一种双针阀可变喷油速率的微量回油电控喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种燃油喷射系统，具体地说是柴油机燃油喷射系统。

背景技术

随着科技水平逐步提高，推行高效低污染的柴油机势在必行，高压共轨燃油喷射技术作为柴油机节能减排的关键技术受到广泛重视。喷油器作为高压共轨燃油喷射系统的重要组成部件，其喷油特性直接影响柴油机经济性和排放性能。现有喷油器一般通过改善喷油压力的方式改变喷油速率，然而这种方式往往导致喷油器尺寸增加、回油量增加等，从而降低整机的经济性和效率，因此需要采用其他方式实现喷油规律灵活可变。

发明内容

本发明的目的在于提供能够有效减少在常规喷油器基础上所增加的控制回油量，实现喷油规律灵活可变，提高喷射性能的一种双针阀可变喷油速率的微量回油电控喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种双针阀可变喷油速率的微量回油电控喷油器，其特征是：包括紧固帽、紧固套、蓄压腔体、电磁阀体、上控制阀体、下控制阀体、上控制腔体、下控制腔体、外喷嘴、电磁阀组件、锁油双针阀喷射组件，所述蓄压腔体、电磁阀体、上控制阀体、下控制阀体、上控制腔体、下控制腔体和外喷嘴自上而下设置，蓄压腔体的上部位于紧固帽里，蓄压腔体的下部、外喷嘴的上部以及电磁阀体、上控制阀体、下控制阀体、上控制腔体、下控制腔体位于紧固套里，电磁阀组件安装于电磁阀体、上控制阀体和下控制阀体里，锁油双针阀喷射组件安装于下控制腔体和外喷嘴里，紧固帽里设置高压油接口，蓄压腔体里设置蓄压腔和高压油路，蓄压腔体分别连通高压油接口和高压油路。

本发明还可以包括：

1、所述电磁阀组件包括电磁铁、衔铁、上控制阀、下控制阀，电磁铁安装于电磁阀体内，电磁铁内装配下控制阀复位弹簧，下控制阀复位弹簧两端分别为电磁阀体和衔铁，下控制阀外侧设置有环形槽，环形槽与下控制阀体配合形成高压腔，下控制阀体设置高压腔进油节流孔、高压腔出油节流孔和外控制腔回油节流孔，下控制阀下端为锥形结构，下控制阀下端与上控制腔体形成锥面阀阻断内控制腔回油节流孔，下控制阀侧壁与下控制阀体形成柱面密封阻断外控制腔回油节流孔，下控制阀上端穿过上控制阀，并安装在衔铁里，上控制阀上方安装上控制阀复位弹簧，上控制阀复位弹簧上端为上控制阀体，上控制腔体里设置低压油路，低压油路连通下控制阀、下控制阀体和上控制腔体配合形成的腔室。

2、所述锁油双针阀喷射组件包括外针阀、内针阀孔塞、内针阀、内喷嘴，外针阀安装在内针阀的外部，内喷嘴位于外喷嘴底端的内部；上控制腔体内设置有高压腔出油节流孔、内控制腔回油节流孔和外控制腔回油节流孔，内针阀内设置外控制腔进油节流孔，内针阀上端安装与内针阀相固定的内针阀孔塞，内针阀孔塞上端与下控制腔体和上控制腔体配合形成内控制腔，内控制腔内设置有内针阀复位弹簧，内针阀复位弹簧两端分别为上控制腔体和内针阀孔塞，高压腔出油节流孔两端分别连接高压腔与内控制腔，外针阀为管状结构，外针阀上端与下控制腔体、外喷嘴配合形成外控制腔，外针阀上方安装外针阀复位弹簧，外针阀复位弹簧上端为下控制腔体，内针阀中部自上而下设置有内凹环槽和外凸锥体，内凹环槽上下两端分别为上端面和下锥面，外针阀中间内侧设置有上锥面，内针阀的内凹环槽与外针阀配合形成锁油腔，外控制腔进油节流孔两端分别连通锁油腔与外控制腔，外针阀与外喷嘴配合形成外针阀环腔，外针阀环腔与高压油路连通，内针阀下部、外针阀下部与内喷嘴配合形成内针阀环腔，外针阀中部开设内针阀环腔进油孔，内针阀环腔进油孔两端分别连通内针阀环腔与外针阀环腔，内针阀和外针阀在高压燃油的液压力、内针阀复位弹簧与外针阀复位弹簧预紧力共同作用下分别落座于内喷嘴和外喷嘴加工的阀座上，锁油腔通过内针阀外凸锥体和外针阀之间的间隙与内针阀环腔连接，外针阀与外喷嘴形成外压力室，内针阀与内喷嘴形成内压力室。

