CN109162845A - 船用液力增压式压电喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供船用液力增压式压电喷油器，包括喷油器上体、压电堆组件、喷油器中间体、增压器组件、针阀偶件。在喷油器上体中安装有压电堆组件；在增压器组件的喷油器下体上开有进油窗口、增压窗口、喷油窗口、回油窗口；增压窗口与针阀偶件的盛油槽连通，喷油窗口与针阀控制腔连通。增压器组件的增压活塞上开有槽，并与喷油器下体形成增压活塞环腔，增压活塞环腔通过回油窗口与伺服油主回油路连通。喷油器利用伺服油给重油增压，在喷油器上还布置有混合油回油路。本发明结构紧凑，油路配置简单，可以使用重油，可实现超高压喷射。

Description

船用液力增压式压电喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是船舶柴油机燃油装置。

背景技术

柴油机作为目前已知热效率最高、能量利用率最好的动力机械，在采用电子控制后变得更加清洁与智能。目前，柴油机在船用动力方面仍保持统治地位。燃油喷射系统是发动机的心脏，随着民众对油耗标准的日渐提高以及排放法规的日趋严格，柴油机燃油系统发展与改进的必要性不言而喻。

喷油器是柴油机燃油喷射系统的核心零部件之一。超高压喷油有助于燃油的雾化与燃烧，船用柴油机，特别是大型船用柴油机，为了实现高压喷射，解决方法之一是在喷油器内设置增压装置，而仅仅是增设增压装置的喷油器将使喷油器结构变长、重量加大许多。另外，出于经济性的考虑，船用柴油机有相当占比燃用重油，对于采用电子控制的喷油器来说，重油必须与执行器做出有效隔离，而若又仅仅增加隔离装置，将使得喷油器尺寸进一步加长；而且，将使油路更加复杂。对于电子控制喷油器，提升其响应速度也是值得考虑的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供能实现喷油器内增压的、可以使用重油的船用液力增压式压电喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明船用液力增压式压电喷油器，其特征是：包括喷油器上体、喷油器中间体、喷油器下体、压电堆组件、增压器组件、针阀偶件，油器上体、喷油器中间体和喷油器下体自上而下设置，喷油器上体上开设伺服油进油口、重油入口；

所述压电堆组件包括压电晶体、放大器活塞、放大器缸体、顶杆、阀杆，压电晶体、放大器活塞、放大器缸体、顶杆均设置在喷油器上体里，压电晶体位于放大器活塞上方，放大器活塞的头部伸入至其下方的放大器缸体里，顶杆上部分伸入至放大器缸体里并与放大器活塞之间形成油腔，顶杆的下端与阀杆相接触，阀杆的中部设置阀杆锥形凸起，阀杆锥形凸起上侧为阀杆锥面，阀杆锥形凸起下侧为阀杆肩面，阀杆的下部伸入其下方的喷油器中间体里，放大器活塞上套有放大器弹簧，放大器弹簧的两端分别顶在放大器活塞底座和放大器缸体上，放大器弹簧所在位置为放大器弹簧腔，顶杆的下部分与放大器缸体之间设置碟形弹簧，阀杆的阀杆锥形凸起下方套有阀杆弹簧，阀杆弹簧位于喷油器中间体里，阀杆锥形凸起上方的阀杆部分与喷油器上体之间形成上部环腔，阀杆锥形凸起下方的阀杆部分与喷油器中间体之间形成下部环腔，阀杆锥形凸起与喷油器上体、喷油器中间体构成中间环腔，喷油器上体里设置伺服油主进油路、增压进油道、伺服油主回油路、伺服油循环油道、重油进油道，伺服油主进油路分别连通伺服油进油口和增压进油道，增压进油道连通上部环腔，放大器弹簧腔通过回油节流孔连通伺服油循环油道，伺服油循环油道和伺服油主回油路均连通伺服油回油口，喷油器中间体里设置连通通道、伺服油回油支路，连通通道连通中部环腔，伺服油回油支路分别连通伺服油主回油路和下部环腔，重油进油道连通重油入口；

所述增压器组件包括增压活塞，增压活塞设置在喷油器下体里，喷油器下体里开有进油窗口、增压窗口、回油窗口、增压油道、压力连通通道、喷油窗口，增压活塞包括大头端和小头端，小头端套有增压活塞弹簧，增压活塞弹簧的上下两端分别顶在大头端和增压器下体上，小头端与其下方的增压器下体之间形成增压腔，增压活塞弹簧所在位置为低压腔，大头端中部设置增压活塞环腔，回油窗口通过伺服油连通通道连通伺服油主回油路，增压油道分别连通增压腔和增压窗口，进油窗口连通重油进油道，增压活塞上表面与连通通道相通，压力连通通道通过进油节流孔连通伺服油主进油路，喷油窗口连通压力连通通道；

