电控喷油器
专利汇可以提供电控喷油器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种电控 喷油器 ，它包括：高速电控 阀 、喷油器体、喷油嘴等。高速电控阀安装在喷油器体上部，喷油嘴固定在喷油器体下端，喷油嘴针阀下端是倒锥型圆锥体和喷油嘴下端倒锥型圆锥腔相对应共同构成可变喷口，在喷油时，喷口随着指令要求进行变化，燃油不再受喷孔的截流限制，实现了真正意义上的喷油率控制，可广泛应用在各种 内燃机 的电控共轨燃油系统中。，下面是电控喷油器专利的具体信息内容。
1：一种电控喷油器主要由高速电控阀、喷油器体、 喷油嘴构成，高速电控阀安装在喷油器体上部，阀壳上 有带线束导向插口的 塑料罩，喷油嘴固定在喷油器体 下端，喷油 器体上有回油油道接口和共轨高压燃油分 配管接口、带孔凸耳或外螺纹，内有回油油道和高压油 道，其特征在于：高速电控阀(1)阀芯(9)的上段是细圆 柱体，下端是双锥面圆锥体，阀座(6)被阀壳(5)压在喷 油器体(2)里，阀座(6)下端中心处有排油量孔(7)，阀座 (6)外圆面上有凹槽(57)，通过阀座(6)内油道把排油量 孔(7)和回油油道(45)连通，阀座(6)下面和指令活塞(14) 之间是压力腔(15)和排油量孔(7)相通，指令活塞(14)中心 处有出油量孔(18)同压力腔(15)相通，阀芯(9)的上端从 阀座(6)下端中心处向上穿出阀座(6)同街铁(11)结合， 阀芯(9)下端双锥面圆锥体正好置于压力腔中，排油量孔 (7)和出油量孔(18)之间，并有相应的上下活动距离， 在街铁(11)上面有回位弹簧(34)，阀芯(9)和阀座(6)是 精细研磨偶件，指令活塞(14)和喷油器体(2)是精细研磨 偶件，阀芯(9)、阀座(6)、排油量孔(7)、指令活塞(14)、阀芯 (9)下端双锥面圆锥体和出油量孔(18)都在同一条中心线 上，排油量孔(7)直径小于阀芯(9)下端双锥面圆锥体上 锥面(10)直径，出油量孔(18)直径小于双锥面圆锥体下锥 面(20)直径，指令活塞(14)下面的控制室(17)里面有指令 活塞(14)的回位弹簧(38)，出油量孔(18)下端同控制室(17) 相通，进油量孔(19)把高压油道(13)和控制室(17) 连通， 喷油嘴(3)里面针阀(23)上段是细圆柱体，向上插在喷 油器体(20)内，并套有回位弹簧(24)，回位弹簧(24)下端 顶在喷油嘴(3)的上端，回位弹簧(24)上端顶在压力调整 块(25)的下面，压力调整块(25)套在针阀(23)上并固定， 在压力调整块(25)上面有压力缓冲装置顶在指令活塞 (14)的导向部(16)下端，喷油嘴(3)下端有一顶角在上底 面在下的倒锥形圆锥腔，针阀(23)下端有一个和倒锥形 圆 锥腔相对应的即顶角在上底面在下的倒锥型 圆锥 体(32)，倒锥形圆锥腔内锥面(28)锥角 端有环形凹槽 (35)跟喷油嘴(3)内高压油道(22)连通，喷油嘴(3)内 高压油道(22)跟喷油器体(2)里的高压油道(13)相通， 倒锥形圆锥腔内锥面(28)和倒锥型圆锥体(32)外锥面(27) 共同构成可变喷口(61)，指令活塞(14)、喷油嘴(3)、针阀 (23)、倒锥腔和针阀(23)下端倒锥型圆锥体(32)是在同一 条中心线上，针阀(23)和喷油嘴(3)是精细研磨配对偶件。