3、外控制腔回油节流孔下缘与下控制阀下锥面上缘之间的距离等于下控制阀中部的凸缘与上控制阀下端面之间的距离，高压腔出油节流孔入口下缘与高压腔下缘齐平，高压腔出油节流孔入口直径小于下控制阀中部的凸缘与上控制阀下端面之间的距离；外控制腔回油节流孔直径大于外控制腔进油节流孔直径。

4、进行矩形喷油规律喷射时，如果对电磁阀组件通小电流，衔铁受到的电磁力和下控制阀下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧的预紧力，小于下控制阀复位弹簧和上控制阀复位弹簧的弹力之和，下控制阀在下端的液压力、衔铁受到的电磁力和下控制阀复位弹簧预紧力的共同作用而向上抬起，直到下控制阀中部的凸缘限位于上控制阀的下端，下控制阀不再上升，下控制阀下端的锥面阀打开，内控制腔内的高压燃油通过内控制腔回油节流孔、下控制阀与上控制腔体之间的间隙进入低压油路，同时下控制阀侧壁与下控制阀体形成柱面密封阻断高压腔出油节流孔，内控制腔内燃油压力持续降低，直到内针阀下端的液压力大于内针阀孔塞上端的液压力与内针阀复位弹簧的预紧力之和，内针阀开始抬起，直到内针阀中部的下锥面限位于外针阀中部的上锥面，内针阀不再上升，高压燃油通过内针阀与内喷嘴之间的间隙进入内压力室，从内喷孔喷出。

5、进行矩形喷油规律喷射时，如果对电磁阀组件通大电流，衔铁受到的电磁力与下控制阀下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧与上控制阀复位弹簧的弹力之和，下控制阀向上抬起，下控制阀中部的凸缘与上控制阀的下端接触后带动上控制阀一同上升，直到上控制阀到达其上限位置，下控制阀与上控制阀均不再上升，下控制阀下端的锥面阀与侧壁的柱面密封先后打开，同时下控制阀侧壁与下控制阀体形成柱面密层阻断高压腔出油节流孔，内控制腔内的高压油通过内控制腔回油节流孔、下控制阀与上控制腔体之间的间隙进入低压油路，内控制腔内燃油压力降低，外控制腔内的高压油通过外控制腔回油节流孔、下控制阀与上控制腔体之间的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，外控制腔内燃油压力降低，高压油路内高压燃油通过外针阀环腔、内针阀环腔进油孔、内针阀环腔、内针阀中部的外凸锥体与外针阀之间的间隙进入锁油腔，随后通过外控制腔进油节流孔对外控制腔内燃油进行补充，外控制腔回油节流孔直径大于外控制腔进油节流孔直径，内控制腔与外控制腔内燃油压力持续降低，直到内针阀下端的液压力大于内针阀孔塞上端的液压力与内针阀复位弹簧的预紧力之和、外针阀下端的液压力大于外针阀上端的液压力与外针阀复位弹簧预紧力之和，内针阀与外针阀分别向上抬起，直到内针阀中部的下锥面限位于外针阀中部的上锥面，外针阀到达其上限位置，内针阀与外针阀均不再上升，高压燃油分别从内喷孔和外喷孔喷出。

