一种燃料喷射阀的制作方法

1.本发明涉及发动机燃料喷射技术领域，尤其涉及一种燃料喷射阀。


背景技术：

2.随着排放法规的不断升级，市场对柴油机减排要求越来越高，这就对柴油机燃油供给系统提出了更高的要求，要求柴油发动机具有更加精准的喷射量、喷射时刻、喷射一致性以及更高的喷射压力。共轨喷油器作为共轨系统终端执行器，其性能好坏将直接影响柴油发动机缸内燃烧性能，从而影响柴油发动机排放。为减小系统能耗，共轨喷油器结构形式已由有静态泄漏发展至中间进油无静态泄漏。cn101743494b公开了一种极高压无静态泄漏共轨喷油器的典型结构，该结构在长针阀头部设置了一个确定的节流阀位，节流阀位与燃料雷诺数无关地产生一个稳定的压力降，使得节流效果与燃料的温度无关，由此在针阀上实现恒定的关闭力以保证针阀快速关闭。cn109681360a公开了一种用于燃料喷射阀的长针阀，明确规定了长针阀节流段的节流范围，通过确定节流范围使得在节流段两端产生压降范围，从而保证燃油能够在稳定可控的范围内进行喷射，且提高了喷油器的响应速度。上述两个专利申请公开了现有共轨喷油器的常用结构，即在长针阀头部设置一确定的节流阀位或节流段，此节流阀位或节流段固定在针阀的某个位置并与针阀成为一体，通过节流阀位或节流段进行节流，从而使节流阀位或节流段两端产生压降保证喷射阀可以快速响应。但是，上述方案中节流阀位或节流段在喷射阀工作过程中节流量是一定的，如节流过小，喷射阀开启响应快，但关闭响应慢；如节流过大，喷射阀关闭响应快，开启响应慢，开启响应和关闭响应两者不可兼顾。而且，上述方案中由于节流阀位或节流段的存在会在喷射阀喷油过程产生节流作用，导致针阀头部实际喷射压力较燃油系统的工作压力低很多。此外，上述方案中的节流阀位或节流段一般为扁位结构且存在导向段，针阀结构复杂，对加工精度要求较高，加工成本高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种燃料喷射阀，能够解决燃料喷射阀现有结构中无法兼顾开启响应和关闭响应的问题，且能提高有效喷油压力；结构简单，加工精度要求低，降低加工成本。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种燃料喷射阀，包括：
6.喷射阀体，所述喷射阀体具有用于容纳燃油的高压腔；
7.阀套，所述阀套连接于所述喷射阀体并封堵所述高压腔的一端，所述阀套具有第一容纳腔；
8.针阀体组件，所述针阀体组件可拆卸连接于所述喷射阀体的一端并封堵所述高压腔的另一端，所述针阀体组件具有第二容纳腔，所述针阀体组件远离所述阀套的一端设置有至少一个喷孔；
9.长针阀，所述长针阀滑动安装于所述第一容纳腔和所述第二容纳腔内，且与所述阀套之间形成控制腔，所述控制腔连通所述高压腔，所述长针阀为一体式结构，所述长针阀能够周期性开启或者封堵所述喷孔；以及
10.耦合套组件，所述耦合套组件滑动套设于所述长针阀上，所述耦合套组件与所述喷射阀体之间具有过流间隙，所述过流间隙一端连通所述高压腔，另一端设置有用于连通所述喷孔的油嘴蓄压腔，所述过流间隙被配置为调节所述高压腔和所述油嘴蓄压腔之间的压力差。
11.作为本发明的一种优选结构，所述长针阀包括依次连接的第一调节段、连接段和第二调节段，所述第一调节段滑动连接于所述第一容纳腔内，所述第二调节段滑动连接于所述第二容纳腔内，所述连接段的两端分别具有第一阶梯面和第二阶梯面，所述耦合套组件滑动套设于所述第二调节段并能够抵接所述第二阶梯面。
12.作为本发明的一种优选结构，所述耦合套组件包括：
13.耦合套，所述耦合套可滑动地套装于第二调节段外；
14.耦合套调压弹簧，所述耦合套调压弹簧设置于所述油嘴蓄压腔内，所述耦合套调压弹簧的一端连接所述耦合套，另一端连接所述针阀体组件，所述耦合套调压弹簧用于向所述耦合套施加第一预紧力以抵接所述第二阶梯面。
