高可靠性电控高压燃油喷射装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开的高可靠性电控高压燃油喷射装置，旨在提供一种散热效果好、动态响应更迅速，燃油喷射量更精确的燃油喷射装置。本发明通过下述技术方案予以实现：阀座(12)的锥形开口的阀座开口锥角A角度大于所述阀杆截锥体锥角B的角度，以形成阀杆(4)锥体下端的缩颈与阀座(12)上端部锥形开口之间和相配合的圆柱面之间有环形间隙；铁芯(3)上部制有让铁芯上端受压部位远离电磁铁主磁通经过路径的圆柱台肩胛，铁芯的上端面上与内骨架(1)下端面接触，下端开设向下开口的环形凹槽，该环形凹槽内装配有被线圈骨架(51)包覆的线圈(5)，线圈骨架与铁芯环形凹槽顶部留有一个供线圈骨架膨胀的间隙。
【专利说明】
高可靠性电控高压燃油喷射装置
技术领域
[0001]本发明涉及的一种主要用于高压共轨供油系统的电控高压燃油喷射装置。电控高压燃油喷射装置俗称“电控喷油器”。
【背景技术】
[0002]电控高压共轨供油系统是当今最先进的柴油机供油系统。与以往在柴油机上所采用的所有电控供油系统，如电控单体栗、电控栗喷嘴、电控分配栗等相比，有三个最主要的特点。一是因为喷射压力与发动机转速是解耦的，喷射压力与发动机转速无关，所以不论发动机工作在何种工况电控高压共轨喷射系统都可以提供最佳的喷射压力;二是高压油栗将燃油压缩后送入一个共同的高压油轨中，再由这个共同的高压油轨将高压燃油输送至每个汽缸的电控高压燃油喷射装置，可以使各个汽缸的电控高压燃油喷射装置在相同的喷射压力下进行喷射;三是可以根据燃烧效率、污染物排放和舒适性等的要求在一个工作循环中实现多次喷射。电控高压共轨喷射系统的这些特点是以往在柴油机上所采用的所有供油系统所不具备的，因此电控高压共轨喷射系统成为目前柴油机供油系统的首选。电控高压共轨供油系统主要由控制器即电控单元即ECU、电控高压油栗、高压油轨(即所谓“共轨”)、电控高压喷射装置、传感器等组成。根据发动机工况的需要将编写的控制软件储存在ECU中。发动机工作时将驾驶员的意愿以及传感器检测到的发动机的实时工况参数如:转速、负荷、温度、压力等信息输入ECU，根据ECU的运算结果发送指令到电控高压油栗、高压油轨、电控高压喷射装置，用以控制电控高压油栗输出的油量、压力、电控高压喷射装置开始喷射的时亥IJ、喷射的持续时间、一个循环中喷射的次数等，与此同时ECU还可以参与汽车的运行管理。因为发动机的转速很高，要求控制系统的动态响应必须很快，通常以微秒计，所以从ECU得到输入指令开始直至停止燃油喷射所用的时间必须适应发动机的要求。其中ECU的运算以及电信号传输的速度是没有问题的，关键在于执行器的速度的快慢。执行器属于功率器件，由于装置本身受限于体积、散热和尺寸方面的要求不能做得很大，由此驱动功率的提升也受到限制，除此之外结构中所具有的金属运动件、弹簧等的质量较大，同时还有液压力等阻尼因素的影响，使执行器占用的时间相对要对长得多，因此提高执行器的响应速度成为电控共轨喷射系统的关键。此外，正由于执行器是一个功率器件，其效率和可靠性等方面也成为该系统的技术难点。
[0003]电控高压燃油喷射装置是电控高压共轨供油系统的执行器，主要包括:由电磁铁组件和控制阀组件构成的前置控制部件、由活塞套和活塞杆等构成的液力放大部件、由针阀和针阀体等构成的燃油喷射部件、为电控高压燃油喷射装置提供高低压燃油流道、过滤、密封以及固联等功能的电控喷油器本体、进油组件、紧固螺套等零部件组成。
[0004]在现有技术中，电控高压燃油喷射装置主要包括:由电磁铁组件和控制阀组件构成的前置控制部件、由活塞套和活塞杆等构成的液力放大部件、由针阀和针阀体等构成的燃油喷射部件、为电控高压燃油喷射装置提供高低压燃油流道、过滤、密封以及固联等功能的本体、进油组件、紧固螺套等零部件组成。前置控制部件、液力放大部件、喷射部件均采用与电控喷油器本体38同心布置，零部件的装配顺序如下所述，前置控制部件所包含的电磁铁组件和控制阀组件叠装在电控喷油器本体38上部，其中，阀座12的下台阶平面与电控喷油器本体38的中心容腔平面接触，阀座12与电控喷油器本体38之间形成一个环状成油槽，在成油槽的下部采用密封环20的径向密封方式对环状成油槽内的高压燃油密封，密封环衬垫21将密封环20托衬在电控喷油器本体38的台阶上，所述密封环20的材质为塑性材料，不仅强度低、密封效果差，还存在密封性蜕化的问题。阀座12的中心容腔的上部为一锥形开口，阀座12的上平面依次叠装垫片13，导向套14，并由紧固螺套15在电控喷油器本体38中心容腔的下台阶平面上，电磁铁壳体9的下端面通过紧固螺套10固连在电控喷油器本体38中心容腔的上台阶平面上，铁芯3同心装配在电磁铁壳体9中心容腔内，下端面与电磁铁壳体内腔圆形台阶面接触，上端面与内骨架I的下平面接触，通过磁铁电磁铁壳体9上端收口将铁芯3压紧在内骨架I与电磁铁壳体9之间，其结果使铁芯3的外筒产生的很大的装配应力，严重的影响铁芯3的导磁率，从而使电磁铁的效率大大降低。