6、进行靴形喷油规律喷射时，先对电磁阀组件通小电流，衔铁受到的电磁力与下控制阀下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧的预紧力，下控制阀向上抬起，直到下控制阀中部的凸缘限位于上控制阀的下端，下控制阀不再上升，下控制阀下端的锥面阀打开，下控制阀侧壁与下控制阀体形成柱面密封阻断高压腔出油节流孔，内控制腔内的高压油通过内控制腔回油节流孔、下控制阀与上控制腔体之间的间隙进入低压油路，内控制腔内燃油压力持续降低，直到内针阀下端的液压力大于内针阀孔塞上端的液压力与内针阀复位弹簧的预紧力之和，内针阀向上抬起，直到内针阀中部的下锥面限位于外针阀中部的上锥面，内针阀不再上升，高压燃油通过内针阀与内喷嘴之间的间隙进入内压力室，从内喷孔喷出；随着喷油过程的进行，对电磁阀组件通大电流，衔铁受到的电磁力与下控制阀下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧与上控制阀复位弹簧的弹力之和，下控制阀带动上控制阀向上抬起，直到上控制阀到达其上限位置，下控制阀与上控制阀均不再上升，外控制腔回油节流孔出口处的柱面密封打开，外控制腔内的高压油通过外控制腔回油节流孔、下控制阀与上控制腔体之间的间隙进入低压油路，外控制腔内燃油压力降低，同时内针阀中部的下锥面与外针阀中部的下锥面形成锥面密封阻断锁油腔进油，内针阀环腔内高压燃油不再通过锁油腔、外控制腔进油节流孔对外控制腔供油，随着回油过程的进行，外控制腔内燃油压力持续降低，直到内针阀与外针阀下端的液压力之和大于内针阀孔塞上端的液压力、外针阀上端的液压力、内针阀复位弹簧的弹力与外针阀复位弹簧的预紧力之和，内针阀带动外针阀开始向上抬起，直到外针阀到达其上限位置，内针阀与外针阀均不再上升，高压燃油从内喷孔和外喷孔喷出。

7、喷射模式结束后，电磁阀组件停止通电，上控制阀在受到上控制阀复位弹簧弹力的作用而落座于下控制阀体，下控制阀在受到下端的液压力和下控制阀复位弹簧弹力的共同作用而落座于上控制腔体的阀座上，内控制腔回油节流孔和外控制腔回油节流孔均关闭，高压腔出油节流孔打开，高压燃油经过高压腔进油节流孔、高压腔、高压腔出油节流孔对内控制腔内燃油进行补充，内控制腔内燃油压力提高，内针阀在内针阀孔塞上端的液压力、内针阀下端的液压力和内针阀复位弹簧弹力的共同作用而落座于内喷嘴的阀座上，内针阀下落导致内针阀中部的下锥面与外针阀中部的上锥面分开，高压油路内的高压燃油通过外针阀环腔、内针阀环腔进油孔、内针阀环腔、内针阀中部的外凸锥体与外针阀之间的间隙、锁油腔、外控制腔进油节流孔进入外控制腔，外控制腔内燃油压力升高，外针阀在上端的液压力、下端的液压力和外针阀复位弹簧弹力共同作用而落座于外喷嘴的阀座上，喷油结束。

本发明的优势在于：本发明采用锁油双针阀喷射组件和电磁阀组件调节针阀升程与喷孔开启数量，改变喷油器单位时间内喷入气缸的燃油量，从而实现喷油规律曲线灵活可变，满足发动机不同工况需求，有利于改善柴油机缸内燃烧效果，降低污染物，同时降低回油量，提高整机效率和经济性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；1：高压油接口；2：紧固帽；3：蓄压腔体；4：电磁阀体；5：电磁阀组件；6：紧固套；7：锁油双针阀喷射组件；8：蓄压腔；9：高压油路；10：上控制阀体；11：下控制阀体；12：上控制腔体；13：下控制腔体。

图2为电磁阀组件的结构示意图；501：电磁铁；502：衔铁；503：下控制阀；504：高压腔；505：下控制阀复位弹簧；506：上控制阀复位弹簧；507：上控制阀；508：高压腔进油节流孔；509：高压腔出油节流孔。

