專利名稱：平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及柴油機(jī)高壓共軌燃油系統(tǒng)，尤其涉及高壓共軌噴油器。
技術(shù)背景高壓共軌(Common Rail)電噴技術(shù)是指在高壓油泵、壓力傳感器和電子控制單元 (ECU)組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過(guò)程彼此完全分開(kāi)的一種供油方式。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管(Rail)，通過(guò)公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，使高壓油管壓力(Pressure)大小與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的程度。目前，世界上主要有三大公司在生產(chǎn)柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)，日本電裝、德國(guó)博世和美國(guó)德?tīng)柛?。共軌系統(tǒng)將燃油壓力產(chǎn)生和燃油噴射分離開(kāi)來(lái)，共軌系統(tǒng)開(kāi)辟了降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放和噪音的新途徑。在日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)的背景下，柴油機(jī)已成全世界內(nèi)燃機(jī)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，柴油機(jī)越來(lái)越受到用戶青睞。與汽油機(jī)相比柴油機(jī)有很多優(yōu)勢(shì)能減少20% 25%的(X)2廢氣排放，車(chē)速較低時(shí)的加速性能更有優(yōu)勢(shì)，平均燃油消耗低25% 30 %，能提供更多的駕駛樂(lè)趣，但是與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的排放控制又是一個(gè)難點(diǎn)。排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，必然推動(dòng)柴油機(jī)燃燒技術(shù)的發(fā)展。在國(guó)內(nèi)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)大部分采用機(jī)械式燃油系統(tǒng)，且柴油機(jī)直噴技術(shù)發(fā)展歷程較短，因而，為了滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)的要求必須重新設(shè)計(jì)新一代柴油機(jī)。高壓共軌系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力建立和噴射過(guò)程的分離，從而使控制過(guò)程更具有柔性，能更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)小油量的精確控制，更好地實(shí)現(xiàn)多次噴射。高壓共軌系統(tǒng)在國(guó)外已得到普遍應(yīng)用，柴油燃油噴射系統(tǒng)從機(jī)械控制式發(fā)展到電子控制式系統(tǒng)后，電子噴射系統(tǒng)又經(jīng)歷了三次變革，即位置式燃油噴射系統(tǒng)、時(shí)間式燃油噴射系統(tǒng)和時(shí)間壓力式燃油噴射系統(tǒng)(共軌系統(tǒng))。目前，我國(guó)大部分企業(yè)通過(guò)引進(jìn)德國(guó)博世(Bosch)公司技術(shù)來(lái)滿足現(xiàn)階段排放標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)III)，但也有部分企業(yè)在進(jìn)行自主研發(fā)，如中國(guó)一汽無(wú)錫油泵油嘴研究所、成都威特等。