所述针阀偶件包括针阀体、针阀、喷嘴，喷嘴位于针阀体下方，针阀位于针阀体里并与针阀体之间形成盛油槽，针阀顶端伸入喷油器下体里并套有针阀弹簧，针阀弹簧所在位置为针阀控制腔，针阀控制腔连通压力连通通道，针阀体下端部为球状且开有通孔，针阀下端部为与针阀体球状下端部配合的针阀锥面，喷嘴里开设喷射通道，喷嘴端部开设喷孔。

本发明还可以包括：

1、喷油器上体里设置混合油回油口，喷油器下体里设置混合油回油道，混合油回油道连通混合油回油口，增压活塞的大头端加工有混合油集油槽，混合油集油槽通过混合油出油孔连通混合油回油道；针阀体里设置混合油出油道和针阀混合油集油槽，混合油出油道分别连通混合油回油道和针阀混合油集油槽。

2、油腔上下两侧截面积不同，上侧大而下侧小；喷油窗口的孔的直径大于进油节流孔的直径。

3、压电晶体不通电时，放大器活塞位于最上方位置，阀杆在阀杆弹簧力的作用下其阀杆锥面与喷油器上体的喷油器上体座面接触实现线密封，使中间环腔与上部环腔隔断而与下部环腔连通，增压活塞位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体接触，即增压活塞位于初始位置，此时增压活塞肩面位置高于增压窗口下沿面，即此时增压油道与低压腔连通；当增压活塞位于初始位置时，增压活塞环腔下表面位置高于喷油窗口上沿面，即增压活塞环腔不与喷油窗口连通，针阀的针阀锥面与针阀体的针阀体座面接触实现线密封，阻止盛油槽与喷射通道连通；

压电晶体通电时，放大器活塞下移挤压油腔内的燃油，顶杆受油腔内液体推挤移动，阀杆受顶杆作用克服阀杆弹簧的力下移直至阀杆肩面与喷油器中间体接触实现平面密封，从而隔断中间环腔与下部环腔的连通；与此同时，阀杆下移使上部环腔与中间环腔连通，增压进油道一路的高压伺服油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞在高压伺服油的作用下下移，下移过程中首先增压活塞肩面遮盖住增压窗口，即切断低压腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽等构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的重油；增压活塞继续下移，增压活塞环腔下表面打开喷油窗口，压力连通通道内的高压伺服油依次通过喷油窗口、增压活塞环腔、回油窗口、伺服油连通通道流入伺服油主回油路并最终流回发动机伺服油箱；当盛油槽内的重油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的伺服油压力的合力时，针阀抬起，喷孔喷油，此时增压活塞处于第二位置；

当期望的燃油量喷入发动机气缸后，压电晶体断电，放大器活塞上移，阀杆在阀杆弹簧的作用下上移，阀杆锥面重新与喷油器上体座面接触实现线密封从而隔断上部环腔与中间环腔的连通，并使下部环腔与中间环腔连通，作用在增压活塞上表面上的高压伺服油通过连通通道、下部环腔、伺服油回油支路、伺服油主回油路流回发动机伺服油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移，此时增压活塞首先关闭喷油窗口；增压活塞打开增压窗口，此时重油沿着低压腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽里补充重油。

本发明的优势在于：本发明利用增压活塞32的上下移动同时实现了重油增压与燃油喷射所需的针阀控制腔泄压功能，减少了所需布置的油路数量，使得整个喷油器结构紧凑，相比一般带增压装置喷油器体积更小，重量更轻。针对使用重油的特点，采用伺服油对重油进行增压；重油直接以低压进入喷油器，可以不必在发动机外设置额外的增压泵对重油进行增压，节省了整机费用。在喷油器中开设专门的混合油集油槽，避免了油品受污染情况，有效保障了压电堆组件的正常运行；采用压电晶体作为执行器，提高了喷油器的响应速度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为A-A剖视图；

图4为压电晶体组件示意图；

图5为增压器组件、重油进油路与伺服油回油路的结构示意图；

图6为增压器组件混合油回油一侧示意图；

图7为针阀偶件示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-7，本发明船用液力增压式压电喷油器，主要由罩帽1、密封圈2、喷油器上体3、压电堆组件4、喷油器中间体5、增压器组件6、针阀偶件7、喷嘴紧帽8、套筒9、挡圈10、喷嘴11等组成。压电堆组件4安装在喷油器上体3之中；罩帽1通过螺纹与喷油器上体3连接，二者之间安装有密封圈2。喷油器上体3下方依次装有喷油器中间体5、增压器组件6、针阀偶件7，并经喷嘴紧帽8与喷油器上体3紧固。套筒9将喷嘴11压紧在针阀偶件7的下端，挡圈10将套筒9固定在喷嘴紧帽8上。

