CN116591876B - 一种速率可调的集成式喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了应用于喷油器领域的一种速率可调的集成式喷油器，本发明通过喷油嘴阀针与主壳体间的结构设计，当进油管路进油油压发生变化时，供油仓通过调节油路传递至调节囊体也发生变化，当油压增大时，调节囊体的膨胀量变大，使第一张紧弹簧存储的弹性势能增大，因此在上压仓关闭时，喷油嘴阀针利用下压仓油压上移的动作速率得到降低，进而避免了高压喷油过量的现象，同理，当油压降低时，调节囊体的膨胀量变小，第一张紧弹簧存储的弹性势能减小，使喷油嘴阀针上移阻力降低，进而提升其上移速率，避免了低压喷油不足的现象，本发明结构简单，能自主根据油路的油压进行喷油速率的调节，以达到降低能耗的目的，具有市场前景，适合推广应用。

Description

一种速率可调的集成式喷油器

技术领域

本申请涉及喷油器领域，特别涉及一种速率可调的集成式喷油器。

背景技术

集成式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。

理想的柴油机喷油规律往往能够根据整机的工况特点及性能需求进行调整，例如，在柴油机转速较大的工况范围，单次主喷射即能满足整机的动力需求，而在柴油机转速较小的工况范围，整机的经济性能、排放性能下降，噪声严重，此时需要通过合适的喷射方式来优化缸内燃烧，从而降低油耗和噪声，减小颗粒物和氮氧化物的排放。

当气缸燃烧需要短时间内喷射大量燃油时，现有喷油器可通过增大回油节流孔直径提高控制腔的回油速率和加速针阀开启，但同时会使控制回油量增加，从而降低燃油系统的液压效率和柴油机的经济性，现有技术中通过设置多台泵实现高低压供油，这种方式造成可变喷油速率系统结构复杂，增加制造成本，增加可靠性故障，而且在进行高低压切换时，供油泵的响应速度较慢，造成发动机的性能下降，为此我们提出一种速率可调的集成式喷油器来解决以上问题。

发明内容

本申请目的在于设计一种集成式喷油器，其可自动根据供油油压的变化，进行自适应的喷油速率调节，以此达到内燃机的运行平稳性，降低能耗的目的，相比现有技术提供一种速率可调的集成式喷油器，通过主壳体和喷头的设计，其中喷头通过锁紧套固定在主壳体的底端，主壳体的顶部可拆卸式连接有顶盖，主壳体的内设有供油仓，喷头内沿其轴线方向滑动连接有喷油嘴阀针，喷头的底部设有与喷油嘴阀针相匹配的喷油嘴，喷头在喷油嘴阀针的顶部和底部分别设有上压仓、下压仓；

上压仓的顶部沿其轴线方向滑动连接有调节环，调节环与上压仓间夹接有调节囊体，喷油嘴阀针与调节环间夹接有第一张紧弹簧；

主壳体一侧设有用于向供油仓提供油压的进油管路，供油仓的一侧通过供料油路与下压仓连通设置，供料油路的输出端通过分流管与上压仓连通设置，供油仓的另一侧通过调节油路与调节囊体连通设置，供油仓与上压仓间设有执行机构，执行机构用于封堵分流管。

进一步的，执行机构包括固定在供油仓与上压仓间的电磁环，电磁环内滑动连接有与其相匹配的永磁杆，永磁杆的顶端延伸至供油仓内并与供油仓间夹接有第二张紧弹簧，永磁杆的底端固定有连杆，分流管与上压仓的连接节点间设有与连杆底端相对应的封堵槽。

进一步的，连杆的底端固定有上下对称设置的上阀芯、下阀芯，主壳体内设有与上阀芯、下阀芯一一相匹配的阀座。

进一步的，上阀芯、下阀芯呈锥形阀芯结构，上阀芯、下阀芯的锥尖相对设置，连杆上移时，下阀芯与其阀座对合密封，连杆下移时，上阀芯与其阀座对合密封。

进一步的，第二张紧弹簧为高强度抗疲劳弹簧结构，第二张紧弹簧具有驱使连杆远离封堵槽上移的弹力，电磁环在通电条件下具有驱使永磁杆下移并带动连杆底端对合封堵槽的磁斥力。

