一种带有刻沟的双路进油谐振旁通式电控喷油器技术领域
本发明涉及的是一种发动机喷油装置。
背景技术
高速电磁阀式喷油器借助控制器实现复杂的喷油规律，其具有响应快，控制精度
高，控制策略灵活和工作性能可靠的优点。但随着目前燃油喷射器内的喷油压力逐步提高，
喷油器性能也受到各方面的考验：喷油器在不喷油的情况下存在静态泄漏的状况；两位两
通阀的形式的动态回油量较大，影响燃油利用率；喷射初期，喷油速率过大造成氮氧化物的
排放量增加，而喷射结束，控制腔单路进油，建压速度慢，使得断油不迅速，造成颗粒物排放
上升；针阀运动和燃油喷射会激起水击压力波，造成各容积腔的燃油压力变化；在大油量喷
射时，喷油器的喷油过程可能影响共轨压力的波动，使得各缸喷油过程稳定性和均匀性下
降。随着喷油器工作的逐渐增高，流速加快，喷油器内空穴和穴蚀程度明显加强，喷油器可
靠性下降。
发明内容
本发明的目的在于提供响应特性快，燃油压力波动小，能实现先缓后急的喷油速
率时间历程曲线、无静态泄漏功能和降低穴蚀的一种带有刻沟的双路进油谐振旁通式电控
喷油器。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种带有刻沟的双路进油谐振旁通式电控喷油器，其特征是：包括喷油器
头、喷油器体、限流阀组件、电磁阀组件、针阀组件、针阀座、喷嘴、下行高压油路，喷油器头
安装在喷油器体上方，喷油器头内部设置主进油孔，喷油器体内部设置蓄压腔，主进油孔与
蓄压腔相通，限流阀组件设置在蓄压腔里，喷油器体下端依次安装电磁阀组件、针阀组件、
针阀座，紧帽位于电磁阀组件、针阀组件、针阀座外部，紧帽的上端通过螺纹连接的方式与
喷油器体下端部相连；
所述限流阀组件包括限位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座、支撑控制滑块，限
位弹簧座、限流活塞、球阀复位弹簧座自上而下布置，限位弹簧座与限流活塞之间安装阻尼
弹簧，支撑控制滑块安装在球阀复位弹簧座里，支撑控制滑块的上端与限流活塞之间设置
球阀，支撑控制滑块的下端与其下方的球阀复位弹簧座之间安装球阀复位弹簧，限流活塞
里设置活塞盲孔和限流孔，支撑控制滑块里设置轴向中心通孔，球阀复位弹簧座里设置谐
振通孔和谐振节流孔，球阀复位弹簧座与其下方的喷油器体之间设置过渡油腔，活塞盲孔
连通蓄压腔和限流孔，限流孔与轴向中心通孔在球阀的控制下连通或断开，谐振通孔和谐
振节流孔均连通轴向中心通孔和过渡油腔；
所述电磁阀组件包括电磁铁、线圈、衔铁、平衡阀杆、阀座、中间块，电磁铁上缠绕
线圈，电磁铁上方设置电磁阀复位弹簧座，电磁铁下方设置衔铁，衔铁与电磁阀复位弹簧座
之间设置电磁阀复位弹簧，平衡阀杆位于阀座里，平衡阀杆上端部与衔铁固连，中间块设置
在阀座下方，平衡阀杆的中部与阀座之间形成平衡阀杆上腔，平衡阀杆的下端部、阀座以及
中间块之间形成平衡阀杆下腔，阀座里设置上行进油孔，中间块里设置回油孔、中间油道、
中间节流孔，上行油孔连通平衡阀杆上腔，中间节流孔分别连通中间油道和平衡阀杆下腔，
回油孔在平衡阀杆的控制下与中间节流孔和油箱连通或断开；
所述针阀组件包括针阀限位套、控制滑块、针阀体，控制滑块位于针阀限位套里，
针阀体的上部分位于针阀限位套里，针阀体的下部分位于针阀座里，控制滑块与针阀体之