压电堆组件4主要由压电晶体12、放大器活塞13、放大器缸体15、阀杆25、顶杆28等组成。放大器缸体15上设置有阶梯状通孔，放大器活塞13、顶杆28均安装在放大器缸体15中孔之中，三者之间形成油腔30，油腔30上下两侧截面积不同，上侧大而下侧小，从上侧推挤油腔30内的流体，下侧将产生对上侧位移有放大作用的输出位移。阀杆25与喷油器中间体5、喷油器上体3之间分别构成下部环腔22、上部环腔27，三者间还构成中间环腔24。阀杆25的上下移动可以控制中间环腔24与下部环腔22以及中间环腔24与上部环腔27之间的通断。

增压器组件由喷油器下体33、增压活塞32、增压活塞弹簧36组成。增压活塞32安装在喷油器下体33之中，两者间形成低压腔38与增压腔39。喷油器下体33上开有进油窗口37、增压窗口42、回油窗口43、喷油窗口51，这些窗口均由一个与喷油器中心线偏心的环槽与一个连通该环槽与其他油道的孔组成。进油窗口37连通低压腔38与重油进油道31，回油窗口43与伺服油主回油路46连通，增压腔39内流体压力随增压活塞32下移将发生变化。喷油器下体33上还设有增压油道40与压力连通通道53，前者与增压腔39和增压窗口42连通，后者与喷油窗口51与针阀控制腔59均连通。增压活塞包括至少两个位置，分别为喷油器不喷油时的初始位置与喷油时的第二位置。增压活塞32上开有环槽并与喷油器下体33形成增压活塞环腔34，增压活塞环腔34通过回油窗口43与喷油器伺服油主回油路46连通，增压活塞环腔34内恒为低压伺服油。增压活塞32可以在喷油器下体33中上下运动，将打开或关闭增压窗口42与喷油窗口51，以完成燃油增压和喷射的动作。

针阀偶件由针阀62与针阀体63组成。针阀62安装在针阀体63之中，针阀体63与喷油器下体33之间形成针阀控制腔59。针阀62上方安装有针阀弹簧60，针阀弹簧60位于针阀控制腔59之中，针阀控制腔59与压力连通通道53连通。针阀体63端部为球状且开有通孔，并设有盛油槽65，盛油槽65内流体压力与针阀控制腔59内的流体压力和针阀弹簧60的合力的相对大小将决定针阀62是否抬起，即决定喷油器是否喷油。

喷油器利用伺服油给重油增压，在所述喷油器上体3、喷油器中间体5、喷油器下体33上设置有孔道组成伺服油进油路、伺服油回油路、重油进油路。伺服油进油路包括伺服油主进油路16、增压进油道17、压力连通通道53；伺服油回油路包括伺服油主回油路46、伺服油回油支路45、伺服油连通通道44、伺服油循环油道47；重油进油路包括重油进油道31、增压油道40。为解决增压用的伺服油与喷射用的重油的泄漏问题，所述喷油器还设计了混合油回油路，包括混合油回油道54、混合油出油道72。并在喷油器下体33上开设混合油集油槽52与混合油出油孔55，在针阀体63上开设混合油集油槽64、混合油出油道72，均用以搜集伺服油与重油的泄漏，并通过混合油回油道54排出。

在喷油器工作过程中，压电晶体12通电时中间环腔24与上部环腔27连通而与下部环腔22隔断。增压活塞32受高压伺服油作用从初始位置下移，首先关闭增压窗口42，在继续下移过程中对增压腔39、增压油道40及盛油槽65内的重油增压。同时，继续下移过程中紧接着打开喷油窗口51，使针阀控制腔59内的油压降低，当盛油槽65内压力大于针阀控制腔59内压力与针阀弹簧60的合力时，针阀62抬起，盛油槽65内的增压后的重油进入喷嘴11并通过喷孔68喷出。压电晶体12断电时，中间环腔24与下部环腔22连通而与上部环腔27隔断，增压活塞32改受低压伺服油作用而停止下移并开始上移，首先关闭喷油窗口51，紧接着打开增压窗口42。增压窗口42开启后，低压重油经增压窗口42将补充进入盛油槽65、增压腔39等区域内。此过程中盛油槽65内油压降低，针阀62保持落座，喷油器不喷油，直至增压活塞回到初始位置，等待下一工作循环的开始。

