壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器，包括噴油器頭、噴油器體、限流組件、針閥復(fù)位彈簧、噴嘴、針閥、緊帽、壓電控制組件和鎖緊套。采用限流組件結(jié)構(gòu)，能夠有效避免由于噴油器不正常持續(xù)噴油造成的燃油經(jīng)濟(jì)性下降，保證了噴油器工作的可靠性；噴油器體內(nèi)的蓄壓腔能夠減小燃油噴射過程中引起的壓力波動(dòng)，有利于對(duì)噴油穩(wěn)定性的精確控制，本發(fā)明用于共軌燃油系統(tǒng)時(shí)，能夠減小共軌管的結(jié)構(gòu)尺寸，從而降低共軌管材料強(qiáng)度要求，能提高其使用壽命和空間利用率；針閥的動(dòng)作過程由壓電堆直接驅(qū)動(dòng)，針閥響應(yīng)速度快，控制自由度大，噴油規(guī)律靈活多變，有效提高了柴油機(jī)的動(dòng)力性和燃油的經(jīng)濟(jì)性，使柴油機(jī)能夠滿足更加嚴(yán)格的排放法規(guī)。
【專利說明】壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種噴油器，具體地說是柴油機(jī)噴油器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)機(jī)械控制式噴油器主要由噴油器體、噴嘴、針閥偶件等組成，以結(jié)構(gòu)簡單和工作可靠性高為主要優(yōu)點(diǎn)，但由于其噴油定時(shí)、噴油壓力和噴油速率受到高壓供油泵凸輪形狀的制約，因此存在噴油特性不靈活，響應(yīng)慢，對(duì)噴油量控制精度差等不足，隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，其很難進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性能，亦不能滿足現(xiàn)今市場對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。
[0003]應(yīng)用于柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的電磁控制式噴油器相比于機(jī)械控制式噴油器響應(yīng)速度更快，噴油特性靈活可控，對(duì)噴油量的控制也更加精確。雖然電磁控制式噴油器對(duì)柴油機(jī)的排放性能有所改善，但也存在一些不足:由于針閥上方存在控制活塞，其對(duì)進(jìn)一步提高噴油器的響應(yīng)速度起到了一定制約作用；同時(shí)，由于在噴油器噴油和斷油等工作過程中會(huì)導(dǎo)致紊流流動(dòng)加劇，引起噴油系統(tǒng)劇烈的壓力波動(dòng)，使噴油壓力和噴油速率也出現(xiàn)較大波動(dòng)，給噴油量的精確控制增加了難度；再者，電磁控制式噴油器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于電磁閥線圈的電感作用，使其響應(yīng)有一定的滯后時(shí)間，導(dǎo)致進(jìn)一步提高燃油噴射次數(shù)受到限制，燃油噴射的重復(fù)性有待提高，這些缺點(diǎn)都使得現(xiàn)有電磁控制式噴油器無法滿足噴油速率柔性控制等更高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供噴油規(guī)律靈活、小噴油量噴射時(shí)工作穩(wěn)定的壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器，其特征是:包括噴油器頭、噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴、限流組件、壓電控制組件，噴油器頭安裝在噴油器體上，噴油器頭里設(shè)置燃油進(jìn)口，噴油器體里設(shè)置蓄壓腔，燃油進(jìn)口與蓄壓腔相通，噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴自上而下依次相連，限流組件包括設(shè)置在蓄壓腔下方的限位塊和限流活塞，限流活塞的上部和下部分別套有阻尼彈簧和限位活塞復(fù)位彈簧，阻尼彈簧頂在限位塊上，限位活塞復(fù)位彈簧頂在噴油器體上，限位塊上開有主通油孔，限流活塞里開有燃油腔和節(jié)流孔，蓄壓腔、主通油孔、燃油腔、節(jié)流孔依次相通，壓電控制組件包括壓電堆、頂桿、控制閥、閥座、控制閥復(fù)位彈簧，壓電堆和閥座安裝在壓電座里，閥座位于壓電堆的下方，閥座里設(shè)置閥座腔，頂桿的上端與壓電堆相連，頂桿的下端位于閥座腔里，針閥限位塊里設(shè)置控制腔和針閥復(fù)位彈簧腔，控制閥復(fù)位彈簧設(shè)置在控制腔里，控制閥的下端部套裝于控制閥復(fù)位彈簧里，控制閥的上端部位于閥座腔里并與頂桿的下端相連，閥座里設(shè)置次通油孔，閥座腔的下端和控制閥的下端部均為錐形結(jié)構(gòu)，控制腔與次通油孔通過控制閥的上下移動(dòng)連通或斷開，噴油器體里設(shè)置回油口，針閥限位塊里設(shè)置泄油孔，泄油孔分別與控制腔和回油口相通，針閥復(fù)位彈簧腔里設(shè)置針閥復(fù)位彈簧，針閥的上端部套裝于針閥復(fù)位彈簧里，針閥其余部分位于噴嘴里，噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴里分別設(shè)置第一-第四油路，第一-第四油路依次相通，第一油路與節(jié)流孔隨限流活塞的上下移動(dòng)連通或斷開，針閥與噴嘴之間形成盛油槽，第四油路與盛油槽相通，針閥復(fù)位彈簧腔分別連通次通油孔和第三油路。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、限位塊通過螺紋固定在蓄壓腔下方。
[0009]2、噴油器頭和噴油器體通過套在其外面的鎖緊套連接在一起，噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴通過套在其外面的緊帽連接在一起。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明采用限流組件結(jié)構(gòu)，能夠有效防止噴油器出現(xiàn)不正常持續(xù)噴油，保證了噴油器工作的可靠性和燃油經(jīng)濟(jì)性；噴油器體上的蓄壓腔結(jié)構(gòu)能減小噴油器工作過程中引起的壓力波動(dòng)，有利于對(duì)噴油量的精確控制；通過壓電堆直接控制針閥復(fù)位彈簧所在腔內(nèi)高壓燃油的泄放，進(jìn)而對(duì)針閥進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，有利于針閥的快速響應(yīng)，對(duì)針閥控制的自由度大，能靈活而精確的控制噴油量、噴油時(shí)間和噴油規(guī)律，有效提高了柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，可以實(shí)現(xiàn)更多次噴射，能進(jìn)一步提高噴油器在小噴油量工況工作時(shí)的噴油穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明的限流組件結(jié)構(gòu)放大圖；
[0013]圖3為本發(fā)明的壓電控制組件結(jié)構(gòu)放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0015]結(jié)合圖1?圖3，本發(fā)明一種壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器，它由噴油器頭1、噴油器體2、限流組件3、針閥復(fù)位彈簧5、噴嘴9、針閥10、緊帽12、壓電控制組件13和鎖緊套15組成。噴油器體2上開有蓄壓腔14，蓄壓腔14分別與噴油器頭I上開有的燃油進(jìn)口 17和限位塊18上開有的主通油孔23相連通，限流活塞22兩端分別與阻尼彈簧19和限流活塞復(fù)位彈簧20相連，限流活塞22上開有節(jié)流孔21，針閥10被針閥復(fù)位彈簧5壓緊至噴嘴9的針閥座上，針閥復(fù)位彈簧5所在的腔分別與進(jìn)油孔11和次通油孔30相連通，進(jìn)油孔11與噴油器體2上的油路相連通，控制閥26的抬起和落座控制次通油孔30與泄油口 28的通斷。
