高压共轨喷油器的偏位控制阀组件制造技术

一种高压共轨喷油器的偏位控制阀组件，包括执行器、控制阀芯、控制阀座、节流阀、执行弹簧和执行弹簧座，在执行器、控制阀芯、控制阀座、节流阀之间设置了独特的控制油路，能快速地实现对喷油嘴偶件的开启和关闭。采用本实用新型专利技术的控制阀组件就能取消常规喷油器的液力伺服结构，由节流阀直接控制油嘴，提高了响应速度，可实现降低持续期，提高喷射密度的益处；当执行器失电时，节流阀芯被密封在节流阀的端面上，因此高压液体施加在节流阀芯上的力比较小，工作时需要的电磁力较小，可以减小执行器和节流阀芯等零部件的体积，有利于喷油器总成布置；工作时执行器部分的发热量也会减小，可提高喷油器总成工作的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
高压共轨喷油器的偏位控制阀组件
：本技术涉及一种快速响应的柴油机共轨喷油器，尤其涉及其中的偏位控制阀组件。
技术介绍
：在柴油机的共轨喷油器总成工作过程中，从喷油器接受到喷射开始脉冲信号，到喷油器实现喷射，需要经历一定的延迟时间，这个延迟时间被称为开启延迟时间；而从喷油器接受到喷射关闭脉冲信号，到喷射关闭实现，也需要结束一定的延迟时间，这个延迟时间被称为关闭延迟时间；开启延迟和关闭延迟时间越短，说明喷油器的响应越快，而喷油器响应越快，越有利于喷油器的工作稳定性，有利于提高喷油器总成所适应的发动机转速，也有利于提高发动机的功率密度。为了控制喷油器总成喷射的持续期，目前通用的控制阀的方案是设置一个伺服机构，伺服机构中有一个进出油量孔，利用进、出油量孔的流量差，实现对伺服机构内轨压的控制，进而实现对响应时间的控制。为了减少持续期，就必须减少喷油器总成喷射过程中的开启或者关闭延迟，如果可以的话，同时减少开启和关闭延迟。目前的电控高压共轨喷油器通常采用的是采用控制阀的开关来实现对控制阀高压腔的液体压强的控制，利用控制阀高压腔和油嘴高压腔的受力平衡来实现对喷射开启和关闭的控制，而控制阀高压腔的液力压强通过在控制阀上分别设置一个进出油量孔，利用进出油量孔的流量变化来实现对控制阀高压腔的液体压强的控制。当前控制阀方案存在的缺点是，在控制腔阀高压腔容积不变的前提下，为了减少开启延迟，就只能增加进、出油量孔的流量差，但是如此的话，就会导致关闭延迟增加；同理，为了减少关闭延迟，就只能减少进、出油量孔的流量差，但是这样会导致开启延迟的增加。也就是说，目前的控制阀解决方案，为了减少持续期，如果通过对进、出油量孔的流量差进行参数匹配，在对开启延迟和关闭延迟的效果上有双曲线效应，最终的实际效果很有限。为克服现有技术中存在的缺陷，申请人本技术了一种轴向错位控制的高压共轨快速响应喷油器，减少喷油器总成工作过程中的响应时间，提高响应速度。其中，核心技术是控制阀组件。
技术实现思路
：本技术的目的是提供一种高压共轨喷油器的偏位控制阀组件，它是轴向错位控制的高压共轨快速响应喷油器的核心组件。本技术采取的技术方案是：一种高压共轨喷油器的偏位控制阀组件，其特征是：包括执行器、控制阀芯、控制阀座、节流阀、执行弹簧和执行弹簧座，在执行器上设计有执行器进油通道和弹簧通道；在控制阀座上设计有阀芯导向孔、综合容腔、进油锥面、通油环槽、阀座进油道、斜油路通道、阀座上端面、阀座下端面和阀芯腔，阀芯导向孔、进油锥面、通油环槽和阀芯腔同轴设置，通油环槽设置在阀芯导向孔上，阀芯腔和综合容腔设置在阀芯导向孔的上下两端，进油锥面设置在综合容腔与阀芯导向孔的下端面之间，斜油路通道设置在阀座进油道与通油环槽之间，阀座上端面和阀座下端面均为平面；阀芯导向孔的中心与控制阀座中心错位设置；所述控制阀芯包括阀芯柱和衔铁盘，所述阀芯柱包括导向柱、中间密封段、内凹空间、存油凹槽、端面凹槽、导杆下端面、存油槽锥面、轴向限位柱和弹簧限位段，