燃油系统不仅可以打破国外的技术封锁，同时可以推动国内双燃料发动机的发展。

双燃料发动机一般具有两套燃油喷射系统，一套是主燃油系统，主要是在纯柴油模式下工作；另一套是微喷引燃燃油系统，主要是在天然气模式下工作；两套燃油系统的喷油器同时安装在气缸盖上，气缸盖上还具有进、排气道以及其他部件等，此外，船用柴油机气缸盖厚度大，因此微喷喷油器具有安装空间小，高度尺寸大等特点。

与传统的主喷油器相比，微喷喷油器属于典型的细长型结构，喷油器的径向尺寸受到很大限制，而轴向高度尺寸偏大，导致喷油器的零部件之间更加紧凑。此外，由于双燃料发动机引燃所需要的燃油量非常小，小油量稳定性是微喷喷油器的重要指标之一。因此，结构尺寸和小油量稳定性的严格要求制约着微喷喷油器的发展。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种双燃料机用新型微引燃共轨喷油器，其结构细长、紧凑，能够适应径向尺寸受限、轴向尺寸宽松的安装要求，喷油量小且稳定性高。

本实用新型的一种双燃料机用新型微引燃共轨喷油器，包括：

一本体上段，其右部内设有进油口和与之相通的第一油道、左部内设有一水平安装孔和与之相通的第二油道，一导向套与所述水平安装孔过盈配合并与所述第二油道相通；

一本体下段，其内设有上下贯通的进油油道和燃油腔，所述本体下段通过本体锁紧螺帽连接在本体上段的下端；所述进油油道与第一油道相通，所述燃油腔与第二油道相通；

一高速电磁阀构件包括套筒、与套筒内壁配合的铁芯、左段与铁芯配合的控制阀芯，所述高速电磁阀构件通过电磁阀锁紧螺帽配合连接在所述本体上段的左侧；所述控制阀芯的右段伸入所述本体上段左部的水平安装孔内并与导向套配合；

一喷嘴构件包括针阀体、配合在针阀体内的针阀，所述喷嘴构件通过喷嘴锁紧螺帽配合连接在所述本体下段的下端；

一液压放大构件包括量孔板、控制套筒和控制活塞，所述量孔板设在所述本体下段的下端和针阀体的上端之间，所述控制套筒设在针阀体内且上端与针阀体齐平，所述控制活塞为所述针阀的上端部分，并与控制套筒为偶件配合。

进一步，所述液压放大构件的量孔板上设有进油量孔和出油量孔，所述控制套筒采用径向无限位方式与量孔板相连；所述控制套筒、量孔板与控制活塞之间形成控制腔，所述针阀体、量孔板和控制套筒之间形成高压容积腔；所述本体下段的进油油道与量孔板上的进油量孔连通，本体下段的燃油腔与量孔板上的出油量孔连通。

进一步，所述本体上段上的导向套的右端处设有回油槽、左端设有锥顶角向右的锥面；所述控制阀芯右段的右部为平衡活塞、左部设有锥顶角向右的锥面；所述控制阀芯与导向套配合，控制阀芯上的锥面与导向套上的锥面相互配合形成密封座面，控制阀芯右段的平衡活塞与导向套的内表面配合，用于平衡锥面所承受的液压力，同时导向套的内表面作为控制阀芯往复运动的导向面。

进一步，所述高速电磁阀组件还包括定位连接在控制阀芯中段偏左部位的卡圈，所述卡圈的左侧的控制阀芯部分从左至右依次配合有垫片、电磁阀弹簧和调整垫片并伸入所述铁芯的中心孔中，所述卡圈的右侧的控制阀芯部分从左至右依次配合有衔铁、支撑弹簧和支撑盘，该支撑盘与所述套筒的左端连接。

所述喷嘴组件还包括从上至下依次配合在所述针阀上部的调压弹簧和调压垫片；所述针阀安装在针阀体的中孔内，针阀下端的锥面与针阀体下端的锥面配合起到密封作用；所述调压弹簧的上端与所述控制套筒的下端紧靠、下端与所述调压垫片紧贴，并与针阀上的弹簧座紧靠，通过调节调压垫片的厚度能够灵活调整调压弹簧预紧力。

本实用新型的优点在于：

（1）通过采用本体锁紧螺帽将本体下段分别与本体上段压紧连接，采用喷嘴锁紧螺帽将本体下段与量孔板和针阀体压紧连接，使微喷喷油器的轴向设计尺寸加大，满足了微喷喷油器“长”的要求。

（2）将高速电磁阀构件采用上置式水平布置的形式，可以减小喷油器的径向设计尺寸，满足了微喷喷油器安装空间狭小的要求。

（3）控制阀芯设计液力平衡活塞，可以根据喷油器需要对密封座面的密封直径进行灵活调节，降低电磁阀和电磁阀弹簧的设计难度。

（4）通过支撑盘下端面的凸台来进行高速电磁阀衔铁的升程限位，可以避免衔铁与电磁阀的铁芯直接碰撞，延长了衔铁与电磁阀的使用寿命。

（5）由于采用液力平衡机构，能够改善微喷电控喷油器的压力指标需求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2 是本实用新型的上部放大示意图；

