本發(fā)明涉及商用車用柴油機的燃油供給系統(tǒng)，具體是涉及一種控制商用車用柴油機小油量時燃油噴射穩(wěn)定性用孔式噴油嘴。

背景技術(shù)：

為滿足日益提高的柴油機性能與排放要求，電控化已成為必然趨勢。柴油機電控的核心便是電控燃油噴射系統(tǒng)，而共軌噴油器是電控共軌系統(tǒng)中最關(guān)鍵和精密的總成，隨著現(xiàn)代柴油機對噴油器噴油量精度和響應(yīng)性能要求的提高，以及對不同工況的噴油量、噴油持續(xù)時間等基本參數(shù)的一致性要求，需要對其結(jié)構(gòu)和參數(shù)不斷進(jìn)行優(yōu)化。

噴油器是柴油機燃油系統(tǒng)中的重要部件，而噴油嘴是影響噴油器的性能的關(guān)鍵部件。目前應(yīng)用于商用車上的傳統(tǒng)柴油機噴油嘴偶件，均為孔式噴油器，為保證其中高速時的動力性能，采用高噴射壓力，循環(huán)噴油量較大，但在低怠速工況時，循環(huán)噴油量較小，商用車柴油機噴油系統(tǒng)最大循環(huán)噴油量與最小循環(huán)噴油量之比較大，小循環(huán)噴油量時供油系統(tǒng)易產(chǎn)生周期性的波動，從而使循環(huán)噴油量波動；孔式噴油器在低速、低負(fù)荷工況下，容易出現(xiàn)因針閥振動而造成波動噴射現(xiàn)象，這造成了低怠速時小油量噴射穩(wěn)定性難以得到保證，進(jìn)而影響噴油器性能。另外，有的電控噴射系統(tǒng)采用預(yù)噴射、后噴射或多次噴射，每次噴射油量很小且要求噴射穩(wěn)定可控，對噴射穩(wěn)定性要求更高。

中國專利公開了一種小缸徑渦流室柴油機噴油嘴。柴油機用噴油嘴(授權(quán)公開號：CN 203248299 U)，包括針閥和針閥體。針閥為桿狀圓柱實體，針閥體為腔型實體，針閥裝配在針閥體內(nèi)，兩者研磨配對使用。其通過合理設(shè)計針閥和針閥體頭部尺寸，減小了噴油嘴流通面積，控制針閥在針閥體中的最大升程h為0.18～0.4mm，在針閥升程最大處的流通面積不大于0.18mm2。但這種噴油嘴只適用于小缸徑渦流室柴油機，且雖減少了噴油嘴流通面積，并沒有涉及到直噴式柴油機孔式噴油嘴小油量時燃油噴射穩(wěn)定性問題。

中國專利還公開了一種標(biāo)準(zhǔn)噴油器流通截面調(diào)節(jié)機構(gòu)(授權(quán)公開號：CN 85201403 U)。通過采用螺旋機構(gòu)和調(diào)節(jié)錐頭改變噴孔的流通截面，使流通截面連續(xù)調(diào)節(jié)，以滿足各種噴油量范圍內(nèi)的噴油泵的調(diào)校。在小噴油量時，其解決了由于分檔不細(xì)帶來的測量讀數(shù)不穩(wěn)和測量精度超差的問題，但該機構(gòu)僅是在節(jié)流式標(biāo)準(zhǔn)噴油器(即BOSCH標(biāo)準(zhǔn)噴油器)上做的改良，并不適用于現(xiàn)在的高壓共軌噴油器。

