一种带液力反馈的谐振式电控喷油器

摘要

本发明的目的在于提供一种带液力反馈的谐振式电控喷油器，包括喷油器头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、紧帽、针阀限位套、喷嘴、针阀体等部件。喷油器体内开有蓄压腔，同主进油孔和限流阀组件相连通，可以保证在大脉宽喷油时，各缸喷油过程的稳定。限流阀组件安装在蓄压腔下方，避免了不正常持续喷油的进行。限流阀组件底部加工有谐振通孔和谐振节流孔，利用波的叠加原理有效地减小了通过限流阀组件的燃油的波动。反馈油路的存在，减缓了针阀的开启速度，并且使得系统建压迅速，提高了针阀的落座速度，可以控制喷油器快速结束喷油。喷油器内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

权利要求

1.一种带液力反馈的谐振式电控喷油器，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、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、支撑控制滑块，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，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置球阀，支撑控制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，支撑控制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，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆腔，中间块里设置回油孔、中间油路、下行进油孔、反馈油路，中间油路、反馈油路分别连通平衡阀杆腔，回油孔在平衡阀杆的控制下与中间油路和油箱连通或断开；

所述针阀组件包括针阀限位套、喷嘴、针阀体，针阀限位套位于喷嘴里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于喷嘴里，针阀体上方与针阀限位套之间形成控制腔，针阀限位套与喷嘴之间形成针阀腔，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路和下行进油孔相通，针阀体与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔；

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、针阀腔、喷嘴连通盛油槽，反馈油路和下行进油孔分别连通下行高压油路。

2.根据权利要求1所述的一种带液力反馈的谐振式电控喷油器，其特征是：喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑控制滑块整体向下位移，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、球阀和支撑控制滑块整体恢复到初始位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种带液力反馈的谐振式电控喷油器，其特征是：线圈通电时，平衡阀杆向上运动，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，回油孔与油箱断开，同时下行高压油路里的燃油一方面经反馈油路、平衡阀杆腔、中间油路进入控制腔，另一方面经下行进油孔进入控制腔。

4.根据权利要求1或2所述的一种带液力反馈的谐振式电控喷油器，其特征是：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。

5.根据权利要求3所述的一种带液力反馈的谐振式电控喷油器，其特征是：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。

说明书

一种带液力反馈的谐振式电控喷油器

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种发动机喷油装置，具体地说是高压共轨喷油装置。

背景技术

[0002] 随着对发动机的燃油经济性和排放特性要求越来越高，排放的限制主要在于氮氧化物和颗粒物两个方面。为了减少氮氧化物的排放，要求对喷油过程的瞬时喷油速率进行
控制，降低喷射初期的喷油速率。喷射过程结束时，喷油器必须迅速断油，即针阀落座响应
要快，以降低颗粒物的形成量。故柴油机排放对喷油器的要求在于其喷油过程能形成初期
开启慢且结束关闭快的喷油速率形态。

[0003] 此外，多次喷射喷油规律的精确控制是柴油机高压共轨电控喷油系统的最大优势和关键技术。高压共轨系统多次喷射中，喷射引起的水击压力波动直接影响到多次喷射理
想喷油规律的实现，进而影响柴油机的性能。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供在多次喷射时，能保证燃油压力波动小，快速响应及无静态泄漏功能的一种带液力反馈的谐振式电控喷油器。

[0005] 本发明的目的是这样实现的：

[0006] 本发明一种带液力反馈的谐振式电控喷油器，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、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；

[0007] 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、支撑控制滑块，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，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置
球阀，支撑控制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，支撑控制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；

[0008] 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，平衡阀杆的下端部、阀座以及中间块之间形成平衡阀杆腔，中间块里设置回油
孔、中间油路、下形进油孔、反馈油路，中间油路、反馈油路分别连通平衡阀杆腔，回油孔在
平衡阀杆的控制下与中间油路和油箱连通或断开；

[0009] 所述针阀组件包括针阀限位套、喷嘴、针阀体，针阀限位套位于喷嘴里，针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于喷嘴里，针阀体上方与针阀限位套之间形
成控制腔，针阀限位套与喷嘴之间形成针阀腔，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路和下形进油孔相通，针阀
体与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔；

[0010] 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、针阀腔、喷嘴连通盛油槽，反馈油路和下行进油孔分别连通下行高压油路。

[0011] 本发明还可以包括：

[0012] 1、喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑控制滑块整体向下位移，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、球阀和支撑控制滑块整
体恢复到初始位置。

[0013] 2、线圈通电时，平衡阀杆向上运动，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，回油孔与油箱断开，同时下行
高压油路里的燃油一方面经反馈油路、平衡阀杆腔、中间油路进入控制腔，另一方面经下行
进油孔进入控制腔。

