壓電與電磁組合雙閥裝置的製作方法
2023-06-21 02:09:11 2
專利名稱：壓電與電磁組合雙閥裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃油噴射裝置，特別是涉及同時滿足柴油機不同工況下噴射要求的燃油噴射裝置。
背景技術：
對柴油機的燃油噴射系統實現電子控制，是當今柴油機燃油噴射系統發展的一個 重要方向，利用壓電執行器或高速電磁閥可以實現對柴油機噴油量和噴油規律的精確控 制，從而達到提高柴油機的經濟性能，改善柴油機動力性能和減少柴油機有害排放的目的。傳統的電控燃油噴射系統通常採用單電磁閥或高速壓電執行器控制方式，雖然可 以在一定程度上實現對噴油量和噴油規律的優化控制，但仍存在一些問題。其一，該控制 方式只能對一個控制閥實施控制作用，因此很難同時實現對噴油規律和噴油壓力的靈活控 制，難以滿足柴油機在不同工況下對噴油規律的要求。其二，該控制方式所採用的高速電磁 閥的動作響應速度仍然相對較慢，難於實現多次噴射和可變的噴油規律。其三，除了共軌燃 油系統以外，該控制方式的燃油噴射壓力與柴油機轉速密切相關，在低轉速下燃油噴射壓 力較低，霧化質量差，燃燒過程難以得到優化。其四，噴油器針閥的開啟和關閉與燃油噴射 壓力密切相關，在單電磁閥控制方式下，無法控制噴油器針閥的開啟和閉合速度，尤其在低 轉速燃油噴射壓力較低時，針閥的開啟和關閉速度會更慢，難以完成多次噴射的任務。
發明內容
本發明在於提供一種可以對柴油機噴油量和噴油規律快速、精確的控制，以達到 提高柴油機經濟性、動力性和降低有害排放的目的的壓電與電磁組合雙閥裝置。本發明的目的是這樣實現的本發明的壓電與電磁組合雙閥裝置包括電磁閥、壓電執行器和閥體外殼，電磁閥3 和壓電執行器4安裝在閥體外殼內部，且電磁閥3安裝在壓電執行器4的上面。本發明的優勢在於可同時實現對燃油溢流控制閥和噴射控制閥兩個控制閥的分 別控制，通過對兩個控制閥的配合控制達到對柴油機燃油噴射壓力和燃油噴射率的靈活控 制。該雙閥裝置的高速電磁閥和高速壓電執行器都具有較快的動作響應能力，能夠快速地 關閉和開啟燃油溢流控制閥，迅速建立燃油壓力或使燃油迅速洩流降壓；通過控制噴油器 針閥的動作，可以控制噴射前燃油的積蓄壓力及噴油器針閥的開啟和關閉壓力，使得噴油 器針閥能夠更迅速地開啟和閉合，而且噴油器針閥的開啟和閉合與燃油噴射壓力無關，從 而能夠控制燃油噴射壓力，得到不同的噴油率，實現多種噴油規律，可滿足柴油機在不同工 況，不同負荷下對噴油壓力和噴油規律的要求，提高柴油機經濟性和動力性，降低噪聲和減 少有害排放物質。
圖1為本發明的總體結構示意圖2為本發明的高速電磁閥結構示意圖；圖3為本發明的液壓耦合器結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述實施方式1 如圖1——3所示，本發明的壓電與電磁 組合雙閥裝置包括高速電磁 閥3、高速壓電執行器4和閥體外殼1、2，高速壓電執行器4由壓電元件5和液壓耦合器6 組成。壓電元件5通過控制變換活塞19操作閥活塞20的動作和復位，以控制相應噴射控 制閥的開啟和關閉，從而實現對燃油噴射的靈活控制。液壓耦合器6內裝置了變換活塞19 和閥活塞20，變換活塞19和閥活塞20均由液壓耦合器6的耦合器殼體18導向。變換活塞 19 一端的凸起靠在壓電元件5前端的彈性金屬墊片17上，該彈性金屬墊片17可有效減小 變換活塞19對壓電元件5的直接衝擊。液壓耦合器6中被預先加載壓力的彈簧空心體21 和預緊彈簧26將耦合器殼體18壓向壓電元件5，彈簧空心體21 —端支撐在彈簧空心體限 位塊22上，另一端支撐在卡在耦合器殼體18上的調節盤25上，彈簧空心體21的預加載彈 簧力通過該調節盤25傳遞給耦合器殼體18，並將其壓向壓電元件5。調節盤25可用於調 節彈簧空心體21的預加載彈簧力及耦合間隙30。閥板23起到了對燃油的密封作用並為燃 油提供流通通道，復位彈簧28對閥活塞20提供復位方向的壓力，節流盤24對燃油的流通 產生節流作用，且其與閥板23緊密的連接形成了一個良好的密封面，由此可以相應地降低 所需的密封力。在本發明的實施例中，控制閥29與閥板23構成常閉閥，如圖2中所示，用 以控制噴油器針閥的快速開啟和閉合。本發明中的高速電磁閥3的磁路由電磁閥閥體9、感 應線圈10和銜鐵12構成。閥芯13由止動環14卡在銜鐵12上，與銜鐵12構成一個整體 的運動構件，並由裝置在電磁閥閥體9盲孔內的復位彈簧16施加向開啟方向的壓力以使銜 鐵12復位。