[发明专利]带压电执行元件的电控高压共轨喷油器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带压电执行元件的电控高压共轨喷油器，具体的说是涉及适用于车用低排放压燃式发动机(柴油机)共轨喷油系统的喷油器。

背景技术

由于国家对环保的重视，出台的排放法规越来越严格，要求现有的内燃机要降低氮氧化物和颗粒的排放。在降低排放的各种措施中，降低空气/燃油混合物在燃烧过程中的排放是最为根本的一个途径。燃烧过程中产生排放的多少很大程度上取决于空气和燃油在燃烧室中混合的充分程度。提高燃油的喷射压力可以让燃油雾化更好，和空气混合更均匀，而在主喷射之前加有预喷则能够提高燃烧的质量，降低燃烧排放。用压电执行元件作为喷油器的执行器是目前提高喷射压力、增加喷射次数从而降低内燃机排放的一个重要技术路线。压电执行元件驱动力大，能够实现更高的喷射压力，同时压电执行元件响应时间非常短（可到0.1ms以内），因而能够精确地控制燃料喷射的开始和关闭时刻，容易实现多次喷射，从而实现对燃烧的精确控制。

CN200580046473.4中公开了一种用于控制喷油器的方法和装置，该装置中有一种用压电执行元件驱动的喷油器。在该专利公开的喷油器中，上端装配了一个压电晶体执行器，执行器在通有一定电压的时候会产生纵向伸长变形，这个变形推动阀体向下运行，顶开压力室的密封件，压力室内的压力减小，这使作用在油嘴针阀上的合力由向下变为向上，针阀上行，喷油器开始喷油；而当压电晶体执行器不通电时，由于液体和弹簧预紧力的作用，针阀上的合力向下，针阀压紧针阀体，喷油器不喷油，如此循环工作。

在CN00801593.7中公开了另一种装配有压电晶体执行器的燃料喷射阀，其主要工作原理是利用压电执行元件的通放电产生的伸长和回复，借助阀针控制阀关闭体来实现燃油喷射的开关。

用压电晶体作为执行器的喷油器或者喷射阀方面的专利还有很多，它们采用了一个基本策略，就是利用压电元件充放电时沿压电片叠片方向的伸长和收缩作用来实现对喷射的控制。由于目前压电材料的单位通电伸长量有限，因此上述专利的压电执行元件都需要在纵向有数量众多的压电材料片来进行叠片（或者烧结）。这就存在两个缺点，缺点一就是进行叠片的压电材料片太多（少了压电执行元件的总升程不够），制造过程压电材料片之间出现开裂、脱节等安全隐患机率就大，缺点二就是叠片数量太多增加了成本，这两个缺点在大规模制造时显得尤为严重。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种带压电执行元件的电控高压共轨喷油器，降低了制造成本，容易批量生产。

按照本发明提供的技术方案，带压电执行元件的电控高压共轨喷油器包括压电执行元件外壳、压电执行元件、上壳体、传递杆、阀座、中壳体、控制活塞、顶杆、油嘴螺帽、喷油嘴和油嘴针阀，上壳体下端连接中壳体，中壳体下端通过螺纹连接的油嘴螺帽压紧连接喷油嘴。控制活塞和顶杆位于中壳体内，顶杆位于控制活塞下端。中壳体外侧壁通过螺纹连接进油接头。油嘴针阀位于喷油嘴中，油嘴针阀上端与顶杆下端接触。喷油嘴内设有油嘴压力室，其特征是：压电执行元件位于压电执行元件外壳内，压电执行元件外壳位于上壳体内。压电执行元件包括多个压电片、内电极和外电极，每个压电片沿竖直方向设置，多个压电片沿着水平方向依次层叠连接；每个压电片的左右表面中的一面为内电极连接面，多个压电片的内电极连接面均为同一侧表面，内电极连接面上设有内电极；多个压电片的前后表面均为外电极连接面，外电极连接面上连接外电极；多个压电片的前后表面上的外电极的内侧面分别与该侧的内电极连接，多个压电片的前后表面上的外电极的外侧面分别通过导线与外部电源连接；所述压电执行元件下端设有传递杆，传递杆上端面与压电执行元件下端面机械接触。上壳体和中壳体之间设有阀座，阀座上端面和上壳体内壁之间形成低压腔，阀座下端设有容积腔，容积腔下端连通中壳体。阀座上设有连通低压腔和容积腔的第一通道，传递杆下端面与阀座上端面机械接触并密封第一通道。

进一步的，中壳体和喷油嘴之间设有过渡块。

进一步的，传递杆和上壳体之间设有弹性元件；传递杆上设有密封圈，密封圈与上壳体内壁紧密接触。

进一步的，顶杆和中壳体之间设有油嘴弹簧，油嘴弹簧上端接触中壳体内壁，油嘴弹簧下端接触顶杆。

进一步的，中壳体内设有出油通道，出油通道与中壳体侧壁上的出油口连通；中壳体内设有进油通道，进油通道上端连通第二通道，侧面连通进油接头，下端连通油嘴压力室。

进一步的，传递杆与阀座之间设有密封球，密封球与传递杆、阀座之间为球面密封接触。