[0014] 3、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。

[0015] 本发明的优势在于：本发明采用了蓄压腔结构，可以大大改善整个喷油系统的压力波动，特别是可以减小各个喷油器喷油时的互相干扰。本发明结构上采用了限流阀组件，
有效避免了异常喷油等不正常情况的发生，并且在限流阀组件中加入了谐振结构，减小了
燃油压力波动，保证正常稳定的喷油过程的同时提高了燃油经济性和喷油器工作的可靠
性。本发明采用了电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，有利于提高针阀的响应速
度和控制精度，提供了灵活的喷油规律，有效的改善了柴油机的排放稳定性与经济性。电磁
阀组件的中间块内部加入了液力反馈油路，它连通了高压油路和中间油路，使得针阀开启
缓慢的同时还可以使系统建压迅速，提高了针阀的落座速度，控制喷油器能够快速结束喷
油。喷嘴部分内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

附图说明

[0016] 图1为本发明的结构示意图；

[0017] 图2为限流阀组件示意图；

[0018] 图3为电磁阀组件示意图；

[0019] 图4为A‑A视图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

[0021] 结合图1‑4，本发明包括喷油器头1、限流阀组件3、电磁阀组件5、喷嘴7、针阀体8、针阀限位套11、紧帽14、喷油器体15。喷油器头1通过螺纹进行配合连接安装在喷油器体15
上，并通过放置在喷油器体15上的密封圈2进行密封。喷油器头1内设置主进油孔17，并与喷
油器体15内的蓄压腔16连通。蓄压腔16下方设有限流阀组件3。限流阀组件3安装在喷油器
体15内部，其主要结构包括有挡圈18、阻尼弹簧19、球阀21、支撑控制滑块22、球阀复位弹簧
27、球阀复位弹簧座28、限流活塞29、限位弹簧座31。其中，限流孔20以及活塞盲孔30加工在
限流活塞29上，轴向中心通孔23加工在支撑控制滑块22上，这样保证了燃油可以顺利流向
下方油路。球阀复位弹簧座27底部加工有两个谐振孔，分别为谐振通孔24和谐振节流孔26。
喷油器体15下方依次设有电磁阀组件5、喷嘴7和针阀体8，三者通过紧帽14进行装配连接。
电磁阀组件5主要结构包括有电磁阀复位弹簧座32、线圈33、衔铁34、阀座35、中间块40、平
衡阀杆41、电磁铁42、电磁阀复位弹簧43。衔铁34和平衡阀杆41组合安装在阀座35内部。反
馈油路36、回油孔37、下行进油孔38、中间油路39等加工在中间块40内部，中间块40同针阀
限位套11和针阀体8形成控制腔13。针阀限位套11与喷嘴7之间形成针阀腔12。针阀体8安装
在喷嘴7里，套有针阀复位弹簧6的针阀体8上端部设置在针阀腔12里，针阀体8与喷嘴7之间
设置盛油槽10。

[0022] 图1为本发明一种带液力反馈的谐振式电控喷油器的整体结构示意图，喷油器体15上开有蓄压腔16，蓄压腔16与喷油器头1上的主进油孔17相连通。限流活塞29内油腔依次
通过活塞盲孔30和开在其上的限流孔20与蓄压腔16相连通。喷油器头1与喷油器体15通过
螺纹线进行装配，密封圈2将二者进行密封。当输送进来的高压燃油通过主进油孔17进入喷
油器内部时，通过蓄压腔16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
流经下行高压油路4进入控制腔13和盛油槽10。限流阀组件3下方和喷嘴7上方之间装配有
电磁阀组件5。在电磁阀组件5内，通过电磁力控制着衔铁34和平衡阀杆41的抬起和落座。当
线圈33通电时，平衡阀杆41向上抬起，回油孔37开启，控制腔13中燃油流经中间油路39，通
过回油孔37泄油。故控制腔13内燃油压力下降，与盛油槽10形成燃油压差，使得针阀体8抬
起，喷油开始。该过程中，针阀限位套11起到限制针阀体8的位移的作用。线圈33断电时，平
衡阀杆41向下落座时，回油孔37关闭，部分燃油直接通过下行进油孔38进入到控制腔13，也
有部分燃油通过反馈油路36流经中间油路再进入控制腔6。针阀体8安装在喷嘴内部，并被
针阀复位弹簧6压紧。喷嘴7和电磁阀组件5都安装在紧帽14内部，并由喷油器体15以及螺纹
线紧固。喷嘴7部分内部液压平衡、无静态压力差，实现了喷油器无静态泄漏的功能。