中國專利還公布了一種新型內(nèi)燃機噴油嘴針閥偶件，包括針閥和針閥體(授權(quán)公開號：CN 202937394 U)。其通過把針閥頭部設(shè)計成三級錐面，第一級錐面和第二級錐面之間加工了環(huán)形臺階，所述環(huán)形臺階構(gòu)成針閥和針閥體之間的密封環(huán)，第二級錐面和第三級錐面之間圓弧過渡。該針閥偶件雖然可在針閥升程很小時在針閥密封環(huán)處形成最小流通截面，實現(xiàn)對噴油器小升程噴油量的控制，但其是從針閥及針閥密封面的加工誤差方面改進(jìn)了噴油器，與常規(guī)噴油嘴一樣并未從針閥錐面環(huán)型流通截面與噴孔面積的關(guān)系上去控制解決小油量噴射穩(wěn)定性的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前傳統(tǒng)柴油機孔式噴油嘴小油量噴射穩(wěn)定性的問題，本發(fā)明公開了一種新型孔式噴油嘴，通過合理設(shè)計孔式噴油器針閥頭部結(jié)構(gòu)和尺寸，使針閥頭部呈階梯式圓柱體，在針閥升程較小時，可以確保在針閥與壓力室處形成最小流通截面，從而實現(xiàn)對噴油器針閥小升程噴油量的精確控制，而針閥較大升程時，最小流通截面積只受噴孔截面積控制，從而改善噴油穩(wěn)定性，提高了噴油嘴的工作可靠性；在保證大循環(huán)噴油量時噴射性能的同時，可有效提高小油量時的噴射穩(wěn)定性，同時減小了壓力室容積，可降低HC及碳煙排放，提高經(jīng)濟性和柴油機整機性能。

在低怠速工況時，由于循環(huán)噴油量較小，流通面積較大，使得針閥升程未全開，極易發(fā)生波動噴射現(xiàn)象。減小較小循環(huán)噴油量時的噴油嘴流通面積，使得小流量時針閥升程增加，可減少噴油波動現(xiàn)象，提高燃油噴射穩(wěn)定性。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案是:

一種控制商用車用柴油機小油量時噴射穩(wěn)定性用孔式噴油嘴，包括針閥和針閥體，針閥體上部的內(nèi)徑與針閥的外徑相同且間隙配合，形成高壓燃油的軸向密封面；在針閥頭部合理設(shè)計凸臺，減小燃油在壓力室內(nèi)針閥頭部與針閥體之間的環(huán)形流通截面積，使之小于噴孔面積，實現(xiàn)小流量時燃油噴射的精確控制；針閥體下部椎體和針閥頭部凸臺形成控制高壓燃油噴射的噴油嘴密封錐面；在針閥的承壓錐面的下沿與噴油嘴密封錐面上沿的長度內(nèi)針閥體內(nèi)徑比針閥外徑大0.6-0.9mm，形成盛油槽到噴油嘴頭部噴孔的燃油通道；噴油嘴的針閥體下部外徑d2在11-13mm。

進(jìn)一步，所述針閥頭部為圓柱面，且呈階梯式變化。

進(jìn)一步，所述針閥頭部由兩級階梯組成，且第一級階梯高度為針閥最大升程的0.2～0.8倍，第二級階梯高度不超過針閥的最大升程；第一級階梯的直徑略大于第二級階梯的直徑，以保證循環(huán)噴油量較大、針閥全開時噴油器最小流通截面為噴孔截面積。

當(dāng)針閥開啟量較小時，噴油器最小流通截面為針閥頭部與壓力室處環(huán)形流通截面，且略小于各噴孔通流面積之和。

本發(fā)明的有益效果：

(1)與現(xiàn)有噴油嘴中針閥頭部形狀為錐形相比，本發(fā)明提出的多級階梯圓柱形針閥頭部可有效減少針閥對針閥座面的沖擊力，提升了噴油嘴的工作可靠性與使用壽命；

(2)減小了壓力室燃油容積，使燃油噴射結(jié)束的后滴現(xiàn)象減少,燃燒及時，有利于燃油霧化與混合，改善了因此造成的噴油嘴端積炭及柴油機HC和碳煙排放；