德國(guó)博世(Bosch)公司于1995年開(kāi)發(fā)出用于轎車(chē)的高壓共軌系統(tǒng)，目前，博世公司的共軌系統(tǒng)已在歐洲乘用車(chē)和輕型車(chē)柴油機(jī)上得到普通應(yīng)用，德國(guó)博世 (Bosch)公司已生產(chǎn)出2500萬(wàn)套共軌系統(tǒng)，并在江蘇無(wú)錫投資建設(shè)了技術(shù)中心和工廠，實(shí)現(xiàn)了本地化生產(chǎn)。德國(guó)博世(Bosch)公司生產(chǎn)的高壓共軌噴油器總成的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 它包括電磁閥1、電磁閥彈簧調(diào)整墊圈2、電磁閥彈簧3、襯環(huán)4、電磁鐵緊帽5、控制閥偶件 6、閥組件7、孔板定位銷(xiāo)8、密封圈9、彈簧上座10、調(diào)整墊片11、調(diào)壓彈簧12、頂桿13、過(guò)渡塊14、油嘴定位銷(xiāo)15、噴油嘴偶件16、噴油嘴緊帽17、上密封圈18和噴油嘴偶件體19，其中，控制閥偶件6與閥組件7之間密封性能直接影響到噴油器的性能指標(biāo)和使用壽命，所述控制閥偶件6由吸鐵61、移動(dòng)閥芯62、固定閥座63和密封鋼球64組成，移動(dòng)閥芯62固定安裝在吸鐵61的中心，密封鋼球64設(shè)置在移動(dòng)閥芯62的下端，移動(dòng)閥芯62精密地套裝在固定閥座63的導(dǎo)向孔中，兩者之間的配合間隙為0. 002毫米 0. 005毫米；所述閥組件7 包括導(dǎo)向閥座71和活塞72，在導(dǎo)向閥座71的頂面設(shè)有節(jié)流錐孔73，控制閥偶件6與閥組件7之間是通過(guò)密封鋼球64與節(jié)流錐孔73的線接觸來(lái)進(jìn)行配合密封的，由于系統(tǒng)內(nèi)的油壓很高，要實(shí)現(xiàn)密封鋼球64與節(jié)流錐孔73長(zhǎng)期可靠密封，對(duì)節(jié)流錐孔73的錐面要求很高， 同時(shí)，對(duì)密封鋼球64的要求也很高。其中，節(jié)流錐孔73的設(shè)計(jì)的要求如下①錐面密封直徑0. 68mm ；②表面硬度HRC65 68 ；③表面粗糙度RaO. 05 ；④錐孔面的圓度小于0. 0005mm ；⑤錐孔面的直線度小于0. 0005mm。從圖1中控制閥偶件6與閥組件7之間密封結(jié)構(gòu)及兩者密封原理可知，控制閥偶件6與閥組件7之間是通過(guò)密封鋼球64與節(jié)流錐孔73的線接觸來(lái)進(jìn)行配合密封的，密封鋼球64的直徑為1. 33mm 1. 34mm，節(jié)流錐孔73與密封鋼球64接觸所形成的線密封直徑大約為0. 68mm，為了保證閥錐面在0. 68mm附近具有良好的加工精度，必須采用世界頂級(jí)的高速磨床進(jìn)行磨削加工，其磨削轉(zhuǎn)速為120000r/min，即便如此，節(jié)流錐孔也很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，加工的合格率不足60%，由于在磨削直徑僅為0. 68mm，雖然磨頭的轉(zhuǎn)速極高，但在此處的磨削線速度僅為4. 3m/s，無(wú)法滿足高精度磨削加工要求，而被加工錐面與磨頭之間的摩擦力很大，磨削高溫容易使錐面退火導(dǎo)致硬度降低，節(jié)流錐孔的加工精度很難達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求。高壓共軌噴油器在頻繁的啟閉交替工作過(guò)程中，密封鋼球64隨移動(dòng)閥芯62反復(fù)地與節(jié)流錐孔73進(jìn)行接觸分離運(yùn)動(dòng)，在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，密封鋼球64與節(jié)流錐孔73所接觸形成的實(shí)際密封線不斷變化，由于節(jié)流錐孔73表面粗糙度、表面硬度、錐孔的圓度和直線度都難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，因此很難保證兩者啟閉的可靠性；在頻繁的啟閉工作過(guò)程中，密封鋼球64自身會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，且容易變形，又會(huì)導(dǎo)致密封不穩(wěn)定；由于系統(tǒng)油壓很高，在開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)高壓油束不斷沖刷節(jié)流錐孔73的錐面，長(zhǎng)時(shí)間沖刷會(huì)將錐面沖磨出不規(guī)則的細(xì)微淺槽，導(dǎo)致密封性能下降；另外，密封鋼球64安裝在移動(dòng)閥芯62下端面的中心孔中，而節(jié)流錐孔73開(kāi)設(shè)在導(dǎo)向閥座71的上端面上，兩者的軸線總存在偏差，容易產(chǎn)生單邊接觸，從而影響關(guān)閉的密封性能。