船用重油柴油机电控共轨喷油器的制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供船用重油柴油机电控共轨喷油器，包括喷油器体、电磁阀部分、液力平衡阀部分、控制腔体、喷油嘴体，电磁阀部分包括铁芯、电磁线圈、衔铁、阀杆和阀杆套；线圈缠绕在铁芯上面，铁芯的下面为衔铁，衔铁和阀杆通过螺母相连，阀杆外面是阀杆套，在阀杆套上布置有回油孔，阀杆和位于其下面的液力平衡阀相连，液力平衡阀在衔铁复位弹簧的作用下落座在平衡阀阀座体的阀座上，阀座体下面是控制腔体，控制腔体和针阀形成控制腔，控制腔连通重油进油、泄油油路，液力平衡阀内部中空，平衡阀体上有两道储油槽。本发明能改善动态响应特性，实现对喷油定时、喷油规律和循环喷油量的精确柔性控制，特别是多次喷射技术的实现。
【专利说明】船用重油柴油机电控共轨喷油器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种船用柴油机，具体地说是船用柴油机的喷油器。
【背景技术】
[0002] 机械式喷油器具有结构简单和工作可靠性高等优点，在传统的船用重油柴油机上 得到了广泛地使用，但机械式喷油器也存在一定的不足，在发动机全工况上，无法实现喷油 定时、喷油规律和循环喷油量的精确柔性控制，由于是脉动供油，低速、小负荷工况时喷射 压力较低，这严重影响燃油雾化质量，造成经济性和排放性变差，因此船用机械式喷油器已 无法满足当今对燃油经济性和日益严格的排放法规的要求。在电控共轨喷油器上使用高速 电磁阀，通过控制高速电磁阀的通电时刻、通电时间实现对喷油定时、循环喷油量的精确柔 性控制，这是实现船用重油柴油机高燃油经济性、低有害物排放的有效手段。
[0003] 在文献《船用重油电磁控制喷油器》上提出了使用隔离块来防止重油进入电磁阀 区域油腔的方法，利用控制活塞和控制腔体形成控制腔。由于控制活塞的存在会使得喷油 器运动件的质量增加，运动惯性增大，会造成喷油器工作的动态响应变慢。此外，控制腔在 喷油器的上部，且远离针阀，这会增大喷油器工作时燃油液力的滞后，降低喷油器的动态响 应特性。喷油器动态响应特性的变差直接降低电控喷油器控制单元对喷油定时、喷油规律 和循环喷油量的控制精度，这将增加柴油机的燃油消耗率和恶化排放。
[0004] 船用重油柴油机的工作燃油为重油，粘度较大，需要对其进行预加热使之具有流 动性才能正常使用，但是高温重油具有很强的腐蚀性，因此在以重油为工作燃油的电控共 轨喷油器中，应防止重油在泄油过程中进入到电磁阀所处的油腔内，以保证电磁阀正常工 作，同时还需要对电磁阀进行冷却。车用共轨喷油器则以柴油为燃油，不存在燃油对电磁阀 的腐蚀作用，同时也没有对电磁阀冷却的必要性，因此车用大流量共轨喷油器无法直接应 用于船用重油柴油机，需要对喷油器重新进行结构设计以适应重油燃料的需要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供可靠性高、燃油喷射量精确的船用重油柴油机电控共轨喷 油器。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：