2：根据权利要求1所述电控喷油器，其特征在于：压 力调整块(25)上的压力缓冲装置是压力缓冲弹簧(37)， 其上端顶在指令活塞(14)导向部(16)下端，其下端顶在 压力调整块(25)上。
3：根据权利要求1所述电控喷油器，其特征在于： 压力调整块(25)上的压力缓冲装 置是压力缓冲垫块 (36)，其上端顶在指令活塞(14)导向部(16)下端，垫块(36) 下端顶在压力调整块(25)上。
4：根据权利要求1所述电控喷油器，其特征在于： 喷油嘴(3)是用固定螺母(21)固定在喷油器体(2)下端。
5：根据权利要求1所述电控喷油，其特征在于：喷 油嘴(3)是用自身螺纹直接同喷油器体(2)连接固定在 一起。
6：根据权利要求1至5任一项所述电控喷油器， 其特征在于：针阀(23)下端倒型圆锥体(32)外锥面(27) 和喷油器(3)下端倒锥形圆锥腔内锥面(28)上有弧形浅斜 槽(31)，其长度小于所在锥面的宽度。
7：根据权利要求6所述电控喷油器，其特征在于： 喷油嘴(3)下端倒锥形圆锥腔锥角(41′)其锥角度等于 针阀(23)下端倒锥型圆锥体(32)锥角(40′)的锥角度， 可变喷口(61)在关闭状态时，内锥面(28)跟外锥面(27) 正好严密摄合在一起。
8：根据权利要求6所述电控喷油器，其特征在于：针 阀(23)下端倒锥型圆锥体(32)锥角(40″)锥角度大于喷 油嘴(3)下端倒锥形圆锥腔锥角(41″)锥角度，可变喷口 (61)在关闭状态时，倒锥型圆锥体(32)锥面(27)外缘 和倒锥形圆锥腔内锥面(28)外缘紧密摄合，两锥面之间有 一夹角∠a(29)。
9：根据权利要求中6所述电控喷油器，其特征在于： 针阀(23)下端倒锥型圆锥体(32)锥角(40)锥角度小于喷油 嘴(3)下端倒锥形圆锥腔内锥角(41)锥角度，可变喷口 (61)在关闭状态时，倒锥型圆锥体(32)外锥面(27)和倒 锥形圆锥腔内锥面(28)内缘紧密摄合，两锥面之间有夹 角∠b(43)。
所属技术领域
背景技术
因为喷油孔是燃油的最终出口，所以喷油孔的不可调控限制了 喷油特性和喷雾特性，使喷油器在发动机各种工况下无法达到理想 的喷油效果，从算式 中可以看出，当单位时间t和单 次喷油量L一定时，喷油雾化质量m等于喷油压力pinj与喷油孔横 截面积d的比值m，此比值m与pinj成正比，与d成反比，在pinj 一定时d要是设定值较大(大负荷工况)，在小负荷工况特别是怠速 工况时，由于L小m就小，引起发动机怠速不稳或怠速过高，是发 动机怠速排放居高不下的重要原因，还使发动机怠速油耗过高，在d 设定值较小时(中小负荷时)使发动机在大负荷工况工作时单位时 间内供油量不足，只能延长喷油持续期，来满足发动机大负荷工况 的喷油量需求，这样就等于延长了扩散燃烧的时间，使发动机热效 率恶化功率下降，油耗增加，并使排气中碳烟微粒增加，pinj升高 后，同油量喷油持续时间缩短了，但是在高速大负荷时，油束穿透 距离增长，油雾撞壁量增加，雾化不好，并且现技术中提高pinj又 存在着一系列技术难题。
内开式喷油器的另一个缺点是：针阀密封锥面与座面之间的节 流效应，使压力室中的燃油压力真正的喷油压力较低而喷孔一定， 导致发动机在中小负荷特别是怠速时节流效应更明显，燃油雾化质 量m较小，雾化不良。