15.作为本发明的一种优选结构，所述针阀体组件包括：
16.针阀体，所述针阀体的一端设置有至少一个所述喷孔，另一端连接所述喷射阀体，所述针阀体内设置有所述第二容纳腔；
17.油嘴紧帽，所述油嘴紧帽套设于所述针阀体上，并可拆卸连接于所述喷射阀体。
18.作为本发明的一种优选结构，所述针阀体上连接所述喷射阀体的一端设置有针阀体密封面，所述耦合套的一端设置有耦合套密封面，所述耦合套密封面能够贴合所述针阀体密封面并封堵所述油嘴蓄压腔。
19.作为本发明的一种优选结构，所述耦合套组件还包括耦合套升程调整垫片，所述耦合套升程调整垫片的一端能够抵接所述第二阶梯面，另一端能够抵接所述耦合套远离所述耦合套调压弹簧的一端。
20.作为本发明的一种优选结构，所述燃料喷射阀还包括长针阀预紧弹簧，所述长针阀预紧弹簧套装于所述第一调节段外，所述长针阀预紧弹簧一端连接所述阀套，另一端连接所述长针阀，所述长针阀预紧弹簧用于向所述长针阀施加第二预紧力以封堵所述喷孔。
21.作为本发明的一种优选结构，所述燃料喷射阀还包括长针阀调整垫片，所述长针阀调整垫片套装于所述第一调节段外，所述长针阀调整垫片的一端连接所述长针阀预紧弹簧，另一端抵接所述第一阶梯面。
22.作为本发明的一种优选结构，所述喷射阀体设置有喷射阀燃油入口，所述喷射阀燃油入口连通所述高压腔。
23.作为本发明的一种优选结构，所述阀套还具有出油节流孔，所述控制腔通过所述出油节流孔连通外部泄压腔。
24.作为本发明的一种优选结构，还包括控制阀组件，所述控制阀组件包括电磁铁、阀座和球阀，所述阀座抵压所述阀套，所述球阀设置于所述阀座和所述阀套之间，所述电磁铁能够控制所述球阀周期性封堵所述出油节流孔。
25.作为本发明的一种优选结构，所述长针阀与所述耦合套之间采用偶件配合。
26.作为本发明的一种优选结构，所述长针阀与所述阀套之间采用偶件配合。
27.本发明的有益效果：本发明所提供的燃料喷射阀采用无静态泄漏结构，耦合套组件随着高压腔和油嘴蓄压腔之间的压力差变化进行上下滑动，从而改变油嘴蓄压腔内的压力，提高燃料喷射阀的开启响应和关闭响应：当长针阀开启时，耦合套组件向下滑动从而增加喷孔端的压力，提高开启响应速度；当长针阀关闭时，耦合套组件向上滑动从而降低喷孔端的压力，提高关闭响应速度，解决燃料喷射阀现有结构中无法兼顾开启响应和关闭响应的问题；燃料喷射阀在工作过程中耦合套组件始终处于滑动状态，能够压缩油嘴蓄压腔的体积以补偿喷油造成的压力降，维持喷射过程中油嘴蓄压腔内压力的压力不变，提高有效喷油压力；一体式结构的长针阀结构简单，不需要采用扁位结构，降低加工精度和加工成本。
附图说明
28.图1是本发明实施例提供的燃料喷射阀的结构示意图；
29.图2是本发明实施例提供的图1中a部分的结构放大示意图；
30.图3是本发明实施例提供的图1中b部分的结构放大示意图。
31.图中：
32.1、喷射阀体；11、高压腔；12、喷射阀燃油入口；2、阀套；21、第一容纳腔；22、控制腔；23、出油节流孔；3、针阀体组件；31、第二容纳腔；32、喷孔；33、针阀体；331、针阀体密封面；34、油嘴紧帽；4、长针阀；41、第一调节段；42、连接段；421、第一阶梯面；422、第二阶梯面；43、第二调节段；5、耦合套组件；51、过流间隙；52、油嘴蓄压腔；53、耦合套；531、耦合套密封面；54、耦合套调压弹簧；55、耦合套升程调整垫片；6、长针阀预紧弹簧；7、长针阀调整垫片；8、控制阀组件；81、电磁铁；82、阀座；83、球阀；84、衔铁。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
34.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
