柴油機(jī)噴油嘴的針閥、針閥偶件及針閥加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柴油機(jī)的噴油裝置，特別涉及柴油機(jī)噴油嘴針閥、針閥偶件以及針閥的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]噴油嘴作為燃油噴射過程的執(zhí)行器，是進(jìn)氣渦流及燃燒室的關(guān)鍵接口，其對噴霧與燃燒室的配合和混合氣的形成質(zhì)量起到了決定性的作用，直接決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)。在柴油機(jī)噴油嘴的眾多零部件中，針閥與針閥體偶件至關(guān)重要。
[0003]眾所周知，針閥與針閥體是噴油嘴中一對精密偶件，主要起到密封和導(dǎo)向的作用，其工作環(huán)境極其惡劣。針閥具有出油端、低壓端、和導(dǎo)向面，在針閥抬起的過程中，高壓燃油極易通過導(dǎo)向面與針閥體之間的間隙泄漏到低壓回路中。隨著噴射壓力的提高，燃油泄漏量急劇增加。
[0004]當(dāng)高壓燃油泄漏時(shí)，壓力會轉(zhuǎn)化為熱能，針閥及針閥體受熱溫度升高，進(jìn)而使燃油溫度再度升高，燃油粘度下降，泄漏量進(jìn)一步增加，由此形成惡性循環(huán)。另外，高溫引起的燃油劣化及燃油的運(yùn)動(dòng)粘度下降會導(dǎo)致潤滑效果變差，使得噴油嘴偶件中針閥與針閥體之間的潤滑不良，兩者容易咬死，降低噴油嘴的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是改善柴油機(jī)噴油器的針閥與針閥體之間潤滑，提高密封防泄漏，以保證柴油機(jī)噴油嘴的性能和使用壽命。
[0006]本發(fā)明的還提供以快速有效的方法加工出本發(fā)明針閥的方法。
[0007]本發(fā)明提供了柴油機(jī)噴油嘴的針閥，針閥包括一個(gè)出油端、一個(gè)低壓端、和一個(gè)導(dǎo)向面，導(dǎo)向面上均布有凹腔，所有凹腔與導(dǎo)向面交界處形成的面積之和為導(dǎo)向面的周向理論表面積的2%?30%，各凹腔在針閥徑向的凹陷深度從其最靠近出油端處到最靠近低壓端處逐漸增加。
[0008]在柴油機(jī)噴油器的針閥一種示意性實(shí)施方式中，各凹腔在針閥徑向的凹陷深度沿從其最靠近出油端處到最靠近低端處線性增加，使凹腔內(nèi)形成一個(gè)傾斜于針閥軸線的傾斜面。
[0009]在柴油機(jī)噴油器的針閥另一種示意性實(shí)施方式中，使傾斜面與針閥軸線的夾角為10。至 45。ο
[0010]在柴油機(jī)噴油器的針閥的還一種示意性實(shí)施方式中，凹腔與導(dǎo)向面交界處形成的形狀可以是圓形、矩形、三角形和/或多邊形。
[0011]本發(fā)明還提供柴油機(jī)噴油嘴的針閥偶件，它包括一個(gè)發(fā)明所提供的針閥和一個(gè)針閥體，針閥體套設(shè)針閥，針閥體與針閥間具有一個(gè)徑向間隙，凹腔的最大凹陷深度與該徑向間隙之比為0.4至4。
[0012]本發(fā)明還提供柴油機(jī)噴油嘴的針閥的加工方法，以激光微加工在針閥的導(dǎo)向面上形成均布的凹腔，所有凹腔與導(dǎo)向面交界處形成的面積之和為導(dǎo)向面的周向理論表面積的2%?30%，各凹腔在針閥徑向的凹陷深度從其最靠近出油端處到其最靠近低壓端處逐漸增加。
[0013]本發(fā)明通過在針閥導(dǎo)向面加工出的凹腔，改善了針閥與針閥體之間的潤滑條件，同時(shí)提高了密封性能，延長了噴油嘴的使用壽命。
【附圖說明】
[0014]以下附圖僅對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。
[0015]圖1是柴油機(jī)噴油器的針閥的一種示意性實(shí)施方式的局部示意圖。
[0016]圖2是圖1的局部放大示意圖。
[0017]圖3是柴油機(jī)噴油器的針閥偶件的一種示意性實(shí)施方式的局部示意圖。
[0018]圖4是圖3的局部放大示意圖。