内开式喷油器的第三个缺点是：压力室容积的存在。尽管采用了 所谓VCO型喷油嘴，但是压力室容积还是存在(包括各喷孔总容 积)，减小压力室容积是降低HC、CO的有效办法之一，实验表明当 用压力室容积0.2-0.3mm喷油嘴代替0.6-1.0mm的喷油嘴时，HC 的排放可降低50％左右。
还有就是现有技术中电控共轨燃油系统中的喷油器都和日本电 装公司的ECD-U2电控共轨燃油系统中的电控喷油器x1、x2相近， 所以都是压力+时间控制，即喷油压力一定时由电磁阀通电时间的长 短来决定喷油量，由进油量孔和出油量孔的流量特性来决定针阀 的升降速率，在喷油压力一定时，针阀的升降速度决定喷油器的响 应特性，同时也决定喷油率的图形形状，当针阀的升降速度高时， 喷油率图形也越陡，反之，针阀升降速度缓慢时喷油率的图形也就 变的较缓，针阀升降速率等于控制室内的压力变化，由出油量孔与 进油量孔和控制活塞直径之间的比值决定。当控制活塞直径一定， 出油量孔小于进油量孔时，针阀上升速度相对慢，而下降速度相对 快，而出油量孔大于进油量孔时针阀上升快而下降相对较缓。
在出油量孔等于进油量孔时针阀升降图形为两边相等的正弦波 形，即喷油率图形也呈正弦波型，要想使喷油率图形呈前缓后急 的形状，出油量孔就必须小于进油量孔，并且进油量孔相对于控制 活塞直径要足够大才能保证断油干脆，但出油量孔相对于控制活塞 直径也要足够大，过小会使针阀上升速度过慢而影响喷油器的响应 特性，出油量孔直径的大小又受电磁阀所能承受的最大压力所限 制，出油量孔直径过大会使电磁阀负截压力大，电磁线圈发热甚而 烧坏。
以上所述以电装公司ECD-U2为代表的电控燃油喷射系统，其技 术难点就是出油量孔直径，进油量孔直径和控制活塞直径三者之间 的参数确定问题，也正是这个问题(进出油量孔直径尽可能达到± 1％的液体流量差)，限制了ECD-U2为代表的电控燃油喷射系统的 响应特性，即出油量孔直径，进油量孔直径和控制活塞直径的设计 灵活性较窄，以但确定也就决定了喷油率形状的倾斜度，在喷油压 力一定时，喷油量只能通过指令脉冲的宽窄(占空比)来控制。
总上所述现有的电控喷油器还没有达到真正意义上的喷油率控 制，使电控喷油器不能很好的适应发动机的需要，特别是负荷变 化大(即供油量变化大)的高速大功率内燃机的喷油需要。
发明内容
本发明是通过提供具有下述结构的电控喷油器来实现的，本发 明电控喷油器由：喷油器体、高速电控阀、喷油嘴等构成，所述喷 油器体上有共轨高压燃油分配管接口、回油油管接口、安装用带螺 栓孔的凸耳或安装固定用外螺纹，内有高压油道、回油油道、进油 量孔、指令活塞套、定位销、电控阀的阀座腔等，所述高速电控阀 可以是装在阀壳里的高速电磁阀，阀壳把阀座压在喷油器体里阀座 座腔中，阀座中心处有排油量孔，排油量孔通过阀座外圆面上的环 形油槽和阀座里的油道同喷油器体内回油油道连通，阀座下面和指 令活塞之间是压力腔，并同排油量孔相通，指令活塞中心处有出油 量孔和压力腔相通，高速电控阀阀芯上端呈细圆柱型，从阀座下端 中心处向上穿出阀座同街铁结合，上面有回位弹簧，阀芯下端是 双锥面圆锥体，正好置于压力腔中排油量孔和出油量孔之间，并有 一定的上下活动距离，排油量孔直径小于阀芯下端双锥面圆锥体上 