[0016]圖1為本發(fā)明壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括I噴油器頭、2噴油器體、3限流組件、5針閥復(fù)位彈簧、9噴嘴、10針閥、12緊帽、13壓電控制組件和15鎖緊套。噴油器體2上開有蓄壓腔14，噴油器頭I上分別開有燃油進(jìn)口 17和用于安裝固定噴油器的緊固螺栓的緊固螺栓孔16，噴油器頭I被鎖緊套15鎖緊到噴油器體2上，蓄壓腔14分別與燃油進(jìn)口 17和限位塊18上開有的主通油孔23相連通，針閥復(fù)位彈簧5壓緊針閥10至噴嘴9上的針閥座上，針閥10與噴嘴9之間形成盛油槽6，針閥復(fù)位彈簧5所在的腔分別與進(jìn)油孔11和閥座31上開有的次通油孔30相連通，進(jìn)油孔11與噴油器體2上的高壓油路相連通，壓電堆32通過頂桿25控制控制閥26的抬起和落座，進(jìn)而控制次通油孔30與控制腔29的通斷，從而控制本發(fā)明噴油器內(nèi)高低壓油路之間的切換。噴油器體2內(nèi)的蓄壓腔14能夠減小噴油器工作過程中引起的燃油壓力波動(dòng)，有利于電控單元對(duì)噴油量的精確控制，尤其是對(duì)于小油量的控制精度可顯著提高。同時(shí)，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用在高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)中時(shí)，蓄壓腔14的穩(wěn)壓作用能夠使柴油機(jī)共軌管的尺寸在一定程度得到減小，這有利于降低共軌管高強(qiáng)度材料的要求，提高其使用壽命，并能節(jié)省共軌管的安裝空間。
[0017]限位塊18、阻尼彈簧19、限流活塞復(fù)位彈簧20、節(jié)流孔21、限流活塞22和主通油孔23共同構(gòu)成了壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器的限流組件3，如圖2所示。限流活塞22兩端分別與阻尼彈簧19和限流活塞復(fù)位彈簧20相連，阻尼彈簧19上端以限位塊18為彈簧座，限位塊18上開有主通油孔23，限流活塞22下端部側(cè)面開有節(jié)流孔21，中間開有燃油腔，此燃油腔上端通過主通油孔23與蓄壓腔14相連通，下端通過節(jié)流孔21與盛油槽6和進(jìn)油孔11相連通，限位塊18通過螺紋固定在噴油器體2上，并對(duì)限流活塞22向上的最大位移起到限制作用。噴油器正常噴油時(shí)，噴油器內(nèi)的高壓燃油由噴孔7噴入到燃燒室內(nèi)燃燒，由于燃油的噴出，限流活塞22節(jié)流孔21端壓力降低，而連通蓄壓腔14的限流活塞22上端壓力較大，限流活塞22由于兩端壓差向下運(yùn)動(dòng)一段距離，以補(bǔ)償噴出的油量，但是限流活塞22不會(huì)向下落座密封，噴油結(jié)束后，限流活塞22由于限流活塞復(fù)位彈簧20的作用恢復(fù)至初始位置處，通過節(jié)流孔21補(bǔ)充噴出的燃油；當(dāng)噴孔7常開，噴油器出現(xiàn)持續(xù)的不正常噴油，從蓄壓腔14中流出的油量超過最大油量時(shí)，由于單位時(shí)間內(nèi)流過限流活塞22的油量過大，限流活塞22由于兩端的壓力差被從靜止位置壓向節(jié)流孔21端的閥座上，并密封座面，此時(shí)有效避免了噴油器不正常工作時(shí)燃油的浪費(fèi)，保證了本發(fā)明工作的可靠性和燃油的經(jīng)濟(jì)性。