37.如图1-图3所示，本发明实施例提供一种燃料喷射阀，包括喷射阀体1、阀套2、针阀体组件3、长针阀4和耦合套组件5。喷射阀体1具有用于容纳燃油的高压腔11。阀套2封堵高压腔11的一端，阀套2具有第一容纳腔21。针阀体组件3可拆卸连接于喷射阀体1的一端并封堵高压腔11的另一端，针阀体组件3具有第二容纳腔31，针阀体组件3远离阀套2的一端设置有至少一个喷孔32，喷孔32用于喷射高压燃油。长针阀4滑动安装于第一容纳腔21和第二容纳腔31内，且与阀套2之间形成控制腔22，控制腔22连通高压腔11，长针阀4为一体式结构，能够提高长针阀4的响应速度。长针阀4能够周期性开启或者封堵喷孔32，使得燃料喷射阀处于打开状态或者关闭状态。耦合套组件5可滑动地套设于长针阀4上，耦合套组件5与喷射阀体1之间具有过流间隙51，过流间隙51一端连通高压腔11，另一端设置有用于连通喷孔32的油嘴蓄压腔52，过流间隙51被配置为调节高压腔11和油嘴蓄压腔52之间的压力差。可以理解的是，过流间隙51具有过流截面，过流间隙51能够在燃料喷射阀工作时产生节流，过流截面的面积大小需要根据燃料喷射阀的喷油量来确定，其具体数值本实施例在此不作限制。当燃料喷射阀处于打开状态时，长针阀4开启喷孔32，高压燃料从高压腔11通过过流间隙51进入油嘴蓄压腔52，并通过打开的喷孔32喷出，从而为发动机的燃烧室提供燃油。
38.本发明实施例的燃料喷射阀，当燃料喷射阀开启时，长针阀4向上滑动并打开喷孔32，油嘴蓄压腔52内的压力降低，耦合套组件5的平衡状态被破坏，耦合套组件5上端的高压腔11和耦合套组件5下端的油嘴蓄压腔52之间的压差使耦合套组件5向下滑动，以抵抗长针阀4开启后喷孔32端的压力下降，维持耦合套组件5的压力平衡状态。随着耦合套组件5向下滑动，油嘴蓄压腔52被压缩从而压力升高，使油嘴蓄压腔52与控制腔22之间压差增大，从而提高长针阀4的开启响应速度。相应地，当燃料喷射阀关闭时，长针阀4向下滑动，油嘴蓄压腔52内的压力升高，耦合套组件5的平衡状态被破坏，耦合套组件5上端的高压腔11和耦合套组件5下端的油嘴蓄压腔52之间的压差使耦合套组件5向上滑动，从而降低油嘴蓄压腔52压力，使控制腔22与油嘴蓄压腔52之间压差增大，从而提高关闭响应速度。由于燃料喷射阀在工作过程中，耦合套组件5始终处于滑动状态，即单位时间内燃料喷射阀由喷孔32喷出的燃油体积等于耦合套组件5向下移动的体积，也即油嘴蓄压腔52被压缩的体积，以补偿喷油造成的压力降，从而维持喷射过程中油嘴蓄压腔52内压力的压力不变，提高有效喷油压力。
39.本发明实施例的燃料喷射阀采用无静态泄漏结构，耦合套组件5随着高压腔11和油嘴蓄压腔52之间的压力差变化进行上下滑动，从而改变油嘴蓄压腔52内的压力，提高燃料喷射阀的开启响应和关闭响应：当长针阀4开启时，耦合套组件5向下滑动从而增加喷孔32端的压力，提高开启响应速度；当长针阀4关闭时，耦合套组件5向上滑动从而降低喷孔32端的压力，提高关闭响应速度，解决燃料喷射阀现有结构中无法兼顾开启响应和关闭响应的问题。长针阀4结构简单，不需要采用扁位结构，降低加工精度和加工成本。
40.进一步地，长针阀4包括依次连接的第一调节段41、连接段42和第二调节段43，第一调节段41滑动连接于第一容纳腔21内，第二调节段43滑动连接于第二容纳腔31内，连接段42的两端分别具有第一阶梯面421和第二阶梯面422，耦合套组件5滑动套设于第二调节
段43并能够抵接第二阶梯面422。可以理解的是，第二调节段43限定了耦合套组件5的滑动行程。
41.进一步地，耦合套组件5包括耦合套53和耦合套调压弹簧54，如图2所示。耦合套53套装于第二调节段43外。耦合套调压弹簧54设置于油嘴蓄压腔52内，耦合套调压弹簧54的一端连接耦合套53，另一端连接针阀体组件3，耦合套调压弹簧54用于向耦合套53施加第一预紧力。通过耦合套调压弹簧54，能将初始状态的耦合套53抵压于第二阶梯面422上，使得油嘴蓄压腔52具有最大体积，便于容纳高压燃油进入。当高压腔11与油嘴蓄压腔52之间的压力差能够克服耦合套调压弹簧54的第一预紧力时，耦合套53能够向下滑动。
