专利名称：一种应用于柴油机的压电喷油器的制作方法
技术领域：
本发明应用于柴油机高压共轨电控喷油系统，特别是ー种应用于柴油机的压电喷油器。
背景技术：
多年来，人们为提高柴油机的综合性能做了大量的研究工作，取得了许多卓有成
效的成果。由于柴油机的性能和有害排放物与柴油机缸内燃烧过程是直接关联的，所以，控制燃烧过程是提高柴油机性能和减少柴油机有害物排放的最根本、最有效的途径。目前，提高柴油机性能，改善柴油机排放主要采取的最新技术有高压共轨喷射技木。高压共轨喷射技术可通过喷油定时、喷油量、喷射压力和喷射次数的合理组织分配直接控制并改善柴油机缸内燃烧过程，能有效提高柴油机性能，减少柴油机排放，是目前提高柴油机性能，减少柴油机排放最主要、应用最广泛的技术手段。直到2000年底，在高压共轨系统的喷油器中还是使用电磁阀来控制针阀的开启与关闭。然而，电磁阀的自身缺点使得现有高压共轨喷射系统无法满足更高喷射压カ和喷油速率曲线柔性可调的更高要求。首先，由于电磁阀电磁线圈的电感作用，使得滞后时间相对较长，导致实现更多次数的喷射比较困难。此外，电磁阀是ー种开关阀，只能简单完成喷油过程的开始和关闭，无法随意控制针阀升程和针阀运动速度。压电陶瓷驱动器是近年来快速发展起来的ー种新型微位移驱动器件。与电磁阀相比较，喷油器内的压电陶瓷驱动器具有切換迅速精确、重复性好、寿命长以及没有滞后时间等优点。国外各大柴油机生产厂商都已开发出了压电喷油器，西门子公司在2000年底率先推出了 ー种压电喷油器。西门子公司的压电喷油器具体结构參见图1，在压电晶体堆通电之前，控制阀关闭。这时，控制阀室、控制腔、容积室和轨腔压力相通。由于控制腔压カ和容积室压カ相同，针阀在针阀弹簧的作用下关闭。给压电晶体堆施加ー个一定持续期的电压，逆压电效应使得压电堆垂直伸长大约40
。压电堆借助于顶杆推动阀活塞和控制阀，使控制阀打开。然后，控制阀室的燃油流向回油管路，使得控制阀室的压カ下降。此时控制腔的燃油通过出油孔、控制阀室流向回油管路，从而使得控制腔的的压カ也下降，这样导致控制腔和容积室产生较大的压力差。当压カ差大到克服针阀弹簧的弹力吋，针阀抬起。燃油开始喷射。该方案的缺点是，喷油器在喷射过程中，控制腔压カ的下降，控制腔的燃油需要耗费一定的时间通过控制阀室进入回油管路，影响喷油器的针阀的开启速度，从而影响喷油器喷射的灵敏度。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术存在的问题和不足，提供ー种结构简单、成本低廉、响应速度快、可精确调节喷油速率的应用于柴油机的压电喷油器，该喷油器可以实现多次燃油喷射，提高柴油机的燃烧效率、降低燃油消耗率与排放污染。本发明所采用的技术方案具体如下一种应用于柴油机的压电喷油器，其不同之处为其包括喷油器本体，喷油器本体的前端安装有针阀，针阀的前端设置有喷油嘴，喷油器本体的侧部设置有油管接头及回油接头，喷油器本体后端设置有积层式压电驱动器，积层式压电驱动器中设置有工作拉杆，工作拉杆的下端通过球阀压杆与球阀联接，球阀压杆上套装有球阀弹簧，所述喷油器本体内部在球阀与针阀之间的部位设置有燃油控制腔，燃油控制腔设置有与油管接头连通的进油孔、与回油接头相连通的出油孔，燃油控制腔内设置有控制活塞，控制活塞的控制杆与针阀联接，积层式压电驱动器控制球阀的开启和关闭，使得燃油控制腔腔内压カ下降或上升，从而以控制针阀的抬起或复位来控制喷油嘴的喷油动作。本发明的工作原理燃油控制腔中的燃油通过出油孔流出，控制腔压カ下降，针阀抬起，喷油器喷油。当压电驱动器失电，球阀在球阀弹簧作用下复位，控制腔压カ升高，使针阀落座，喷油器结束喷油。本发明所涉及的一种应用于柴油机的喷油器具有以下优点 1、采用本发明的应用于柴油机的喷油器，可以使球阀通过出油孔直接与控制阀连接起来，使通过球阀、控制腔、针阀的油路路径减小，从而实现喷油动作更迅速，提高了喷油器的灵敏度；
2、采用本发明的应用于柴油机的喷油器，采用通过直接位移控制球阀带动针阀的运动，可以减少设置位移放大结构，因此本发明的压电喷油器结构简单、成本低廉。
图I为本发明的压电喷油器的结构 图中，I 一喷油器本体、2 —针阀、3 —喷油嘴、4 一油管接头、5 —积层式压电驱动器、