在铁芯3向下开口的凹槽内装配有被线圈骨架51包覆的线圈5，线圈5导线两端通过接线棒54分别与电源相连。密封球16、密封球座17、阀杆4、电磁铁弹簧2依次叠装在阀座12的锥形开口与内骨架I的中心容腔端口之间，密封球16与阀座12的锥形开口形成密封带，阀杆4是一个阶梯旋转体，当阀杆向上运动时其下端圆盘的上部受到导向套14上的止挡凸台22的限位作用，阀杆向上运动控制阀打开，来自高压出油孔19的高压燃油流向低压腔55，阀杆落下则控制阀关闭，来自高压出油孔19的高压燃油被截断。衔铁6的上端面与被安装在阀杆4的卡槽的开口垫片46的下端面接触，阻尼弹簧7支撑在导向套14和衔铁6之间。“O”形密封圈52装在内骨架I和接线棒54之间起密封作用。通电后，通过接线棒54，连接到线圈5的两端，在线圈5中有电流流过，在铁芯3中就产生了磁场，该磁场穿过铁芯3与衔铁6之间的空气隙，使得衔铁6获得使其向上运动的电磁力，当电磁力大于电磁铁弹簧2的弹簧力时，衔铁6就可以克服弹簧力向上运动，线圈断电后，电磁力消失，衔铁6在电磁铁弹簧2的作用下又返回原位。
[0005]在图2所示的现有技术液力放大部件中，液力放大部件包括:同心安装在电控喷油器本体38的中心容腔中的兼具活塞套的作用的多级外径的阀座12，阀座12下部所具有的中心容腔与多级外径的活塞杆42相配合，活塞杆42下端与针阀30上端面之间同心安装一个针阀升程调整垫27，通过确定活塞杆42上端面与12阀座中容腔下端面之间的间隙起到调整针阀升程的作用。
[0006]现有技术中采用图2中所示的燃油喷射部件，包括:具有同心多级外径且下端具有球状形态的针阀体29由紧固螺套28固联在电控喷油器本体38的下平面上，针阀体29中心上部同心制有两个圆形阶梯孔，在上所述两个圆形阶梯孔中间同心制出一个囊形盛油槽，在所述两个圆形阶梯孔下端同心制出一个园锥形阀口，园锥形阀口下面连接一个小孔，在所述小孔处制有数个放射状的喷孔34，在所述囊形盛油槽的一侧制有斜孔31直通至上端面，具有同心多级外径且下端具有圆锥体形态的针阀30同心安装在针阀体29中心容腔内，所述针阀30下端的圆锥体与针阀体29下端的园锥形阀口相配和保证高压燃油的密封，所述针阀30下部圆形直径与针阀体29对应的圆孔留有环形间隙33，可使来自电控喷油器本体38的高压通油孔41的高压燃油经由针阀体29的斜孔31、囊形盛油槽、环形间隙33直至针阀30下端的圆锥体与针阀体29下端的园锥形阀口相配和的密封部位处。在针阀30的上端肩部与一个弹簧套筒26接触，油嘴弹簧调整垫24的上平面与电控喷油器本体38下部容腔台阶面接触，油嘴弹簧25安装支撑在弹簧套筒26上部与油嘴弹簧调整垫24的下平面之间，油嘴弹簧25向下的弹力对针阀起密封作用。
[0007]现有技术中采用如图2中所示的进油组件，包括:外部两端为螺纹并具有中心容腔的进油螺栓36，一个进油滤芯35与进油螺栓36的中心容腔紧配合起过滤燃油杂质的作用，进油螺栓36的一端固联在电控喷油器本体38上部侧边制出的螺孔内，在进油螺栓36与电控喷油器本体38之间的进油螺栓密封垫37对高压燃油起密封作用，进油螺栓36的另一端通过高压油管与高压油轨相连，来自高压油轨的高压燃油经进油螺栓和滤芯过滤后再进入电控喷油器本体38的高压通油孔41，为电控高压喷射装置提供高压燃油。
[0008]工作时，线圈接通电源，在铁芯3与衔铁6之间的气隙产生磁通，使衔铁6产生向上的电磁力克服阀杆弹簧2的弹簧力使阀杆4向上运动，密封球16、密封球座17被来自进油螺栓、电控喷油器本体38上侧部位的斜油孔、高压进油孔18、高压出油孔19的高压燃油冲起，高压燃油经由导向套的低压回油孔23流向低压腔55，使得阀座12与活塞杆42之间的容腔内的压力迅速下降，而经由电控喷油器本体38的上侧部位的斜油孔、电控喷油器本体38的高压通油孔41、针阀体29的高压进油孔31、针阀体盛油槽32、使针阀体下部中孔内的高压燃油对针阀30产生的向上的液压力，该力克服油嘴弹簧25的弹簧力使针阀抬起，于是高压燃油经过针阀与针阀体的座面的间隙、针阀体的喷孔34向外喷射燃油。
[0009]电磁铁断电后，电磁力消失，在阀杆弹簧的作用下密封球落座，高压燃油被切断，阀座12与活塞杆42之间的容腔内的压力迅速升高，推动活塞杆42向下运动直至关闭针阀，喷油结束。
[0010]如图2中所示的现有技术的电磁铁组件的不足在于，铁芯3的下端面坐落在电磁铁壳体9的内腔止口平面上，铁芯3的上面与内骨架I接触，通过电磁铁壳体9上端收口将铁芯3压紧，其结果使铁芯3的外筒产生的很大的装配应力，严重的影响铁芯3的导磁率，从而使电磁铁的效率大大降低。