中间密封段、内凹空间和存油凹槽均设置在导向柱上，轴向限位柱设置在导向柱的下端，弹簧限位段设置在导向柱的上端，端面凹槽设置在导杆下端面的中心处，存油槽锥面设置在存油凹槽的下边上，阀芯柱的导向柱和中间密封段与控制阀座的阀芯导向孔之间均为偶件式精密间隙配合关系；所述衔铁盘包括盖顶面和衔铁盘中孔，衔铁盘中孔设置在盖顶面的中心位置，衔铁盘通过衔铁盘中孔与导向柱的过盈配合实现固定一体化连接；喷油器总成装配好后，喷油器总成在不喷油的工作状态下，衔铁盘的盖顶面低于阀座上端面，二者之间形成启闭顶隙；所述节流阀包括端面节流通道、侧面节流通道、端面第一斜通道、阀肩侧面通道、端面第二斜通道、阀芯导向孔、阀芯上端面和阀芯存油腔，端面节流通道、阀芯导向孔和阀芯存油腔同轴设置，阀芯存油腔设置在阀芯导向孔和端面节流通道之间，侧面节流通道与阀芯存油腔相通，端面第一斜通道与阀肩侧面通道相通，阀肩侧面通道与低压油路相通；端面节流通道与控制阀座的综合容腔相通连；端面第一斜通道与控制阀芯的端面凹槽相通连。各部件的连接关系为：执行器、执行弹簧座和执行弹簧依次套装在控制阀芯的弹簧限位段上，控制阀芯通过导向柱套装在控制阀座的阀芯导向孔中，衔铁盘通过衔铁盘中孔与导向柱的过盈配合实现固定一体化连接；将执行器安装在控制阀座的阀座上端面上，执行弹簧座和执行弹簧均套装在弹簧通道中，执行器进油通道与阀座进油道对齐，节流阀与控制阀座的阀座下端面对接，保证节流阀的端面第一斜通道与端面凹槽相通，端面第二斜通道与阀座进油道相通，在自由状态下，衔铁盘的盖顶面低于阀座上端面，二者之间形成启闭顶隙；节流阀的中心轴线与阀芯导向孔的中心轴线之间存有偏心距。进一步，所述控制阀芯的下段为轴向限位柱，轴向限位柱的直径大于阀芯导向孔的直径。本技术取得的有益效果：高压共轨喷油器采用本技术的控制阀组件就能取消常规喷油器的液力伺服结构，由节流阀直接控制油嘴，提高了响应速度，可实现降低持续期，提高喷射密度的益处；当执行器失电时，节流阀芯被密封在节流阀的端面上，因此高压液体施加在节流阀芯上的力比较小，如此工作时需要的电磁力可以比较小，从而可以减小执行器和节流阀芯等零部件的体积，有利于喷油器总成布置；另外，由于需要的电磁力较小，因此工作时执行器部分的发热量也会减小，可提高喷油器总成工作的可靠性；节流阀芯与节流阀平面密封的结构设计，在喷油器总成性能开发过程中，可灵活地通过更改密封环带的面积大小，实现对喷油规律波形的柔性控制，扩展喷油器总成的应用范围；通过试验能证明本方案相对于现有技术取的优异技术效果。图15为常规喷油器的驱动信号和喷油速率的波形图；图16为采用本技术的驱动信号和喷油速率波形图，两种喷油器的油嘴偶件流量相同。图中，横坐标为时间(单位：ms)，纵坐标分别为驱动电流值(单位：A)和喷油速率值(单位：mm3/ms)。在这两幅图中，共有4组曲线，其中，B1为喷油速率曲线；B2为驱动电流曲线；B3为喷油速率波形起始点；B4为喷油速率波形终点，喷射持续期Tc＝T4-T3。在本次试验中，试验条件为：固定喷射压力为160MPa，驱动电流峰值为10A，维持电流为5A，喷油量为440mm3。图15所示常规喷油器的喷射持续期为2.85ms，而图16所示采用本技术得出的喷油器的喷射持续期为2.4ms。通过图15、图16对比可以发现，用本技术得出的喷油器，在相同的喷射压力，相同驱动电流和相同喷油量条件下，其喷油速率曲线的高度明显更高，说明喷射速率密度更大，而喷射持续期相比较常规的喷油器减少了0.45ms，占比16.79％，在功率密度上有十分明显的提升优势。附图说明：图1为技术的结构示意图；图2为喷油器体的连接示意图；图3为执行器的结构示意图；图4为控制阀芯的结构示意图；图5为衔铁盘的结构示意图；图6位衔铁盘和控制阀芯的装配结构示意图；图7为控制阀座的结构示意图；...