[0007] 本发明船用重油柴油机电控共轨喷油器，其特征是：包括喷油器体、电磁阀部分、 液力平衡阀部分、控制腔体、喷油嘴部分，电磁阀部分设置在喷油器体里，喷油器体、液力平 衡阀部分、控制腔体、喷油嘴部分自上而下依次设置，电磁阀部分包括铁芯、衔铁、衔铁回位 弹簧、阀杆、阀杆套，铁芯设置在喷油器体里，衔铁位于铁芯下方，阀杆与衔铁相连，阀杆套 设置在阀杆外，阀杆套上布置有回油孔，阀杆上端穿过衔铁，铁芯里安装衔铁回位弹簧，阀 杆上端顶在衔铁回位弹簧上，液力平衡阀部分包括平衡阀阀芯、平衡阀阀座体，平衡阀阀座 体位于喷油器体和控制腔体之间，平衡阀阀芯设置在平衡阀阀座体里，阀杆与平衡阀阀芯 固连，平衡阀阀芯内部设置有阀芯空腔，喷油器体上分别设置润滑油进油油路、润滑油回油 油路、第一回油油路，润滑油进油油路与衔铁和铁芯之间的腔相通，润滑油回油油路与衔铁 下端面和喷油器体之间的腔相通，回油油路与回油孔相通，平衡阀阀座体里设置泄油油腔、 重油泄油油路、第二回油油路，平衡阀阀座体里的平衡阀阀芯上端处存在空腔，该空腔与泄 油油腔相通，重油泄油油路与泄油油腔相通，阀芯空腔与第二回油油路相通。
[0008] 本发明还可以包括：
[0009] 1、喷油嘴部分包括针阀、针阀复位弹簧、针阀座、喷油嘴、喷油嘴体、套筒，控制腔 体里与喷油嘴体相邻处设置控制腔，套有针阀复位弹簧的针阀上端部位于控制腔里，针阀 座安装在喷油嘴体里，针阀下端部在针阀复位弹簧作用下贴合在针阀座上，针阀和喷油嘴 体之间形成盛油槽，喷油器体里设置进油主油路，进油主油路经过液力平衡阀部分、控制腔 体和喷油嘴体并与盛油槽相通，控制腔通过进油节流孔与进油主油路相通，控制腔通过泄 油节流孔与重油泄油油路相通，喷油嘴设置在喷油嘴体的下方，套筒套在喷油嘴体和喷油 嘴的外部。
[0010] 2、衔铁上沿其圆周布置有四个阻尼孔。
[0011] 3、阀杆套上布置有密封圈，阀杆套通过密封圈与喷油器体固定连接，阀杆和阀杆 套采用偶件间隙密封。
[0012] 本发明的优势在于：
[0013] 1、本发明的船用重油柴油机电控共轨喷油器的喷油过程是通过对高速电磁阀的 精确控制实现对喷油定时、喷油规律和循环喷油量的精确柔性控制，特别是多次喷射技术 的实现，允许船用大功率柴油机在提高燃油经济性的前提下满足日益严格的排放法规的要 求；2、电磁阀阀杆和阀杆套为一对精密偶件，可有效防止重油进入到电磁阀所处的油腔内， 避免电磁铁和衔铁受到重油的腐蚀，保证电磁阀安全可靠的工作。阀杆套上设置回油孔，可 及时将重油和润滑油的混合油通过该回油孔和喷油器体上相应的油路排出；3、带有锥形密 封面的液力平衡阀的使用使得电磁阀所需要的电磁力不受轨压变化的影响，仅需较小的电 磁力就克服弹簧力的作用而开启平衡阀，这对减小电磁阀的外形尺寸具有重要意义；4、控 制腔由控制腔体和针阀形成，并接近于针阀，可有效减小燃油液力的滞后，提高对喷油器针 阀运动的控制精度，改善喷油器工作的动态响应特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的结构示意图；
[0015] 图2为本发明的电磁阀部分和液力平衡阀部分的结构示意图；
[0016] 图3为本发明的喷油嘴部分的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
[0018] 结合图1?3,本发明的船用重油柴油机电控共轨喷油器由喷油器体1、电磁阀部 分2、液力平衡阀部分3、控制腔体4和喷油嘴5和组成。
[0019] 电磁阀部分2包括铁芯6、衔铁7、线圈8、阀杆9、阀杆套10、衔铁回位弹簧11，在 喷油器体上布置有润滑油进油油路12和回油油路13,作用是在电磁铁和衔铁间形成薄的 油膜，减小阀杆在运动过程中的振动，在衔铁7上布置有圆周分布的四个阻尼孔14,作用是 减小阀杆上升过程中电磁铁与衔铁间的液动力，提高电磁阀动态响应速度。衔铁7位于铁 芯6的下面，衔铁7和阀杆9通过螺母相连，在电磁力的作用下衔铁7和阀杆9共同运动。 阀杆9和阀杆套10为一对精密偶件，阀杆套10和喷油器体1通过两道密封圈固定相连，在 阀杆套上开有回油孔，该回油孔和喷油器体上的回油油路15相连通，作用是将重油和润滑 油的混合油排出。液力平衡阀部分3包括带有锥形密封面的平衡阀阀芯16、平衡阀阀座体 17,阀芯16位于阀杆9的下面，和阀杆9是固定相连，阀座体17和喷油器体1通过两道密 封圈固定，平衡阀阀座体17上有重油泄油油路18,该重油泄油油路18和平衡阀阀芯16上 部形成的泄油油腔19相连通。液力平衡阀内部有一空腔20,该空腔和一回油油路21相连 通，作为液力平衡阀的液力平衡油路。
