基于针阀升程调节的可变喷油规律电控喷油器

1.本发明涉及的是一种柴油机燃油系统，具体地说是喷油器。


背景技术：

2.电控喷油器具有控制灵活、响应快、控制精度高等优点，但随着排放法规的日益严格，柴油机的燃烧及排放性能需求对于燃油喷射系统的控制提出了更高的要求，更高的喷油压力、更快的响应速度、更加灵活可控的喷油规律等将是未来柴油机燃油喷射系统的发展趋势。
3.想要实现喷油规律的灵活可控，一般采用双阀协同控制的增压式电控喷油器，其中一个阀控制喷油，另一个阀控制增压，通过改变燃油压力来控制喷油规律曲线形状。然而在这种控制方式下，喷油器各腔室压力变化响应不迅速、不稳定，且往往需要喷油器内部留有较大的空间安装增压装置，或在喷油器外部接入增压装置，导致燃油系统的尺寸增大，因此需要采用其它喷油规律控制方式，尽可能在不增加燃油系统尺寸的前提下实现喷油规律可变。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供能够保证喷油器燃油压力稳定的同时实现喷油规律灵活可变的基于针阀升程调节的可变喷油规律电控喷油器。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.本发明基于针阀升程调节的可变喷油规律电控喷油器，其特征是：包括先导阀控制部分、控制腔部分和自上而下设置的蓄压腔壁、电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板、喷嘴，喷嘴里设置针阀，针阀外部套有升程调节阀，升程调节阀下方的针阀加工有凸台，针阀与喷嘴之间形成盛油槽，蓄压腔壁里设置高压油路，高压油路经过电磁阀块、先导阀块、上量孔板、下量孔板、喷嘴并连通盛油槽，喷嘴底部设置喷孔。
7.本发明还可以包括：
8.1、所述先导阀控制部分包括电磁铁、控制阀、升程调节控制阀，电磁阀设置在电磁阀块里，电磁阀里安装控制阀复位弹簧，控制阀设置在先导阀块里，升程调节控制阀套于控制阀外部，二者之间留有间隙，升程调节控制阀和控制阀下端齐平，并与上量孔板形成平面密封，控制阀的中部和升程调节控制阀的中部均加工有凸缘，控制阀伸出至升程调节控制阀外，并安装衔铁，控制阀复位弹簧的两端分别为衔铁和电磁阀块，位于先导阀块里且升程调节控制阀外的控制阀套有升程调节控制阀复位弹簧。
9.2、所述控制腔部分包括由下量孔板、升程调节阀、针阀围成的内控制腔以及由下量孔板、喷嘴、升程调节阀围成的外控制腔，内控制腔里安装针阀复位弹簧，外控制腔里安装升程调节阀复位弹簧，下量孔板里分别设置内进油节流孔、外进油节流孔，内进油节流孔分别连通内控制腔和高压油路，外进油节流孔分别连通外控制腔和高压油路，上量孔板里分别设置内回油节流孔和外回油节流孔，内回油节流孔连通内控制腔，外回油节流孔连通
外控制腔，内回油节流孔和外回油节流孔均通往控制阀和升程调节控制阀下端与上量孔板形成的密封面。
10.3、在喷射准备阶段，电磁铁的线圈不通电，控制阀和升程调节控制阀分别在控制阀复位弹簧和升程调节控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板形成平面密封，高压燃油进入高压油路后分为两路，一路流入喷嘴与针阀之间形成的盛油槽；另一路流入控制腔部分，高压油路内的高压燃油分别通过内进油节流孔和外进油节流孔进入内控制腔和外控制腔，内控制腔和外控制腔的高压燃油分别通过内回油节流孔和外回油节流孔通往控制阀和升程调节控制阀与上量孔板形成的密封面，升程调节阀受升程调节阀复位弹簧预紧力以及液压力共同作用而处于其下限位，针阀受针阀复位弹簧预紧力以及液压力共同作用而落座于喷嘴加工的阀座上。
11.4、进行矩形喷油规律的喷射时，如果对电磁铁的线圈通低电位，衔铁受到的电磁力与控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧的预紧力而带动控制阀向上抬起，直到控制阀中部的凸缘与升程调节控制阀的凸缘锁定，控制阀不再上升，控制阀下端的平面阀打开，内控制腔的高压燃油通过内回油节流孔、控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔内燃油压力降低，同时高压油路内高压燃油通过内进油节流孔对内控制腔内燃油进行补充，内回油节流孔直径大于内进油节流孔直径，内控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀下端液压力大于内控制腔的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针阀开始抬起，直至针阀中部的凸台锁定于升程调节阀的下端，针阀不再上升，高压燃油从喷孔喷出。
