钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器制造技术

本发明专利技术涉及一种钢球斜面

【技术实现步骤摘要】
钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器


[0001]本专利技术属于柴油机电控共轨喷油系统
，涉及一种钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器。

技术介绍

[0002]柴油机共轨燃油喷射系统，是由电子机计算机控制的智能化燃油喷射系统，是柴油机达到国5国6 排放标准的唯一选择。
[0003]目前由于柴油机喷射压力在180～220MPa之间，作用在油嘴针阀上的液压力很大，同时压电堆伸缩量很小，在0.04～0.06之间，而油嘴升程在0.2～0.3之间，所以必须将压电堆升程放大。过去柴油机采用伺服控制方法下的压电晶体控制的共轨喷油器，压电堆通过一个先导阀，来间接控制喷油嘴开启和关闭，但是通过伺服阀，针阀开启和关闭速度较慢，影响供油速率，从而影响柴油机排放指标，并且采用先导阀，大量高压燃油(约总油量20％以上)经偶件间隙和出油节流孔，流入低压腔，造成能量损失，系统发热。此外，压电晶体控制的共轨喷油器结构复杂，加工难，且供油曲线随供油压力变化，喷油器调整困难。
[0004]因此近几年来国外都在发展压电堆直接控制油嘴开关的共轨喷油器(下述简称压电直控喷油器)来克服上述缺点。如图1所示，是美国德尔福公司压电直控喷油器示意图，其在喷油嘴上端设置一个小活塞12，压电堆1通电直接将小活塞12向下移动，压在下方高压容腔14的高压燃油之上，高压燃油再将油嘴针阀的锥面26压在阀座23的锥面27上，喷油嘴不喷油。当压电堆1断电时，压电堆1回缩，使小活塞12上升，高压容腔14体积增加，针阀24在针阀底下的高压燃油作用下，将针阀抬起，压在高压燃油上，油嘴开启，高压燃油经锥面间隙并通过喷孔喷到燃烧室中，针阀上升距离为压电堆1升程乘上小活塞12面积与针阀导向杆面积之比。压电直控喷油器的断电喷油、通电停油工作方式与一般压电喷油器通电喷油、断电停油的工作方式相反，由于其压电堆工作电压在150伏以上，长时间通电工作对电子元件寿命有很大影响，因此需要研究新的技术来解决该问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器。本专利技术将通电油嘴关闭、断电油嘴开启的工作模式改为断电油嘴关闭、通电油嘴开启的工作模式，具体是通过在小活塞和压电堆之间设计一个行程反向机构(即钢球
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斜面机构，由第二压套、活塞杆、钢球组成)将压电堆通电伸长，通过行程反向机构使通电时活塞不降反而上升实现的。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，包括压电堆、小活塞、高压容腔、阀座、针阀、喷油器体，还包括安装在喷油器体内腔中的导向块、垫块、密封销、第二压套、活塞杆、钢球、回位弹簧和弹簧力调整垫片；
[0008]导向块和垫块固定在喷油器体内腔中，且上下排列；导向块中设有第一内孔，垫块
中设有第二内孔；
[0009]密封销为工字件，其位于压电堆的下方，其中间部分插入导向块的第一内孔中，且长度大于导向块的第一内孔的深度；
[0010]第二压套位于导向块和垫块所围成的空腔内，且位于密封销的下方，第二压套自底部向顶部凹陷形成小端在上、大端在下的圆锥台状空腔，圆锥台状空腔的侧壁为第二压套的内锥面；
[0011]活塞杆竖直放置，其上端穿过垫块的第二内孔穿入第二压套的圆锥台状空腔内，其下端与小活塞连接，其靠近上端的部位为大端在上、小端在下的倒圆锥台，倒圆锥台的侧面为活塞杆的外锥面；
[0012]第二压套的内锥面与水平面的夹角A与活塞杆的外锥面与水平面的夹角B之间的关系为：当B>A 时，压电堆升程放大；当B＝A时，压电堆升程等于活塞杆升程；当B<A时，压电堆升程缩小，但活塞杆升程方向都和压电堆升程方向相反；本专利技术优选设置第二压套的内锥面与水平面的夹角A为40～50
°
，活塞杆的外锥面与水平面的夹角B为50～80
°
，此时压电堆升程放大比在1.5～2.5之间，活塞杆升程方向和压电堆升程方向相反；
[0013]钢球的数量为多个，环绕倒圆锥台分布，同时与第二压套的内锥面、活塞杆的外锥面和垫块的上表面相切；
[0014]回位弹簧和弹簧力调整垫片套在活塞杆上，弹簧力调整垫片位于垫块的下方，回位弹簧位于垫块和弹簧力调整垫片之间。
[0015]作为优选的技术方案：