通過(guò)上述客觀分析可知，在現(xiàn)有柴油機(jī)高壓共軌噴油器中，控制閥偶件6與閥組件7之間密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，節(jié)流錐孔73的技術(shù)要求高，加工難度大，用常規(guī)磨床無(wú)法加工，整條生產(chǎn)線引進(jìn)一次投入很大，國(guó)內(nèi)一般油泵油嘴生產(chǎn)企業(yè)難以承受，即使整條生產(chǎn)線引進(jìn)，操作者的技術(shù)水平也難適應(yīng)。這種密封結(jié)構(gòu)必然導(dǎo)致產(chǎn)品的成品率不高，密封的穩(wěn)定性差，使用壽命短，產(chǎn)品價(jià)格高，用戶難以承受。為了克服德國(guó)博世(Bosch)公司現(xiàn)有球面與錐面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器存在的上述不足，更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)柴油機(jī)高壓共軌噴油，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)多年的研究和不斷的試驗(yàn)，研制出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工工藝性好，密封性能穩(wěn)定可靠，成本低廉的平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 加工工藝性好，工作穩(wěn)定性好，具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下一種平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器，包括電磁閥、電磁閥彈簧調(diào)整墊圈、電磁閥彈簧、襯環(huán)、電磁鐵緊帽、控制閥偶件、閥組件、孔板定位銷(xiāo)、密封圈、彈簧上座、調(diào)整墊片、 調(diào)壓彈簧、頂桿、過(guò)渡塊、油嘴定位銷(xiāo)、噴油嘴偶件、噴油嘴緊帽、上密封圈和噴油嘴偶件體， 其特征是所述控制閥偶件由吸鐵、移動(dòng)閥芯、固定閥座和平面密封球組成，移動(dòng)閥芯固定安裝在吸鐵的中心，平面密封球設(shè)置在移動(dòng)閥芯的下端，平面密封球的密封平面向下，移動(dòng)閥芯精密地套裝在固定閥座的導(dǎo)向孔中，兩者之間的配合間隙為0. 002毫米 0. 005毫米； 所述閥組件由導(dǎo)向閥座和活塞組成，在導(dǎo)向閥座的上端面上設(shè)有周向泄壓槽、徑向泄壓槽、 環(huán)形密封平面、節(jié)流坑和節(jié)流孔，節(jié)流孔位于節(jié)流坑的中心，節(jié)流坑位于環(huán)形密封平面的中心，周向泄壓槽位于環(huán)形密封平面的外側(cè)，周向泄壓槽和環(huán)形密封平面均與節(jié)流孔同軸，徑向泄壓槽沿周向等份地設(shè)置在周向泄壓槽和環(huán)形密封平面之間，密封平面直徑大于等于環(huán)形密封平面的外徑，密封平面直徑小于周向泄壓槽的內(nèi)徑。進(jìn)一步，密封平面和環(huán)形密封平面的硬度為HRC65 68，平面度小于0. 0005mm,表面粗糙度RaO. 05。進(jìn)一步，平面密封球的材質(zhì)為陶瓷。由于改變了控制閥偶件與閥組件之間的密封結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有鋼球與錐孔密封結(jié)構(gòu)改為平面與平面的對(duì)接密封結(jié)構(gòu)，即將控制閥偶件中密封鋼球由完整球改為帶有密封平面的平面密封球，且平面密封球的密封平面向下；將導(dǎo)向閥座上端面上的節(jié)流錐孔改為由周向泄壓槽、徑向泄壓槽、環(huán)形密封平面、節(jié)流坑和節(jié)流孔組成的密封和泄壓結(jié)構(gòu)，節(jié)流孔位于節(jié)流坑的中心，節(jié)流坑位于環(huán)形密封平面的中心，周向泄壓槽位于環(huán)形密封平面的外側(cè)，周向泄壓槽和環(huán)形密封平面均與節(jié)流孔同軸，徑向泄壓槽沿周向等份地設(shè)置在周向泄壓槽和環(huán)形密封平面之間，密封平面的直徑大于等于環(huán)形密封平面的外徑，密封平面的直徑小于周向泄壓槽的內(nèi)徑，密封平面和環(huán)形密封平面的硬度為HRC65 68，平面度小于0. 