低回油量增压式可变喷油规律电控喷油器

1.本发明涉及的是一种柴油机电控燃油系统，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，但随着国内和国际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.想要实现更高的喷射压力和喷油规律柔性可调，一般采用双阀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，在喷油的过程中控制增压能够实现喷油规律的灵活调节。增压式电控喷油器工作时，一方面能够提高燃油的喷射压力，从而优化气缸内的燃烧，另一方面，由于增压过程需要产生控制回油量，因此会增加喷油器的回油损失。此外，双阀增压式喷油器比常规喷油器多了一套增压装置，导致双阀增压式喷油器尺寸的增加，而柴油机燃油喷射系统的喷油器数量达十几个，因此柴油机燃油系统若全部采用双阀增压式喷油器将导致安装空间的不足。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供单电磁阀控制、低回油量、喷油规律柔性可调的低回油量增压式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.本发明低回油量增压式可变喷油规律电控喷油器，其特征是：包括蓄压腔壁、电磁阀块、控制阀块、上量孔板、下量孔板、喷嘴、电磁控制阀组件、增压组件，所述蓄压腔壁、电磁阀块、控制阀块、上量孔板、下量孔板、喷嘴自上而下依次布置，电磁控制阀组件安装于电磁阀块、控制阀块和上量孔板里，增压组件安装于控制阀块和上量孔板里，喷嘴里设置针阀，针阀中部加工有凸缘，凸缘上方的针阀外部套有阀套，阀套与凸缘之间安装针阀复位弹簧，蓄压腔壁里设置高压油路。
7.本发明还可以包括：
8.1、所述电磁控制阀组件包括电磁铁、外控制阀、内控制阀，电磁铁安装在电磁阀块里，外控制阀为中空结构，套装于内控制阀的外部，外控制阀的下端采用中间粗两头细的两位三通结构，中间粗的部分为外控制阀外凸起，内控制阀的顶端穿过外控制阀和外控制阀外部的控制阀块，并套装衔铁，电磁铁里设置内控制阀复位弹簧，内控制阀复位弹簧的两端分别为电磁阀块和衔铁，外控制阀与其上方的控制阀块之间设置外控制阀复位弹簧，外控制阀外凸起的上方与控制阀块形成高压腔，外控制阀外凸起与上量孔板形成中间腔，外控制阀下方与上量孔板、下量孔板形成低压腔，控制阀块里设置进油孔，下量孔板里设置回油孔，上量孔板里设置双向孔，内控制阀下端与下量孔板形成平面密封，外控制阀不工作时，外控制阀外凸起与上量孔板形成锥面密封，将中间腔与低压腔分开，高压腔与中间腔连通。
9.2、所述增压组件包括增压活塞，增压活塞的上部位于控制阀块里，增压活塞的下部位于上量孔板里，增压活塞的顶端与控制阀块形成基压室，基压室分贝连通高压油路和进油孔，增压活塞里设置单向阀，单向阀上方设置与增压活塞相固定的卡套，单向阀与其下方的增压活塞之间安装单向阀复位弹簧，增压活塞里开设进油道，增压活塞底端与下量孔板之间设置增压室，增压室里安装增压活塞复位弹簧，进油道的两端分别连通单向阀所在腔室和增压室，增压活塞与控制阀块、上量孔板之间形成控制室，控制室通过双向节流孔连通双向孔。
10.3、下量孔板里设置回油节流孔、超高压油路，针阀顶部与阀套、下量孔板形成控制腔，阀套与下量孔板形成进油节流孔，进油节流孔分别连通控制腔和超高压油路，回油节流孔连通回油孔。