[0023] 图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。它由挡圈18、阻尼弹簧19、球阀21、支撑控制滑块22、球阀复位弹簧座28、限流活塞29、限位弹簧座31等组成。限流阀组件3通过蓄压
腔16设置在喷油器体15内部。挡圈18不仅对整体限流阀组件3起到了限位作用，而且与限位
弹簧座31进行配合，一方面作为阻尼弹簧19的弹簧座，另一方面限制了限流活塞29的最大
位移。在阻尼弹簧19和球阀复位弹簧27的弹簧预紧力作用下，球阀21同限流活塞29的下端
面和支撑控制滑块22的上端面配合。球阀复位弹簧座28在球阀复位弹簧27的弹簧力作用
下，被压紧在底部，其上部变截面处形成球阀21的落座面。高压燃油通过蓄压腔16进入限流
活塞29内的活塞盲孔30，流经限流孔20进入到支撑控制滑块22的轴向中心通孔23。由轴向
中心通孔23流出的燃油经过谐振通孔24和谐振节流孔26进入过渡油腔25。通过设置加工谐
振通孔24和谐振节流孔26，降低了通过两孔的燃油压力波的幅值。此外，加工的谐振节流孔
26中有一段孔径较谐振通孔24更小，故节流效果更强烈，导致了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了相位差，两股燃油压力波叠加后相互抵消，进而使
得压力波动大大减小。从过度油腔25流出的燃油经过下行高压油路4通向下方油路。当喷油
器正常工作时，喷孔9喷出燃油，使得过渡油腔25内的燃油压力下降。由于限流孔20对燃油
的节流作用，使得限流活塞29内的活塞盲孔30和蓄压腔16内的燃油压力升高，与过渡油腔
25内燃油压力形成压差，故限流活塞29、球阀21和支撑控制滑块22三者整体向下位移，这就
对喷油器喷射的燃油进行了一定的补偿，但不会使得球阀21落座在球阀复位弹簧座27上。
当喷油停止工作时，随着燃油流过限流孔20，限流活塞29上下表面的压差会逐渐减小，在球
阀复位弹簧27的作用下，限流活塞29、球阀21和支撑控制滑块22三者又恢复到初始位置。当
喷孔9持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，使得喷油器出现异常工作状态时，
限流活塞29的下方过渡油腔25的油压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞29压紧球阀
21落座在球阀复位弹簧座28上，阻止了燃油继续流通。由于切断了燃油供给，喷油器停止工
作，这就一定程度上降低了异常喷油情况的发生，提高了燃油经济性和喷油器工作的稳定
性。

[0024] 图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。它由电磁阀复位弹簧座32、线圈33、衔铁34、阀座35、中间块40、平衡阀杆41、电磁铁42、电磁阀复位弹簧43等构成。电磁阀复位弹
簧座32、线圈33、电磁铁42和电磁阀复位弹簧43内置在喷油器体15内，其中电磁阀复位弹簧
座30通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧43在电磁阀复位弹簧座32和衔铁34二
者之间，衔铁34和平衡阀杆41设置在处于喷油器体15下方的阀座35内部。中间块40处于阀
座35下方。当喷油器开始喷油时，线圈33通电，与衔铁34和电磁铁42形成磁回路，产生电磁
力，吸引平衡阀杆41上移，处于中间块40中的回油孔37打开。这时，控制腔13内的燃油依次
通过中间油路39和回油孔37回油至油箱，控制腔13内燃油压力下降，针阀体8上表面受压减
小，与盛油槽10内的燃油压力形成压差。在压差作用下，针阀体8向上缓慢抬起，喷孔9开启
喷油。当喷油器停止喷油时，线圈33断电，由于衔铁34和平衡阀杆41紧密结合为一体，故它
们共同受到电磁阀复位弹簧43的弹簧预紧力作用向下运动，而被压紧在中间块40上端面
上，并堵住了回油孔37。与此同时，中间块40内有两路进油，一路是通过反馈油路36流经中
间油路39进入控制腔13；另一路是通过下行进油孔38直接进入控制腔13。整个喷油过程中，
一直有高压燃油通过反馈油路36进入上方油腔，减缓了控制腔13油压下降速率，使得控制
腔13的在喷油初期的压降变小变缓，减小了氮氧化物的产生；而在喷油结束时，提高了正常
单个进油孔对控制腔13的建压速度，提高了针阀的落座速度，并优化了针阀响应速度。

[0025] 图4为针阀体8的截面A‑A放大图。其弧形面可以很好的起到导向作用。

[0026] 由上述工作过程可知，本发明一种带液力反馈的谐振式电控喷油器的喷油过程中，电磁阀组件5部分中加入了反馈油路36，不仅使得针阀开启缓慢；而且通过反馈油路36
和下行进油孔38两路进油，使得系统建压迅速，提高了针阀落座速度，从而控制喷油器快速
结束喷油。通过电磁阀控制整个喷油过程，实现了对喷油过程响应速度快，控制精度高，喷
油规律可控的要求。喷油器体15内装有的限流阀组件3，有效的阻止了异常喷油状态的持续
进行。此外，谐振结构的加入有效减小了燃油压力波动，保证了工作过程的稳定性与燃油经
济性。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16结构能有效减小共
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。