[发明专利]一种压电式高压共轨电控喷油器

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及柴油机电控高压共轨喷油系统，具体为用于柴油机电控高压共轨喷油系统的一种压电式高压共轨电控喷油器。

技术背景

柴油机热效率高，已成为广泛使用的发动机。柴油机燃油喷射的压力、喷射时间、喷射速率是影响混合气形成、燃烧效率的重要因素，所以柴油机的燃油喷射系统是影响柴油机燃油消耗率与排放的关键部件，为降低燃油消耗率与排放，各国都在不断对其进行改进，柴油机自1892年诞生以来，其燃油喷射系统已由机械燃油喷射系统发展为电控燃油喷射系统，又从第一代凸轮压油位置控制、和第二代凸轮压油电磁阀控制的电控燃油喷射系统发展到现在的第三代电控高压共轨燃油喷射系统。其燃油喷射压力已从最初的3MPa提高到当前的150～180MPa，近几年，最先进的电控喷油器喷射压力已达到200MPa。由于世界能源不足，价格大幅上涨以及各国的排放法规日益严厉，为适应当前及将来的排放法规与降低燃油消耗率的市场需求，柴油机需要更高的喷射压力与更精确的多次喷射（预喷射、主喷射、多次后喷射）的喷油器使喷入燃烧室的柴油与空气更均匀地混合充分燃烧，进一步降低耗油率和排放污染。

现有的高压共轨电控喷油器有电磁式共轨喷油器与压电式共轨喷油器两种。电磁式高压共轨喷油器利用电磁执行器控制喷油，由于喷嘴针阀受高压燃油的作用力很大，电磁执行器不能产生直接快速开启针阀所需的力，都采用电磁执行器驱动液压伺服系统来开启喷嘴针阀，所以电磁式高压共轨喷油器结构复杂、零件多、高压密封面多、刚度差，最大喷油压力一般都小于180MPa，电磁执行器驱动液压伺服系统的响应速度慢，不能满足柴油机对燃油多次喷射的要求；发明专利《阀芯式高压共轨喷油器》（专利号：200810102509.1）改进了电磁式共轨喷油器结构，是目前零件数与高压密封面最少的先进的电磁式共轨喷油，只有25个零件、8个高压密封面。压电式高压共轨喷油器是近几年才有的最先进的高压共轨电控喷油器，其喷油压力高（达200MPa），响应速度快，可以满足柴油机喷油的需要，进一步降低了燃油消耗率和排放。压电式高压共轨喷油器利用压电执行器控制喷油，由于所要控制的喷油嘴针阀开启（喷油）的升程在0.3～0.4毫米范围，而压电晶体通电时伸长量小（当电压100～200V时，压电晶体伸长量为其厚度的1/1000左右），所以压电式高压共轨喷油器的压电执行器通过放大变形量系统控制喷油嘴针阀开启：通电时，压电执行器推动液力耦合器油缸的大活塞压缩油缸中的燃油，燃油推动小活塞（此时小活塞行程增大）将控制腔的控制阀打开，控制腔内油压下降，在针阀下端高压燃油作用下，针阀抬起推动控制活塞杆向上移动，喷嘴开始喷油；断电后，控制阀关闭，从小节流孔进入控制腔的高压燃油，使控制腔油压升高，受油压作用控制活塞杆下行推动针阀关闭，其结构仍较复杂。

发明内容

本发明为了解决现有高压共轨喷油器结构复杂、喷射性能差的问题，提供了结构简单、零件少、高压密封面少、密封性能更好、喷射压力更高、响应速度更快、可精确控制喷油速率的一种压电式高压共轨电控喷油器。