11.4、在喷油器喷射准备阶段，电磁铁的线圈不通电，内控制阀在内控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下端与下量孔板形成平面密封，外控制阀在外控制阀复位弹簧预紧力及液压力的作用下，下锥面落座于上量孔板加工的阀座上，将中间腔与低压腔隔开，高压燃油通过高压油路进入增压活塞上方的基压室，流入电磁控制阀组件的高压燃油通过进油孔进入高压腔，高压腔的燃油经过控制阀块上加工的阀座与外控制阀之间的间隙进入中间腔，再通过双向孔、双向节流孔进入控制室，高压燃油通过单向阀与卡套阀座之间的间隙、增压活塞下部加工的进油道、增压室、超高压油路进入阀套与喷嘴之间的腔室，一路通过进油节流孔进入控制腔，另一路进入针阀与喷嘴下端的环形腔室，控制腔的高压燃油通过回油节流孔进入回油孔，即通往内控制阀与下量孔板形成的密封面，针阀受液压力及针阀复位弹簧预紧力共同作用而落座于喷嘴加工的阀座上，并将高压燃油与喷孔和压力室内窜入的燃气隔开。
12.5、当进行基压喷射时，对电磁铁的线圈通低电位，衔铁受到的电磁力与内控制阀下端的液压力共同克服内控制阀复位弹簧的预紧力而带动内控制阀向上抬起，直到内控制阀中部的凸缘与外控制阀的凸缘锁定，内控制阀不再上升，内控制阀下端的平面阀打开，控制腔的高压燃油通过回油节流孔、回油孔、内控制阀与下量孔板的间隙进入低压腔，随着回油过程的进行，控制腔内燃油压力降低，同时来自高压油路、基压室、单向阀与卡套阀座之间的间隙、进油道、增压室、超高压油路、进油节流孔对控制腔内燃油进行补充，回油节流孔直径大于进油节流孔直径，控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀下端液压力大于控制腔燃油对针阀上表面的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针阀开始抬起，高压燃油喷出；
13.喷油结束后，电磁铁的线圈断电，内控制阀在内控制阀复位弹簧弹力及液压力的作用下，下端与下量孔板形成平面密封，控制腔不再回油，高压燃油通过进油节流孔进入控制腔，控制腔的压力恢复，直到针阀上端面所受液压力和针阀复位弹簧弹力之和克服针阀下端所受液压力，针阀开始下行至完全关闭，燃油停止喷射。
14.6、当进行超高压喷射时，对电磁铁的线圈通高电位时，衔铁受到的电磁力与内控制阀和外控制阀受到的液压力共同克服内控制阀复位弹簧和外控制阀复位弹簧的预紧力之和而先后带动内控制阀、外控制阀向上抬起，直到内控制阀中部的凸缘与外控制阀的凸缘锁定、外控制阀上锥面落座于控制阀块上加工的阀座，内控制阀和外控制阀均不再上升，内控制阀下端的平面阀、外控制阀下锥面先后打开，控制腔的高压燃油通过回油节流孔、回油孔、内控制阀与下量孔板的间隙进入低压腔，高压燃油通过进油节流孔对控制腔进行补
充，回油节流孔直径大于进油节流孔直径，控制腔内燃油压力持续降低，直到针阀下端液压力大于控制腔燃油对针阀上表面的液压力与针阀复位弹簧弹力之和，针阀开始抬起；同时控制室的燃油通过双向节流孔、双向孔、中间腔、外控制阀下锥面与上量孔板阀座的间隙进入低压腔，控制室回油过程中，控制室没有连通高压燃油，控制室内的燃油压力迅速降低，增压活塞所受合力往下而开始下行，随着增压活塞向下运动，增压室内燃油压力上升而使单向阀在单向阀复位弹簧弹力和液压力的作用下关闭，增压室内超高压燃油通过超高压油路进入针阀与喷嘴形成的环形腔室，而后喷出；