间形成控制腔，控制腔里设置控制滑块复位弹簧，针阀体中部设置凸起部分，凸起部分与其
上方的针阀限位套之间设置针阀复位弹簧，控制滑块的上端面设置中间腔，控制滑块里设
置进油孔、控制滑块通孔、旁通油路，进油孔通过进油节流孔连通中间腔，控制滑块通孔分
别连通中间腔和控制腔，旁通油路连通控制腔，针阀体与针阀座之间形成盛油槽；
所述喷嘴包括喷孔和刻沟，喷孔加工于针阀座上，刻沟设置与长针阀下端部表面
上；
中间油道连通中间腔，下行高压油路的上端连通过渡油腔，经喷油器体、阀座、中
间块、针阀限位套、针阀座连通盛油槽，上行进油孔连通下行高压油路。
本发明还可以包括：
1、所述刻沟具体位于长针阀落座时形成的密封锥面和针阀体下端部之间，刻沟的
数目为喷孔数目的整数倍，刻沟的深度为微米级。
2、喷孔喷油时，过渡油腔的燃油压力下降，限流活塞、球阀、支撑滑块整体向下位
移，且球阀未落座在球阀复位弹簧座上，限流孔与轴向中心通孔相通；当喷孔流出的燃油质
量超过阈值时，限流活塞压紧球阀并使其落座于球阀复位弹簧座，限流孔与轴向中心通孔
断开；喷孔停止喷油时，在球阀复位弹簧的作用下，限流活塞、球阀和支撑滑块整体恢复到
初始位置；
线圈通电时，平衡阀杆向上运动，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔为断开状态，回油
孔与油箱为连通状态，控制腔内的燃油通过中间油道、中间节流孔和回油孔回油至油箱，针
阀体向上抬起，喷孔开启喷油；线圈断电后，平衡阀杆在电磁阀复位弹簧的作用向下运动，
被压在中间块上端面上，平衡阀杆上腔与平衡阀杆下腔连通，回油孔与油箱断开，同时下行
高压油路里的燃油一方面经上行进油孔、平衡阀杆上腔、平衡阀杆下腔、中间油道进入控制
腔，另一方面经进油孔、进油节流孔进入控制腔。
3、喷孔停止喷油时，控制滑块上端面燃油压力高于其下端面，控制滑块克服控制
滑块复位弹簧的弹簧预紧力向下位移，旁通油路打开，随着燃油进入控制腔，控制滑块在控
制滑块复位弹簧的作用力下，回到初始位置。
4、谐振节流孔中部的直径小于其两端的直径，且小于谐振通孔的直径，谐振节流
孔与谐振通孔轴向的总长度一致。
本发明的优势在于：本发明采用了蓄压腔结构，在大喷油量的条件下，保证喷油器
的喷油过程的持续进行不会对共轨燃油压力造成较大波动而导致其他喷油器喷油过程受
到影响。本发明采用限流阀组件，有效地减少了异常喷油状况的发生，保证正常稳定的喷油
过程。同时，限流阀组件中加入了谐振结构，减小了燃油压力波动，提高喷油过程的稳定性。
喷油器采用电磁阀控制平衡阀杆来调节回油油路的开关，提高了控制精度和灵活度，有效
的改善了整个柴油机的排放，并提高了燃油的经济性。喷油器的平衡阀杆采用两位三通的
形式，可实现锥面、平面的两路密封，减少动态回油量。阀座和中间块内加工的双路进油油
道、平衡阀控制阀杆和控制腔内控制滑块的旁通油道能使得控制腔更加快速地建压，提高
了针阀响应特性。控制滑块节流孔和中间节流的设计保证了喷油器在初期能缓慢喷油，减
少氮氧化物的形成。本发明采用了刻沟结构，根据实际工况的要求，匹配刻沟的直径、深度
和数目，使其改善空穴流动的稳定性，降低喷油器穴蚀程度的效果最佳。针阀组件部分内部