图3为锁油双针阀喷射组件的结构示意图；701：内控制腔回油节流孔；702：内控制腔；703：外控制腔回油节流孔；704：外控制腔；705：外针阀；706：外喷嘴；707：外针阀环腔；708：外喷孔；709：内喷孔；710：内针阀复位弹簧；711：内针阀孔塞；712：外针阀复位弹簧；713：外控制腔进油节流孔；714：锁油腔；715：内针阀环腔进油孔；716：内针阀；717：内针阀环腔；718：内喷嘴；719：外压力室；720：内压力室。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-3，本发明的一种双针阀可变喷油速率的微量回油电控喷油器，包括高压油接口1、紧固帽2、蓄压腔体3、电磁阀体4、电磁阀组件5、紧固套6、锁油双针阀喷射组件7、蓄压腔8、高压油路9、上控制阀体10、下控制阀体11、上控制腔体12、下控制腔体13、外喷嘴706。紧固帽2安装在蓄压腔体3上方，蓄压腔体3内设置蓄压腔8和高压油路9，喷油器内自上而下设置蓄压腔体3、电磁阀体4、电磁阀组件5、上控制阀体10、下控制阀体11、上控制腔体12、下控制腔体13、外喷嘴706，蓄压腔体3的下部以及电磁阀体4、上控制阀体10、下控制阀体11、上控制腔体12、下控制腔体13、外喷嘴706的上部位于紧固套里，电磁阀组件5安装于电磁阀体4、上控制阀体10和下控制阀体11里，锁油双针阀喷射组件7安装于下控制腔体13和外喷嘴706里，紧固帽2里设置高压油接口1，蓄压腔体3里设置蓄压腔8和高压油路9，蓄压腔体3分别连通高压油接口1和高压油路9。

电磁阀组件5包括电磁铁501、衔铁502、下控制阀503、高压腔504、下控制阀复位弹簧505、上控制阀复位弹簧506、上控制阀507、高压腔进油节流孔508、高压腔出油节流孔509。电磁铁501安装于电磁阀体4内，电磁铁501为中空结构，电磁铁501内装配下控制阀复位弹簧505，下控制阀复位弹簧505两端分别为电磁阀体4和衔铁502，下控制阀503外侧设置的环形槽与下控制阀体11配合形成高压腔504，下控制阀体11设置高压腔进油节流孔508、高压腔出油节流孔509和外控制腔回油节流孔703，下控制阀503下端为锥形结构，下控制阀503下端与上控制腔体12形成锥面阀阻断内控制腔回油节流孔701，下控制阀503侧壁与下控制阀体11形成柱面密封阻断外控制腔回油节流孔703，下控制阀503上端穿过上控制阀507，并通过螺纹安装在衔铁502下方，上控制阀507上方安装上控制阀复位弹簧506，上控制阀复位弹簧506上端为上控制阀体10，上控制腔体12里设置低压油路，低压油路连通下控制阀503、下控制阀体11和上控制腔体12配合形成的腔室。

锁油双针阀喷射组件7包括内控制腔回油节流孔701、内控制腔702、外控制腔回油节流孔703、外控制腔704、外针阀705、外针阀环腔707、外喷孔708、内喷孔709、内针阀复位弹簧710、内针阀孔塞711、外针阀复位弹簧712、外控制腔进油节流孔713、锁油腔714、内针阀环腔进油孔715、内针阀716、内针阀环腔717、内喷嘴718、外压力室719、内压力室720。上控制腔体12内设置有高压腔出油节流孔509、内控制腔回油节流孔701和外控制腔回油节流孔703，下控制腔体13内设置有内针阀复位弹簧710，内针阀复位弹簧710两端分别为上控制腔体12和内针阀孔塞711，内针阀716内设置外控制腔进油节流孔713，内针阀716上端安装与内针阀716相固定的内针阀孔塞711，内针阀孔塞711上端与下控制腔体13和上控制腔体12配合形成内控制腔702，高压腔出油节流孔509两端分别链接高压腔504与内控制腔702，外针阀705为管状结构，外针阀705上端与下控制腔体13、外喷嘴706配合形成外控制腔704，外针阀705上方安装外针阀复位弹簧712，外针阀复位弹簧712上端为下控制腔体13，内针阀716中部自上而下设置有内凹环槽和外凸锥体，内凹环槽上下两端分别为上端面和下锥面，外针阀705中间内侧设置有上锥面，内针阀716的内凹环槽与外针阀705配合形成锁油腔714，外控制腔进油节流孔713两端分别连通锁油腔714与外控制腔704，外针阀705与外喷嘴706配合形成外针阀环腔707，外针阀环腔707与高压油路9连通，内针阀716下部、外针阀705下部与内喷嘴718配合形成内针阀环腔717，外针阀705中部开设内针阀环腔进油孔715，内针阀环腔进油孔715两端分别连通内针阀环腔717与外针阀环腔707，内针阀716和外针阀705在高压燃油的液压力、内针阀复位弹簧710与外针阀复位弹簧712预紧力共同作用下分别落座于内喷嘴718和外喷嘴706加工的阀座上，锁油腔714通过内针阀716外凸锥体和外针阀705之间的间隙与内针阀环腔717连接，外针阀705与外喷嘴706形成外压力室719，内针阀716与内喷嘴718形成内压力室720，外控制腔回油节流孔703下缘与下控制阀503下锥面上缘之间的距离等于下控制阀503中部的凸缘与上控制阀507下端面之间的距离，高压腔出油节流孔509入口下缘与高压腔504下缘齐平，高压腔出油节流孔509入口直径小于下控制阀503中部的凸缘与上控制阀507下端面之间的距离；外控制腔回油节流孔703直径大于外控制腔进油节流孔713直径。