[0011]如图2中所示的现有技术的电磁铁组件的不足之处还在于，电磁铁在工作时，在铁芯内部将产生涡电流，线圈本身也会发热，这些热量如果不能及时散出，将对电磁铁工作的可靠性产生极大的影响，严重时会烧毁电磁铁，现有技术的铁芯3只能通过衔铁与铁芯的间隙流过的燃油再流到铁芯的内孔散热，由于铁芯3与衔铁6之间的间隙只有0.1mm而且在衔铁运动的过程中所述间隙还不断的缩小致使燃油的流通阻力很大，所述现有技术的铁芯3的外圆柱面没有燃油流过，而所述铁芯3内孔的流通面积只有外圆面积的13%，显然只通过内孔散热得不到很好的散热效果，因此会对电磁铁的可靠性产生影响。
[0012]现有技术的电磁铁组件的第三个不足在于，线圈骨架51与铁芯3凹槽的顶端没有预留间隙，电磁铁工作时所述线圈和骨架都会发热膨胀，因为上端没有预留膨胀的空间，线圈骨架的底面只能向下移动，所述线圈和骨架的几何中性面也随之向下移动，当电磁铁停止工作冷却后，所述线圈和骨架又会冷却收缩，此时的收缩不再是回到原位，而是所述线圈和骨架的两端同时向其几何中性面回缩，电磁铁经过长期工作反复热胀冷缩之后，造成线圈骨架将整体逐渐向下移动，其下端面也将随之逐渐向下位移，线圈骨架的底面一旦高出铁芯的低平面就会影响电磁铁的工作，更为严重的是所述线圈和骨架下移的同时会拽扯导线，严重时将导线扯断使电磁铁失效。
[0013]现有技术的电磁铁组件的第四个不足在于，在内骨架I和电磁铁壳体9之间只有一个“O”形密封圈52，该密封圈因为被密封的接线棒直径只有1_，属于超小直径密封，在压力波动较大的时候容易发生漏油。
[0014]上述现有技术的控制阀组件的不足在于，在密封球16关闭期间，所述密封球16始终受到高压燃油液压力的作用，需要电磁铁弹簧有很大的弹簧力才能压住密封球16使其坐落在阀座12的圆锥面上，由此必须使电磁铁弹簧力增大，电磁铁弹簧力是一个关闭力，电磁铁弹簧力增大后要想开启就必须要求衔铁6上电磁力也要跟着增大，由此使驱动功耗大大的增加。
[0015]同时，现有技术的控制阀组件还有个更为突出的问题是，密封球16开启前由于受到高压燃油液压力的作用，打开控制阀，需要的磁场力相对较小，一旦开启后高压燃油对密封球16的作用力立刻突然减小很多，开启密封球的合力突然减小，若要控制阀持续开启，则必需能使电磁力也要能够突然增加，但是电磁场的磁通密度的增加速度赶不上这个需要，因此电磁力的增加也就达不到这个要求，导致密封球16再次关闭，关闭后密封球16所受的液压力又恢复到最大，于是控制阀又重新开启，这样反复几次造成了密封球16的振颤，直至电磁力增加到有能力克服高压燃油液压力的变动，才能持续开启。同样在控制阀的关闭过程中也会出现上述情况，这个过程对于流出控制阀的流量的准确性造成了影响。
[0016]现有技术的控制阀组件的不足还在于，所述控制阀的运动件包括密封球、密封球座、阀杆、衔铁、开口垫片共5个零件，由于零件多、而且导向套螺纹与中孔的形位公差控制难度大等因素导致制造成本较高。
[0017]现有技术的控制阀组件的不足还在于，所采用的实心结构的阀杆4，增加了运动质量，影响控制阀的动态响应。
[0018]图2所示的现有技术的不足还在于，电控喷油器本体38与阀座12之间高压燃油的密封采用密封环20的径向密封方式，所述密封环20的材质为塑性材料，不仅强度低、密封效果差，还存在密封性蜕化的问题。
[0019]图2所示的现有技术的不足还在于，而且又因为阀座12的皮厚只有2mm左右，很容易引起阀座12变形，如果密封环20的过盈量大，容易导致活塞杆42与阀座12的容腔之间发生卡死，如果密封环20的过盈量小，则起不到可靠的密封作用。因此塑性密封圈的尺寸控制非常困难。
[0020]图2所示的现有技术的不足在于，为了能使从针阀体29与针阀30的间隙中泄漏的燃油回到低压油路，必须在电控喷油器本体38上加工低压回油斜孔39，而所述低压回油斜孔39是一个细长孔，加工困难。
【发明内容】
[0021]本发明的目的是针对现有技术电控高压燃油喷射装置存在的不足之处，提供一种散热效果好、线圈和骨架不下移、密封可靠，能够消除装配应力对铁芯导磁率的影响、控制阀在开关过程中阀杆不发生振颤，动态响应更迅速，燃油喷射量更精确，加工更容易的电控高压燃油喷射装置。