[0020] 喷油器的主体部分由喷油器体1、控制腔体4和喷油嘴部分5组成。控制腔体4包 括进油节流孔22、泄油节流孔23。喷油嘴部分5包括针阀24、针阀复位弹簧25、针阀座26、 喷油嘴27和套筒28。控制腔29由针阀24和控制腔体4组成。针阀复位弹簧25将针阀 24紧密地贴合在针阀座26上。针阀24和喷油嘴体30形成盛油槽31，盛油槽31和重油进 油主油路32相连通。
[0021] 船用重油共轨喷油器工作时，控制单元采集各传感器输入信号，向电磁阀部分2 发出指令信号，通过控制电磁阀的开闭来控制控制腔29内的燃油泄油过程，进而实现针阀 的打开和落座。重油进入喷油器时，一部分重油通过喷油嘴的进油主油路32进入到喷油嘴 的盛油槽31内，另一部分通过控制腔体4上的进油节流孔22进入到控制腔29内。控制腔 29和盛油槽31内的压力相等，在针阀复位弹簧25的作用下，针阀24和针阀座26紧密贴 合，喷油器不喷油；当给电磁阀部分2通电后，在电磁力的作用下，衔铁7带动阀杆9向上运 动，阀杆9带动液力平衡阀的阀芯16向上运动，使得阀芯16离开阀座体17,此时控制腔29 内的重油通过泄油节流孔23和重油泄油油路18泄出，盛油槽31内的压力降低，当盛油槽 31内与控制腔29内的压差大于针阀复位弹簧25的预紧力时，针阀24离开针阀座26,喷油 器开始喷油。
[0022] 根据上述工作过程的描述可知，船用重油柴油机电控共轨喷油器受电磁阀控制， 通过电磁阀的通、断电过程实现对循环喷油量、喷油定时和喷油规律的精确柔性控制，特别 是，控制腔靠近针阀部分，系统的液力滞后的影响显著降低，燃油喷射量的控制精度得到大 幅度提高。因此，本发明在有效提高船用重油柴油机燃油经济性的前提下，能满足当前大功 率船用柴油机更为严格的排放法规的要求。
[0023] 本发明一种船用重油柴油机电控共轨喷油器，包括喷油器体、电磁阀部分、液力平 衡阀部分、喷油嘴、喷油器体上的重油进油、泄油油路、电磁阀的润滑油进油、回油油路、重 油和润滑油的混合油回油油路，电磁阀部分包括铁芯、电磁线圈、衔铁、阀杆和阀杆套；液力 平衡阀部分包括带有锥形密封面的液力平衡阀的阀芯、平衡阀阀座和阀座体。线圈缠绕在 铁芯上面，铁芯的下面为衔铁，衔铁和阀杆通过螺母相连，阀杆外面是阀杆套，在阀杆套上 布置有回油孔，阀杆和位于其下面的液力平衡阀相连，液力平衡阀在衔铁复位弹簧的作用 下落座在平衡阀阀座体的阀座上，阀座体下面是控制腔体，控制腔体和针阀形成控制腔，控 制腔连通重油进油、泄油油路，液力平衡阀内部中空，平衡阀体上布置有两道储油槽。
[0024] 电磁阀阀杆和阀杆套同轴，位于喷油器体内，是一对精密偶件，阀杆套上布置有两 道密封圈，通过密封圈把阀杆套和喷油器体固定连接，阀杆套上设置有重油和润滑油的混 合油回油孔，该回油孔和喷油器体上相应的回油油路相连通。从混合油回油孔中流出的润 滑油是用来对阀杆和阀杆套间的间隙摩擦进行润滑，减小阀杆运动过程中的摩擦，保证阀 杆正常运动。
[0025] 润滑油通过喷油器体上布置的润滑油进油油路进入到衔铁所处的腔体内，通过喷 油器体上的润滑油回油油路流出。润滑油一方面在衔铁与电磁铁之间形成滑油油膜，以减 小电磁阀阀杆向上运动过程中的振荡，另一方面对电磁阀进行冷却，保证电磁阀正常工作。