进一步的，第一张紧弹簧为高强度抗疲劳弹簧结构，第一张紧弹簧具有驱使喷油嘴阀针下移并封堵喷油嘴的弹力。

进一步的，调节囊体的膨胀量与进油管路的油压成正比关系。

进一步的，顶盖的底端固定有滤网，进油管路的输出端延伸至滤网内并为供油仓提供油压。

进一步的，滤网的顶部设有两组密封环，密封环的外径不小于供油仓的内径，两组密封环在滤网外壁与供油仓内壁间形成环形密闭空间，滤网在环形密闭空间的一侧设有连通孔，进油管路的输出端延伸至环形密闭空间内。

进一步的，永磁杆延伸至供油仓的顶端固定有液压传感器，顶盖上设有接线端子，液压传感器、电磁环距通过接线端子连接ECU。

相比于现有技术，本申请的优点在于：

（1）本发明通过带有第一张紧弹簧、调节环、调节囊体的喷油嘴阀针与带有进油管路、供油仓、调节油路、供料油路、分流管、的主壳体间的相互配合，在实际使用的过程中，当执行机构未通电的情况下，永磁杆在第二张紧弹簧的弹力作用下上移，使连杆的底端与封堵槽分离，进而使分流管呈开启状，此时供油仓内的油压通过供料油路、分流管分流至上压仓和下压仓内，上压仓和下压仓内油压相同，喷油嘴阀针受第一张紧弹簧的弹力下移，并封堵喷油嘴。

（2）当执行机构通电的情况下，永磁杆在电磁环的磁吸力作用下克服第二张紧弹簧的弹力下移，使连杆的底端对合进封堵槽内，此时使分流管呈闭合状，上压仓内油压消失，下压仓内的油压顶升喷油嘴阀针克服第一张紧弹簧的弹力上移，实现喷油嘴开启喷油的动作。

（3）在升喷油嘴阀针下移闭合的状态下，当进油管路进油油压发生变化时，供油仓通过调节油路传递至调节囊体也发生变化，当油压增大时，调节囊体的膨胀量变大，推动调节环压缩第一张紧弹簧，使其存储的弹性势能增大，因此在上压仓关闭失压的情况下，喷油嘴阀针利用下压仓油压上移的动作速率得到降低，进而避免了高压喷油过量的现象，同理，当油压降低时，调节囊体的膨胀量变小，第一张紧弹簧存储的弹性势能减小，使喷油嘴阀针上移阻力降低，进而提升其上移速率，避免了低压喷油不足的现象，本发明结构简单，能自主根据油路的油压进行喷油速率的调节，以达到降低能耗的目的，具有市场前景，适合推广应用。

（4）通过带有上阀芯、下阀芯的连杆设计，使连杆在永磁杆的带动下发生上下方向的位移时，能有效封堵供油仓与上压仓，实时保持二者的密闭隔绝性，从而有效避免供油仓油压直接对上压仓内油压产生影响，进而提升了执行机构执行动作时的及时性和有效性。

（5）通过带有密封环、连通孔的滤网设计，使进油管路的供油会经过滤网的二次过滤再流入供油仓内，进而避免了油液内细小的未过滤颗粒进入喷油器内部，造成喷油器内部零件磨损加剧的现象发生，有效提升了喷油器的使用寿命，同时通过滤网安装在顶盖上的设计，在维护时，只需拆卸顶盖，更换滤网，即可实现滤网内杂质的清理，维护便捷高效。

（6）通过带有液压传感器的永磁杆设计，可通过液压传感器可实时监测进油管路输送至供油仓内的油压数据，进而反馈至ECU，由ECU根据油压强度，适应性的调节电磁环的通电强度，进而满足永磁杆的位移速率与供油仓内的油压强度成反比，油压越低，则永磁杆受电磁环的磁吸力越强，位移速率越快，进而满足低油压下的高速率喷油效果。