[0016]如上所述的钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，压电堆的中心线与喷油器体的中心线共轴。
[0017]如上所述的钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，还包括第一压套；压电堆通过第一压套压在喷油器体上。
[0018]如上所述的钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，还包括阀座块；阀座块的上表面与喷油器体的下表面贴合，二者都为高精度平面，以密封喷油器体内的高压燃油；阀座块中设有第三内孔，第三内孔分为上下两段，上段安装小活塞且二者精密配合，下段为高压容腔；活塞杆在回位弹簧和弹簧压力调节垫片的作用下，将头部小活塞压在高压容腔中的高压燃油上。
[0019]如上所述的钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，喷油器体内腔为中心油孔；喷油器体上设有与中心油孔连通的上进油孔，以及与上进油孔连通的油箱。
[0020]如上所述的钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，密封销的中间部分与导向块的第一内孔之间为偶件配合，以避免喷油器体中的高压燃油泄漏；第二压套上设有连通圆锥台状空腔和第二压套上方空间的小孔；垫块的第二内孔和活塞杆之间的间隙大于0。
[0021]如上所述的钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，导向块中设有连通导向块上方空间和油箱的回油孔，以收集回用泄漏的高压燃油。
[0022]本专利技术的钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器的工作原理为：
[0023]初始状态下，共轨管内的高压燃油经过上进油孔，进入中心油孔，高压燃油向上经过小孔进入第二压套的上部，向下经过下进油孔进入油嘴盛油槽，然后进到针阀的锥面和
阀座的锥面附近，整个喷油器体和油嘴内部充满高压燃油，小活塞受到的向下的作用力(即小活塞上方的高压燃油压力加上弹簧力) 与高压容腔内的高压燃油压力相平衡，高压容腔的体积一定，作用在针阀尾部的液压力一定，针阀的锥面压在阀座的锥面上。
[0024]当压电堆开始通电时，压电堆伸长，压在密封销上，推动第二压套下移，第二压套的内锥面向内挤压钢球，钢球向内挤压活塞杆的外锥面，使得活塞杆上移，带动小活塞向上移动，高压容腔的体积增加，作用在针阀尾部的液压力减小，盛油槽中的高压燃油推动针阀向上移动，填补小活塞向上移动让出的空间，针阀的锥面离开阀座的锥面，使得油嘴中的高压燃油通过锥面之间间隙和喷孔进入柴油机燃烧室中燃烧。
[0025]针阀上升的行程大小，取决于压电堆的伸缩量、行程的放大比(由第二压套的内锥面与水平面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钢球斜面-活塞控制喷油嘴开关的压电式共轨喷油器，包括压电堆(1)、小活塞(12)、高压容腔(14)、阀座(23)、针阀(24)、喷油器体(3)，其特征在于，还包括安装在喷油器体(3)内腔中的导向块(4)、垫块(8)、密封销(21)、第二压套(5)、活塞杆(9)、钢球(7)、回位弹簧(10)和弹簧力调整垫片(11)；导向块(4)和垫块(8)固定在喷油器体(3)内腔中，且上下排列；导向块(4)中设有第一内孔，垫块(8)中设有第二内孔；密封销(21)为工字件，其位于压电堆(1)的下方，其中间部分插入导向块(4)的第一内孔中，且长度大于导向块(4)的第一内孔的深度；第二压套(5)位于导向块(4)和垫块(8)所围成的空腔内，且位于密封销(21)的下方，第二压套(5)自底部向顶部凹陷形成小端在上、大端在下的圆锥台状空腔，圆锥台状空腔的侧壁为第二压套的内锥面(6)；活塞杆(9)竖直放置，其上端穿过垫块(8)的第二内孔穿入第二压套(5)的圆锥台状空腔内，其下端与小活塞(12)连接，其靠近上端的部位为大端在上、小端在下的倒圆锥台，倒圆锥台的侧面为活塞杆的外锥面(17)；钢球(7)的数量为多个，环绕倒圆锥台分布，同时与第二压套的内锥面(6)、活塞杆的外锥面(17)和垫块(8)的上表面相切；回位弹簧(10)和弹簧力调整垫片(11)套在活塞杆(9)上，弹簧力调整垫片(11)位于垫块(8)的下方，回位弹簧(10)位于垫块(8)和弹簧力调整垫片(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪雪龙，王九如，郑金保，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：