阅读说明：本技术 一种大流量共轨喷油器喷油嘴用针阀、喷油嘴偶件及其工作方法 (Needle valve for large-flow common rail oil injector oil injection nozzle, oil injection nozzle matching part and working method of oil injection nozzle matching part ) 是由 李汝宁 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大流量共轨喷油器喷油嘴用针阀,所述针阀的下段为喷油段,所述喷油段的侧面上轴向均匀设置有多个凸起的喷针导向,每一所述喷针导向的顶面与喷油嘴的喷油道内壁过渡配合,相邻两个所述喷针导向之间形成供高压燃油通过的喷油凹槽。可在保证燃油充分雾化的前提下,提高燃油流通面积,增大喷油速率,满足大功率柴油机对共轨喷油器供油特性的需求。此外,喷油嘴的上端面为微内凹面,在压力作用下产生形变与所述流量控制板的下表面形成高压密封,该密封方式效果长期稳定,能适应较大的燃油压力。(The invention discloses a needle valve for a fuel injection nozzle of a large-flow common rail fuel injector, wherein the lower section of the needle valve is a fuel injection section, a plurality of raised needle guides are axially and uniformly arranged on the side surface of the fuel injection section, the top surface of each needle guide is in transition fit with the inner wall of a fuel injection passage of the fuel injection nozzle, and a fuel injection groove for high-pressure fuel to pass through is formed between every two adjacent needle guides. On the premise of ensuring the sufficient atomization of fuel, the fuel flow area is increased, the fuel injection rate is increased, and the requirement of a high-power diesel engine on the fuel supply characteristic of the common rail fuel injector is met. In addition, the up end of fuel sprayer is little interior concave surface, produce deformation under the pressure effect with the lower surface of flow control board forms high-pressure seal, and this sealing mode effect is stable for a long time, can adapt to great fuel pressure.)

一种大流量共轨喷油器喷油嘴用针阀、喷油嘴偶件及其工作 方法

技术领域

本发明涉及柴油机用共轨喷油器技术领域，特别是涉及一种大流量共轨喷油器喷油嘴用 针阀、喷油嘴偶件及其工作方法。

背景技术

当高压燃油通过油路进入针阀腔后，现有的共轨喷油器喷油嘴偶件采取在喷油嘴开喷油 孔，然后高压燃油通过喷油孔进入柴油机的气缸，进行燃烧。但随着柴油机功率的提升，对 共轨喷油器喷油速率的要求也越来越高，在现有喷油器喷油嘴结构的基本不变的基础上，一 般采取加大喷油孔的直径和增加喷油孔的数目的方法，提高喷油速率。

但是，采用此方法提高喷油速率的能力有限，同时会加剧油嘴的冲刷腐蚀，不能够满足 大功率柴油机对大流量共轨喷油器高喷油速率和可靠性的需求。

同时，随着喷油压力的提升，尤其是当喷油压力≥180MPa后，现有的喷油器平行平面 密封结构也不足以保证高压燃油的有效密封，进而影响到大流量共轨喷油器的可靠性。

发明内容

本发明的目的是针对现有喷油嘴偶件不能够满足大功率柴油机对大流量共轨喷油器高喷 油速率和可靠性的需求的技术缺陷，而提供一种大流量共轨喷油器喷油嘴用针阀。

本发明的另一个目的，是提供种大流量共轨喷油器喷油嘴偶件。

本发明的另一个目的，是提供上述大流量共轨喷油器喷油嘴偶件的工作方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种大流量共轨喷油器喷油嘴用针阀，所述针阀的下段为喷油段，所述喷油段的侧面上 轴向均匀设置有多个凸起的喷针导向，每一所述喷针导向的外侧面与喷油嘴的喷油道内壁过 渡配合，相邻两个所述喷针导向之间形成供高压燃油通过的喷油凹槽。

在上述技术方案中，所述喷针导向的数量为6个；所述喷针导向与所述喷油凹槽之间的 连接处为倒圆角。

在上述技术方案中，所述针阀由上至下依次包括针阀柱段、导向柱段和喷油段；所述针 阀柱段和所述导向柱段连接处设置有弹簧座限位；所述导向柱段下部直径减小形成有多个锥 面，最下方的锥面为密封面，所述密封面与喷油嘴的密封座配合形成高压密封。