附图说明

图1为本申请的正面结构示意图；

图2为本申请的底面结构示意图；

图3为本申请的爆炸结构示意图；

图4为本申请中提出的喷油嘴阀针及其组件的爆炸结构示意图；

图5为本申请中提出的执行机构及其组件的结构示意图；

图6为本申请中提出的主壳体的剖面结构示意图；

图7为本申请的剖面结构示意图；

图8为图7中A部的放大结构示意图；

图9为本申请中提出的顶盖的结构示意图；

图10为本申请中提出的喷油嘴阀针下移闭合时的内部油路示意图；

图11为本申请中提出的喷油嘴阀针上移开启时的内部油路示意图；

图12为本申请中提出的调节囊体调节第一张紧弹簧压缩量的状态示意图。

图中标号说明：

主壳体1、进油管路11、供油仓12、调节油路13、供料油路14、分流管141、上压仓15、阀座16、封堵槽17、顶盖2、接线端子21、滤网22、密封环23、连通孔24、锁紧套3、喷头4、喷油嘴41、下压仓42、喷油嘴阀针5、第一张紧弹簧51、调节环52、调节囊体53、电磁环6、执行机构7、永磁杆71、第二张紧弹簧72、连杆73、下阀芯731、上阀芯732、液压传感器74。

实施方式

实施例将结合说明书附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

本发明提供了一种速率可调的集成式喷油器，请参阅图1-12，包括主壳体1和喷头4，喷头4通过锁紧套3固定在主壳体1的底端，主壳体1的顶部可拆卸式连接有顶盖2，主壳体1的内设有供油仓12，喷头4内沿其轴线方向滑动连接有喷油嘴阀针5，喷头4的底部设有与喷油嘴阀针5相匹配的喷油嘴41，喷头4在喷油嘴阀针5的顶部和底部分别设有上压仓15、下压仓42；上压仓15的顶部沿其轴线方向滑动连接有调节环52，调节环52与上压仓15间夹接有调节囊体53，喷油嘴阀针5与调节环52间夹接有第一张紧弹簧51；主壳体1一侧设有用于向供油仓12提供油压的进油管路11，供油仓12的一侧通过供料油路14与下压仓42连通设置，供料油路14的输出端通过分流管141与上压仓15连通设置，供油仓12的另一侧通过调节油路13与调节囊体53连通设置，供油仓12与上压仓15间设有执行机构7，执行机构7用于封堵分流管141。

需要说明的是，在本实施例中，执行机构7包括固定在供油仓12与上压仓15间的电磁环6，电磁环6内滑动连接有与其相匹配的永磁杆71，永磁杆71的顶端延伸至供油仓12内并与供油仓12间夹接有第二张紧弹簧72，永磁杆71的底端固定有连杆73，分流管141与上压仓15的连接节点间设有与连杆73底端相对应的封堵槽17。

其中，连杆73的底端固定有上下对称设置的上阀芯732、下阀芯731，主壳体1内设有与上阀芯732、下阀芯731一一相匹配的阀座16，上阀芯732、下阀芯731呈锥形阀芯结构，上阀芯732、下阀芯731的锥尖相对设置，连杆73上移时，下阀芯731与其阀座16对合密封，连杆73下移时，上阀芯732与其阀座16对合密封。

通过带有上阀芯732、下阀芯731的连杆73设计，使连杆73在永磁杆71的带动下发生上下方向的位移时，能有效封堵供油仓12与上压仓15，实时保持二者的密闭隔绝性，从而有效避免供油仓12油压直接对上压仓15内油压产生影响，进而提升了执行机构7执行动作时的及时性和有效性。

进一步的，在本实施例中，第二张紧弹簧72为高强度抗疲劳弹簧结构，第二张紧弹簧72具有驱使连杆73远离封堵槽17上移的弹力，电磁环6在通电条件下具有驱使永磁杆71下移并带动连杆73底端对合封堵槽17的磁斥力，第一张紧弹簧51为高强度抗疲劳弹簧结构，第一张紧弹簧51具有驱使喷油嘴阀针5下移并封堵喷油嘴41的弹力，调节囊体53的膨胀量与进油管路11的油压成正比关系。

