[发明专利]端面凸轮旋转伺服电机直驱的高压共轨喷油器控制阀

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机燃油喷射系统技术领域，具体涉及端面凸轮旋转伺服电机直驱的高压共轨喷油器控制阀。

背景技术

笨重、噪音大、喷黑烟，令许多人对柴油机的直观印象不佳，经过多年的研究和新技术应用，现代柴油机的现状已与往日不可同喻。现代柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。为了使负荷调节更加精确，产生了共轨技术。共轨技术是指高压油泵、压力传感器和电控单元组成的闭环系统，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。电控单元作用于喷油器电磁阀上的脉冲信号控制燃油的喷射过程。喷油量的大小取决于燃油轨中的油压和电磁阀开启时间的长短，及喷油嘴液体流动特性。共轨不但保持了燃油压力，还消除了压力波动，压力从200～2000bar弹性调节，最小喷射量可控制在0.5mm³，减小了烟度和NOX的排放。

高压共轨式燃油喷射系统是目前柴油机广泛采用的燃油喷射系统，它通过高压油泵将燃油输送到高压共轨管内，并将喷油器连接到共轨管上，利用安装在发动机上的电子控制单元控制喷油器上的高速开关阀动作，进而实现燃油按照一定规律喷射的功能。

传统的高速开关阀通常选用直线运动的电磁铁作为驱动元件控制动铁芯的吸合或分离，从而实现阀口的开启与闭合,其具体存在以下不足：

(1)为了实现高速开关的功能，需要为电磁铁螺线管频繁地通电与断电，使电磁铁的吸合力根据运动规律快速变化。

(2)由于动铁芯的运动惯性以及与电磁铁的反作用力的影响，使电磁阀的响应速度难以提高。

(3)为了获得较大的电磁吸合力，需要通入较高的电流，这也使得驱动阀芯运动的电磁螺线管发热严重，无法满足更高的频率要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供端面凸轮旋转伺服电机直驱的高压共轨喷油器控制阀，实现喷油器控制阀的高速开关功能。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

端面凸轮旋转伺服电机直驱的高压共轨喷油器控制阀，包括伺服电机1，伺服电机1固定在上阀体2上端，伺服电机1的输出轴深入到上阀体2内，伺服电机1的输出轴和端面凸轮5连接，端面凸轮5上部外圆安装有深沟球轴承3，深沟球轴承3的外圆紧贴上阀体2的内圆，端面凸轮5底面为呈周期性变化的曲面，曲面的轮廓为四个幅值频率相位均相等的余弦曲线，曲面上开有圆形滚动体轨道，端面凸轮5下部和凸轮从动子6配合，凸轮从动子6为盘形，其上端每90°间隔有一个圆柱台，柱台顶部开有球槽，滚动体钢球22下部嵌入到球槽中，上部被凸轮从动子6的下部连接的球阀弹簧10的弹力压在端面凸轮5的圆形滚动体轨道内，凸轮从动子6的外圆两侧、上阀体2内孔与凸轮从动子6外圆对应的位置上均开有键槽，防转平键23安装在该键槽中，球阀7与凸轮从动子6下部刚性连接，针阀上阀芯套筒9安装在球阀7的正下方，针阀上阀芯套筒9中心有一个与球阀阀座8直径相等的圆柱形凹槽，球阀阀座8嵌入到该凹槽中，针阀上阀芯套筒9外部套有密封圈12，密封圈12与上阀体2接触并构成密封，上阀体2插入到中阀体11中；

所述的中阀体11内部设有圆柱形空腔，针阀上阀芯13安装在该空腔内，针阀上阀芯13插入到针阀上阀芯套筒9中，但未顶到针阀上阀芯套筒9顶端，与针阀上阀芯套筒9顶端之间形成的空腔称为控制腔20，中阀体11两侧分别设有燃油入口18与燃油回油口19、中阀体11和下阀体17连接，燃油入口18通过中阀体11和下阀体17内部的导流孔直接连通至下阀体内腔21，针阀下阀芯14插入到下阀体17中，直接控制喷油器出油口的开启与闭合，针阀下阀芯14的上端插入到针阀下阀芯套筒15内部，针阀下阀芯套筒15上端被针阀弹簧16顶在中阀体11的下端，针阀上阀芯13与针阀下阀芯14在针阀下阀芯套筒15内部直接接触，针阀上阀芯13与针阀下阀芯14共同连接构成针阀阀芯。