无静态压力差，保证了喷油器能实现静态无泄漏的功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为限流阀组件示意图；
图3为电磁阀组件示意图；
图4为针阀组件示意图；
图5为A-A示意图；
图6为本发明喷嘴部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-6，本发明一种带有刻沟的双路进油谐振旁通式电控喷油器主要结构包
括喷油器头1、喷油器体11、限流阀组件3、电磁阀组件10、紧帽9、针阀组件5、针阀座6、喷嘴
7。喷油器头1同喷油器体11通过螺纹进行配合连接，并用放置在喷油器体11上的密封圈12
进行密封。喷油器头1上的主进油孔13同喷油器体11内的蓄压腔2连通。喷油器体11下方是
电磁阀组件10、针阀座6和针阀组件5，三者通过紧帽9装配连接。限流阀组件3放置在喷油器
体11内部，其结构主要包括挡圈14、限位弹簧座27、阻尼弹簧15、限流活塞16、球阀25、支撑
控制滑块18、球阀复位弹簧19、球阀复位弹簧座23。限流活塞16上加工了限流孔17以及活塞
盲孔26，支撑控制滑块18加工有轴向中心通孔24，保证燃油能通往下方油路。球阀复位弹簧
座23底部加工有两个谐振孔，分别为谐振节流孔22和谐振通孔20。喷油器体11的底部和针
阀座6的上部之间设置了电磁阀组件10，主要结构包括电磁阀复位弹簧28、电磁阀复位弹簧
座39、线圈29、电磁铁38、衔铁37、阀座30、中间块34、平衡阀杆36。衔铁37和平衡阀杆36组合
放置在阀座30内，并在阀座30内加工上行进油孔31。中间块34内加工有回油孔32、中间油道
33、中间节流孔35等。电磁阀组件10下方是针阀组件5，主要结构包括控制滑块47、针阀限位
套45、控制滑块复位弹簧42、针阀体43、针阀复位弹簧44。控制滑块47置于控制腔46内，加工
有进油节流孔49、控制滑块通孔41和旁通油道40。进油节流孔49和针阀限位套45上的进油
孔48相连通。针阀座6上加工喷孔50，针阀体43表面设置微米级别深度的刻沟51。
图1为本发明喷油器的整体结构示意图。在喷油器头1上加工有主进油孔13，由高
压油管输送的高压燃油通过主进油孔13进入喷油器内部。喷油器头1与喷油器体11通过螺
纹线进行装配，两者之间有密封圈12进行密封。主进油孔13和蓄压腔2连通。处于蓄压腔2中
的燃油会向下经过限流阀组件3。燃油从限流阀组件3流出后通过下行高压油路4进入控制
腔46和盛油槽8。喷油器体11下部和针阀组件5之间装配有电磁阀组件10。电磁阀组件10内
利用电磁力控制衔铁37和平衡阀杆36的抬起和落座。当平衡阀杆36的向上抬起时，回油孔
32开启，控制腔46的燃油流经控制滑块通孔41、中间油道33和中间节流孔35，通过回油孔32
泄去。控制腔46燃油压力下降，同盛油槽8形成燃油压差，使得针阀体43抬起，喷油开始。此
时，针阀体43的限位是通过针阀限位套45来实现的。由于控制滑块通孔41和中间节流孔35
的两段节流作用，中间油道33的燃油压力不会迅速下降，从而减缓了控制腔46的燃油压力
的下降速度。当平衡阀杆36向下落座时，回油孔32关闭，燃油既会通过上行进油孔31，流经
平衡阀杆36、中间节流孔35、中间油道37、控制滑块通孔41和旁通油道40进入控制腔46，也