15.喷油结束后，电磁铁的线圈断电，内控制阀在内控制阀复位弹簧弹力及液压力的作用下，下端与下量孔板形成平面密封，外控制阀在外控制阀复位弹簧弹力及液压力的作用下，下锥面与上量孔板形成密封、上锥面打开，控制腔不回油，高压燃油通过进油节流孔进入控制腔，控制腔压力恢复，直到针阀上表面所受液压力和针阀复位弹簧弹力共同克服针阀下端所受液压力，针阀开始下降至完全关闭，燃油停止喷射；同时，基压室的高压燃油通过进油孔、高压腔、控制阀块上加工的阀座与外控制阀之间的间隙、中间腔、双向孔、双向节流孔进入控制室，控制室内压力恢复，增压活塞所受合力往上而开始上行，增压室内燃油压力开始下降，基压室的燃油压力克服单向阀下端所受液压力与单向阀复位弹簧弹力之和而使单向阀打开，基压室的高压燃油经过单向阀与卡套阀座之间的间隙、进油道进入增压室，最终控制室、增压室燃油压力均恢复至轨压，增压活塞重新达到其上限位置。
16.7、当进行靴形喷射时，先对电磁铁的线圈通低电位，燃油进行基压喷射，在燃油喷射过程中，再对电磁铁的线圈通高电位，此时针阀仍然处于开启状态，而控制室开始回油，增压活塞逐渐下行，增压室燃油压力上升，燃油的喷射压力增加，实现喷油速率从低到高的变化，即靴形喷射。
17.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控制喷油过程和增压过程，从而实现基压喷射、超高压喷射及靴形喷射等不同喷油规律的柔性调节，得到满足不同工况需求的喷射模式，有利于改善柴油机缸内的燃烧、降低排放污染物，且在增压模式下能够实现低回油量，从而提高柴油机的经济性。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图；
19.图2为电磁控制阀组件结构示意图；
20.图3为增压组件结构示意图；
21.图4为先导控制组件结构示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
23.结合图1-4，本发明的低回油量增压式可变喷油规律电控喷油器由紧固帽1、蓄压腔壁2、高压油路3、电磁阀块4、增压组件5、上量孔板6、超高压油路7、阀套8、针阀9、压力室10、喷孔11、喷嘴12、针阀复位弹簧13、先导控制组件14、下量孔板15、控制阀块16、紧帽17、电磁控制阀组件18、蓄压腔19和接口20组成。蓄压腔壁2、电磁阀块4、控制阀块16、上量孔板6、下量孔板15、喷嘴12自上而下安装，并通过定位销连接，电磁控制阀组件18、增压组件5、
先导控制组件14自上而下安装在喷油器内，紧固帽1与蓄压腔壁2、紧帽17与蓄压腔壁2均通过螺纹紧固在一起。阀套8为中空结构，针阀9安装在其内部，针阀9与阀套8形成了运动偶件，针阀复位弹簧13安装在阀套8与针阀9中部的凸台之间，针阀9下端落座于喷嘴12加工的阀座，将针阀9与喷嘴12之间环形腔室的高压燃油与喷孔11、压力室10窜入的燃气隔开。
24.蓄压腔壁2内开有容积较大的蓄压腔19，上部通过接口20与高压燃油源相连，下部通过高压油路3与增压组件5的基压室33连通。
25.电磁控制阀组件18的电磁铁21安装于衔铁31上方，内控制阀复位弹簧32安装在电磁阀块4与衔铁31之间，衔铁31安装在内控制阀22上端，内控制阀22下端与下量孔板15形成平面密封，中部带有凸缘。高压腔24通过进油孔23与增压组件5的基压室33连通，中间腔25通过双向孔26、双向节流孔38与增压组件5的控制室39连通，回油孔27通过回油节流孔45与先导控制组件14的控制腔44连通，低压腔28充满低压燃油。外控制阀29为中空结构，套装于内控制阀22外部，中空的中部带有凸缘，外控制阀29下端采用中间粗两头细的两位三通结构，上锥面能与控制阀块16上加工的阀座形成密封，下锥面能与上量孔板6上加工的阀座形成密封，外控制阀29不工作时与上量孔板6形成锥面密封，将中间腔25与低压腔28分开，高压腔24与中间腔25连通。外控制阀30复位弹簧安装于控制阀块16与外控制阀29之间。