感應線圈10由線圈骨架11包繞並與之整合為一體，其與電磁閥閥體9之間以 耐油耐高溫密封膠灌封。上側由高速電磁閥3構成的溢流控制閥為常開閥，不噴油時，溢流控制閥保持開 啟狀態，燃油經常開溢流控制閥由洩油通道流回油箱；當溢流控制閥通電關閉時，此時洩油 通道被關閉，則燃油在噴油系統的油道內迅速建立起噴油壓力，準備噴油。當溢流控制閥斷 電重新開啟時，洩油通道被再次被打開，高壓燃油經溢流控制閥從洩油通道洩出，噴油系統 的燃油通路內的燃油壓力迅速下降。下側由高速壓電執行器4構成的噴射控制閥為常閉閥，通過控制該閥的通電開啟 和斷電閉合，可實現對燃油噴射的控制。若噴射控制閥保持通電開啟狀態，當溢流控制閥通電關閉時，噴油器針閥的開啟 和關閉則僅由針閥回位彈簧所設定的彈簧力所決定，此時的控制模式與單一電磁閥的控制 模式完全相同。但是，若噴射控制閥保持斷電閉合狀態，此時燃油的壓力加載在噴油器針閥 上方，此壓力與針閥回位彈簧的彈簧力共同確保噴油器針閥的閉合，這種控制模式即為雙 閥控制模式。當溢流控制閥通電關閉時，洩油通道關閉，噴油系統的燃油停止洩流，並開始在油 道內迅速建立起噴油壓力，準備噴油。若噴射控制閥通電開啟的時刻滯後於溢流控制閥通 電閉合的時刻，則隨著滯後時間的增加，燃油在噴油系統中會不斷地積蓄壓力，此時通過控制噴射控制閥的開啟和閉合時刻，即噴油的開始和結束時刻，便可以靈活地控制燃油的噴 射時刻、噴油壓力和噴油規律。由於在此滯後時間內燃油壓力的不斷積蓄，因此當噴射控制閥通電開啟時，與單 電磁閥控制方式向比較，雙閥控制下的噴油器針閥的開啟壓力更高，針閥的開啟速度更快， 則燃油的噴油壓力更高，噴射速率更快，噴油霧化質量也更好。當噴油結束時，單電磁閥控 制系統通過控制溢流控制閥的斷電開啟，使高壓燃油迅速洩流降壓，同時利用作用在噴油 器針閥上方的燃油壓力和噴油器針閥回位彈簧的共同作用使針閥重新落座，停止噴油。而 在雙閥控制系統中，則可以在溢流控制閥開啟前，先行關閉噴射控制閥，由於此時燃油仍維 持在較高的噴油壓力水平，因此在燃油壓力和噴油器針閥回位彈簧的共同作用下，會產生 更高的針閥關閉壓力，從而可以加快針閥的關閉速度，迅速斷油。當實現矩形燃油噴射率時，溢流控制閥在噴射控制閥通電開啟前閉合，此時在噴 油系統中就會積蓄更高的燃油壓力，而且針閥的開啟壓力較單一電磁閥控制方式更高，因 此針閥的開啟速度會更快，噴油壓力更高，噴油速率更快，噴油霧化質量也更好。當噴油結 束時，在溢流控制閥開啟前，先關閉噴射控制閥，由於此時燃油仍壓力維持在較高的水平， 因此在燃油壓力和噴油器針閥回位彈簧的共同作用下，會產生更高的針閥關閉壓力，加快 針閥的關閉速度，迅速斷油。由於噴油器針閥的開啟閉合速度和噴油速率的提高，在具有雙 閥裝置的控制系統中，可很容易實現矩形燃油噴射率。當實現多次噴射時，由電控系統控制調節溢流控制閥的閉合與噴射控制閥開啟的 時間，使燃油壓力積蓄到合適的範圍，而後通過高速壓電執行器4控制噴射控制閥執行多 次開啟和閉合動作，以達到實現燃油多次噴射的目的。同樣，通過溢流控制閥和噴射控制閥的配合控制，也可很容易地實現靴形噴油率。
權利要求
壓電與電磁組合雙閥裝置，其特徵是包括電磁閥、壓電執行器和閥體外殼，電磁閥(3)和壓電執行器(4)安裝在閥體外殼內部，且電磁閥(3)安裝在壓電執行器(4)的上面。
全文摘要
本發明提供的是壓電與電磁組合雙閥裝置。包括電磁閥、壓電執行器和閥體外殼，電磁閥和壓電執行器安裝在閥體外殼內部，且電磁閥安裝在壓電執行器的上面。本發明具有較快的動作響應能力，能夠快速地關閉和開啟燃油溢流控制閥，迅速建立燃油壓力或使燃油迅速洩流降壓；通過控制噴油器針閥的動作，可以控制噴射前燃油的積蓄壓力及噴油器針閥的開啟和關閉壓力，使得噴油器針閥能夠更迅速地開啟和閉合，而且噴油器針閥的開啟和閉合與燃油噴射壓力無關，從而能夠控制燃油噴射壓力，得到不同的噴油率，實現多種噴油規律，可滿足柴油機在不同工況，不同負荷下對噴油壓力和噴油規律的要求，提高柴油機經濟性和動力性，降低噪聲和減少有害排放物質。
文檔編號F02M51/06GK101798977SQ201010117338
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月4日 優先權日2010年3月4日
發明者劉友, 劉龍, 孫軍, 李學民, 田丙奇, 範立雲, 費紅姿, 馬修真 申請人:哈爾濱工程大學