[实用新型]柴油机高压共轨喷油器的平面启闭结构

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种柴油机高压共轨喷油器，尤其涉及高压共轨喷油器中的启闭结构。

背景技术：

目前，世界上主要有三大公司在生产柴油机高压共轨系统，日本电装、德国博世和美国德尔福。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来，共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径。在日趋严重的能源危机的背景下，柴油机已成全世界内燃机行业关注的焦点，柴油机越来越受到用户青睐。与汽油机相比柴油机有很多优势：能减少20％～25％的CO₂废气排放，车速较低时的加速性能更有优势，平均燃油消耗低25％～30％，能提供更多的驾驶乐趣，但是与汽油机相比，柴油机的排放控制又是一个难点。

排放标准的提升，必然推动柴油机燃烧技术的发展。在国内，柴油发动机大部分采用机械式燃油系统，且柴油机直喷技术发展历程较短，为了满足新的排放标准的要求必须使用高压共轨燃烧技术。高压共轨系统实现了压力建立和喷射过程的分离，从而使控制过程更具有柔性，能更准确地实现小油量的精确控制，更好地实现多次喷射。高压共轨系统在国外已得到普遍应用，柴油燃油喷射系统从机械控制式发展到电子控制式系统后，电子喷射系统又经历了三次变革，即位置式燃油喷射系统、时间式燃油喷射系统和时间压力式燃油喷射系统(共轨系统)。目前，博世公司的共轨系统已在欧洲乘用车和轻型车柴油机上得到普通应用，德国博世(Bosch)公司已生产出2500万套共轨系统，并在江苏无锡投资建设了技术中心和工厂。我国大部分企业使用德国博世(Bosch)公司产品来满足现阶段排放标准(国III)，德国博世(Bosch)公司生产的高压共轨喷油器总成如图1所示，它包括电磁阀1、电磁阀弹簧调整垫圈2、电磁阀弹簧3、衬环4、电磁铁紧帽5、控制阀偶件6、阀组件7、孔板定位销8、密封圈9、弹簧上座10、调整垫片11、调压弹簧12、顶杆13、过渡块14、油嘴定位销15、喷油嘴偶件16、喷油嘴紧帽17、上密封圈18和喷油嘴偶件体19，其中，控制阀偶件6与阀组件7之间密封性能直接影响到喷油器的性能指标和使用寿命，所述控制阀偶件6由吸铁61、移动阀芯62、固定阀座63和密封钢球64组成，移动阀芯62固定安装在吸铁61的中心，密封钢球64设置在移动阀芯62的下端，移动阀芯62精密地套装在固定阀座63的导向孔中，两者之间的配合间隙为0.002毫米～0.005毫米；所述阀组件7包括导向阀座71和活塞72，在导向阀座71的顶面设有节流锥孔73，控制阀偶件6与阀组件7之间是通过密封钢球64与节流锥孔73的线接触来进行配合密封的，由于系统内的油压很高，要实现密封钢球64与节流锥孔73长期可靠密封，对节流锥孔73的锥面要求很高，同时，对密封钢球64的要求也很高。其中，节流锥孔73的设计的要求如下：

①锥面密封直径0.68mm；②表面硬度HRC65～68；③表面粗糙度Ra0.05；

④锥孔面的圆度小于0.0005mm；⑤锥孔面的直线度小于0.0005mm。

从图1所示控制阀偶件6与阀组件7之间密封结构及两者密封原理可知，控制阀偶件6与阀组件7之间是通过密封钢球64与节流锥孔73的线接触来进行配合密封的，密封钢球64的直径为1.33mm～1.34mm，节流锥孔73与密封钢球64接触所形成的线密封直径为0.68mm，为了保证阀锥面在0.68mm附近具有良好的加工精度，必须采用世界顶级的高速磨床进行磨削加工，其磨削转速为120000r/min，即便如此，节流锥孔也很难达到设计要求，加工的合格率不足60％，由于在磨削直径仅为0.68mm，虽然磨头的转速极高，但在此处的磨削线速度仅为4.3m/s，无法满足高精度磨削加工要求，而被加工锥面与磨头之间的摩擦力很大，磨削高温容易使锥面退火导致硬度降低，节流锥孔的加工精度很难达到设计精度要求。

高压共轨喷油器在频繁的启闭交替工作过程中，密封钢球64随移动阀芯62反复地与节流锥孔73进行接触分离运动，在此运动过程中，密封钢球64与节流锥孔73所接触形成的实际密封线不断变化，由于节流锥孔73表面粗糙度、表面硬度、锥孔的圆度和直线度都难达到设计要求，因此很难保证两者启闭的可靠性；在频繁的启闭工作过程中，密封钢球64自身会转动，且容易变形，又会导致密封不稳定；由于系统油压很高，在开启状态时高压油束不断冲刷节流锥孔73的锥面，长时间冲刷会将锥面冲磨出不规则的细微浅槽，导致密封性能下降；另外，密封钢球64安装在移动阀芯62下端面的中心孔中，而节流锥孔73开设在导向阀座71的上端面上，两者的轴线总存在偏差，容易产生单边接触，从而影响关闭的密封性能。