在上述技术方案中，所述导向柱段的侧面上轴向设置有一个或多个供高压燃油通过的针 阀油槽，所述针阀油槽的横截面为弓形结构。

本发明的另一方面，一种大流量共轨喷油器喷油嘴偶件，包括流量控制板、喷油嘴、上 述针阀、控制套筒、针阀弹簧和针阀弹簧座。

在上述技术方案中，所述喷油嘴的顶部凸台的上表面从外缘向中心均匀凹陷，形成微内 凹面，所述微内凹面在压力作用下产生形变与所述流量控制板的下表面形成高压密封。

在上述技术方案中，所述喷油嘴中部轴向贯通形成内部空腔，所述内部空腔自上而下依 次包括针阀腔、导向腔和喷油道；

所述控制套筒、针阀弹簧和针阀弹簧座由上至下依次套装在所述针阀柱段上并位于所述 针阀腔内，所述弹簧座限位对所述针阀弹簧座限位；

所述针阀弹簧位于所述控制套筒与所述针阀弹簧座之间，为所述控制套筒提供向上的弹 力，为所述针阀弹簧座提供向下的弹力，进而为所述针阀提供向下的弹力；

所述流量控制板上设置有两个高压燃油进油孔以使高压燃油进入所述针阀腔；

所述控制套筒的内表面与所述针阀柱段的外表面过渡配合，所述针阀柱段的上端面与所 述内表面和所述下表面形成控制腔；所述控制套筒径向设置有控制腔进油孔，所述流量控制 板上设置有控制腔出油孔；

所述导向腔的内壁与所述导向柱段之间过渡配合形成配合偶件，所述导向腔的内壁与所 述导向柱段下部的多个锥面之间形成燃油腔，所述针阀腔内的高压燃油经所述针阀油槽进入 所述燃油腔；

所述导向腔下端设置有与所述密封面配合形成高压密封的密封座。

在上述技术方案中，所述微内凹面的内凹程度为0.0008-0.0015mm。

在上述技术方案中，所述针阀腔和所述导向腔之间通过第一锥面连接；所述导向腔和喷 油道之间通过第二锥面连接，所述密封座设置在所述第二锥面与所述喷油道之间。

在上述技术方案中，所述控制腔进油孔的两端分别为喇叭口和圆柱孔，所述针阀腔内的 高压燃油依次通过所述喇叭口、控制腔进油孔和圆柱孔进入所述控制腔；

所述圆柱孔的直径大于所述控制腔进油孔的的直径；

所述控制腔进油孔与所述喇叭口的连接处以及所述控制腔进油孔与所述圆柱孔的连接处 均采用倒圆角以提高燃油流通系数。

在上述技术方案中，所述控制腔出油孔的上下两端分别为上圆柱孔和下圆柱孔，所述上 圆柱孔和下圆柱孔的直径相等，并大于所述控制腔出油孔的直径；

所述控制腔出油孔直径小于所述控制腔进油孔直径以使控制腔中迅速建立高压。

本发明的另一方面，上述大流量共轨喷油器喷油嘴偶件的工作方法，

初始状态下，针阀在针阀弹簧的弹力作用下，其下端的密封面与导向腔下端的密封座接 触形成密封；高压燃油经由高压燃油进油孔进入针阀腔，并通过针阀油槽进入燃油腔；同时 高压燃油经由控制腔进油孔进入控制腔；

喷油时，控制腔出油孔开启，所述控制腔内燃油压力降低，所述针阀所受的控制腔提供 的向下燃油压力和针阀弹簧提供的向下弹力的总和小于燃油腔提供的向上燃油压力，所述针 阀向上运动，所述密封面与所述密封座分离，高压燃油通过喷油通道进入气缸；

断油时，所述控制腔出油孔关闭，高压燃油经由控制腔进油孔进入控制腔，所述控制腔 内燃油压力增高，所述针阀所受的控制腔提供的向下燃油压力和针阀弹簧提供的向下弹力的 总和大于燃油腔提供的向上燃油压力，所述针阀向下运动，所述密封面与所述密封座接触并 形成高压密封，停止喷油。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供的大流量共轨喷油器喷油嘴用针阀，喷油段轴向分布有多个喷针导向，喷 针导向两两之间形成有喷油凹槽，所述喷针导向与所述喷油道内壁过渡配合形成偶件，喷油 凹槽与所述喷油道内壁之间形成多个供高压燃油通过的喷油通道，可在保证燃油充分雾化的 前提下，提高燃油流通面积，增大喷油速率，满足大功率柴油机对共轨喷油器供油特性的需 求。