12.5、当对电磁铁的线圈通高电位时，衔铁受到的电磁力与控制阀和升程调节控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧和升程调节控制阀复位弹簧的预紧力之和而先后带动控制阀、升程调节控制阀向上抬起，直到控制阀中部的凸缘与升程调节控制阀的凸缘锁定、升程调节控制阀到达其上限位置，控制阀不再上升，控制阀下端的平面阀、升程调节控制阀下端的平面阀先后打开，内控制腔的高压燃油通过内回油节流孔、控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，外控制腔的高压燃油通过外回油节流孔、升程调节控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔和外控制腔内的燃油压力均降低，同时高压油路内高压燃油分别通过内进油节流孔和外进油节流孔对内控制腔和外控制腔内燃油进行补充，内回油节流孔直径大于内进油节流孔直径，外回油节流孔直径大于外进油节流孔直径，内控制腔和外控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀和升程调节阀下端的液压力大于内控制腔和外控制腔的液压力、针阀复位弹簧和升程调节阀复位弹簧的弹力之和，针阀和升程调节阀均开始抬起，直至针阀中部的凸台锁定于升程调节阀的下端、升程调节阀到达其上限位置，针阀不再上升，高压燃油从喷孔喷出。
13.6、进行靴形喷油规律的喷射时，先对电磁铁的线圈通低电位，衔铁受到的电磁力与控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧的预紧力而带动控制阀向上抬起，直到控制阀中部的凸缘与升程调节控制阀的凸缘锁定，控制阀不再上升，控制阀下端的平面阀打开，内控制腔的高压燃油通过内回油节流孔、控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔内燃油压力降低，同时高压油路内高压燃油通过内进油节流孔对内控制腔内燃油进行补充，内回油节流孔直径大于内进油节流孔直径，内控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀下端液压力大于内控制腔的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针
阀开始抬起，直至针阀中部的凸台锁定于升程调节阀的下端，针阀不再上升，高压燃油从喷孔喷出；随着喷油过程的进行，对电磁铁的线圈通高电位，衔铁受到的电磁力与控制阀和升程调节控制阀下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧和升程调节控制阀复位弹簧的预紧力之和，控制阀带动升程调节控制阀向上抬起，直到升程调节控制阀到达其上限位置，升程调节控制阀下端的平面阀打开，外控制腔的高压燃油通过外回油节流孔、升程调节控制阀与上量孔板的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，外控制腔内的燃油压力降低，同时高压油路内高压燃油通过外进油节流孔对外控制腔内燃油进行补充，外回油节流孔直径大于外进油节流孔直径，外控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀和升程调节阀下端的液压力大于内控制腔和外控制腔的液压力、针阀复位弹簧和升程调节阀复位弹簧的弹力之和，升程调节阀抬起，针阀再次上升，直至升程调节阀到达其上限位置，针阀也停止上升，高压燃油从喷孔喷出。
14.7、喷油结束后，电磁铁的线圈处于断电状态，控制阀和升程调节控制阀分别在控制阀复位弹簧和升程调节控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板形成平面密封，内控制腔和外控制腔均不回油，高压油路内的高压燃油分别通过内进油节流孔和外进油节流孔进入内控制腔和外控制腔，使腔内压力恢复，升程调节阀受升程调节阀复位弹簧弹力以及液压力共同作用而处于其下限位，针阀受针阀复位弹簧弹力以及液压力共同作用而落座于喷嘴加工的阀座上，燃油停止喷射。
15.本发明的优势在于：本发明可以通过一个电磁阀接通不同的电位决定针阀升程的限位，改变喷油器嘴端燃油流通面积，从而实现喷油规律曲线形状的灵活可变，得到满足不同工况需求的喷油规律，有利于改善柴油机缸内的燃烧、降低排放污染物。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图；