[0022]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种高可靠性电控高压燃油喷射装置，包括:由电磁铁组件、控制阀组件、活塞套和活塞杆构成的液力放大部件、针阀和针阀体构成的燃油喷射部件、为电控高压燃油喷射装置提供高低压燃油流道、过滤、密封以及电控喷油器本体、进油组件、紧固螺套，其特征在于:在电磁铁组件中，具有外圆为多级直径和中心容腔腔体的电磁铁壳体9，铁芯3同心装配在电磁铁壳体9的多级直径容腔体内，电磁铁弹簧2轴向定位在内骨架I容腔端口与衔铁6之间，线圈骨架51包覆的线圈5被装配在铁芯3向下开口的凹槽中，铁芯高3上部制有让铁芯3上端受压部位远离电磁铁主磁通经过路径的圆柱台肩胛，铁芯3的上端面上与内骨架I下端面接触，下端开设向下开口的环形凹槽，该环形凹槽内装配有被线圈骨架51包覆的线圈5，线圈骨架51与铁芯3环形凹槽顶部留有一个供线圈骨架膨胀的间隙；在控制阀组件中，阀杆杆体上制有落入阀座上端部锥形开口的圆柱台锥体，且所述阀座锥形开口的阀座开口锥角A的角度大于阀杆圆柱台锥体角度的阀杆截锥体锥角B，阀座12上端部锥形开口的锥孔与中空结构阀杆4的截锥体配合，以形成阀杆4锥体下端的缩颈与阀座12上端部锥形开口之间和相配合的圆柱面之间有一个上大下小的环形间隙。
[0023]进一步地，连接线圈5的接线棒54和内骨架I之间的密封采用唇形密封圈53，当密封圈受到高压冲击时，唇形密封圈53的唇口紧压在内骨架I孔壁和接线棒54圆柱面上，再加上“O”形密封圈52的辅助密封作用，可以形成可靠的密封。
[0024]进一步的，由于所述零件的材质均为合金钢制成并经过热处理具有很高的硬度，因此在使用中其密封效果不会出现蜕化现象。
[0025]本发明相比于现有技术具还有如下有益效果:
散热效果好，电磁铁的可靠性进一步提高。本发明针对现有技术存在的电磁铁铁芯冷却效果差的不足之处，利用铁芯3的下圆柱直径与电磁铁壳体9的内孔直径之间留有供燃油流动的间隙，使得燃油除了可以从铁芯3的中心孔流出以外，还可以从铁芯3的外表面与电磁铁壳体9的内表面之间设有环形燃油流动的间隙之间同时流出，使得铁芯3的内外表面均有燃油流过，可以使电磁铁铁芯的冷却面积增加87%以上，从而使铁芯3的内外表面均能得到充分的冷却，保证了电磁铁的可靠性。
[0026]线圈和骨架不下移。本发明针对现有技术存在的因线圈和线圈骨架热胀冷缩引起线圈、骨架移位的不足之处，利用在线圈骨架51的上端面和铁芯3的凹槽的槽底留有0.2mm的膨胀间隙，可以使线圈5、线圈骨架51在发热时，可以在线圈骨架51中性面处分别向两端膨胀伸展，在冷却时两端也可以分别向中性面处回缩，从而可以保证长期工作后线圈骨架51的下平面不会突出到铁芯3的下端面以外，同时也不会扯拽导线，解决了因铁芯3热胀冷缩导致的线圈导线被扯断的问题。
[0027]消除了装配应力对铁芯导磁率的影响。本发明针对现有技术存在的电磁铁铁芯的装配应力影响铁芯导磁率的不足之处，利用固定在电磁铁壳体9的止口和内骨架之间的铁芯3上部的圆柱台肩胛，让铁芯3受压部位远离主磁通经过的路径，从而使铁芯3受压部位产生的压应力的分布区域也远离主磁通经过的路径，因而不会影响铁芯3的导磁系数，可以消除装配应力对电磁铁铁芯导磁系数的影响，使电磁铁在同样的磁场强度下产生更大的电磁力，从而提尚了电磁铁的效率。
[0028]本发明利用阀座12的中心孔直径为上大下小的具有0.0005到0.0Olmm的微量差另IJ，在阀杆4锥体下端的缩颈与阀座12上端部锥形开口之间存有的高压燃油进入阀杆4与阀座12相配合的圆柱面之间有一个上大下小的环形间隙中，在所述环形间隙中所充满的高压燃油使阀杆4对于阀座12的中心孔有自动定心作用，亦即使阀杆4的圆柱表面不会贴向阀座12的中心孔的任意一边，可以减少阀杆4与阀座12之间的摩擦力和液压夹紧力。
[0029]进一步的，本发明利用阀杆4下部的圆柱面上设有的两道环形均压槽，由于均压槽中的燃油压力是均匀的作用在阀杆的径向方向上，因此使得可能产生的液压夹紧力减少75%左右，对防治阀杆4与阀座12抱死和减少两个零件之间的摩擦力极为有利。因此可以减少液压夹紧力，使阀杆运动流畅。
[0030]内骨架和接线棒密封可靠。本发明针对现有技术存在的内骨架和接线棒密封不可靠的不足之处，在接线棒54和内骨架I之间加装唇形密封圈53，唇形密封圈53下端设计成唇形形状，当密封圈受到高压冲击时，唇形密封圈7的唇口紧压在内骨架12孔壁和接线棒10圆柱面上，再加上“O”形密封圈9的辅助密封作用，可以形成可靠的密封。
[0031]控制阀在开关过程中阀杆不发生振颤，动态响应更迅速，燃油喷射量更精确。本发明针对现有技术存在的阀杆的运动受液体压力影响、驱动功耗高、流量误差大、影响喷射量的精准度的不足之处，本发明利用阀座12上端部锥形开口的锥孔与阀杆4的截锥体配合，阀座12的锥形开口的阀座开口锥角A角度大于所述阀杆截锥体锥角B的角度，使得阀杆截锥体与阀座锥形开口两者接触面间的密封直径与阀杆4的圆柱面的直径相等，从而使得阀杆4锥体下端的缩颈与阀座12上端部锥形开口之间存有的高压油对阀杆4缩颈两侧的作用力相等，从而保证高压油对阀杆不会产生轴向力，由于阀杆不再承受高压液体的轴向液压力，也就不需要如现有技术那么大弹簧力来进行密封，所以可以减少开关控制阀所需要的功耗和流量误差，实现喷射量的精准控制，使得阀杆的运动不受液体压力影响。