(3)減小了泵吸容積，噴油泵壓油產(chǎn)生的能量在盛油槽內(nèi)被針閥上升引起的泵吸作用吸收量減小,更多用于燃油噴射,噴射壓力提高；

(4)針閥導(dǎo)向段和座面密封錐面之間增加燃油流通段，改善了燃油流通性能，同時流動的燃油對針閥進(jìn)行冷卻，有利于減小噴油嘴的熱負(fù)荷，減少因噴油嘴局部受熱產(chǎn)生的油嘴卡死故障，噴油器可靠性高；

(5)通過合理設(shè)計針閥各級階梯圓柱尺寸，在確保大循環(huán)供油量時的噴射可靠性與動力性的同時，改善了小油量時噴油嘴的燃油流動性能，確保在針閥與壓力室處形成最小流通截面，提高了小油量時的噴射穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的噴油嘴結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的噴油嘴頭部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明噴油嘴壓力室處局部放大圖。

圖4是原噴油嘴頭部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1-針閥，2-針閥體，3-第一級階梯，4-第二級階梯，5-噴孔，6-軸向密封面，7-承壓錐面，8-盛油槽，9-壓緊配合面，10-密封錐面。

具體實施方式

為了對發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式，附圖僅用于說明本發(fā)明，不代表本發(fā)明的實際結(jié)構(gòu)和真實比例。

本發(fā)明實施以某商用車柴油機配套使用孔式噴油嘴為例。為控制該商用車柴油機小油量時的噴射穩(wěn)定性，對該噴油嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1-4所示的結(jié)構(gòu)。噴油器針閥為桿狀圓柱實體，針閥體為腔型實體，針閥裝配在針閥體內(nèi)，針閥體下部外徑d2在11-13mm，針閥體上部外徑d1為d2的1.8-2.1倍；第二級階梯4高度不超過針閥1的最大升程；所述針閥1的直徑d3在7-9mm。針閥體上部的內(nèi)徑和針閥上部的導(dǎo)向段的外徑相同且間隙配合，形成高壓燃油的軸向密封面；針閥體的下部和針閥頭部兩級階梯圓柱體形成噴油嘴的座面密封錐面，針閥導(dǎo)向段和座面密封錐面之間增加燃油流通段；盛油槽以下針閥與針閥體間有較大間隙(0.5mm以上)，提供燃油留到噴油孔處的通道。

根據(jù)環(huán)形流通截面積與噴孔面積之間的關(guān)系，可以得到下式

整理得

其中，i為噴孔數(shù)，d為噴孔直徑，D為壓力室直徑，δ為環(huán)形流通截面的厚度，α取值0.2～0.8。

已知該商用車柴油機孔式噴油嘴孔徑為0.155mm，孔數(shù)為7，D為1mm，根據(jù)式(2)，當(dāng)α取值0.2時，計算得δ等于0.0084mm；當(dāng)α取值0.8時，計算得δ等于0.0336mm，均滿足當(dāng)前對噴油嘴的加工精度要求。

本發(fā)明在柴油機上安裝使用時，將針閥頭部從錐體變?yōu)槎嗉夒A梯柱體，減少了針閥對針閥座面的沖擊力，增加了噴油嘴偶件的工作壽命；減少了壓力室容積，使燃油噴射結(jié)束的后滴現(xiàn)象減少,使燃燒及時，改善了因此造成的噴油嘴端積炭及柴油機HC和碳煙排放；減少了泵吸容積，使得盛油槽內(nèi)壓力波動減小，針閥工作穩(wěn)定，從而改善噴油與燃燒；針閥導(dǎo)向段和座面密封錐面之間增加燃油流通段，改善了燃油流通性能，同時流動的燃油對針閥進(jìn)行冷卻，減少因噴油嘴局部受熱產(chǎn)生的油嘴卡死故障；改善了小針閥升程時噴油嘴的燃油流動性能，確保在針閥與壓力室處形成最小流通截面，提高了小油量時的噴射穩(wěn)定性。

上文所列出的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施例的具體說明，并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。