锥面直径，出油量孔直径小于芯下端双锥面圆锥体下锥面直径，在 高速电控阀不通电(没有喷油指令)时，阀芯在回位弹簧的作用下 下行，阀芯下端双锥面体下锥面正好压在指令活塞上端出油量孔上 口，关闭出油量孔，指令活塞下面是控制室，出油量孔下端同控制 室相通，喷油器体内高压油道通过进油量孔同控制室相通，控制室 里有指令活塞回位弹簧，指令活塞下段是导向部，喷油嘴用连接装 置固定在喷油器体下端，其针阀上端超出喷油嘴上端伸进喷油器体 里，针阀回位弹簧套在针阀上端，其下端顶在喷油嘴上，上端顶在 针阀上端的压力调整块下面，压力调整块是一个中心有孔的钢块套 在针阀上端并固定，压力调整块上面有压力缓冲装置，其缓冲装置 上端顶在指令活塞导向部下端，针阀下端是顶角在上底面在下的倒 锥型圆锥体(以下简称：倒锥型圆锥体)，喷油嘴下端中心处有一 个跟针阀下端倒锥型圆锥体相对应即顶角在上底面在下的倒锥形圆 锥腔(以下简称：倒锥形圆锥腔)，在倒锥形圆锥腔的锥角端有环形 凹槽，并跟高压油道相通，倒锥形圆锥腔内锥面跟倒锥型圆锥体外 锥面构成可变喷口，高速电控阀阀芯和阀座是精细研磨配对偶件， 指令活塞同喷油器体是精细研磨配对偶件，喷油嘴和针阀是精细研 磨配对偶件，高速电控阀阀座、排油量孔、阀芯、阀芯下端双锥面 圆锥体、指令活塞、出油量孔、喷油嘴和针阀都在同一条中心线 上，所有精细研磨配对偶件其间隙是0.0025毫米左右。
所述压力调整块上的压力缓冲装置可以是压力缓冲弹簧，其上端 顶在指令活塞导向部下端，下端顶在压力调整块上。
所述压力调整块上的压力缓冲装置可以是缓冲垫块，可以是金属 材料或非金属材料做成的缓冲垫块，其上端顶在指令活塞导向部 下端，其下端顶在压力调整块上。
所述喷油嘴可以用连接螺母固定在喷油器体下端。
所述喷油嘴可以用自身螺纹同喷油器体连接固定在喷油器体下 端。
所述喷油嘴下端倒锥形圆锥腔内锥角度可以等于针阀下端倒锥 型圆锥体锥角度，在变喷口呈关闭状态时，两锥面正好严密摄 合。
所述喷油嘴下端倒锥形圆锥腔锥角度可以小于针阀下端倒锥型 圆锥体锥角度，在可变喷口呈关闭状态时，倒锥型圆锥体外锥面外 缘和喷油嘴下端倒锥形圆锥腔内锥面外缘摄合在一起，两锥面之间 有夹角∠a。
所述喷油嘴下端倒锥形圆锥腔内锥角可以大于针阀下端倒锥型 圆锥体锥角度，在可变喷口呈关闭状态时，倒锥形圆锥腔内锥面 内缘和倒锥型圆锥体外锥面摄合，两锥面之间有一夹角∠b。
所述针阀下端倒锥型圆锥体锥面上和喷油嘴下端倒锥形圆锥腔 内锥面上可以有弧形浅斜槽，其长度必须小于所在锥面的长度。
由于采用了上述结构，喷油嘴针阀可以严格按照控制指令进行 开启和关闭，由于喷油嘴针阀是倒锥型外开式，喷油嘴针阀开启 下行的过程就是喷油嘴喷油的过程，在整个喷油过程中，喷油孔总 横截面积是随着喷油针阀行程距离的长短来变化的，实现了喷油 孔的可调，保证了喷油器在相同燃油压力不同负荷不同转速时可以 在相同喷油时长内喷出不同油量的要求，做到真正控制喷油率，让 喷油率按照喷油指令(电脉冲)的高低来变化，而不再是按照喷油 指令(电脉冲)的宽窄(时间)来变化，在燃油压力一定时，可以 在相同喷油时长内得到不同喷油量，可以在同样喷油时长内，同样 喷油量的情况下得到较高的喷油雾化质量，可满足大功率内燃机在 