2.本发明提供的大流量共轨喷油器喷油嘴偶件，喷油嘴的上端面为微内凹面，与流量控 制板的下表面接触，利用一定压力下，喷油嘴的上端微内凹面产生形变，与流量控制板的下 表面形成高压密封，该密封方式效果长期稳定，能适应较大的燃油压力。

附图说明

图1所示为针阀的正视图结构示意图；

图2所示为针阀的轴侧图；

图3所示为图2的局部放大图；

图4a所示为大流量共轨喷油器喷油嘴偶件的装配结构剖面示意图；

图4b所示为大流量共轨喷油器喷油嘴偶件的装配结构示意图；

图5a所示为图4a的局部放大图；

图5b所示为图4b的局部放大图；

图6所示为图5a的A向视图；

图7所示为喷油嘴的剖面结构示意图；

图8所示为针阀弹簧的结构示意图；

图9所示为针阀弹簧座的剖面结构示意图；

图10所示为控制套筒的剖面结构示意图；

图11所示为流量控制板的剖面结构示意图。

图中：1-喷油嘴，1-1-微内凹面，1-2-针阀腔，1-3-导向腔，1-4-第一锥面，1-5-第二锥面， 1-6-密封座，1-7-喷油道，2-针阀，2-1-上端面，2-2-针阀柱段，2-3-弹簧座限位，2-4-针阀油 槽,2-5-导向柱段，2-6-密封面，2-7-喷针导向，2-8-喷油凹槽，3-针阀弹簧，3-1-上端，3-2-下 端，4-针阀弹簧座，5-控制套筒，5-2-喇叭口，5-3-控制腔进油孔，5-6-圆柱孔，6-流量控制 板，6-1-高压燃油进油孔，6-2-上圆柱孔，6-3-下圆柱孔，6-4-下表面，6-5-控制腔出油孔。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例 仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种大流量共轨喷油器喷油嘴用针阀，如图1-3所示，所述针阀的下段为喷油段2-9， 所述喷油段2-9的侧面上轴向均匀设置有多个凸起的喷针导向2-7，每一所述喷针导向2-7 的外侧面与喷油嘴的喷油道1-7内壁过渡配合，相邻两个所述喷针导向2-7之间形成供高压 燃油通过的喷油凹槽2-8。

所述喷油凹槽2-8与所述喷油道1-7内壁之间形成多个供高压燃油通过的喷油通道，可 在保证燃油充分雾化的前提下，提高燃油流通面积，增大喷油速率，满足大功率柴油机对共 轨喷油器供油特性的需求。

具体来说，所述喷针导向2-7的数量为6个；所述喷针导向2-7与所述喷油凹槽2-8之 间的连接处为倒圆角以提高燃油流通系数。

具体来说，所述针阀2由上至下依次包括针阀柱段2-2、导向柱段2-5和喷油段2-9；所 述针阀柱段2-2和所述导向柱段2-5连接处设置有弹簧座限位2-3；所述导向柱段2-5下部 直径减小形成有多个锥面，最下方的锥面为密封面2-6，所述密封面2-6与喷油嘴1的密封 座1-6配合形成高压密封。

具体来说，所述导向柱段2-5的侧面上轴向设置有一个或多个供高压燃油通过的针阀油 槽2-4，所述针阀油槽2-4的横截面为弓形结构，便于高压燃油顺利快速流动。

实施例2

一种大流量共轨喷油器喷油嘴偶件，如图4所示，包括流量控制板6、喷油嘴1、如权利 要求4所述的针阀2、控制套筒5、针阀弹簧3和针阀弹簧座4，所述喷油嘴1的顶部凸台的上表面从外缘向中心均匀凹陷，形成微内凹面1-1，所述微内凹面1-1在压力作用下产生形变与所述流量控制板6的下表面6-4形成高压密封。该密封方式效果长期稳定，能适应较大的燃油压力；