本发明通过带有第一张紧弹簧51、调节环52、调节囊体53的喷油嘴阀针5与带有进油管路11、供油仓12、调节油路13、供料油路14、分流管141、的主壳体1间的相互配合，在实际使用的过程中，当执行机构7未通电的情况下，永磁杆71在第二张紧弹簧72的弹力作用下上移，使连杆73的底端与封堵槽17分离，进而使分流管141呈开启状，此时供油仓12内的油压通过供料油路14、分流管141分流至上压仓15和下压仓42内，上压仓15和下压仓42内油压相同，喷油嘴阀针5受第一张紧弹簧51的弹力下移，并封堵喷油嘴41；

当执行机构7通电的情况下，永磁杆71在电磁环6的磁吸力作用下克服第二张紧弹簧72的弹力下移，使连杆73的底端对合进封堵槽17内，此时使分流管141呈闭合状，上压仓15内油压消失，下压仓42内的油压顶升喷油嘴阀针5克服第一张紧弹簧51的弹力上移，实现喷油嘴41开启喷油的动作；

在升喷油嘴阀针5下移闭合的状态下，当进油管路11进油油压发生变化时，供油仓12通过调节油路13传递至调节囊体53也发生变化，当油压增大时，调节囊体53的膨胀量变大，推动调节环52压缩第一张紧弹簧51，使其存储的弹性势能增大，因此在上压仓15关闭失压的情况下，喷油嘴阀针5利用下压仓42油压上移的动作速率得到降低，进而避免了高压喷油过量的现象，同理，当油压降低时，调节囊体53的膨胀量变小，第一张紧弹簧51存储的弹性势能减小，使喷油嘴阀针5上移阻力降低，进而提升其上移速率，避免了低压喷油不足的现象，本发明结构简单，能自主根据油路的油压进行喷油速率的调节，以达到降低能耗的目的，具有市场前景，适合推广应用。

实施例

本发明提供了一种速率可调的集成式喷油器，请参阅图1-12，其中与实施例1中相同或相应的部件采用与实施例1相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例1的区别点：

顶盖2的底端固定有滤网22，进油管路11的输出端延伸至滤网22内并为供油仓12提供油压，其中，滤网22的顶部设有两组密封环23，密封环23的外径不小于供油仓12的内径，两组密封环23在滤网22外壁与供油仓12内壁间形成环形密闭空间，滤网22在环形密闭空间的一侧设有连通孔24，进油管路11的输出端延伸至环形密闭空间内。

通过带有密封环23、连通孔24的滤网22设计，使进油管路11的供油会经过滤网22的二次过滤再流入供油仓12内，进而避免了油液内细小的未过滤颗粒进入喷油器内部，造成喷油器内部零件磨损加剧的现象发生，有效提升了喷油器的使用寿命，同时通过滤网22安装在顶盖2上的设计，在维护时，只需拆卸顶盖2，更换滤网22，即可实现滤网22内杂质的清理，维护便捷高效。

进一步的，在本实施例中，永磁杆71延伸至供油仓12的顶端固定有液压传感器74，顶盖2上设有接线端子21，液压传感器74、电磁环6距通过接线端子21连接ECU。

通过带有液压传感器74的永磁杆71设计，可通过液压传感器74可实时监测进油管路11输送至供油仓12内的油压数据，进而反馈至ECU，由ECU根据油压强度，适应性的调节电磁环6的通电强度，进而满足永磁杆71的位移速率与供油仓12内的油压强度成反比，油压越低，则永磁杆71受电磁环6的磁吸力越强，位移速率越快，进而满足低油压下的高速率喷油效果。

以上所述，仅为本申请结合当前实际需求采用的最佳实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此。

Claims (10)

