[發明專利]帶壓電執行元件的電控高壓共軌噴油器

有效

• 申請號: 201310581748.0
• 申請日: 2013-11-19
• 公開（公告）號: CN103573506A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 莊福如;吳小勇;臧孌;馬里
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所
• 主分類號: F02M51/06
• 分類號: F02M51/06
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種帶壓電執行元件的電控高壓共軌噴油器，具體的說是涉及適用于車用低排放壓燃式發動機(柴油機)共軌噴油系統的噴油器。

背景技術

由于國家對環保的重視，出臺的排放法規越來越嚴格，要求現有的內燃機要降低氮氧化物和顆粒的排放。在降低排放的各種措施中，降低空氣/燃油混合物在燃燒過程中的排放是最為根本的一個途徑。燃燒過程中產生排放的多少很大程度上取決于空氣和燃油在燃燒室中混合的充分程度。提高燃油的噴射壓力可以讓燃油霧化更好，和空氣混合更均勻，而在主噴射之前加有預噴則能夠提高燃燒的質量，降低燃燒排放。用壓電執行元件作為噴油器的執行器是目前提高噴射壓力、增加噴射次數從而降低內燃機排放的一個重要技術路線。壓電執行元件驅動力大，能夠實現更高的噴射壓力，同時壓電執行元件響應時間非常短（可到0.1ms以內），因而能夠精確地控制燃料噴射的開始和關閉時刻，容易實現多次噴射，從而實現對燃燒的精確控制。

CN200580046473.4中公開了一種用于控制噴油器的方法和裝置，該裝置中有一種用壓電執行元件驅動的噴油器。在該專利公開的噴油器中，上端裝配了一個壓電晶體執行器，執行器在通有一定電壓的時候會產生縱向伸長變形，這個變形推動閥體向下運行，頂開壓力室的密封件，壓力室內的壓力減小，這使作用在油嘴針閥上的合力由向下變為向上，針閥上行，噴油器開始噴油；而當壓電晶體執行器不通電時，由于液體和彈簧預緊力的作用，針閥上的合力向下，針閥壓緊針閥體，噴油器不噴油，如此循環工作。

在CN00801593.7中公開了另一種裝配有壓電晶體執行器的燃料噴射閥，其主要工作原理是利用壓電執行元件的通放電產生的伸長和回復，借助閥針控制閥關閉體來實現燃油噴射的開關。

用壓電晶體作為執行器的噴油器或者噴射閥方面的專利還有很多，它們采用了一個基本策略，就是利用壓電元件充放電時沿壓電片疊片方向的伸長和收縮作用來實現對噴射的控制。由于目前壓電材料的單位通電伸長量有限，因此上述專利的壓電執行元件都需要在縱向有數量眾多的壓電材料片來進行疊片（或者燒結）。這就存在兩個缺點，缺點一就是進行疊片的壓電材料片太多（少了壓電執行元件的總升程不夠），制造過程壓電材料片之間出現開裂、脫節等安全隱患機率就大，缺點二就是疊片數量太多增加了成本，這兩個缺點在大規模制造時顯得尤為嚴重。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種帶壓電執行元件的電控高壓共軌噴油器，降低了制造成本，容易批量生產。

按照本發明提供的技術方案，帶壓電執行元件的電控高壓共軌噴油器包括壓電執行元件外殼、壓電執行元件、上殼體、傳遞桿、閥座、中殼體、控制活塞、頂桿、油嘴螺帽、噴油嘴和油嘴針閥，上殼體下端連接中殼體，中殼體下端通過螺紋連接的油嘴螺帽壓緊連接噴油嘴。控制活塞和頂桿位于中殼體內，頂桿位于控制活塞下端。中殼體外側壁通過螺紋連接進油接頭。油嘴針閥位于噴油嘴中，油嘴針閥上端與頂桿下端接觸。噴油嘴內設有油嘴壓力室，其特征是：壓電執行元件位于壓電執行元件外殼內，壓電執行元件外殼位于上殼體內。壓電執行元件包括多個壓電片、內電極和外電極，每個壓電片沿豎直方向設置，多個壓電片沿著水平方向依次層疊連接；每個壓電片的左右表面中的一面為內電極連接面，多個壓電片的內電極連接面均為同一側表面，內電極連接面上設有內電極；多個壓電片的前后表面均為外電極連接面，外電極連接面上連接外電極；多個壓電片的前后表面上的外電極的內側面分別與該側的內電極連接，多個壓電片的前后表面上的外電極的外側面分別通過導線與外部電源連接；所述壓電執行元件下端設有傳遞桿，傳遞桿上端面與壓電執行元件下端面機械接觸。上殼體和中殼體之間設有閥座，閥座上端面和上殼體內壁之間形成低壓腔，閥座下端設有容積腔，容積腔下端連通中殼體。閥座上設有連通低壓腔和容積腔的第一通道，傳遞桿下端面與閥座上端面機械接觸并密封第一通道。

進一步的，中殼體和噴油嘴之間設有過渡塊。

進一步的，傳遞桿和上殼體之間設有彈性元件；傳遞桿上設有密封圈，密封圈與上殼體內壁緊密接觸。

進一步的，頂桿和中殼體之間設有油嘴彈簧，油嘴彈簧上端接觸中殼體內壁，油嘴彈簧下端接觸頂桿。

進一步的，中殼體內設有出油通道，出油通道與中殼體側壁上的出油口連通；中殼體內設有進油通道，進油通道上端連通第二通道，側面連通進油接頭，下端連通油嘴壓力室。

進一步的，傳遞桿與閥座之間設有密封球，密封球與傳遞桿、閥座之間為球面密封接觸。