会通过进油孔48和进油节流孔49直接进入控制腔46，使得控制腔46建压，针阀体43落座，喷
油过程结束。同时，针阀座6内放置有被针阀复位弹簧44压紧的针阀体43，如图5为针阀体43
的截面A-A放大图。针阀体43的弧形面可以很好的起到导向作用。针阀组件5内部无静态压
力差，保证喷油器的无静态泄漏的特性。针阀组件5和电磁阀组件10均放置在紧帽9内，再通
过螺纹线和喷油器体11紧固。
图2为本发明限流阀组件部分结构示意图。限流阀组件3主要包括挡圈14、限位弹
簧座27、阻尼弹簧15、限流活塞16、球阀25、支撑控制滑块18、球阀复位弹簧19、球阀复位弹
簧座23等。整个限流阀组件3通过蓄压腔2安置在喷油器体11内部，并由挡圈14对其进行限
位。限位弹簧座27和挡圈14配合，一方面作为阻尼弹簧15的弹簧座，另一方面对限流活塞16
的最大位移起到限制作用。受阻尼弹簧15和球阀复位弹簧19的弹簧预紧力，球阀25同限流
活塞16的下端面和支撑控制滑块18的上端面配合。球阀复位弹簧座23受球阀复位弹簧19的
弹簧力，被压紧在底部，其上部变截面处是球阀25的落座面。燃油由蓄压腔2进入限流活塞
16内的活塞盲孔26，再通过限流孔17进入支撑控制滑块18的轴向中心通孔24。由轴向中心
通孔24流出的燃油经过谐振通孔20和谐振节流孔22进入过渡油腔21。设置加工谐振通孔20
和谐振节流孔22使得通过两孔的燃油压力波的幅值降低。由于谐振节流孔22中有一段孔径
较谐振通孔20更小，其节流效果更强烈，造成从两孔流过的燃油流速不同，使得原本同相位
的燃油压力波产生相位差，两股燃油压力波叠加后相互抵消，压力波动进一步减小，两孔在
轴向的总长度是相同的。下行高压油路4和过渡油腔21相连通并通往下方油路。当喷油器正
常喷油时，喷孔7喷出燃油，过渡油腔21内的燃油压力下降。由于限流孔17对燃油的节流作
用，限流活塞16内的活塞盲孔26和蓄压腔2内的燃油压力较大，同过渡油腔21形成压差，使
得限流活塞16、球阀25和支撑控制滑块18向下位移，对喷油器喷射的燃油进行补偿，但不会
使得球阀25落座在球阀复位弹簧座23上。喷油结束时，随着燃油流过限流孔17，限流活塞16
上下压差逐渐减小，在球阀复位弹簧力的作用下，限流活塞16、球阀25和支撑控制滑块18回
复至原位。当喷油器持续不断的喷射燃油，流出的燃油质量超过阈值，喷油器出现异常工作
状态时，由于喷孔7喷射的燃油的流量大，流速快，使得限流活塞16的下方过渡油腔21的油
压迅速下降，形成上下压差，导致限流活塞16压紧球阀25落座在球阀复位弹簧座23上，阻止
燃油流通。由于缺乏燃油供给，喷油器停止工作，阻止了异常喷油的持续进行。
图3为本发明电磁阀组件部分结构示意图。电磁阀组件10主要包括电磁阀复位弹
簧28、电磁阀复位弹簧座39、线圈29、电磁铁38、衔铁37、阀座30、中间块34、平衡阀杆36等。
电磁阀复位弹簧座39、电磁阀复位弹簧28、线圈29和电磁铁38内置在喷油器体11内部，其中
电磁阀复位弹簧座39通过螺纹紧固在电磁阀最顶端。电磁阀复位弹簧座39和衔铁37之间是
电磁阀复位弹簧28。衔铁37和平衡阀杆36放置在处于喷油器体11下方的阀座30内部。在下