6一工作拉杆、7 —球阀、8 —燃油控制腔、9 一控制活塞、10 —球阀压杆、11 一球阀阀座、12 —压电驱动器壳体、13 —固定销、14 ー弹簧片、15 —调节螺母、16 —球阀弹簧、17 —回油接头、18 —针阀弹簧、19 ー针阀弹簧承盘、20 —针阀限位板、21 —针阀体外売、22 —针阀体。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步说明。如图I所示，本发明的一种应用于柴油机的压电喷油器，其包括喷油器本体1，喷油器本体I的前端安装有针阀2，针阀2的前端设置有喷油嘴3，喷油器本体I的侧部设置有油管接头4及回油接头17，喷油器本体I后端设置有积层式压电驱动器5，积层式压电驱动器5中设置有工作拉杆6，工作拉杆6的下端通过球阀压杆10与球阀7联接，球阀压杆10上套装有球阀弹簧16，所述喷油器本体I内部在球阀7与针阀2之间的部位设置有燃油控制腔8，燃油控制腔8设置有与油管接头4相连通的进油孔A、与回油接头17相连通的出油孔B，燃油控制腔8内设置有控制活塞9，控制活塞9的控制杆与针阀2联接，积层式压电驱动器5控制球阀7的开启和关闭，使得燃油控制腔8腔内压カ下降或上升，从而以控制针阀2的抬起或复位来控制喷油嘴3的喷油动作。具体的，所述积层式压电驱动器5的尾部通过固定销13、调节螺母15及弹簧片14固定安装，积层式压电驱动器5为中空结构，所述工作拉杆6同该中空结构匹配安装，压电驱动器通过压紧调节螺母将积层式压电驱动器5固定在压电驱动器壳体12内，积层式压电驱动器5只能向上伸长，工作拉杆6通过细牙深螺纹和球阀压杆10连接在一起。本发明压电喷油器的工作是由积层式压电驱动器5控制球阀7的开启和关闭，进而实现针阀2的开启与关闭的控制，通过燃油控制腔8将球阀7与针阀2连接起来，利用控制腔内燃油的液力性能完成以较小的功率来实现较高燃油压力下的高速响应控制功能。当积层式压电驱动器5得电伸长，工作拉杆6克服球阀弹簧16向上抬起球阀7，打开燃油控制腔8，燃油控制腔8的燃油通过出油孔B流出，燃油控制腔8压力下降，针阀2抬起，喷油嘴3喷油。当积层式压电驱动器5失电，球阀7在球阀弹簧16作用下复位，燃油控制腔8压力升高，使针阀2落座，喷油嘴3结束喷油。本发明结构简单易实现，并且能最大程度利用原电磁阀驱动的电控喷油器结构。当积层式压电驱动器5未激励时，由于球阀弹簧16的作用，球阀7使出油节流孔B关闭；此时，喷油器体中的燃油控制腔8、针阀体22的腔内压力等于共轨压力。由于燃油控制腔内控制活塞上的作用面积大于针阀体22内针阀下面的作用面积，这样，作用于控制活塞上面的压力与针阀弹簧18的弹力一起使喷油嘴关闭，喷油器处于不喷油状态。·
·
当驱动电路给积层式压电驱动器激励电压时，在逆压电效应的作用下，积层式压电驱动器5向上膨胀伸长，工作拉杆6克服球阀弹簧16弹力，抬起球阀压杆10，球阀7在液力作用下离开球阀阀座11，出油孔B开启泄油，燃油控制腔8压力下降，其下降的数值取决于进油孔A、出油孔B的流量比。这时作用于针阀2下面的液压力使针阀2顶起，喷油嘴3打开，开始喷油。当积层式压电驱动器断电后，球阀7在球阀弹簧弹力作用下将出油孔B关闭，燃油控制腔8油压恢复到共轨腔压力，控制活塞9下行，针阀2关闭，停止喷油。燃油控制腔8的容积、进油孔A的直径和出油孔B直径对压电喷油器的喷油速率有较大影响，三者之间的匹配很关键，为满足喷油速率先缓后急的基本要求，燃油控制腔8容积和进油孔A直径应稍大一些，出油孔B直径应适当减小。球阀7直径和球阀阀座11的半锥角主要决定控制腔出油有效流通截面积，在实际中由于压电驱动器位移量较小，可以适当加大球阀7直径，并使球阀阀座11半锥角在50° 65°之间以增大有效流通截面积，同时应加大球阀弹簧16刚度以抵消由于球阀直径增大而造成的球阀受到的液压力增大。
权利要求
1.一种应用于柴油机的压电喷油器，其特征在干其包括喷油器本体，喷油器本体的前端安装有针阀，针阀的前端设置有喷油嘴，喷油器本体的侧部设置有油管接头及回油接头，喷油器本体后端设置有积层式压电驱动器，积层式压电驱动器中设置有工作拉杆，工作拉杆的下端通过球阀压杆与球阀联接，球阀压杆上套装有球阀弹簧，所述喷油器本体内部在球阀与针阀之间的部位设置有燃油控制腔，燃油控制腔设置有与油管接头相连通的进油孔、与回油接头相连通的出油孔，燃油控制腔内设置有控制活塞，控制活塞的控制杆与针阀联接，积层式压电驱动器控制球阀的开启和关闭，使得燃油控制腔腔内压カ下降或上升，从而以控制针阀的抬起或复位来控制喷油嘴的喷油动作。
全文摘要
本发明应用于柴油机高压共轨电控喷油系统，特别是一种应用于柴油机的压电喷油器，其包括喷油器本体，喷油器本体的前端安装有针阀，针阀的前端设置有喷油嘴，喷油器本体的侧部设置有油管接头及回油接头，喷油器本体后端设置有积层式压电驱动器，积层式压电驱动器中设置有工作拉杆，工作拉杆的下端通过球阀压杆与球阀联接，球阀压杆上套装有球阀弹簧，所述喷油器本体内部在球阀与针阀之间的部位设置有燃油控制腔，本发明结构简单、成本低廉、响应速度快、可精确调节喷油速率。
文档编号F02M47/02GK102678414SQ20121013112
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者刘振明, 安士杰, 欧阳光耀 申请人:刘振明, 安士杰, 欧阳光耀