[0032]进一步的，也是由于高压油对阀杆不会产生轴向力干扰，所以控制阀的开关均不会有颤振现象发生，从而可以提高喷射流量的精度。
[0033]动态响应快。本发明针对现有技术实心阀杆由于质量大使阀杆动态响应受到影响的不足之处，采用中空结构的阀杆4，由于质量很轻，有利于提高阀杆4的开关速度，因此可以缩短阀杆4的动态响应时间。
[0034]密封可靠，不会出现密封蜕化。本发明针对现有技术电控高压燃油喷射装置存在的阀座12与电控喷油器本体38之间使用塑性材料制成的密封圈进行径向密封的密封效果差、易于导致阀座孔变形和塑性材料易于老化的技术问题，本发明利用阀座12的下平面、活塞套44的上、下平面、电控喷油器本体38中心容腔的沉孔平面所构成的平面对平面的硬密封形式，只需要保证阀座12的下平面、活塞套44的上下平面、电控喷油器本体38中心容腔的沉孔平面的精度就能够保证与电控喷油器本体38的高压通油孔41相连接的活塞套44的高压进油孔18之间以及活塞套44与阀座12的通油孔43之间的密封。由于采用平面密封形式导致所述阀座12、活塞套44中心圆孔的变形比现有技术采用径向密封形式的变形量小得多，不会导致阀杆卡死。
[0035]进一步的，由于电控喷油器本体38中心容腔的密封平面为外露平面，使电控喷油器本体38加工变得更容易。
[0036]进一步的，由于所述零件的材质均为合金钢制成并经过热处理具有很高的硬度，因此在使用中其密封效果不会出现蜕化现象。
[0037]降低了制造成本。本发明针对现有技术控制阀零件多成本较高的不足之处，采用的阀杆4中部截锥体与阀座12上部的锥形开口密封，采用的阀杆4下部圆柱体与阀座12中心容腔的圆柱孔导向，不需密封球和密封球座，而且阀杆的下部圆柱面与阀座孔相配合，无需再增加导向套结构，因此避免了导向套螺纹与中孔的形位公差难以控制的因素，同时也减少了零件数量，从而降低了制造成本。
[0038]本发明针对现有技术采用的在电控喷油器本体38上加工低压回油斜孔39的回油方式所导致的加工困难的不足之处，本发明利用电控喷油器本体38与活塞杆42所形成的环形间隙45使从针阀和活塞配合间隙泄漏的燃油回到低压腔55，从而可以消除因电控喷油器本体需要加工长细回油孔导致加工困难的问题。使加工更容易。
[0039]本发明具有控制阀中心布置、外露平面硬密封、中心缝隙回油特点。
【附图说明】
[0040]图1是本发明的一种用于高压共轨供油系统的高可靠性电控高压燃油喷射装置的剖视图。
[0041]图2是现有技术的电控高压燃油喷射装置的剖视图。
[0042]图中:I内骨架，2电磁铁弹簧，3铁芯，4阀杆，5线圈，6衔铁，7阻尼弹簧，8垫片，9电磁铁壳体，1紧固螺套，11密封圈，12阀座，13垫片，14导向套，15紧固螺套，16密封球，17密封球座，18高压进油孔，19高压出油孔，20密封环，21密封环衬垫，22止挡凸台，23低压回油孔，24油嘴弹簧调整垫，25油嘴弹簧，26弹簧套筒，27针阀升程调整垫，28紧固螺套，29针阀体，30针阀，31高压的油孔，32盛油槽，33环形间隙，34喷孔，35进油滤芯，36进油螺栓，37进油螺栓密封垫，38电控喷油器本体，39低压回油斜孔，40通油凹槽，41高压通油孔，42活塞杆，43通油孔，44活塞套，45环形间隙，46开□垫片，47电磁铁弹簧调整垫，50斜油孔，51线圈骨架，52 “O”形密封圈，53唇形密封圈，54接线棒，55低压腔55，A阀座开口锥角，B阀杆截锥体锥角。
【具体实施方式】
[0043]参阅图1。在以下描述的实施例中，一种高可靠性电控高压燃油喷射装置，包括:由电磁铁组件和控制阀组件构成的前置控制部件、由活塞套和活塞杆构成的液力放大部件、由针阀和针阀体构成的燃油喷射部件、为电控高压燃油喷射装置提供高低压燃油流道、过滤、密封以及电控喷油器本体、进油组件、紧固螺套、转接螺套等零部件。电磁铁的铁芯3、衔铁6、阀杆4、阀座12、活塞套44、活塞杆42等零件采用中心布置方式，使上述零件与电控喷油器本体38同心。在电磁铁组件中，电磁铁壳体9外圆为多级直径，的中心容腔腔体的，铁芯3同心装配在电磁铁壳体9的多级直径容腔体内，电磁铁弹簧2轴向定位在内骨架I容腔端口与衔铁6之间，线圈骨架51包覆的线圈5被装配在铁芯3向下开口的凹槽中，铁芯3上部制有让铁芯3上端受压部位远离电磁铁主磁通经过路径的圆柱台肩胛，铁芯3的上端面上与内骨架I下端面接触，下端开设向下开口的环形凹槽，该环形凹槽内装配有被线圈骨架51包覆的线圈5，线圈骨架51与铁芯3环形凹槽顶部留有一个供线圈骨架膨胀的间隙。