[0019]圖5是利用仿真模擬軟件分析出的針閥偶件燃油泄漏量比對結(jié)果。
[0020]標(biāo)號說明 10針閥
11出油端 12導(dǎo)向面 13低壓端 20凹腔 30針閥體。
【具體實(shí)施方式】
[0021]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(shí)施方式】，在各圖中相同的標(biāo)號表示相同或相似的部分。附圖僅用于說明本發(fā)明，不代表本發(fā)明的實(shí)際結(jié)構(gòu)和真實(shí)比例。
[0022]如圖1所示，柴油機(jī)噴油嘴的針閥10包括一個(gè)出油端11、一個(gè)低壓端13、和一個(gè)導(dǎo)向面12。參考圖2并結(jié)合圖1所示，導(dǎo)向面12上均布有凹腔20，所有凹腔20與導(dǎo)向面12交界處形成的面積之和為導(dǎo)向面12的周向理論表面積的2%?30%。例如在圖示的示意性實(shí)施方式中，該比例為15%。其中，密封面12的周向理論表面積是指如果密封面12上沒有凹腔，完全由平滑表面構(gòu)成時(shí)的周向表面積。
[0023]圖2為圖1的局部放大示意圖。如圖所示，凹腔20在針閥10徑向的凹陷深度從其最靠近出油端11處到最靠近低壓端13處逐漸增加，其最大凹陷深度為圖中所示的H。
[0024]如圖2所示，在針閥的一種示意性實(shí)施方式中，凹腔20在針閥10徑向的凹陷深度從其最靠近出油端處到最靠近低壓端處為線性增加，使凹腔20內(nèi)形成一個(gè)傾斜于針閥軸線的傾斜面22，以方便凹陷20的加工。但凹陷深度的變化也可以是非線性的。
[0025]在針閥一種示意實(shí)施方式中，上述傾斜面22與針閥10軸線方向的夾角Θ為10度至45度，例如在圖4的示意性實(shí)施方式中，Θ角為30度。在整個(gè)導(dǎo)向面12上，凹腔20與導(dǎo)向面12交界處形成的形狀可以均為是圓形、矩形、三角形或多邊形，當(dāng)然，這些凹腔也可以有不同的形狀，即它們可以圓形、矩形、三角形或多邊形幾種的組合。圖3和圖4是柴油機(jī)噴油嘴的針閥偶件的一種示意性實(shí)施方式的局部示意圖。如圖3如示，它包括一個(gè)如前所述的針閥10和一個(gè)針閥體30，針閥體30套設(shè)針閥10。參見圖4，針閥體30與針閥10間具有一個(gè)徑向間隙h，凹腔20的最大凹陷深度H與該徑向間隙h之比在0.4至4的范圍內(nèi)，在圖示的示意性實(shí)施方式中，這一比例為I。
[0026]例如，在一種不意性實(shí)施方式中，針閥導(dǎo)向面的直徑為7mm，凹腔的直徑為35 μ m，凹腔面積占有率為15%，凹腔在導(dǎo)向面上形成的均為圓形，凹腔最大凹陷深度H與徑向間隙h之比1，凹陷與針閥軸線方向的夾角Θ為30度，利用Fluent仿真軟件可以分析出此時(shí)針閥偶件的燃油泄漏量與燃油壓力之間的對應(yīng)關(guān)系，如圖5中實(shí)線所示。圖5中虛線所示為未加工出凹腔的同尺寸針閥的對比曲線，由此可以看出，凹腔的防燃油泄漏效果。從圖5可見，隨著噴射壓力的逐漸提高，嘴燃油泄漏量呈線性增加，在針閥的導(dǎo)向面采用帶有深度變化的凹腔20后，燃油的泄漏量降低，特別是在超高噴射壓力條件下降低效果更為明顯。
[0027]另外，使凹腔20在針閥10徑向的凹陷深度從其最靠近出油端11處到最靠近低壓端13處逐漸增加，在針閥10落座過程，更利于在導(dǎo)向面12上的凹腔20形成楔效應(yīng)，存儲在這些凹腔20內(nèi)的燃油，在導(dǎo)向面12與針閥體30之間產(chǎn)生具有一定厚度和承載能力的動(dòng)壓潤滑油膜，使導(dǎo)向面12與針閥體30之間形成非接觸式滑動(dòng)，極大改善了潤滑條件，從而有效防止針閥10與針閥體30之間因缺少潤滑而發(fā)生咬死的現(xiàn)象。
[0028]本發(fā)明還提供了柴油機(jī)噴油嘴的針閥的加工方法，即采用激光微加工的方式在針閥的導(dǎo)向面上加工出凹腔，并且凹腔均布于導(dǎo)向面，加工出的所有凹腔與導(dǎo)向面交界處形成的面積之和為導(dǎo)向面的周向理論表面積的2%?30%，各凹腔在針閥徑向的凹陷深度從其最靠近出油端處到其最靠近低壓端處逐漸增加。采用激光微加工的方法可以高效準(zhǔn)確的在針閥導(dǎo)向面加工出凹腔，并能實(shí)現(xiàn)變深度的加工策略。