42.进一步地，针阀体组件3包括针阀体33和油嘴紧帽34。针阀体33的一端设置有至少一个喷孔32，另一端连接喷射阀体1，针阀体33内设置有第二容纳腔31。油嘴紧帽34套设于针阀体33上，并可拆卸连接于喷射阀体1。通过油嘴紧帽34，便于拆装针阀体33，结构更为合理。
43.进一步地，针阀体33上连接喷射阀体1的一端设置有针阀体密封面331，耦合套53的一端设置有耦合套密封面531，耦合套密封面531能够贴合针阀体密封面331并封堵油嘴蓄压腔52。当耦合套53向下滑动至最下端时，耦合套密封面531将贴合针阀体密封面331从而形成高压密封面，阻止油嘴蓄压腔52内的燃油通过喷孔32喷出。当本发明实施例的燃料喷射阀出现直通或者长针阀4卡死不能正常关闭等异常现象导致喷孔32的喷射流量过大时，耦合套53上下端的压差过大，耦合套53将滑动至最下端，耦合套53下端的耦合套密封面531将贴合针阀体33上端的针阀体密封面331形成高压密封，阻断燃油流通，对发动机进行保护。在对耦合套53进行设计时，耦合套53可向下滑动的体积应大于燃料喷射阀的最大喷油量，以保证在最大喷油量时，耦合套密封面531不会贴合针阀体密封面331形成高压密封面造成燃油流通阻断。
44.进一步地，耦合套组件5还包括耦合套升程调整垫片55，耦合套升程调整垫片55的一端能够抵接第二阶梯面422，另一端能够抵接耦合套53远离耦合套调压弹簧54的一端，耦合套升程调整垫片55被配置为调节耦合套53的滑动行程。可以理解的是，耦合套升程调整垫片55的厚度将影响耦合套53的滑动行程，进而影响燃料喷射阀的最大喷油量。
45.进一步地，燃料喷射阀还包括长针阀预紧弹簧6，长针阀预紧弹簧6套装于第一调节段41外，长针阀预紧弹簧6一端连接阀套2，另一端连接长针阀4，长针阀预紧弹簧6用于向长针阀4施加第二预紧力。通过长针阀预紧弹簧6的第二预紧力，能够使初始状态的长针阀4抵紧针阀体组件3并封堵喷孔32，从而在喷射阀体1内部形成压力稳定的高压腔11。当控制腔22与油嘴蓄压腔52的压差足够克服长针阀预紧弹簧6与耦合套调压弹簧54的预紧力差值时，长针阀4开始向上运动，并开启喷孔32。
46.进一步地，燃料喷射阀还包括长针阀调整垫片7，长针阀调整垫片7套装于第一调节段41外，长针阀调整垫片7的一端连接长针阀预紧弹簧6，另一端抵接第一阶梯面421。通过选择长针阀调整垫片7的不同厚度，可以调节长针阀4的行程。
47.进一步地，喷射阀体1设置有喷射阀燃油入口12，喷射阀燃油入口12连通高压腔11。通过喷射阀燃油入口12，连通外部高压油路，维持高压腔11内的高压燃油稳定，避免燃油泄漏。
48.进一步地，阀套2还具有出油节流孔23，控制腔22通过出油节流孔23连通外部泄压
腔。通过出油节流孔23，可以调节控制腔22内的压力，从而控制长针阀4的开启或者关闭。
49.进一步地，燃料喷射阀还包括控制阀组件8，如图1所示(参照图3)，控制阀组件8包括电磁铁81、阀座82和球阀83，阀座82抵压阀套2，球阀83设置于阀座82和阀套2之间，电磁铁81能够控制球阀83周期性封堵出油节流孔23。阀套2通过阀座82的轴向压紧与喷射阀体1连接装配，形成高压腔11的高压密封。优选地，控制阀组件8还包括衔铁84，当电磁铁81通电时，衔铁84将控制球阀83打开出油节流孔23，此时，控制腔22内的高压燃油可通过出油节流孔23进行泄压。
50.进一步地，长针阀4与耦合套53之间采用偶件配合，具有良好的导向性和密封性。更进一步地，长针阀4与阀套2之间采用偶件配合；偶件配合既能保证长针阀4与阀套2之间密封，防止燃油泄漏，保证控制腔22的有效密封，又能对长针阀4进行滑动引导。
51.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。