如图7所示，所述喷油嘴1中部轴向贯通形成内部空腔，所述内部空腔自上而下依次包 括针阀腔1-2、导向腔1-3和喷油道1-7；

所述控制套筒5、针阀弹簧3和针阀弹簧座4由上至下依次套装在所述针阀柱段2-2上 并位于所述针阀腔1-2内，所述弹簧座限位2-3对所述针阀弹簧座4限位；

如图8所示，所述针阀弹簧3针阀弹簧3的上端3-1和下端3-2均为平面，位于所述控制套筒5与所述针阀弹簧座4之间，为所述控制套筒5提供向上的弹力，为所述针阀弹簧座 4提供向下的弹力，进而为所述针阀2提供向下的弹力；

所述流量控制板6上设置有两个高压燃油进油孔6-1以使高压燃油进入所述针阀腔1-2；

所述控制套筒5的内表面5-4与所述针阀柱段2-2的外表面过渡配合，所述针阀柱段2-2 的上端面与所述内表面5-4和所述下表面6-4形成控制腔；所述控制套筒5径向设置有控制 腔进油孔5-3，所述流量控制板6上设置有控制腔出油孔6-5；

所述导向腔1-3的内壁与所述导向柱段2-2之间过渡配合形成配合偶件，所述导向腔1-3 的内壁与所述导向柱段2-2下部的多个锥面之间形成燃油腔，所述针阀腔1-2内的高压燃油 经所述针阀油槽2-4进入所述燃油腔；

如图5所示，所述导向腔1-3下端设置有与所述密封面2-6配合形成高压密封的密封座 1-6。

实施例3

作为优选，所述微内凹面1-1的内凹程度为内凹程度为0.0008-0.0015mm，其与流量控 制板6的下表面6-4接触，在一定压力下，喷油嘴1的上端微内凹面1-1产生形变，与流量 控制板6的下表面形成高压密封。由于内凹程度较小，在图中未能清楚表示，仅在产品加工 过程中实现。

作为优选，所述针阀腔和所述导向腔之间通过第一锥面连接；所述导向腔和喷油道1-7 之间通过第二锥面1-5连接，所述密封座设置在所述第二锥面1-5与所述喷油道1-7之间。

作为优选，所述控制腔进油孔5-3的两端分别为喇叭口5-2和圆柱孔5-6，所述针阀腔内 的高压燃油依次通过所述喇叭口5-2、控制腔进油孔5-3和圆柱孔5-6进入所述控制腔；

所述圆柱孔5-6的直径大于所述控制腔进油孔5-3的的直径；

所述控制腔进油孔5-3与所述喇叭口5-2的连接处以及所述控制腔进油孔5-3与所述圆 柱孔5-6的连接处均采用倒圆角以提高燃油流通系数。

作为优选，所述控制腔出油孔6-5的上下两端分别为上圆柱孔6-2和下圆柱孔6-3，所述 上圆柱孔6-2和下圆柱孔6-3的直径相等，并大于所述控制腔出油孔6-5的直径；

所述控制腔出油孔6-5直径小于所述控制腔进油孔5-3直径，以使控制腔中迅速建立高 压。

实施例4

实施例2或实施例3所述的大流量共轨喷油器喷油嘴偶件的工作方法，

初始状态下，针阀2在针阀弹簧3的弹力作用下，其下端的密封面2-6与导向腔1-3下 端的密封座1-6接触形成密封；高压燃油经由高压燃油进油孔6-1进入针阀腔1-2，并通过 针阀油槽2-4进入燃油腔；同时高压燃油经由控制腔进油孔5-3进入控制腔；

喷油时，控制腔出油孔6-5开启，所述控制腔内燃油压力降低，所述针阀2所受的控制 腔提供的向下燃油压力和针阀弹簧3提供的向下弹力的总和小于燃油腔提供的向上燃油压 力，所述针阀2向上运动，所述密封面2-6与所述密封座1-6分离，高压燃油通过喷油通道 进入气缸；

断油时，所述控制腔出油孔6-5关闭，高压燃油经由控制腔进油孔5-3进入控制腔，所 述控制腔内燃油压力增高，所述针阀2所受的控制腔提供的向下燃油压力和针阀弹簧3提供 的向下弹力的总和大于燃油腔提供的向上燃油压力，所述针阀2向下运动，所述密封面2-6 与所述密封座1-6接触并形成高压密封，停止喷油。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视 为本发明的保护范围。