方同阀座30结合的部件是中间块34。整个电磁阀采用的是两位三通阀的形式。当喷油器开
始喷油时，电磁阀的线圈29通电，同电磁铁38和衔铁37形成磁回路，产生电磁力，吸引平衡
阀杆36向上运动，打开处于中间块34的回油孔32，并堵住上行进油孔31。这时，控制腔46内
的燃油通过中间油道33、中间节流孔35和回油孔32回油至油箱，控制腔46内油压下降，针阀
体43上表面受压减小，与盛油槽8的燃油压力形成压差。针阀体43向上抬起，开启喷孔7喷
油。当喷油器停止喷油时，由于衔铁37和平衡阀杆36紧密结合为一体，因而它们共同受到电
磁阀复位弹簧28的弹簧预紧力而被压紧在中间块34上，并堵住了回油孔32。与此同时，平衡
阀杆36开启了由上行进油孔31、中间节流孔35和中间油道33通往控制腔46的油路，和处于
控制滑块47上的进油节流孔49同时进油，提高了正常单个进油孔对控制腔46的建压速度，
加快针阀的落座速度。
图4为本发明针阀组件部分结构示意图。针阀组件5主要包括控制滑块47、控制滑
块复位弹簧42、针阀限位套45、针阀体43和针阀复位弹簧44。控制滑块47放置在控制腔46内
部，由控制滑块复位弹簧42将其顶起并紧靠在中间块34的下端面。针阀限位套45上加工有
进油孔48。控制滑块47上加工有进油节流孔49、控制滑块通孔41和旁通油道40。当喷油开始
时，由于中间块34上的中间节流孔35和控制滑块通孔41的两段节流作用，控制腔46内的燃
油压力下降较正常喷油器更加缓慢，达到减少氮氧化物排放的效果。当喷油结束时，由于控
制滑块47上端面燃油压力高于下端面，控制滑块47会克服控制滑块复位弹簧42的弹簧预紧
力向下位移，打开旁通油道40，使得控制腔46内的燃油压力建立的更加迅速，提高了针阀落
座响应。随着燃油进入控制腔46，控制滑块47上下端面油压会趋于一致。在控制滑块复位弹
簧42的作用下，控制滑块47复位。
图6为喷嘴部分结构示意图。它由喷孔50和刻沟51构成。针阀体43运动过程中，密
封锥面打开，燃油从盛油槽8经过密封锥面、刻沟51流向喷孔50。刻沟51改变了燃油的流向
和速度大小，进而调整了喷孔入口处的流向和速度大小，增大了喷孔50有效流通面积，降低
了空穴初生程度，稳定了喷孔50内部空穴流动，减缓了喷油量的波动，降低了孔内穴蚀程
度。
由上述工作过程可知，本发明一种带有刻沟的双路进油谐振旁通式电控喷油器的
喷油过程中，采用了两位三通阀的形式，通过由电磁阀平衡阀杆36和中间块34内部的双路
进油，加快了控制腔46的建压过程，提高了针阀落座的响应速度。谐振结构的使用有效减小
了燃油压力波动，提高了喷油过程的稳定性。内置于控制腔46中控制滑块47的控制滑块通
孔41和旁通油道40结构，保证了喷射初期低的喷油速率和喷油结束能快速断油的的特点。
整个喷油过程采用电磁阀控制，利用电磁力带动平衡阀杆36的运动，实现了对喷油过程响
应速度快，控制精度高，可变喷油规律的要求。喷油器体11内置限流阀组件3，阻止了异常喷
油状态的持续进行，保证工作过程的稳定性。针阀体43表面设置的刻沟51，有效改善了空穴
流动的稳定性，降低了喷油器穴蚀程度。本发明应用于共轨系统上时，在大油量喷射状态
下，采用蓄压腔2能有效减小共轨压力波动，从而减少了各缸喷油过程的均匀性和稳定性下
降现象的发生。