26.增压活塞42上半部分安装在控制阀块16内，下半部分安装在上量孔板6内，增压活塞42上部加工有凹槽，凹槽内安装有单向阀34，卡套41通过螺栓固定在增压活塞42上，单向阀34落座于卡套41的阀座上，单向阀复位弹簧40安装于单向阀34和增压活塞42之间。基压室33通过单向阀34与卡套41阀座之间的间隙、增压活塞42下部加工的进油道35与增压活塞42下方的增压室37连通，增压室37通过超高压油路7与针阀9和喷嘴12之间的环形腔室连通，通过超高压油路7下方的腔室、进油节流孔43与控制腔44连通。增压活塞42、控制阀块16和上量孔板6形成了圆环柱形的控制室39，控制室39通过双向节流孔38、双向孔26、中间腔25、外控制阀29与控制阀块16阀座之间的间隙与高压腔24连通。增压活塞复位弹簧36安装在增压活塞42和下量孔板15之间。
27.本发明的低回油量增压式可变喷油规律电控喷油器能够实现基压喷射、超高压喷射和靴形喷射。当电磁铁21的线圈通低电位时，可实现基压喷射；当电磁铁21的线圈通高电位时，可实现超高压喷射；当电磁铁21的线圈先通低电位，后通高电位时，可实现靴形喷射。其工作过程如下：
28.在喷油器喷射准备阶段，电磁铁21的线圈不通电，内控制阀22在内控制阀复位弹簧32预紧力及液压力的作用下，下端与下量孔板15形成平面密封，外控制阀29在外控制阀复位弹簧30预紧力及液压力的作用下，下锥面落座于上量孔板6加工的阀座上，将中间腔25与低压腔28隔开。高压燃油先后通过接口20、蓄压腔19、高压油路3进入增压活塞42上方的基压室33，基压室33的燃油主要流入电磁控制阀组件18、先导控制组件14和喷嘴12下端。流入电磁控制阀组件18的高压燃油通过进油孔23进入高压腔24，高压腔24的燃油经过控制阀块16上加工的阀座与外控制阀29之间的间隙进入中间腔25，再通过双向孔26、双向节流孔38进入控制室39。流入先导控制组件14和喷嘴12下端的燃油通过单向阀34与卡套41阀座之间的间隙、增压活塞42下部加工的进油道35、增压室37、超高压油路7进入阀套8与喷嘴12之间的腔室，一路通过进油节流孔43进入控制腔44，另一路进入针阀9与喷嘴12下端的环形腔室。控制腔44的高压燃油通过回油节流孔45进入回油孔27，即通往内控制阀22与下量孔板
15形成的密封面。针阀9受液压力及针阀复位弹簧13预紧力共同作用而落座于喷嘴12加工的阀座上，并将高压燃油与喷孔11和压力室10内窜入的燃气隔开。
29.当进行基压喷射时，对电磁铁21的线圈通低电位，衔铁31受到的电磁力与内控制阀22下端的液压力共同克服内控制阀复位弹簧32的预紧力而带动内控制阀22向上抬起，直到内控制阀22中部的凸缘与外控制阀29的凸缘锁定，内控制阀22不再上升，内控制阀22下端的平面阀打开，控制腔44的高压燃油通过回油节流孔45、回油孔27、内控制阀22与下量孔板15的间隙进入低压腔28，随着回油过程的进行，控制腔44内燃油压力降低，同时来自高压燃油源的高压燃油通过接口20、蓄压腔19、高压油路3、基压室33、单向阀34与卡套41阀座之间的间隙、进油道35、增压室37、超高压油路7、进油节流孔43对控制腔44内燃油进行补充，由于回油节流孔45直径大于进油节流孔43直径，控制腔44内燃油压力持续降低，直到针阀9下端液压力大于控制腔44燃油对针阀9上表面的液压力与针阀复位弹簧13弹力之和，针阀9开始抬起，高压燃油从压力室10、喷孔11喷出。