17.图2为先导阀控制部分结构示意图；
18.图3为控制腔部分结构示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
20.结合图1-3，本发明的基于针阀升程调节的可变喷油规律电控喷油器由紧固帽1、蓄压腔壁2、蓄压腔3、紧帽4、高压油路5、先导阀控制部分6、先导阀块7、升程调节阀8、喷孔9、针阀10、喷嘴11、控制腔部分12、下量孔板13、上量孔板14、电磁阀块15和接口16组成。蓄压腔壁2、电磁阀块15、先导阀块7、上量孔板14、下量孔板13、喷嘴11自上而下安装，并通过定位销连接，先导阀控制部分6、控制腔部分12自上而下安装在喷油器内，紧固帽1与蓄压腔壁2、紧帽4与蓄压腔壁2均通过螺纹紧固在一起。升程调节阀8为中空结构，针阀10安装在其内部，针阀10与升程调节阀8、升程调节阀8与喷嘴11分别形成了运动偶件。
21.蓄压腔壁2内开有容积较大的蓄压腔3，上部通过接口16与高压燃油源相连，下部通过高压油路5流经喷油器内的控制腔部分12及喷嘴11，流入控制腔部分12的高压燃油分别通过内进油节流孔28和外进油节流孔29进入内控制腔27和外控制腔25，流入喷嘴11的燃油充满针阀10周围的空间。
22.先导阀控制部分6包括电磁铁17、衔铁18、升程调节控制阀复位弹簧19、升程调节控制阀20、控制阀21、控制阀复位弹簧22。控制阀21安装在升程调节控制阀20内，且存在间隙以便回油和对电磁铁17进行冷却，控制阀21的中部和升程调节控制阀20中空的中部均加工有凸缘，两个凸缘之间留有一定间隙，控制阀21上端超出升程调节控制阀20，下端与升程调节控制阀20下端齐平，并与上量孔板14形成平面密封，分别隔断内控制腔27和外控制腔25内燃油与低压燃油。控制阀21上端安装有衔铁18，衔铁18上空一定距离安装有电磁铁17，电磁铁17中空以便安装控制阀复位弹簧22。升程调节控制阀复位弹簧19安装于升程调节控制阀20上端。
23.内控制腔27和外控制腔25分别通过内进油节流孔28和外进油节流孔29与高压油路5连通，内控制腔27和外控制腔25的燃油分别通过内回油节流孔30和外回油节流孔23通往控制阀21和升程调节控制阀20下端与上量孔板14形成的密封面。内控制腔27和外控制腔25下方分别安装有针阀10和升程调节阀8，针阀10和升程调节阀8与下量孔板13之间分别装有针阀复位弹簧26和升程调节阀复位弹簧24，针阀10下端加工成锥面与喷嘴11形成密封，分别隔断喷油器内高压燃油与喷孔9窜入的燃气。针阀10中部加工有凸台，距离升程调节阀8下端有一定长度。
24.本发明的基于针阀升程调节的可变喷油规律电控喷油器主要能够实现矩形和靴形两种喷油规律曲线形状的燃油喷射。进行矩形喷油规律的喷射时，分为两种情况，一种是对电磁铁17的线圈通低电位，另一种是对电磁铁17的线圈通高电位。进行靴形喷油规律的喷射时，先对电磁铁17的线圈通低电位，再对电磁铁17的线圈通高电位。其工作过程如下：
25.在喷油器喷射准备阶段，电磁铁17的线圈不通电，控制阀21和升程调节控制阀20分别在控制阀复位弹簧22和升程调节控制阀复位弹簧19预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板14形成平面密封。高压燃油先后通过接口16、蓄压腔3、高压油路5进入喷油器内的连通腔室，主要分为两路，一路流入喷嘴11与针阀10之间形成的环形区域；另一路流入控制腔部分12，高压油路5内的高压燃油分别通过内进油节流孔28和外进油节流孔29进入内控制腔27和外控制腔25，内控制腔27和外控制腔25的高压燃油分别通过内回油节流孔30和外回油节流孔23通往控制阀21和升程调节控制阀20与上量孔板14形成的密封面。升程调节阀8受升程调节阀复位弹簧24预紧力以及液压力共同作用而处于其下限位，针阀10受针阀复位弹簧26预紧力以及液压力共同作用而落座于喷嘴11加工的阀座上。
26.进行矩形喷油规律的喷射时，如果对电磁铁17的线圈通低电位，衔铁18受到的电磁力与控制阀21下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧22的预紧力而带动控制阀21向上抬起，直到控制阀21中部的凸缘与升程调节控制阀20的凸缘锁定，控制阀21不再上升，控制阀21下端的平面阀打开，内控制腔27的高压燃油通过内回油节流孔30、控制阀21与上量孔板14的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔27内燃油压力降低，同时高压油路5内高压燃油通过内进油节流孔28对内控制腔27内燃油进行补充，由于内回油节流孔30直径大于内进油节流孔28直径，因此内控制腔27内燃油压力持续降低，直到针阀10下端液压力大于内控制腔27的液压力与针阀复位弹簧26弹力之和，针阀10开始抬起，直至针阀10中部的凸台锁定于升程调节阀8的下端，针阀10不再上升，高压燃油从喷孔9喷出。