【技术保护点】
1.一种高压共轨喷油器的偏位控制阀组件，其特征是：包括执行器(2)、控制阀芯(3)、控制阀座(4)、节流阀(5)、执行弹簧(8)和执行弹簧座(14)，在执行器(2)上设计有执行器进油通道(22)和弹簧通道(21)；/n在控制阀座(4)上设计有阀芯导向孔(41)、综合容腔(42)、进油锥面(43)、通油环槽(44)、阀座进油道(45)、斜油路通道(46)、阀座上端面(47)、阀座下端面(48)和阀芯腔(49)，阀芯导向孔(41)、进油锥面(43)、通油环槽(44)和阀芯腔(49)同轴设置，通油环槽(44)设置在阀芯导向孔(41)上，阀芯腔(49)和综合容腔(42)设置在阀芯导向孔(41)的上下两端，进油锥面(43)设置在综合容腔(42)与阀芯导向孔(41)的下端面之间，斜油路通道(46)设置在阀座进油道(45)与通油环槽(44)之间，阀座上端面(47)和阀座下端面(48)均为平面；阀芯导向孔(41)的中心与控制阀座(4)中心错位设置；/n所述控制阀芯(3)包括阀芯柱和衔铁盘(30)，所述阀芯柱包括导向柱(31)、中间密封段(32)、内凹空间(33)、存油凹槽(34)、端面凹槽(35)、导杆下端面(36)、存油槽锥面(37)、轴向限位柱(38)和弹簧限位段(39)，中间密封段(32)、内凹空间(33)和存油凹槽(34)均设置在导向柱(31)上，轴向限位柱(38)设置在导向柱(31)的下端，弹簧限位段(39)设置在导向柱(31)的上端，端面凹槽(35)设置在导杆下端面(36)的中心处，存油槽锥面(37)设置在存油凹槽(34)的下边上，阀芯柱的导向柱(31)和中间密封段(32)与控制阀座(4)的阀芯导向孔(41)之间均为偶件式精密间隙配合关系；所述衔铁盘(30)包括盖顶面(301)和衔铁盘中孔(302)，衔铁盘中孔(302)设置在盖顶面(301)的中心位置，衔铁盘(30)通过衔铁盘中孔(302)与导向柱(31)的过盈配合实现固定一体化连接；喷油器总成装配好后，喷油器总成在不喷油的工作状态下，衔铁盘(30)的盖顶面(301)低于阀座上端面(47)，二者之间形成启闭顶隙(15)；/n所述节流阀(5)包括端面节流通道(51)、侧面节流通道(52)、端面第一斜通道(53)、阀肩侧面通道(54)、端面第二斜通道(55)、阀芯导向孔(56)、阀芯上端面(57)和阀芯存油腔(58)，端面节流通道(51)、阀芯导向孔(56)和阀芯存油腔(58)同轴设置，阀芯存油腔(58)设置在阀芯导向孔(56)和端面节流通道(51)之间，侧面节流通道(52)与阀芯存油腔(58)相通，端面第一斜通道(53)与阀肩侧面通道(54)相通，阀肩侧面通道(54)与低压油路相通；端面节流通道(51)与控制阀座(4)的综合容腔(42)相通连；端面第一斜通道(53)与控制阀芯(3)的端面凹槽(35)相通连；/n各部件的连接关系为：/n执行器(2)、执行弹簧座(14)和执行弹簧(8)依次套装在控制阀芯(3)的弹簧限位段(39)上，控制阀芯(3)通过导向柱(31)套装在控制阀座(4)的阀芯导向孔(41)中，衔铁盘(30)通过衔铁盘中孔(302