图3 是本实用新型的下部放大示意图。

图中：1-本体上段，10-导向套，11-第一油道，12-第二油道，13-高压油接头；

2-本体下段，101-进油油道，102-燃油腔；

3-本体锁紧螺帽；

4-电磁阀锁紧螺帽；

50-控制阀芯，51-卡圈，52-铁芯，53-垫片,54-电磁阀弹簧，55-调整垫片，56-衔铁，57-支撑弹簧，58-支撑盘，59-套筒；

6-喷嘴锁紧螺帽；

71-针阀体，72-针阀，75-调压弹簧，76-调压垫片；

81-量孔板，82-控制套筒；

103-出油量孔，104-进油量孔，105-控制腔，106-高压容积腔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细描述：

参见图1、图2和图3所示的一种双燃料机用新型微引燃共轨喷油器，包括：一本体上段1，其右部内设有进油口13和与之相通的第一油道11、左部内设有一水平安装孔和与之相通的第二油道12，一导向套10与所述水平安装孔过盈配合并与所述第二油道相通；

一本体下段2，其内设有上下贯通的进油油道101和燃油腔102，所述本体下段通过本体锁紧螺帽3连接在本体上段1的下端；所述进油油道101与第一油道11相通，所述燃油腔102与第二油道12相通；其特征是：

一高速电磁阀构件包括套筒59、与套筒内壁配合的铁芯50、左段与铁芯配合的控制阀芯51，所述高速电磁阀构件通过电磁阀锁紧螺帽4配合连接在所述本体上段1的左侧；所述控制阀芯51的右段伸入所述本体上段1左部的水平安装孔内并与导向套10配合；

一喷嘴构件包括针阀体71、配合在针阀体内的针阀72，所述喷嘴构件通过喷嘴锁紧螺帽6配合连接在所述本体下段2的下端；

一液压放大构件包括量孔板81、控制套筒82和控制活塞，所述量孔板设在所述本体下段2的下端和针阀体71的上端之间，所述控制套筒设在针阀体内且上端与针阀体齐平，所述控制活塞为所述针阀72的上端部分，并与控制套筒82为偶件配合。

本体上段1的下端通过本体锁紧螺帽3与本体下段2的上端密封面压紧，本体上段1的两个油道分别于本体下段2的进油油道101和燃油腔102连通，与燃油腔102连通的油道的另一端与高速电磁阀的锥面密封腔连通。本体下段2的下端与量孔板81、针阀体71相连，并通过喷嘴锁紧螺帽6压紧，本体下段2的进油油道101与量孔板81上的进油量孔104连通，本体下段2的燃油腔102与量孔板81上的出油量孔103连通。

所述液压放大构件的量孔板81上设有进油量孔104和出油量孔103，所述控制套筒82采用径向无限位方式（即在轴向对应紧贴、限位，在径向可以在很小的区域内自由移动）与量孔板相连；所述控制套筒82、量孔板81与控制活塞之间形成控制腔105，所述针阀体71、量孔板81和控制套筒82之间形成高压容积腔106；所述本体下段2的进油油道101与量孔板81上的进油量孔104连通，本体下段2的燃油腔102与量孔板81上的出油量孔103连通。

共轨管（图中未画出，与进油口13相通）内的高压燃油通过本体上段1的进油口13进入到喷油器内，经第一油道11、流入进油油道101再流向本体下段2的下端，在本体下段的下端平面高压燃油分为两路：一部分燃油流经量孔板81的进油量孔104进入到高压容积腔106内，并充满针阀密封座面上端的容积腔，起到蓄压作用；另一部分高压燃油流经量孔板81的进油量孔104进入到控制腔105内，同时控制腔105内的燃油会通过出油量孔103进入燃油腔102内，使控制腔105、高压容积腔106和燃油腔102内的燃油压力逐渐建立至轨压。

所述本体上段1上的导向套10的右端处设有回油槽、左端设有锥顶角向右的锥面；所述控制阀芯51右段的右部为平衡活塞、左部设有锥顶角向右的锥面；所述控制阀芯与导向套10配合，控制阀芯上的锥面与导向套上的锥面相互配合形成密封座面，控制阀芯右段的平衡活塞与导向套10的内表面配合，用于平衡锥面所承受的液压力，同时导向套的内表面作为控制阀芯往复运动的导向面。

所述高速电磁阀组件还包括定位连接在控制阀芯51中段偏左部位的卡圈52，所述卡圈的左侧的控制阀芯部分从左至右依次配合有垫片53、电磁阀弹簧54和调整垫片55并伸入所述铁芯50的中心孔中，所述卡圈的右侧的控制阀芯部分从左至右依次配合有衔铁56、支撑弹簧57和支撑盘58，该支撑盘与所述套筒59的左端连接。