27.当对电磁铁17的线圈通高电位时，衔铁18受到的电磁力与控制阀21和升程调节控制阀20下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧22和升程调节控制阀复位弹簧19的预紧力
之和而先后带动控制阀21、升程调节控制阀20向上抬起，直到控制阀21中部的凸缘与升程调节控制阀20的凸缘锁定、升程调节控制阀20到达其上限位置，控制阀21不再上升，控制阀21下端的平面阀、升程调节控制阀20下端的平面阀先后打开，由于控制阀20开启的速度较快，控制阀21和升程调节控制阀20下端的平面阀几乎同时打开。内控制腔27的高压燃油通过内回油节流孔30、控制阀21与上量孔板14的间隙进入低压油路，外控制腔25的高压燃油通过外回油节流孔23、升程调节控制阀20与上量孔板14的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔27和外控制腔25内的燃油压力均降低，同时高压油路5内高压燃油分别通过内进油节流孔28和外进油节流孔29对内控制腔27和外控制腔25内燃油进行补充，由于内回油节流孔30直径大于内进油节流孔28直径，外回油节流孔23直径大于外进油节流孔29直径，因此内控制腔27和外控制腔25内燃油压力持续降低，直到针阀10和升程调节阀8下端的液压力大于内控制腔27和外控制腔25的液压力、针阀复位弹簧26和升程调节阀复位弹簧24的弹力之和，针阀10和升程调节阀8均开始抬起，直至针阀10中部的凸台锁定于升程调节阀8的下端、升程调节阀8到达其上限位置，针阀10不再上升，高压燃油从喷孔9喷出。
28.进行靴形喷油规律的喷射时，先对电磁铁17的线圈通低电位，衔铁18受到的电磁力与控制阀21下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧22的预紧力而带动控制阀21向上抬起，直到控制阀21中部的凸缘与升程调节控制阀20的凸缘锁定，控制阀21不再上升，控制阀21下端的平面阀打开，内控制腔27的高压燃油通过内回油节流孔30、控制阀21与上量孔板14的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，内控制腔27内燃油压力降低，同时高压油路5内高压燃油通过内进油节流孔28对内控制腔27内燃油进行补充，由于内回油节流孔30直径大于内进油节流孔28直径，因此内控制腔27内燃油压力持续降低，直到针阀10下端液压力大于内控制腔27的液压力与针阀复位弹簧26弹力之和，针阀10开始抬起，直至针阀10中部的凸台锁定于升程调节阀8的下端，针阀10不再上升，高压燃油从喷孔9喷出。随着喷油过程的进行，对电磁铁17的线圈通高电位，衔铁18受到的电磁力与控制阀21和升程调节控制阀20下端的液压力共同克服控制阀复位弹簧22和升程调节控制阀复位弹簧19的预紧力之和，控制阀21带动升程调节控制阀20向上抬起，直到升程调节控制阀20到达其上限位置，升程调节控制阀20下端的平面阀打开，外控制腔25的高压燃油通过外回油节流孔23、升程调节控制阀20与上量孔板14的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，外控制腔25内的燃油压力降低，同时高压油路5内高压燃油通过外进油节流孔29对外控制腔25内燃油进行补充，由于外回油节流孔23直径大于外进油节流孔29直径，因此外控制腔25内燃油压力持续降低，直到针阀10和升程调节阀8下端的液压力大于内控制腔27和外控制腔25的液压力、针阀复位弹簧26和升程调节阀复位弹簧24的弹力之和，升程调节阀8抬起，针阀10再次上升，直至升程调节阀8到达其上限位置，针阀10也停止上升，高压燃油从喷孔9喷出。
29.喷油结束后，电磁铁17的线圈处于断电状态，控制阀21和升程调节控制阀20分别在控制阀复位弹簧22和升程调节控制阀复位弹簧19预紧力及液压力的作用下，下端与上量孔板14形成平面密封，内控制腔27和外控制腔25均不回油。高压油路5内的高压燃油分别通过内进油节流孔28和外进油节流孔29进入内控制腔27和外控制腔25，使腔内压力恢复。升程调节阀8受升程调节阀复位弹簧24弹力以及液压力共同作用而处于其下限位，针阀10受针阀复位弹簧26弹力以及液压力共同作用而落座于喷嘴11加工的阀座上，燃油停止喷射。