[0044]一个外圆为多级直径且具有同心多级直径的中心容腔腔体的电磁铁壳体9，同心装配在电磁铁壳体9的外部起固定电磁铁作用的紧固螺套10固联在转接螺套48上，所述转接螺套48同心固连在电控喷油器本体38的外螺纹上，所述转接螺套48依次将阀座12、活塞套44固连在电控喷油器本体38的外露平面上，铁芯3装配在电磁铁壳体9中心容腔体内，电磁铁弹簧2轴向定位在内骨架I容腔端口与衔铁6之间，线圈骨架51包覆的线圈5被装配在铁芯3向下开口的凹槽中，所述线圈5导线两端分别与两个接线棒54相连接。铁芯3上部制有让铁芯3上端受压部位远离电磁铁主磁通经过的路径的圆柱台肩胛。铁芯3的上端面上与内骨架I下端面接触，铁芯3的上部制有的圆柱台的下台阶端面与电磁铁壳体9容腔上部台阶平面接触，通过电磁铁壳体9容腔上端开口滚压变形使铁芯3的圆柱台肩胛固连在内骨架I与电磁铁壳体9之间。在铁芯3的上部圆柱台肩胛面与相邻的电磁铁壳体9圆环形台阶面以及铁芯3的下圆柱直径与电磁铁壳体9的内孔直径之间留有供燃油流动的间隙，使得燃油除了可以从铁芯3的中心孔流出以外，还可以从铁芯3的外表面与电磁铁壳体9的内表面之间设有环形燃油流动的间隙之间同时流出，使得铁芯3的内外表面均有燃油流过，从而使铁芯3得到充分的冷却；铁芯3下端开设向下开口的环形凹槽，在铁芯3的环形凹槽内装配有被线圈骨架51包覆的线圈5，线圈骨架51与铁芯3凹槽顶部留有一个供线圈骨架膨胀的间隙。
[0045]具有中心腔体和上端为外露平面的电控喷油器本体38通过转接螺套48依次同心将活塞套44、阀座12、固连在电控喷油器本体38的上端平面上，紧固螺套15将垫片13固连在阀座12的台阶平面上。在活塞套44的中心圆形容腔上部同心制出高压出油孔19，在高压出油孔19上端制有斜孔与阀座12制有的的垂直孔相连通，并通过阀座12制有的斜孔直通至阀座12与阀杆4的缩颈所构成的容腔。活塞套44的另一侧制有一个与活塞套44的中心圆形容腔相连通的高压进油孔18，所述高压进油孔18下端通过一个垂直方向的孔与电控喷油器本体38上的高压通油孔41相连通。活塞套44上还制有一个斜油孔50(图中虚线所示)其下端与电控喷油器本体38的中心圆形容腔和活塞杆42所构成的环形间隙45相连通，其上端与阀座12上制有的低压回油孔23相连通，阀座12上制有的低压回油孔23又与低压腔55相连通，能够使得从针阀与针阀体以及活塞与活塞套的配合间隙中泄漏的燃油流到低压腔55中。阀座12上部同心制出圆锥形阀口，具有阶梯外圆和中空的阀杆4与所述阀座12圆锥形阀口下方同心制出的中心圆形容腔相配合，阀杆中部制有截锥体，所述截锥体为圆柱台锥体，落入阀座12上端部锥形开口的锥形孔中，且所述阀座12上端部锥形开口的锥角A大于所述阀杆中部的阀杆截锥体锥角B，两者接触面间的密封直径与阀杆4的圆柱面的直径相等，阀杆4中部锥体下端的缩颈与阀座12上端部锥形开口之间设有对阀杆4两端所受液体压力互相抵消的空槽。紧固螺套15下部中心容腔内制有止挡凸台22，通过调节垫片13的厚度改变所述止挡凸台22与阀杆4的园锥体上部台阶平面之间的间隙，用以控制阀杆行程。衔铁6同心安装在阀杆4的中部，衔铁6的上平面通过卡在阀杆4缩颈部位的开口垫片46限位，阻尼弹簧7支撑在衔铁与紧固螺套15之间，电磁铁弹簧2同心安装在阀杆4上部圆柱台肩胛上，所述电磁铁弹簧2与内骨架I之间同心安装电磁铁弹簧调整垫47用以调整电磁铁弹簧的预紧力，阀杆4在电磁铁弹簧2的作用下处于常闭状态。在电控喷油器本体38上部台阶面上同心安装垫片8，电磁铁壳体9同心安装在垫片8上面，通过调节垫片8的厚度来保证铁芯下端面与衔铁6上端面之间的间隙。铁芯3、内骨架I依次叠装在电磁铁壳体9的中心容腔中，通过电磁铁壳体9上端的收口使铁芯3被压紧在内骨架I与电磁铁壳体9之间。线圈5安装在铁芯3向下开口的环槽中，线圈5上部线圈骨架51的上平面与所述铁芯的环槽的槽底留有0.2mm的间隙。用紧固螺套10通过电磁铁壳体9固连在电控喷油器本体38上，用密封圈11对电磁铁壳体9和转接螺套48之间进行密封，用密封圈49对转接螺套48和电控喷油器本体38之间进行密封。
[0046]同心装配在具有与外圆柱面同心容腔腔体的电控喷油器本体38中心容腔腔体内的阀座12，紧固阀座12所用的垫片13和紧固螺套15，同心嵌入阀座12中心腔体的阀杆4，以及与阀杆4同心装配的阻尼弹簧7，衔铁6，垫片8和电磁铁弹簧9。阀杆4制有采用具有减轻质量的中空结构的盲孔，阀杆中部制有一个角度为B的截锥体，所述截锥体落入阀座12上端锥角为A的锥形开口中起密封作用，且所述阀座12上端部锥形开口的阀座开口锥角A大于阀杆截锥体的阀杆截锥体锥角B的角度，两者接触面间的密封直径与阀杆4的圆柱面的直径相等，阀杆4锥体下端的缩颈与阀座12上端部锥形开口之间设有对阀杆4两端所受液体压力互相抵消的空槽，其中，一侧空槽连通阀座12向下倾斜直通电控喷油器本体38下部的高压通油孔41。