[0018]壓電堆電氣接頭24、頂桿25、控制閥26、控制閥復(fù)位彈簧27、泄油孔28、控制腔29、次通油孔30、閥座31和壓電堆32共同構(gòu)成了壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器的壓電控制組件13，如圖3所示?？刂魄?9始終與泄油孔28相連通，燃油依次流經(jīng)泄油孔28和噴油器體2上的低壓油路，經(jīng)過回油口 4流回油箱，控制閥26通過控制閥復(fù)位彈簧27被壓緊至閥座上，閥座31上開有次通油孔30，次通油孔30與針閥復(fù)位彈簧5所在的燃油腔相連通，壓電堆32通過壓電堆電氣接頭24與發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元相連，通過頂桿25控制控制閥26的抬起和落座，進(jìn)而控制控制腔29與針閥復(fù)位彈簧5所在的高壓燃油腔的導(dǎo)通和斷開，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明內(nèi)高壓油路與低壓油路的通斷。
[0019]柴油機(jī)工作時(shí)，高壓燃油通過噴油器頭I上的燃油進(jìn)口 17進(jìn)入噴油器體2內(nèi)的蓄壓腔14，經(jīng)過與蓄壓腔14相連通的限流組件3，一部分進(jìn)入盛油槽6內(nèi)，另一部分通過進(jìn)油孔11進(jìn)入針閥復(fù)位彈簧5所在的腔內(nèi)。在壓電堆32未加電壓時(shí)，壓電堆32保持原始長度，不伸長，控制閥26由于控制閥復(fù)位彈簧27向上的彈簧力作用被壓緊至閥座31上，此時(shí)，針閥復(fù)位彈簧5所在的高壓燃油腔未與控制腔29連通，即高低壓油路未導(dǎo)通，高壓燃油充滿于盛油槽6和針閥復(fù)位彈簧5所在的腔內(nèi)，由于盛油槽6和針閥復(fù)位彈簧5所在的腔內(nèi)燃油壓力相同，并且針閥復(fù)位彈簧5對(duì)針閥10有向下的彈力作用，所以此時(shí)針閥10不抬起，噴孔7關(guān)閉，燃油不噴射；在給壓電堆32加電壓后，由于壓電堆32的逆壓電效應(yīng)，壓電堆32變形伸長，向下推動(dòng)頂桿25，控制閥26隨頂桿25 —起向下運(yùn)動(dòng)，控制閥26離開閥座31，進(jìn)而通過次通油孔30連通控制腔29和針閥復(fù)位彈簧5所在的燃油腔，流經(jīng)控制腔29的高壓燃油迅速經(jīng)過泄油孔28流回低壓油箱內(nèi)，此時(shí)針閥復(fù)位彈簧5所在的腔內(nèi)燃油的壓力降低，當(dāng)其壓力與針閥復(fù)位彈簧5的彈力的合力小于盛油槽6內(nèi)燃油對(duì)針閥10向上的液壓力時(shí)針閥10抬起，噴孔7打開，噴油器開始噴油。
[0020]由上述工作過程可知，在本發(fā)明壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器的噴油過程中，其針閥10的動(dòng)作響應(yīng)由高壓燃油配合壓電堆直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，動(dòng)作速度快，控制精度高，噴油規(guī)律靈活多變，有效提高了柴油機(jī)的動(dòng)力性和燃油的經(jīng)濟(jì)性，使柴油機(jī)能夠滿足更加嚴(yán)格的排放法規(guī)；蓄壓腔14能夠減小燃油噴射過程中引起的壓力波動(dòng)，有利于對(duì)噴油量的精確控制，同時(shí)，當(dāng)噴油器應(yīng)用于共軌燃油噴射系統(tǒng)時(shí)，能夠減小共軌管的結(jié)構(gòu)尺寸，從而降低共軌管材料強(qiáng)度要求，提高其使用壽命；采用限流組件3結(jié)構(gòu)，能夠有效避免由于噴油器不正常持續(xù)噴油造成的燃油經(jīng)濟(jì)性下降，保證了本發(fā)明工作的可靠性。
[0021]本發(fā)明壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器包括噴油器頭、噴油器體、限流組件、針閥復(fù)位彈簧、噴嘴、針閥、緊帽、壓電控制組件和鎖緊套。噴油器體上開有蓄壓腔，蓄壓腔分別與噴油器頭上開有的燃油進(jìn)口和限位塊上開有的主通油孔相連通，限流組件安裝在噴油器體內(nèi)，限流活塞兩端分別與阻尼彈簧和限流活塞復(fù)位彈簧相連，限流活塞上開有軸向燃油腔和節(jié)流孔，節(jié)流孔與軸向燃油腔連通，針閥復(fù)位彈簧所在的腔分別與進(jìn)油孔和次通油孔相連通，進(jìn)油孔與噴油器體上的油路相連通。