本发明能够实现矩形和靴形两种喷油规律曲线形状的燃油喷射模式。进行矩形喷油规律的喷射时，分为两种情况，一种是电磁阀组件5通小电流，另一种是对电磁阀组件5通大电流。进行靴形喷油规律的喷射时，先对电磁阀组件5通小电流，再对电磁阀组件5通大电流。

进行矩形喷油规律喷射时，如果对电磁阀组件5通小电流，衔铁502受到的电磁力和下控制阀503下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧505的预紧力，小于下控制阀复位弹簧505和上控制阀复位弹簧506的弹力之和，下控制阀503在下端的液压力、衔铁502受到的电磁力和下控制阀复位弹簧505预紧力的共同作用而向上抬起，直到下控制阀503中部的凸缘限位于上控制阀507的下端，下控制阀503不再上升，下控制阀503下端的锥面阀打开，内控制腔702内的高压燃油通过内控制腔回油节流孔701、下控制阀503与上控制腔体12之间的间隙进入低压油路，同时下控制阀503侧壁与下控制阀体11形成柱面密封阻断高压腔出油节流孔509，内控制腔702内燃油压力持续降低，直到内针阀716下端的液压力大于内针阀孔塞711上端的液压力与内针阀复位弹簧710的预紧力之和，内针阀716开始抬起，直到内针阀716中部的下锥面限位于外针阀705中部的上锥面，内针阀716不再上升，高压燃油通过内针阀716与内喷嘴718之间的间隙进入内压力室720，从内喷孔709喷出。

如果对电磁阀组件5通大电流，衔铁502受到的电磁力与下控制阀503下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧505与上控制阀复位弹簧506的弹力之和，下控制阀503向上抬起，下控制阀503中部的凸缘与上控制阀507的下端接触后带动上控制阀507一同上升，直到上控制阀507到达其上限位置，下控制阀503与上控制阀507均不再上升，下控制阀503下端的锥面阀与侧壁的柱面密封先后打开，同时下控制阀503侧壁与下控制阀体11形成柱面密层阻断高压腔出油节流孔509，内控制腔702内的高压油通过内控制腔回油节流孔701、下控制阀503与上控制腔体12之间的间隙进入低压油路，内控制腔702内燃油压力降低，外控制腔704内的高压油通过外控制腔回油节流孔703、下控制阀503与上控制腔体12之间的间隙进入低压油路，随着回油过程的进行，外控制腔704内燃油压力降低，高压油路9内高压燃油通过外针阀环腔707、内针阀环腔进油孔715、内针阀环腔717、内针阀716中部的外凸锥体与外针阀705之间的间隙进入锁油腔714，随后通过外控制腔进油节流孔713对外控制腔704内燃油进行补充，外控制腔回油节流孔703直径大于外控制腔进油节流孔713直径，内控制腔702与外控制腔704内燃油压力持续降低，直到内针阀716下端的液压力大于内针阀孔塞711上端的液压力与内针阀复位弹簧710的预紧力之和、外针阀705下端的液压力大于外针阀705上端的液压力与外针阀复位弹簧712预紧力之和，内针阀716与外针阀705分别向上抬起，直到内针阀716中部的下锥面限位于外针阀705中部的上锥面，外针阀705到达其上限位置，内针阀716与外针阀705均不再上升，高压燃油分别从内喷孔709和外喷孔708喷出。