[0047]在活塞套44的侧面制有的一个高压进油孔18与电控喷油器本体38侧面制有的高压通油孔41连接，并通过电控喷油器本体38侧面制有的斜孔与进油螺栓36的进油通道相通，进油螺栓密封垫37安装在进油螺栓36和体38之间起密封作用，进油螺栓36中间同心装有进油滤芯35，对燃油进行过滤。在电控喷油器本体38的下平面同心装配针阀体29和针阀30，在针阀体29的侧边制有倾斜的高压进油孔31与电控喷油器本体38—侧的高压通油孔41相连接，直通到进油螺栓36对应的斜孔。活塞套44的圆形中心容腔与具有阶梯外圆的活塞杆42相配合，活塞杆42的下端通过针阀升程调整垫27压在针阀30上平面的中心部位，在活塞杆42的顶部与活塞套44的圆形中心容腔形成一个可储存高压燃油的容积，所述该容积可以容纳来自高压进油孔18的高压燃油，当阀杆4处于关闭状态时活塞杆42的顶部的高压燃油使阀杆紧压在针阀30上，通过针阀30对针阀体29施加压力，当阀杆4抬起后控制阀处于打开状态，所述该容积内的高压燃油通过通油孔43与低压腔55形成通路，使活塞杆42的顶部的燃油压力降低，从而使活塞杆42对针阀30的压力减小。
[0048]在针阀体的中部制有盛油槽32，所述针阀体上的高压油孔31和盛油槽32、针阀体与针阀之间的环形间隙33相连接，并直通至针阀密封座面。针阀升程调整垫27安装在针阀30与活塞杆42之间用以调节针阀的升程，弹簧套筒26的内孔台阶面坐落在针阀上端平面上，油嘴弹簧调整垫24、油嘴弹簧25依次支撑在电控喷油器本体38下部台阶面与弹簧套筒26之间使针阀处于常闭状态。
[0049]进一步地，接线棒54和内骨架I之间的密封采用唇形密封圈53，当密封圈受到高压冲击时，唇形密封圈53的唇口紧压在内骨架I孔壁和接线棒54圆柱面上，再加上“O”形密封圈52的辅助密封作用，可以形成可靠的密封。
[0050]燃油喷射的装置工作时，线圈接通电源，在铁芯3与衔铁6之间的气隙产生磁通，使衔铁6产生向上的电磁力，克服电磁铁弹簧2的弹簧力使阀杆4向上运动，在阀座12的锥形开口与阀杆4的截锥体之间便形成了一个可供高压燃油流通的开口间隙，流出的高压燃油经由高压出油孔19、阀座12与阀杆4开口间隙、紧固螺套15的低压回油孔23流向I内骨架的低压腔55。此时活塞套44与活塞杆42的中心容腔中压力迅速降低，活塞杆上端受到的液压力也迅速降低，而经由电控喷油器本体的高压通油孔41、针阀体的高压进油孔31直通到针阀体的盛油槽32的高压燃油作用在针阀上的压力仍然很高，随着活塞套44与活塞杆42的中心容腔中压力进一步降低直到作用在针阀上高压燃油的压力能够克服油嘴弹簧的弹力和和活塞杆上部的液压力时，针阀30将通过针阀升程调整垫27推动活塞杆下端使活塞杆向上运动，高压燃油穿过针阀与针阀体的间隙从喷孔34喷出。
[0051]线圈断电后，在铁芯3与衔铁6之间的气隙的磁通消失，作用在衔铁6上的电磁力随之消失。阀杆4在电磁铁弹簧2的作用下关闭，高压出油孔19的流通路径被切断，活塞套44与活塞杆42的中心容腔中燃油压力迅速上升，作用在活塞杆42上端面的压力随之迅速上升，由于活塞杆42的直径大于针阀30的直径，活塞杆42将推动针阀一起下行，在油嘴弹簧的联合作用下使针阀关闭，喷油结束。
【主权项】
1.一种高可靠性电控高压燃油喷射装置，包括:由电磁铁组件、控制阀组件、活塞套和活塞杆构成的液力放大部件、由针阀和针阀体构成的燃油喷射部件、为电控高压燃油喷射装置提供高低压燃油流道、过滤、密封以及电控喷油器本体、进油组件、紧固螺套，其特征在于:在电磁铁组件中，电磁铁壳体(9)外圆为多级直径的中心容腔腔体，铁芯(3)同心装配在电磁铁壳体(9)的多级直径容腔体内，电磁铁弹簧(2)轴向定位在内骨架(I)容腔端口与衔铁(6)之间，线圈骨架(51)包覆的线圈(5)被装配在铁芯(3)向下开口的凹槽中，铁芯(3)上部制有让铁芯(3)上端受压部位远离电磁铁主磁通经过路径的圆柱台肩胛，铁芯(3)的上端面上与内骨架(I)下端面接触，下端开设向下开口的环形凹槽，该环形凹槽内装配有被线圈骨架(51)包覆的线圈(5)，线圈骨架(51)与铁芯(3)环形凹槽顶部留有一个供线圈骨架膨胀的间隙;在控制阀组件中，阀杆杆体上制有落入阀座上端部锥形开口的圆柱台锥体，且所述阀座(12)锥形开口的阀座开口锥角A的角度大于阀杆圆柱台锥体角度的阀杆截锥体锥角B，阀座上端部锥形开口的锥孔与中空结构阀杆(4)的截锥体配合，以形成阀杆(4)锥体下端的缩颈与阀座(12)上端部锥形开口之间和相配合的圆柱面之间有一个上大下小的环形间隙。2.如权利要求1所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:在铁芯(3)的上部圆柱台肩胛面与相邻的电磁铁壳体(9)圆环形台阶面以及铁芯(3)的下圆柱直径与电磁铁壳体(9)的内孔直径之间留有供燃油流动的间隙，同时，在线圈注塑物的上端面和铁芯(3)底端环形凹槽的槽底留有0.2_的膨胀间隙。