[0022]限流組件包括限位塊、阻尼彈簧、限流活塞復(fù)位彈簧和限流活塞，節(jié)流孔的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)且對(duì)稱于噴油器軸線布置。
[0023]壓電控制組件包括壓電堆電氣接頭、頂桿、控制閥、控制閥復(fù)位彈簧、泄油孔、控制腔、次通油孔、閥座和壓電堆，閥座上開有次通油孔，次通油孔與針閥復(fù)位彈簧所在的油腔相連通，控制腔與泄油孔相連通，控制閥被控制閥復(fù)位彈簧壓緊至閥座上，控制閥壓緊頂桿至壓電堆下端面，控制閥與閥座之間形成環(huán)形油腔。
【權(quán)利要求】
1.壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器，其特征是:包括噴油器頭、噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴、限流組件、壓電控制組件，噴油器頭安裝在噴油器體上，噴油器頭里設(shè)置燃油進(jìn)口，噴油器體里設(shè)置蓄壓腔，燃油進(jìn)口與蓄壓腔相通，噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴自上而下依次相連，限流組件包括設(shè)置在蓄壓腔下方的限位塊和限流活塞，限流活塞的上部和下部分別套有阻尼彈簧和限位活塞復(fù)位彈簧，阻尼彈簧頂在限位塊上，限位活塞復(fù)位彈簧頂在噴油器體上，限位塊上開有主通油孔，限流活塞里開有燃油腔和節(jié)流孔，蓄壓腔、主通油孔、燃油腔、節(jié)流孔依次相通，壓電控制組件包括壓電堆、頂桿、控制閥、閥座、控制閥復(fù)位彈簧，壓電堆和閥座安裝在壓電座里，閥座位于壓電堆的下方，閥座里設(shè)置閥座腔，頂桿的上端與壓電堆相連，頂桿的下端位于閥座腔里，針閥限位塊里設(shè)置控制腔和針閥復(fù)位彈簧腔，控制閥復(fù)位彈簧設(shè)置在控制腔里，控制閥的下端部套裝于控制閥復(fù)位彈簧里，控制閥的上端部位于閥座腔里并與頂桿的下端相連，閥座里設(shè)置次通油孔，閥座腔的下端和控制閥的下端部均為錐形結(jié)構(gòu)，控制腔與次通油孔通過控制閥的上下移動(dòng)連通或斷開，噴油器體里設(shè)置回油口，針閥限位塊里設(shè)置泄油孔，泄油孔分別與控制腔和回油口相通，針閥復(fù)位彈簧腔里設(shè)置針閥復(fù)位彈簧，針閥的上端部套裝于針閥復(fù)位彈簧里，針閥其余部分位于噴嘴里，噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴里分別設(shè)置第一-第四油路，第一-第四油路依次相通，第一油路與節(jié)流孔隨限流活塞的上下移動(dòng)連通或斷開，針閥與噴嘴之間形成盛油槽，第四油路與盛油槽相通，針閥復(fù)位彈簧腔分別連通次通油孔和第三油路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器，其特征是:限位塊通過螺紋固定在蓄壓腔下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電控制蓄壓穩(wěn)壓式噴油器，其特征是:噴油器頭和噴油器體通過套在其外面的鎖緊套連接在一起，噴油器體、壓電座、針閥限位塊、噴嘴通過套在其外面的緊帽連接在 一起。
【文檔編號(hào)】F02M61/10GK104018969SQ201410234784
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】白云, 范立云, 劉洋, 扈爽, 劉鵬, 馬修真, 李學(xué)民, 趙建輝 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)