进行靴形喷油规律喷射时，先对电磁阀组件5通小电流，衔铁502受到的电磁力与下控制阀503下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧505的预紧力，下控制阀503向上抬起，直到下控制阀503中部的凸缘限位于上控制阀507的下端，下控制阀503不再上升，下控制阀503下端的锥面阀打开，下控制阀503侧壁与下控制阀体11形成柱面密封阻断高压腔出油节流孔509，内控制腔702内的高压油通过内控制腔回油节流孔701、下控制阀503与上控制腔体12之间的间隙进入低压油路，内控制腔702内燃油压力持续降低，直到内针阀716下端的液压力大于内针阀孔塞711上端的液压力与内针阀复位弹簧710的预紧力之和，内针阀716向上抬起，直到内针阀716中部的下锥面限位于外针阀705中部的上锥面，内针阀716不再上升，高压燃油通过内针阀716与内喷嘴718之间的间隙进入内压力室720，从内喷孔709喷出；随着喷油过程的进行，对电磁阀组件5通大电流，衔铁502受到的电磁力与下控制阀503下端的液压力之和大于下控制阀复位弹簧505与上控制阀复位弹簧506的弹力之和，下控制阀503带动上控制阀507向上抬起，直到上控制阀507到达其上限位置，下控制阀503与上控制阀507均不再上升，外控制腔回油节流孔703出口处的柱面密封打开，外控制腔704内的高压油通过外控制腔回油节流孔703、下控制阀503与上控制腔体12之间的间隙进入低压油路，外控制腔704内燃油压力降低，同时内针阀716中部的下锥面与外针阀705中部的下锥面形成锥面密封阻断锁油腔714进油，内针阀环腔717内高压燃油不再通过锁油腔714、外控制腔进油节流孔713对外控制腔704供油，随着回油过程的进行，外控制腔704内燃油压力持续降低，直到内针阀716与外针阀705下端的液压力之和大于内针阀孔塞711上端的液压力、外针阀705上端的液压力、内针阀复位弹簧710的弹力与外针阀复位弹簧712的预紧力之和，内针阀716带动外针阀705开始向上抬起，直到外针阀705到达其上限位置，内针阀716与外针阀705均不再上升，高压燃油从内喷孔709和外喷孔708喷出。

喷射模式结束后，电磁阀组件5停止通电，上控制阀507在受到上控制阀复位弹簧506弹力的作用而落座于下控制阀体11，下控制阀503在受到下端的液压力和下控制阀复位弹簧505弹力的共同作用而落座于上控制腔体12的阀座上，内控制腔回油节流孔701和外控制腔回油节流孔703均关闭，高压腔出油节流孔509打开，高压燃油经过高压腔进油节流孔508、高压腔504、高压腔出油节流孔509对内控制腔702内燃油进行补充，内控制腔702内燃油压力提高，内针阀716在内针阀孔塞711上端的液压力、内针阀716下端的液压力和内针阀复位弹簧710弹力的共同作用而落座于内喷嘴718的阀座上，内针阀716下落导致内针阀716中部的下锥面与外针阀705中部的上锥面分开，高压油路9内的高压燃油通过外针阀环腔707、内针阀环腔进油孔715、内针阀环腔717、内针阀716中部的外凸锥体与外针阀705之间的间隙、锁油腔714、外控制腔进油节流孔713进入外控制腔704，外控制腔704内燃油压力升高，外针阀705在上端的液压力、下端的液压力和外针阀复位弹簧712弹力共同作用而落座于外喷嘴706的阀座上，喷油结束。