一种采用压电驱动实现可变喷油规律的电控共轨喷油器的制作方法

1.本发明涉及的是一种喷油器，具体地说是柴油机共轨喷油器。


背景技术：

2.为解决柴油机污染排放问题，除采用尾气后处理技术手段外，机内的燃烧过程的优化显得至关重要，而柴油机燃烧过程的质量在很大程度上受到喷油规律的影响。因此，为实现柴油机更高效的燃烧和更低的排放，需要燃油喷射系统可以灵活进行喷油特性的控制。
3.高压共轨系统真正实现了燃油喷射过程和供油过程的独立，通过进行喷油器内部的控制实现循环喷油量和喷油时刻的精确调整，从而使得优化柴油机缸内燃烧过程变得可能。但是，目前的高压共轨系统无法先缓后急的喷油特性，更无法实现可变的喷油规律。因此，开发具有喷油规律可控的共轨喷油器是目前高压共轨系统发展的主要方向。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供解决目前传统的高压共轨系统无法实现灵活调整喷油规律的技术问题，从而更大程度改善柴油机经济性和排放性的一种采用压电驱动实现可变喷油规律的电控共轨喷油器。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.本发明一种采用压电驱动实现可变喷油规律的电控共轨喷油器，其特征是：包括喷油器体、压电堆部分、电磁阀部分、喷油嘴部分，喷油器体、压电堆部分、电磁阀部分、喷油嘴部分自上而下设置，喷油器体里设置蓄压腔、压电堆回油油路，压电堆部分分别自上而下分别设置压电堆中间腔、压电堆回油腔、压电堆控制阀复位弹簧腔，电磁阀部分底部设置回油腔，喷油嘴部分上方设置控制腔，喷油嘴上部设置针阀复位弹簧腔，喷油嘴部分中部设置盛油槽，蓄压腔分别连通控制腔和盛油槽，控制腔与蓄压腔连通的入口处设置控制腔进油节流孔，压电堆回油油路连通压电堆中间腔，压电堆中间腔与回油腔相通，压电堆回油腔与控制腔通过控制腔附加回油路相通，控制腔上方连通控制腔回油节流孔，控制腔回油节流孔位于回油腔下方，控制腔回油节流孔直径大于控制腔进油节流孔直径。
7.本发明还可以包括：
8.1、所述压电堆部分包括压电堆、压电堆控制阀，压电堆贴于压电堆控制阀上方，压电堆控制阀下端位于压电堆控制阀复位弹簧腔里并安装有弹簧，压电堆中间腔设置于压电堆控制阀的中部，压电堆回油腔设置于压电堆控制阀中下部的外部。
9.2、所述电磁阀部分包括衔铁、电磁阀复位弹簧座、铁芯、球阀，电磁阀复位弹簧座位于衔铁上方，二者之间设置电磁阀复位弹簧，衔铁上方、电磁阀复位弹簧外部设置铁芯，铁芯缠绕线圈，衔铁连接阀杆，阀杆下端伸入至回油腔中，阀杆的端部安装球阀，衔铁位于最下端位置时，球阀将回油腔和控制腔隔开。
10.3、所述喷油嘴部分包括针阀，针阀的上部套有针阀复位弹簧，针阀的上部以及针
阀复位弹簧位于针阀复位弹簧腔里，所述控制腔位于针阀顶部之上，针阀的下端部设置喷孔。
11.4、当电磁阀的线圈不通电时，控制腔回油节流孔处于关闭状态，控制腔内充满高压燃油，压电堆控制阀堵住控制腔中通往压电堆回油腔的控制腔附加回油油路；当电磁阀的线圈通电时，同铁芯和衔铁形成磁回路，产生电磁力吸引衔铁带动阀杆向上运动，球阀抬起，开启控制腔回油节流孔，控制腔内燃油压力下降，控制腔与盛油槽内燃油压力形成压差后，针阀抬起，喷孔开始喷油；当达到改变喷油规律的时刻时，压电堆加载电压，压电堆变形伸长向下推动控制阀，控制阀向下运动压紧压电堆控制阀复位弹簧，控制阀使压电堆回油腔和压电堆中间腔连通，开启控制腔通往压电堆中间腔的回油油路，控制腔体内同时存在两路回油油路，针阀抬起的速度较之前更加快速，实现先缓后急的喷油规律；当线圈断电时，衔铁和阀杆落座，控制腔节流回油孔关闭，燃油从蓄压腔通过控制腔进油节流孔进入控制腔，控制腔重新建压，针阀在针阀复位弹簧的作用下重新落座，关闭喷孔，喷油结束，此时压电堆断电，压电堆恢复原来的长度，压电堆控制阀在压电堆控制阀复位弹簧的作用下向上运动，关闭压电堆回油腔和压电堆中间腔的连通，控制腔通往压电堆中间腔的回油油路关闭。
12.本发明的优势在于：本发明采用压电驱动在喷油过程的任意时刻开启控制腔附加回油油路加快回油，可以在先缓后急的靴型喷射上进一步实现灵活可变的喷油规律。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图；
14.图2为本发明的压电堆部分的结构示意图；
15.图3为本发明的电磁阀部分的结构示意图；
16.图4为本发明的控制腔体的结构示意图；
17.图5为本发明的喷油嘴部分的结构示意图。；
具体实施方式
18.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
19.结合图1