[0029]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0030]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說明，它們并非用以限制本發(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(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.柴油機(jī)噴油嘴的針閥(10)，所述針閥包括一個(gè)出油端(11)、一個(gè)低壓端(13)、和一個(gè)導(dǎo)向面(12)，其特征在于: 該導(dǎo)向面(12)上均布有凹腔(20)，各所述凹腔(20)與所述導(dǎo)向面(12)交界處形成的面積之和為所述導(dǎo)向面(13)的周向理論表面積的2%?30% ;各所述凹腔(20)在所述針閥(10)徑向的凹陷深度從其最靠近所述出油端(11)處到最靠近所述低壓端(13)處逐漸增加。2.如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)噴油器的針閥，其中各所述凹腔(20)在所述針閥(10)徑向的凹陷深度從其最靠近所述出油端(11)處到最靠近所述低壓端(13)處線性增加，使所述凹腔(20 )內(nèi)形成一個(gè)傾斜于所述針閥軸線的傾斜面(22 )。3.如權(quán)利要求2所述的柴油機(jī)噴油器的針閥，其中所述傾斜面(22)與該針閥軸線的夾角(Θ )為 10。至 45。。4.如權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)噴油器的針閥，其中所述凹腔(20)與所述導(dǎo)向面(12)交界處形成的形狀可以是圓形、矩形、三角形和/或多邊形。5.柴油機(jī)噴油嘴的針閥偶件，它包括: 一個(gè)如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的針閥(10)，和 一個(gè)套設(shè)所述針閥的針閥體(30)，所述針閥體(30)與所述針閥(10)間具有一個(gè)徑向間隙(h)，所述凹腔(20)的最大凹陷深度(H)與該徑向間隙(h)之比為0.4至4。6.柴油機(jī)噴油嘴的針閥的加工方法，針閥包括一個(gè)出油端(11)、一個(gè)低壓端(13)、和一個(gè)導(dǎo)向面(12)，其特征在于: 以激光微加工在所述導(dǎo)向面(12)上形成均布的凹腔(20)，各所述凹腔(20)與所述導(dǎo)向面(12)交界處形成的面積之和為所述導(dǎo)向面(12)的周向理論表面積的2%?30% ;各所述凹腔(20)在所述針閥(10)徑向的凹陷深度(H)從其最靠近所述出油端(11)處到其最靠近所述低壓端(13)處逐漸增加。
【專利摘要】柴油機(jī)噴油嘴的針閥，其包括一個(gè)出油端（11）、一個(gè)低壓端（13）、和一個(gè)導(dǎo)向面（12）。導(dǎo)向面上均布有凹腔（20），凹腔面積占有率為導(dǎo)向面（12）的周向理論表面積的2%～30%。各凹腔（20）在針閥徑向的凹陷深度從其最靠近出油端處到最靠近低壓端處逐漸增加。本發(fā)明通過在針閥導(dǎo)向面加工出凹腔，改善了針閥與針閥體之間的潤滑條件，同時(shí)提高了針閥與針閥導(dǎo)向面（12）之間的密封性能，延長了噴油嘴的使用壽命。本發(fā)明還涉及具有上述針閥的針閥偶件及針閥加工方法。
【IPC分類】F02M61/10
【公開號】CN105065166
【申請?zhí)枴緾N201510491813
【發(fā)明人】尹必峰, 俞升浩, 賈和坤, 孫建中, 何建光, 徐毅
【申請人】江蘇大學(xué), 常柴股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月12日