0005mm, 表面粗糙度RaO. 05。這樣，當(dāng)控制閥偶件下移處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，平面密封球的密封平面與環(huán)形密封平面進(jìn)行高精度對(duì)接密封，當(dāng)控制閥偶件剛開(kāi)始上移時(shí)節(jié)流孔中的高壓油經(jīng)節(jié)流坑初步降壓后從徑向泄壓槽直通周向泄壓槽，實(shí)現(xiàn)快速泄壓，從而滿足了控制閥偶件與閥組件之間高頻率的啟閉密封要求。由于將控制閥偶件中完整的密封鋼球改為帶有密封平面的平面密封球，將導(dǎo)向閥座上端面上的節(jié)流錐孔改為平面密封，增設(shè)了周向泄壓槽和徑向泄壓槽組合快速泄壓結(jié)構(gòu)，不僅高頻率啟閉的密封性能可靠，而且密封件的加工工藝性極大改善，采用常規(guī)的車(chē)削、磨削、熱處理和精磨即可加工，加工效率高，密封性能和快速泄壓性能穩(wěn)定可靠，是對(duì)德國(guó)博世(Bosch)公司現(xiàn)有柴油機(jī)高壓共軌噴油器的改進(jìn)和提高。

圖1為德國(guó)博世(Bosch)公司現(xiàn)有柴油機(jī)高壓共軌噴油器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中控制閥偶件與閥組件之間的密封結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中控制閥偶件與閥組件之間的密封結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為平面密封球結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為導(dǎo)向閥座上端面中心部位的局部視圖。圖中，1-電磁閥；2-電磁閥彈簧調(diào)整墊圈；3-電磁閥彈簧；4-襯環(huán)；5-電磁鐵緊帽；6-控制閥偶件；7-閥組件；8-孔板定位銷(xiāo)；9-密封圈；10-彈簧上座；11-調(diào)整墊片； 12-調(diào)壓彈簧；13-頂桿；14-過(guò)渡塊；15-油嘴定位銷(xiāo)；16-噴油嘴偶件；17-噴油嘴緊帽； 18-上密封圈；19-噴油嘴偶件體；61-吸鐵；62-移動(dòng)閥芯；63-固定閥座；64-密封鋼球； 65-平面密封球；66-密封平面；71-導(dǎo)向閥座；72-活塞；73-節(jié)流錐孔；711-周向泄壓槽；712-徑向泄壓槽；713-環(huán)形密封平面；714-節(jié)流坑；715-節(jié)流孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。一種平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器，如圖3所示，它包括電磁閥1、電磁閥彈簧調(diào)整墊圈2、電磁閥彈簧3、襯環(huán)4、電磁鐵緊帽5、控制閥偶件6、閥組件7、孔板定位銷(xiāo)8、 密封圈9、彈簧上座10、調(diào)整墊片11、調(diào)壓彈簧12、頂桿13、過(guò)渡塊14、油嘴定位銷(xiāo)15、噴油嘴偶件16、噴油嘴緊帽17、上密封圈18和噴油嘴偶件體19，其中，所述控制閥偶件6如圖4 和圖5所示，它由吸鐵61、移動(dòng)閥芯62、固定閥座63和平面密封球65組成，移動(dòng)閥芯62固定安裝在吸鐵61的中心，平面密封球65的材質(zhì)為陶瓷，平面密封球65設(shè)置在移動(dòng)閥芯62 的下端，平面密封球65的密封平面66向下，移動(dòng)閥芯62精密地套裝在固定閥座63的導(dǎo)向孔中，兩者之間的配合間隙為0. 002毫米 0. 005毫米；所述閥組件7如圖4和圖6所示， 它由導(dǎo)向閥座71和活塞72組成，在導(dǎo)向閥座71的密封面上設(shè)有周向泄壓槽711、徑向泄壓槽712、環(huán)形密封平面713、節(jié)流坑714和節(jié)流孔715，節(jié)流孔715位于節(jié)流坑714的中心，節(jié)流坑714位于環(huán)形密封平面713的中心，周向泄壓槽711位于環(huán)形密封平面713的外側(cè)，周向泄壓槽711和環(huán)形密封平面713均與節(jié)流孔715同軸，徑向泄壓槽712沿周向等份地設(shè)置在周向泄壓槽711和環(huán)形密封平面713之間，密封平面66的直徑大于等于環(huán)形密封平面 713的外徑，密封平面66的直徑小于周向泄壓槽711的內(nèi)徑，密封平面66和環(huán)形密封平面 713的硬度為HRC65 68，平面度小于0. 0005mm，表面粗糙度RaO. 05。