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5，本发明由高压燃油进油接头1、喷油器体2、压电堆部分3、电磁阀部分4、控制腔体5、紧帽6、喷油嘴部分7、蓄压腔8组成。高压燃油进油接头1与喷油器体2通过螺纹进行密封，并在高压燃油进油接头1内设置高压燃油流道9，高压燃油流道9与喷油器体2内的蓄压腔8相连。蓄压腔8下方设有压电堆部分3。压电堆部分3安装在喷油器体2和电磁阀部分4之间，其主要结构包括压电堆电气接头31、压电堆32、压电堆控制阀33、压电堆控制阀复位弹簧34、压电堆控制阀复位弹簧腔35、压电堆回油腔36、压电堆中间腔37、压电堆回油油路38、压电堆控制阀阀座39。压电堆32通过压电堆电气接头31与发动机电控单元连接，进而控制压电堆控制阀33的起落，压电堆32安装在蓄压腔8下方，压电堆控制阀33设置在压电堆32下方，压电堆控制阀33上端面通过压电堆控制阀复位弹簧34被压紧至压电堆32的下端面上，压电堆控制阀33加工有上下两个锥面，上锥面与压电堆控制阀阀座形成压电堆中间腔37，下锥面与压电堆控制阀阀座形成压电堆控制阀复位弹簧腔35，压电堆控制阀33侧面设置有压电堆回油腔36，压电堆控制阀33的下端部套有压电堆控制阀复位弹簧34。
20.压电堆下方设有电磁阀部分4。电磁阀部分4主要结构包括电磁阀复位弹簧座41、电磁阀复位弹簧42、线圈43、铁芯44、衔铁45、阀杆46、球阀47和回油腔48。铁芯44里安装有电磁阀复位弹簧42，电磁阀复位弹簧42一端固定在电磁阀复位弹簧座41上，另一端被衔铁45上端顶住，阀杆46两端分别与衔铁45和球阀47刚性连接，回油腔48通过回油油路与压电堆部分中的附加回油腔连通。
21.控制腔体5安装在电磁阀部分4下方。控制腔体5主要结构包括控制腔51、控制腔进油节流孔52、控制腔回油节流孔53、控制腔附加回油油路54。控制腔51通过回油节流孔53与电磁阀部分中的回油腔48连通，通过进油节流孔52与蓄压腔8连通，通过控制腔附加回油油路54与压电堆回油腔48连通。
22.压电堆部分3、电磁阀部分4和控制腔体5自上而下依次设置，并通过紧帽6固定。控制腔体5下方是喷油嘴部分7。喷油嘴部分7的主要结构包括针阀71、针阀复位弹簧72、针阀复位弹簧腔73、针阀座74、喷油嘴体75、盛油槽76、盛油槽进油油路77和喷孔78。套有针阀复位弹簧72的针阀71上端位于针阀复位弹簧腔73内，针阀座74安装在喷油嘴体75里，针阀71下端在针阀复位弹簧72的作用下贴合在针阀座74上，喷孔78设置在喷油嘴体75的下方，盛油槽76设置喷油嘴体75内，盛油槽进油油路77连通盛油槽76与蓄压腔8。
23.在高压燃油进油接头1上有高压燃油流道9，喷油器体2上开有蓄压腔8，并与高压燃油流道9相连。当输送进来的高压燃油通过高压燃油流道9进入蓄压腔8，然后通过进油油路52和77分别进入到控制腔51和盛油槽76。
24.结合图2～5，本发明的工作原理为，当电磁阀的线圈43不通电时，控制腔51的回油节流孔53处于关闭状态，控制腔51内充满了高压燃油，压电堆控制阀33堵住了控制腔51中通往压电堆回油腔37的控制腔附加回油油路54。当电磁阀的线圈43通电时，同铁芯44和衔铁45形成磁回路，产生电磁力吸引衔铁45带动阀杆46向上运动，球阀47抬起，开启了控制腔回油节流孔53。但由于控制腔回油节流孔直径大于控制腔进油节流孔直径，控制腔51内回油油量大于进油油量，因此控制腔51内燃油压力缓慢下降，与盛油槽76内燃油压力形成压差后，针阀71缓慢抬起，喷孔78开始喷油。当达到想要改变喷油规律的时刻时，就给压电堆32加载电压，由于压电堆32的逆压电效应，压电堆32变形伸长向下推动控制阀33，控制阀33向下运动压紧压电堆控制阀复位弹簧34，一定程度后控制阀33的上锥面连通压电堆回油腔36和压电堆中间腔37，开启控制腔51通往压电堆中间腔37的回油油路，这时，控制腔体5内同时存在两路回油油路，因此针阀71抬起的速度较之前更加快速，可以实现灵活可变的“先缓后急”的喷油规律。当线圈43断电时，衔铁45和阀杆46落座，控制腔节流回油孔53关闭，燃油从蓄压腔8通过控制腔进油节流孔52进入控制腔51，控制腔51重新建压，针阀71在针阀复位弹簧56的作用下重新落座，关闭喷孔78，喷油结束。此时压电堆32断电，压电堆32恢复原来的长度，压电堆控制阀33在压电堆控制阀复位弹簧34的作用下向上运动，关闭压电堆回油腔36和压电堆中间腔37的连通，关闭控制腔51通往压电堆中间腔37的回油油路。
25.由上述工作过程可知，本发明的工作过程中电控喷油器内的控制腔增设了一个由压电驱动控制的回油油路，通过在想要改变喷油规律的时刻给压电堆加载电压，开启控制腔通往压电堆中间腔的回油油路。回油增加会加快针阀的抬起速度，使针阀抬起速度有一个先缓后急的变化，可以实现先缓后急的喷油规律，并且由于压电堆的加载电压时间可控，可以实现在喷油过程中的任意时刻开启第二条回油油路，得到灵活可变的喷油规律。增设
的压电堆部分可以改善喷油规律，有效改善柴油机的排放特性和经济性。