小负荷低转速工况工作的需要，同时又可以满足大功率发动机高转 速大负荷工况工作的需要，也就是说，由于喷孔的可变功能，可使 发动机特别是大功率高速内燃机在小负荷转速工作时得到较高的燃 油雾化质量，促进燃烧，降低内燃机在小负荷低转速工作时有害物 的排放，可使发动机在大负荷高转速时，相同喷油量喷油时长缩 短，即缩短了扩散燃烧的时长，提高了内燃机的平均有效压力， 即提高了内燃机燃油效率，使内燃机耗油率降低，同时也降低了内 燃机在大负荷工况工作时由于喷油时间延长因起后期扩散燃烧不良 带来的未燃碳氢、一氧化碳和微粒等有害排放，由于倒锥型外开式 喷油器缩短了发动机在大负荷高转速时同油量的喷油时长，使喷油 器的响应速度更高，可以把每循环喷油过程分成多段喷射，缩短主 喷射和预喷射的间割时长，是降低噪音、氮氧化物和微粒排放的重 要手段。
倒锥型外开式喷油器的可变喷口即是燃油的最终出口，环形凹 槽内的燃油压力即最终喷油压力，消除了内开式喷油器座锥面的 节流效应，因此提高了低油量喷油时的喷油压力，所以提高了低油 量喷油时的喷雾质量，没有压力室外也就没有了因压力室而产生 未燃碳氢排放高的问题。
双锥面阀芯可以使喷油器不再完全依靠进油量孔和出油量孔的流 量差来使控制活塞动作，进而使控制活塞的动作更快，使喷油针 阀关闭迅速，断油干脆，缩短后期的扩散燃烧，倒锥型外开式喷油 器针阀的倒锥角度设计自由度相对较宽，能更好的与发动机活塞尺 寸相匹配，组成较为理想的燃烧室形状，使燃烧更完全，进一步降 低排放污染，喷油针阀下端倒锥型圆锥体锥面上弧形浅槽的导向作 用，可使喷出的油雾呈螺旋状，再跟压缩空气涡流进行匹配，使燃 油更好更快的扩散到压缩空气中，油气混合更均匀，螺旋状油雾延 长了油雾在燃烧室里的运动路线，使油雾的撞壁量减少，跟空气的 混合机会增多，再加上适当的空气涡流会让油气混合更理想，并让 燃烧火焰呈涡旋运动防止火焰淬息，减少燃烧死角，使燃油燃烧更 彻底，更完全，减少油耗降低排放。
附图说明
下面结合附图和几个具体实施例对本发明电控喷油器进一步详 细说明：
图1：是本发明电控喷油器第一实施例剖面图(高速电控阀不 通电时)。
图2：是本发明电控喷油器第二实施例剖面图(高速电控阀不 通电时)。
图3：是本发明电控喷油器第三实施例剖面图(高速电控阀不 通电时)。
图4、5、6：是本发明电控喷油器的基本工作原理图。
图7：是图1所示电控喷油器A处(可变喷口)放大图。
图8：是图7所示电控喷油器可变喷口在小负荷低喷油量喷油 时的剖面图。
图9：是图7所示电控喷油器可变喷口在大负荷高喷油量喷油 时的剖面图。
图10：是图8所示电控喷油器可变喷口燃油在弧形浅槽的导 向作用下呈螺旋状喷雾时的平面剖视图。
图11：是图1所示电控喷油器的侧面剖视图。
图12：是图2所示本发明电控喷油器B处(可变喷口)的放 大图。
图13：是图3所示本发明电控喷油器C处(可变喷口)的放 大图。
具体实施方式
图2和图12示出了本发明电控喷油器第二个实施例：在本实施 例中针阀23上端压调整块25上的压力缓冲装置是压力缓冲垫块 36，此垫块36可以是金属垫块也可以是非金属垫块，垫块36上端 顶在指令活塞14的导向部16下端，喷油嘴3上端面是凹型，喷油 嘴3和喷油器体2用自身螺纹连接固定在一起，喷油嘴3上有安装 固定用外螺纹58，喷油嘴3下端倒锥形圆锥腔内锥角41′锥角度和 针阀23下端倒锥型圆锥体32锥角40′锥角度相同，可变喷口61在 关闭状态时倒锥形圆锥腔内锥面28和倒锥型圆锥体32外锥面27紧 密摄合在一起，除上述不同，其它结构均和第一实施例相同。