高速电磁阀组件的套筒59的两端分别与支撑盘58和铁芯50相连，通过调整套筒59的高度尺寸，可以灵活调节衔铁56的最大气隙。衔铁56的一端与支撑弹簧57相连，另一端通过卡圈52与控制阀芯51相连。电磁阀弹簧54安装在铁芯50的中孔内，电磁阀弹簧54的一端通过垫片53支撑为固定端、另一端通过调整垫片55与控制阀芯51相连，通过调节调整垫片55的厚度，可以调节电磁阀弹簧54的预紧力。电磁阀锁紧螺帽4将电磁阀压紧在铁芯50、套筒59以及支撑盘58等压紧在本体上段1的凸台面上。支撑盘58的右端面与控制阀芯51的锥面后端平面配合，通过调整支撑盘58右端面到本体上段1的凸台面的距离，可以灵活调节高速电磁阀升程，支撑盘58的左端面以及凹平面分别支撑套筒59和支撑弹簧57。

在高速电磁阀尚未通电时，控制阀芯51的密封座面处于密封状态，本体下段2的进油道101、燃油腔102、高压容积腔106以及控制腔105内充满高压燃油，控制阀芯51的锥面与平衡活塞所承受的液压力处于平衡状态。

当电磁阀通电后产生电磁力，衔铁56受到铁芯52的吸力作用，同时控制阀芯51的受力发生变化，在电磁力的作用下，衔铁56带动控制阀芯51向左运动，控制阀芯51的密封锥面打开，此时电磁阀处于开启状态。燃油腔102内的高压燃油从密封锥面流出，同时控制腔105内的高压燃油通过出油量孔103以及燃油腔102，最终流出密封锥面。控制腔控制腔105内的燃油压力逐渐降低，针阀72顶部受到的液压力降低，针阀向上运动并打开密封座面，高压容积腔106内的燃油从喷孔喷出，喷油过程开始。

当电磁阀断电，控制阀芯51在电磁阀弹簧54和燃油液压力的共同作用下带动衔铁56向右运动，控制阀芯51的密封座面逐渐密封。进油油道101内的高压燃油不断地从进油量孔104进入控制腔105内，并通过出油量孔103进入到燃油腔102内，当控制腔105内的燃油压力大于针阀关闭压力时，针阀72在液压力和调压弹簧的共同作用下向下运动并使密封座面密封，喷油过程结束。

控制腔105、燃油腔102以及高压容积腔106内的燃油持续上升到与共轨管内燃油压力一致，准备第二次喷射。电磁阀的通、断电时刻影响喷油器的喷油开始和终止时刻，电磁阀的通电维持时间决定喷油过程持续时间。

所述喷嘴组件还包括从上至下依次配合在所述针阀72上部的调压弹簧75和调压垫片76；所述针阀72安装在针阀体71的中孔内，针阀下端的锥面与针阀体下端的锥面配合起到密封作用；所述调压弹簧75的上端与所述控制套筒82的下端紧靠、下端与所述调压垫片紧贴，并与针阀72上的弹簧座紧靠，通过调节调压垫片的厚度能够灵活调整调压弹簧预紧力。

加工时，取针阀体71的中孔一段与针阀72配合作为导向面进行精密加工，以降低针阀体71的加工难度。

在整个微喷喷油器的总体结构中，高速电磁阀组件采用上置式水平放置的方式，与传统的高速电磁阀内置于喷油器体的布置方式有显著区别，高速电磁阀组件的燃油腔与喷油器下部分的燃油腔通过本体下段的燃油腔和其他的油道相互连通。

高速电磁阀设计成锥面密封结构，并设计了平衡活塞，用来平衡密封锥面所承受的液压力。由于具有液力平衡活塞，密封锥面可以根据喷油器的燃油流通面积需要灵活的调整密封直径的大小，而不会对电磁力和电磁阀弹簧6产生更高的要求，进而使电磁阀和电磁阀弹簧6的设计难度增大。

高速电磁阀的衔铁的升程限位采用限制控制阀芯的位移方式，通过控制阀芯的锥阀背面的平面凸台与支撑盘下端面的凸台相互撞击来进行电磁阀衔铁的升程限位。

由于高速电磁阀采用上置式水平设计，能够减小喷油器的径向尺寸，同时能够适当降低轴向尺寸限制，符合双燃料发动机微喷喷油器细长型的结构特征；同时采用液力平衡机构，能够改善微喷电控喷油器的压力指标需求。

液力平衡机构的工作原理：当控制阀芯51上的锥面与导向套10上的锥面相互配合形成密封环带，且密封环带的位置为导向套10的锥面开口位置，控制阀芯51的环槽与导向套10之间形成密闭燃油容积腔108，燃油腔108内的燃油对控制阀芯51的环槽左端的环带面积产生液压力，由于控制阀芯51右段的平衡活塞与导向套10的内表面配合，燃油腔108内的燃油同时对平衡活塞的环带面积产生向右的液压力，控制阀芯51两端的环带面积相等，因此控制阀芯51所受的液压力相互平衡。由于燃油腔108内为高压燃油，高压燃油对控制阀芯51的左侧的环带面积产生的液压力很大，而采用液压平衡活塞，可以抵消控制阀芯51所承受的液压力。在进行阀芯设计时，只考虑电磁力、弹簧力等。