1.一种速率可调的集成式喷油器，包括主壳体（1）和喷头（4），其特征在于，所述喷头（4）通过锁紧套（3）固定在主壳体（1）的底端，所述主壳体（1）的顶部可拆卸式连接有顶盖（2），所述主壳体（1）内设有供油仓（12），所述喷头（4）内沿其轴线方向滑动连接有喷油嘴阀针（5），所述喷头（4）的底部设有与喷油嘴阀针（5）相匹配的喷油嘴（41），所述喷头（4）在喷油嘴阀针（5）的顶部和底部分别设有上压仓（15）、下压仓（42）；

所述上压仓（15）的顶部沿其轴线方向滑动连接有调节环（52），所述调节环（52）的上部与上压仓（15）的顶部间夹接有调节囊体（53），所述喷油嘴阀针（5）与调节环（52）间夹接有第一张紧弹簧（51）；

所述主壳体（1）一侧设有用于向供油仓（12）提供油压的进油管路（11），所述供油仓（12）的一侧通过供料油路（14）与下压仓（42）连通设置，所述供料油路（14）的输出端通过分流管（141）与上压仓（15）连通设置，所述供油仓（12）的另一侧通过调节油路（13）与调节囊体（53）连通设置，所述供油仓（12）与上压仓（15）间设有执行机构（7），所述执行机构（7）用于封堵分流管（141）。

2.根据权利要求1所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述执行机构（7）包括固定在供油仓（12）与上压仓（15）间的电磁环（6），所述电磁环（6）内滑动连接有与其相匹配的永磁杆（71），所述永磁杆（71）的顶端延伸至供油仓（12）内并与供油仓（12）间夹接有第二张紧弹簧（72），所述永磁杆（71）的底端固定有连杆（73），所述分流管（141）与上压仓（15）的连接节点间设有与连杆（73）底端相对应的封堵槽（17）。

3.根据权利要求2所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述连杆（73）的底端固定有上下对称设置的上阀芯（732）、下阀芯（731），所述主壳体（1）内设有与上阀芯（732）、下阀芯（731）一一相匹配的阀座（16）。

4.根据权利要求3所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述上阀芯（732）、下阀芯（731）呈锥形阀芯结构，所述上阀芯（732）、下阀芯（731）的锥尖相对设置，所述连杆（73）上移时，所述下阀芯（731）与其阀座（16）对合密封，所述连杆（73）下移时，所述上阀芯（732）与其阀座（16）对合密封。

5.根据权利要求2所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述第二张紧弹簧（72）为高强度抗疲劳弹簧结构，所述第二张紧弹簧（72）具有驱使连杆（73）远离封堵槽（17）上移的弹力，所述电磁环（6）在通电条件下具有驱使永磁杆（71）下移并带动连杆（73）底端对合封堵槽（17）的磁斥力。

6.根据权利要求1所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述第一张紧弹簧（51）为高强度抗疲劳弹簧结构，所述第一张紧弹簧（51）具有驱使喷油嘴阀针（5）下移并封堵喷油嘴（41）的弹力。

7.根据权利要求1所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述调节囊体（53）的膨胀量与进油管路（11）的油压成正比关系。

8.根据权利要求2所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述顶盖（2）的底端固定有滤网（22），所述进油管路（11）的输出端延伸至滤网（22）内并为供油仓（12）提供油压。

9.根据权利要求8所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述滤网（22）的顶部设有两组密封环（23），所述密封环（23）的外径不小于供油仓（12）的内径，两组所述密封环（23）在滤网（22）外壁与供油仓（12）内壁间形成环形密闭空间，所述滤网（22）在环形密闭空间的一侧设有连通孔（24），所述进油管路（11）的输出端延伸至环形密闭空间内。

10.根据权利要求8所述的一种速率可调的集成式喷油器，其特征在于，所述永磁杆（71）延伸至供油仓（12）的顶端固定有液压传感器（74），所述顶盖（2）上设有接线端子（21），所述液压传感器（74）、电磁环（6）通过接线端子（21）连接ECU。