图3和图13示出了本发明电控喷油器第三个实施例：本实施例 中针阀23上端压力调整块25上面压力缓冲装置是塑料垫块36，其 上端顶在指令活塞14导向部16下端，针阀23下端倒锥型圆锥体32 锥角40″锥角度小于喷油嘴3下端倒锥形圆锥腔内锥角41″锥角 度，可度喷61在关闭时，倒锥形圆锥腔内锥面28内缘同倒锥型 圆锥体32外锥面27紧密摄合，在两锥面之间有夹角∠b43，在夹角 ∠b43内，倒锥形圆锥腔内锥面28和倒锥型圆锥体32外锥面27上 有弧形浅斜槽31，除上不同，其它均和第一实施例相同。
从以上三个实施例中可以看出，本发明电控喷油器一些特征可 以互换，如第一实施例中喷油嘴3也可以和第二实施例一样，用 自身螺纹同喷油器体2连接固定在一起，而第二实施例中喷油嘴3 也可以用固定螺母21将其固定在喷油器体2下端，如针阀23 下端倒锥型圆锥体32锥角40的锥角度也可以小于或等于喷油嘴3 下端倒锥形圆锥腔锥角41锥角度，同样第二和第三实施倒中可变喷 口61也可以和第一实施倒一样。还有第一实施例中压力缓冲装置也 可以和第二第三实施例中的压力缓冲装置互换。如第二实施例中喷 油嘴3上外螺纹可以换用第一实施例中带螺栓孔的凸耳，同样第一 实施例也可以换用第二实施例中的外螺纹。还有圆锥腔内锥面28或 圆锥体32锥面27上的弧形浅斜槽可以同是左旋或同是右旋。
图8、图9示出了图7可变喷口在不同喷油要求(指令)下喷油 时喷口的开度变化，图8示出的是低供油量要求时喷口开度，图9 示出的是高喷油量要求时喷口开度。
图10示出了油束在倒锥型圆锥体32外锥面27和倒锥形圆锥腔 内锥面28上弧形浅斜槽31的导向作用下，喷出螺旋状油雾时的情 况。
图4、图5、图6共同示出了本发明电控喷油器的基本工作原 理。
图4所示本发明电控喷油器在高速电控阀不通电(没有喷油指 令)时，阀芯9在回位弹簧34的作用下下行关闭指令活塞14中心 处出油量孔18，指令活塞14在回位弹簧38和高压燃油压力的作用 下，保持在上止点，针阀23在回位弹簧24的涨力下，关闭可变喷 口61(不喷油)。
图5是高速电控阀1通电(有喷油指令)时，阀芯9被吸 起，出油量孔18打开同的时关闭排油量孔7，高压燃油从出油量 孔18中溢出，控制室17压力下降，同时高压燃油在压力腔15中产 生压力推动指令活塞14下行压迫针阀23，打开可变喷口61，高压 燃油从可变喷口61中喷出(喷油)。
图6所示高速电控阀1断电(停止喷油指令)时，阀芯9在回 位弹簧34的压力作用下下行打开排油量孔7同时关闭出油量孔 18，压力腔15中压力消失，指令活塞14在高压燃油和回位弹簧38 的压力下立即回到上止点，针阀23在回位弹簧24的涨力作用下 迅速关闭可变喷口61(停止喷油)。
注释
倒锥型圆锥体是指顶角在上底面在下的圆锥体。
倒锥形圆锥腔是指顶角在上底面在下的圆锥腔。
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