3.如权利要求1所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:紧固螺套(10)通过电控喷油器本体(38)的外螺纹将电磁铁壳体(9)、垫片(8)同心固连在电控喷油器本体(38)的中心容腔平面上。4.如权利要求1所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:铁芯(3)的上端面与内骨架(I)下端面接触，上部制有的圆柱台的下台阶端面与电磁铁壳体(9)容腔上部台阶平面接触，通过电磁铁壳体(9)容腔上端开口滚压变形使铁芯(3)的圆柱台肩胛固连在内骨架(I)与电磁铁壳体(9)之间。5.如权利要求1所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:在铁芯(3)的上部圆柱台肩胛面与相邻的电磁铁壳体(9)圆环形台阶面以及铁芯(3)的下圆柱直径与电磁铁壳体(9)的内孔直径之间留有供燃油流动的间隙。6.如权利要求1所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:具有中心腔体和中心容腔平面电控喷油器本体(38)，通过紧固螺套(15)电控喷油器本体(38)的内螺纹依次同心将垫片(13)、阀座(12)、活塞套(44)固连在电控喷油器本体(38)的中心容腔沉孔平面上，使连通所述阀座(12)、活塞套(44)、电控喷油器本体(38)的通油孔(43)、高压进油孔(18)、高压出油孔(19)、高压通油孔(41)全部坐落在阀座(12)、活塞套(44)、电控喷油器本体(38)之间接触的平面之内。7.如权利要求6所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:在活塞套(44)的中心圆形容腔上部同心制出高压出油孔(19)，在高压出油孔(19)上端制有斜孔与阀座(12)制有的的垂直孔相连通，并通过阀座(12)制有的斜孔直通至阀座(12)与阀杆(4)的缩颈所构成的容腔。8.如权利要求7所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:活塞套(44)的一侧制有一个与活塞套(44)的中心圆形容腔相连通的高压进油孔(18)，所述高压进油孔(18)下端通过一个垂直方向的孔与电控喷油器本体(38)上的高压通油孔(41)相连通;所述活塞套(44)上还制有一个斜油孔(50)，活塞套(44)下端与电控喷油器本体(38)的中心圆形容腔和活塞杆(42)所构成的环形间隙(45)相连通，上端与阀座(12)上制有的低压回油孔(23)相连通，阀座(12)上制有的低压回油孔(23)又与低压腔(55)相连通，使得从针阀与针阀体以及活塞与活塞套的配合间隙中泄漏的燃油流到低压腔(55)中。9.如权利要求1所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:阀座(12)上部同心制出圆锥形阀口，具有阶梯外圆和中空的阀杆(4)与所述阀座(12)圆锥形阀口下方同心制出的中心圆形容腔相配合，阀杆(4)截锥体落入阀座(12)上端部锥形开口的锥形孔中，中部锥体下端的缩颈与阀座(12)上端部锥形开口之间设有对阀杆(4)两端所受液体压力互相抵消的空槽，其中，空槽的一侧连通阀座(12)向下倾斜直通电控喷油器本体(38)下部的高压通油孔(41)。10.如权利要求8所述的高可靠性电控高压燃油喷射装置，其特征在于:活塞套(44)的圆形中心容腔与具有阶梯外圆的活塞杆(42)相配合，活塞杆(42)的下端通过针阀升程调整垫(27)压在针阀(30)上平面的中心部位，在活塞杆(42)的顶部与活塞套(44)的圆形中心容腔形成一个可储存高压燃油的容积腔，该容积腔容纳来自高压进油孔(18)的高压燃油，当阀杆(4)处于关闭状态时活塞杆(42)的顶部的高压燃油使阀杆紧压在针阀(30)上，通过针阀(30)对针阀体(29)施加压力，当阀杆(4)抬起后控制阀处于打开状态，该容积腔内的高压燃油通过通油孔(43)与低压腔(55)形成通路，使活塞杆(42)的顶部的燃油压力降低，从而使活塞杆(42)对针阀(30)的压力减小。
【文档编号】F02M61/16GK106050501SQ201610626118
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月2日
【发明人】朱元宪, 宋厚杭, 姚守理, 张明超, 蔡林峰, 徐刚, 薛莹莹
【申请人】成都威特电喷有限责任公司