[0026] 控制腔由控制腔体和针阀直接形成，控制腔体上设置有重油进油、泄油油路。
[0027] 本发明电磁阀阀杆和阀杆套为一对精密偶件，可有效防止重油进入到电磁阀所处 的油腔内，避免电磁铁和衔铁受到重油的腐蚀，保证电磁阀安全可靠的工作，另外阀杆套上 设置回油孔，可及时将重油和润滑油的混合油通过该回油孔和喷油器体上相应的油路排 出；采用带有锥形密封面的液力平衡阀，使得电磁阀所需要的电磁力不受轨压变化的影响， 仅需较小的电磁力就可克服弹簧力的作用而开启平衡阀，有利于减小电磁阀的外形尺寸； 控制腔由控制腔体和针阀形成，并接近于针阀，可有效减小燃油液力的滞后，提高对喷油器 针阀运动的控制精度，改善喷油器工作的动态响应特性，实现对喷油定时、喷油规律和循环 喷油量的精确柔性控制，特别是多次喷射技术的实现，允许船用大功率柴油机在提高燃油 经济性的前提下满足日益严格的排放法规的要求。
【权利要求】
1. 船用重油柴油机电控共轨喷油器，其特征是：包括喷油器体、电磁阀部分、液力平衡 阀部分、控制腔体、喷油嘴部分，电磁阀部分设置在喷油器体里，喷油器体、液力平衡阀部 分、控制腔体、喷油嘴部分自上而下依次设置，电磁阀部分包括铁芯、衔铁、衔铁回位弹簧、 阀杆、阀杆套，铁芯设置在喷油器体里，衔铁位于铁芯下方，阀杆与衔铁相连，阀杆套设置在 阀杆外，阀杆套上布置有回油孔，阀杆上端穿过衔铁，铁芯里安装衔铁回位弹簧，阀杆上端 顶在衔铁回位弹簧上，液力平衡阀部分包括平衡阀阀芯、平衡阀阀座体，平衡阀阀座体位于 喷油器体和控制腔体之间，平衡阀阀芯设置在平衡阀阀座体里，阀杆与平衡阀阀芯固连，平 衡阀阀芯内部设置有阀芯空腔，喷油器体上分别设置润滑油进油油路、润滑油回油油路、第 一回油油路，润滑油进油油路与衔铁和铁芯之间的腔相通，润滑油回油油路与衔铁下端面 和喷油器体之间的腔相通，回油油路与回油孔相通，平衡阀阀座体里设置泄油油腔、重油泄 油油路、第二回油油路，平衡阀阀座体里的平衡阀阀芯上端处存在空腔，该空腔与泄油油腔 相通，重油泄油油路与泄油油腔相通，阀芯空腔与第二回油油路相通。
2. 根据权利要求1所述的船用重油柴油机电控共轨喷油器，其特征是：喷油嘴部分包 括针阀、针阀复位弹簧、针阀座、喷油嘴、喷油嘴体、套筒，控制腔体里与喷油嘴体相邻处设 置控制腔，套有针阀复位弹簧的针阀上端部位于控制腔里，针阀座安装在喷油嘴体里，针阀 下端部在针阀复位弹簧作用下贴合在针阀座上，针阀和喷油嘴体之间形成盛油槽，喷油器 体里设置进油主油路，进油主油路经过液力平衡阀部分、控制腔体和喷油嘴体并与盛油槽 相通，控制腔通过进油节流孔与进油主油路相通，控制腔通过泄油节流孔与重油泄油油路 相通，喷油嘴设置在喷油嘴体的下方，套筒套在喷油嘴体和喷油嘴的外部。
3. 根据权利要求1或2所述的船用重油柴油机电控共轨喷油器，其特征是：衔铁上沿 其圆周布置有四个阻尼孔。
4. 根据权利要求1或2所述的船用重油柴油机电控共轨喷油器，其特征是：阀杆套上 布置有密封圈，阀杆套通过密封圈与喷油器体固定连接，阀杆和阀杆套采用偶件间隙密封。
5. 根据权利要求3所述的船用重油柴油机电控共轨喷油器，其特征是：阀杆套上布置 有密封圈，阀杆套通过密封圈与喷油器体固定连接，阀杆和阀杆套采用偶件间隙密封。
【文档编号】F02M51/06GK104100425SQ201410353018
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】赵建辉, 刘鹏, 马修真, 石勇, 范立云, 李学民 申请人:哈尔滨工程大学