30.喷油结束后，电磁铁21的线圈断电，内控制阀22在内控制阀复位弹簧32弹力及液压力的作用下，下端与下量孔板15形成平面密封，控制腔44不再回油。高压燃油通过进油节流孔43进入控制腔44，控制腔44的压力逐渐恢复，直到针阀9上端面所受液压力和针阀复位弹簧13弹力之和克服针阀9下端所受液压力，针阀9开始下行至完全关闭，燃油停止喷射。
31.当进行超高压喷射时，对电磁铁21的线圈通高电位时，衔铁31受到的电磁力与内控制阀22和外控制阀29受到的液压力共同克服内控制阀复位弹簧32和外控制阀复位弹簧30的预紧力之和而先后带动内控制阀22、外控制阀29向上抬起，直到内控制阀22中部的凸缘与外控制阀29的凸缘锁定、外控制阀29上锥面落座于控制阀块16上加工的阀座，内控制阀22和外控制阀29均不再上升，内控制阀22下端的平面阀、外控制阀29下锥面先后打开。控制腔44的高压燃油通过回油节流孔45、回油孔27、内控制阀22与下量孔板15的间隙进入低压腔28，高压燃油通过进油节流孔43对控制腔44进行补充，由于回油节流孔45直径大于进油节流孔43直径，控制腔44内燃油压力持续降低，直到针阀9下端液压力大于控制腔44燃油对针阀9上表面的液压力与针阀复位弹簧13弹力之和，针阀9开始抬起；同时控制室39的燃油通过双向节流孔38、双向孔26、中间腔25、外控制阀29下锥面与上量孔板6阀座的间隙进入低压腔28，由于控制室39回油过程中，控制室39没有连通高压燃油，因此控制室39内的燃油压力迅速降低，增压活塞42所受合力往下而开始下行，随着增压活塞42向下运动，增压室37内燃油压力上升而使单向阀34在单向阀复位弹簧40弹力和液压力的作用下关闭，增压室37内超高压燃油只能通过超高压油路7进入针阀9与喷嘴12形成的环形腔室，并从喷孔11喷出。由于控制室39回油过程中，没有高压燃油对控制室39进行补充，因此减少了部分控制回油损失，且提高了增压活塞42的响应。
32.喷油结束后，电磁铁21的线圈断电，内控制阀22在内控制阀复位弹簧32弹力及液压力的作用下，下端与下量孔板15形成平面密封，外控制阀29在外控制阀复位弹簧30弹力及液压力的作用下，下锥面与上量孔板6形成密封、上锥面打开，控制腔44不回油。高压燃油通过进油节流孔43进入控制腔44，控制腔44压力逐渐恢复，直到针阀9上表面所受液压力和针阀复位弹簧13弹力共同克服针阀9下端所受液压力，针阀9开始下降至完全关闭，燃油停止喷射。同时，基压室33的高压燃油通过进油孔23、高压腔24、控制阀块16上加工的阀座与外控制阀29之间的间隙、中间腔25、双向孔26、双向节流孔38进入控制室39，控制室39内压
力逐渐恢复，增压活塞42所受合力往上而开始上行，增压室37内燃油压力开始下降，基压室33的燃油压力克服单向阀34下端所受液压力与单向阀复位弹簧40弹力之和而使单向阀34打开，基压室33的高压燃油经过单向阀34与卡套41阀座之间的间隙、进油道35进入增压室37，避免了因增压室37燃油压力过低而使增压活塞42不能正常复位。最终控制室39、增压室37燃油压力均恢复至轨压，增压活塞42重新达到其上限位置。
33.当进行靴形喷射时，先对电磁铁21的线圈通低电位，燃油进行基压喷射，在燃油喷射过程中，再对电磁铁21的线圈通高电位，此时针阀9仍然处于开启状态，而控制室39开始回油，增压活塞42逐渐下行，增压室37燃油压力上升，燃油的喷射压力增加，实现了喷油速率从低到高的变化，即靴形喷射。