)与导向柱(31)的过盈配合实现固定一体化连接；将执行器(2)安装在控制阀座(4)的阀座上端面(47)上，执行弹簧座(14)和执行弹簧(8)均套装在弹簧通道(21)中，执行器进油通道(22)与阀座进油道(45)对齐，节流阀(5)与控制阀座(4)的阀座下端面(48)对接，保证节流阀(5)的端面第一斜通道(53)与端面凹槽(35)相通，端面第二斜通道(55)与阀座进油道(45)相通，在自由状态下，衔铁盘(30)的盖顶面(301)低于阀座上端面(47)，二者之间形成启闭顶隙(15)；节流阀(5)的中心轴线与阀芯导向孔(41)的中心轴线之间存有偏心距。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高压共轨喷油器的偏位控制阀组件，其特征是：包括执行器(2)、控制阀芯(3)、控制阀座(4)、节流阀(5)、执行弹簧(8)和执行弹簧座(14)，在执行器(2)上设计有执行器进油通道(22)和弹簧通道(21)；
在控制阀座(4)上设计有阀芯导向孔(41)、综合容腔(42)、进油锥面(43)、通油环槽(44)、阀座进油道(45)、斜油路通道(46)、阀座上端面(47)、阀座下端面(48)和阀芯腔(49)，阀芯导向孔(41)、进油锥面(43)、通油环槽(44)和阀芯腔(49)同轴设置，通油环槽(44)设置在阀芯导向孔(41)上，阀芯腔(49)和综合容腔(42)设置在阀芯导向孔(41)的上下两端，进油锥面(43)设置在综合容腔(42)与阀芯导向孔(41)的下端面之间，斜油路通道(46)设置在阀座进油道(45)与通油环槽(44)之间，阀座上端面(47)和阀座下端面(48)均为平面；阀芯导向孔(41)的中心与控制阀座(4)中心错位设置；
所述控制阀芯(3)包括阀芯柱和衔铁盘(30)，所述阀芯柱包括导向柱(31)、中间密封段(32)、内凹空间(33)、存油凹槽(34)、端面凹槽(35)、导杆下端面(36)、存油槽锥面(37)、轴向限位柱(38)和弹簧限位段(39)，中间密封段(32)、内凹空间(33)和存油凹槽(34)均设置在导向柱(31)上，轴向限位柱(38)设置在导向柱(31)的下端，弹簧限位段(39)设置在导向柱(31)的上端，端面凹槽(35)设置在导杆下端面(36)的中心处，存油槽锥面(37)设置在存油凹槽(34)的下边上，阀芯柱的导向柱(31)和中间密封段(32)与控制阀座(4)的阀芯导向孔(41)之间均为偶件式精密间隙配合关系；所述衔铁盘(30)包括盖顶面(301)和衔铁盘中孔(302)，衔铁盘中孔(302)设置在盖顶面(301)的中心位置，衔铁盘(30)通过衔铁盘中孔(302)与导向柱(31)的过盈配合实现固定一体化连接；喷油器总成装配好后，喷油器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘义亭，吴小勇，庄福如，沙有胜，鞠得雨，王进，钱音瑶，赵波，李明，
申请(专利权)人：无锡格林鲍尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32