權(quán)利要求1.一種平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器，包括電磁閥(1)、電磁閥彈簧調(diào)整墊圈 (2)、電磁閥彈簧(3)、襯環(huán)(4)、電磁鐵緊帽(5)、控制閥偶件(6)、閥組件(7)、孔板定位銷(xiāo) (8)、密封圈(9)、彈簧上座(10)、調(diào)整墊片(11)、調(diào)壓彈簧(12)、頂桿(13)、過(guò)渡塊(14)、油嘴定位銷(xiāo)(15)、噴油嘴偶件(16)、噴油嘴緊帽(17)、上密封圈(18)和噴油嘴偶件體(19)， 其特征是所述控制閥偶件(6)由吸鐵(61)、移動(dòng)閥芯(62)、固定閥座(63)和平面密封球 (65)組成，移動(dòng)閥芯(62)固定安裝在吸鐵(61)的中心，平面密封球(65)設(shè)置在移動(dòng)閥芯 (62)的下端，平面密封球(6 的密封平面(66)向下，移動(dòng)閥芯(6 精密地套裝在固定閥座(6 的導(dǎo)向孔中，兩者之間的配合間隙為0. 002毫米 0. 005毫米；所述閥組件(7)由導(dǎo)向閥座(71)和活塞(72)組成，在導(dǎo)向閥座(71)的上端面上設(shè)有周向泄壓槽(711)、徑向泄壓槽(712)、環(huán)形密封平面(713)、節(jié)流坑(714)和節(jié)流孔(715)，節(jié)流孔(71 位于節(jié)流坑(714)的中心，節(jié)流坑(714)位于環(huán)形密封平面(713)的中心，周向泄壓槽(711)位于環(huán)形密封平面(713)的外側(cè)，周向泄壓槽(711)和環(huán)形密封平面(71 均與節(jié)流孔(715)同軸，徑向泄壓槽(712)沿周向等份地設(shè)置在周向泄壓槽(711)和環(huán)形密封平面(713)之間， 密封平面(66)直徑大于等于環(huán)形密封平面(713)的外徑，密封平面(66)直徑小于周向泄壓槽(711)的內(nèi)徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器，其特征是密封平面(66) 和環(huán)形密封平面(713)的硬度為HRC65 68，平面度小于0. 0005mm，表面粗糙度RaO. 05。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器，其特征是所述平面密封球(6 的材質(zhì)為陶瓷。
專利摘要一種平面啟閉型柴油機(jī)高壓共軌噴油器，控制閥偶件中的密封球?yàn)槠矫婷芊馇?，在?dǎo)向閥座的上端上設(shè)有環(huán)形密封平面、節(jié)流坑、節(jié)流孔和快速泄壓結(jié)構(gòu)，平面密封球的密封平面的直徑與環(huán)形密封平面的外徑相當(dāng)，密封平面和環(huán)形密封平面的硬度、平面度和表面粗糙度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于將控制閥偶件中的密封鋼球改為帶有密封平面的平面密封球，將導(dǎo)向閥座上端面上的節(jié)流錐孔改為平面密封，增設(shè)了快速泄壓結(jié)構(gòu)，不僅高頻率啟閉的密封性能可靠，而且密封件的加工工藝性極大改善，采用常規(guī)的金加工和熱處理即可完成，加工效率高，密封性能和快速卸壓性能穩(wěn)定可靠，是對(duì)德國(guó)博世公司現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)和提高。
文檔編號(hào)F02M61/18GK202082026SQ201120198648
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者湯志明 申請(qǐng)人:常州博瑞油泵油嘴有限公司