为解决增压用的伺服油与喷射用的重油的泄漏问题，喷油器还设计了混合油回油路，在喷油器下体33上开设混合油集油槽52，在针阀体63上开设混合油集油槽64，均用以搜集伺服油与重油的泄漏，并通过混合油回油道54排出。

压电堆组件4安装在喷油器上体3之中；罩帽1通过螺纹与喷油器上体3连接，二者之间安装有密封圈2，防止燃油从螺纹连接处泄漏。喷油器上体3下方依次装有喷油器中间体5、增压器组件6、针阀偶件7，并经喷嘴紧帽8与喷油器上体3拧紧。套筒9将喷嘴11压紧在针阀偶件7的下端，挡圈10将套筒9固定在喷嘴紧帽8上。

压电堆组件4主要由压电晶体12、放大器活塞13、放大器缸体15、阀杆25、顶杆28等组成。如图4所示，放大器缸体15安装在喷油器上体3的中孔之中，放大器缸体15的较大一侧中孔之中安装有放大器活塞13，二者之间还安装有放大器弹簧14。放大器活塞13上方安装有压电晶体12，整个喷油器安装完成后，罩帽1对压电晶体12限位，放大器弹簧14为预紧状态，使放大器活塞13一直与压电晶体12保持接触。顶杆28安装在放大器缸体15的较小一侧中孔之中，二者间还安装有碟形弹簧29。放大器活塞13与放大器缸体15、顶杆28间形成油腔30，其上下两端面积不同，上侧较大而下侧较小。顶杆28下方安装有阀杆25，阀杆25下端安装有阀杆弹簧20，阀杆弹簧20下端与喷油器中间体5的中孔底平面接触，阀杆25与阀杆弹簧20之间设有调整垫片23，用于对阀杆23所受弹簧力进行微调。整个喷油器安装好后，阀杆弹簧20与碟形弹簧29也都处于预紧状态，碟形弹簧29使得顶杆28的下端面与阀杆25顶部球面一直保持接触。从图4可以看出，阀杆25与喷油器中间体形成下部环腔22，与喷油器上体3形成上部环腔27；此外，三者还共同形成中间环腔24。喷油器上体3上还开设有伺服油主进油路16与增压进油道17，后者与上部环腔27连通。

增压器组件6由喷油器下体33、增压活塞32、增压活塞弹簧36组成。如图5所示，增压活塞32安装在喷油器下体33之中，两者之间的配合间隙很小。增压活塞弹簧36一端与喷油器下体33相接触，另一端与增压活塞32接触，喷油器装配好后增压活塞弹簧36为预紧状态。增压活塞32与喷油器下体33之间形成低压腔38与增压腔39。增压活塞32大端外圆上开有一槽，该槽与喷油器下体33之间形成增压活塞环腔34。图5也展示出了喷油器周向面上设计的另外两套油路。如图所示，喷油器中心线右侧，喷油器上体3、喷油器中间体5与喷油器下体33上加工有孔道组成重油进油道31。而中心线左侧，在喷油器上体3、喷油器中间体5上分别布置伺服油主回油路46、伺服油循环油道47，伺服油连通通道44与伺服油回油支路45构成整套伺服油回油油路；其中伺服油回油支路45与下部环腔22连通；在压电堆组件安装区域还设有回油节流孔48与伺服油循环油道47连通。喷油器下体33上、喷油器中心线左侧开有由多个孔道联合组成的增压油道40，从图5中可看出，增压油道40与增压腔39连通。位于增压活塞弹簧36附近，喷油器下体33上设有增压窗口42，其由一个与喷油器中心线偏心的环槽和一个连通该环槽和其他油道的孔组成，增压窗口42与增压通道40连通。与增压窗口42结构类似地，喷油器下体上还设有进油窗口37、回油窗口43、喷油窗口51(参见图6)；进油窗口51与重油进油道31连通，回油窗口43与伺服油连通通道44连通。

图6示出的是增压器组件6的另一剖面结构，从图中可以看出，喷油器下体33上设有压力连通通道53与图4中的伺服油主进油路16连通，两者间设有进油节流孔49。喷油窗口51与压力连通通道53连通。值得一提的是，构成喷油窗口51的孔的直径大于进油节流孔49的直径。喷油器下体33上还设有混合油回油道54，在与增压活塞32的外圆配合面上加工有与喷油器中心线同心的环槽——混合油集油槽52，并设有混合油出油孔55使混合油集油槽52与混合油回油道54连通。

针阀偶件7由针阀62与针阀体63组成。如图7所示，针阀62安装在针阀体63之中，针阀体63与喷油器下体33之间形成针阀控制腔59。压力连通通道53与针阀控制腔59连通。针阀弹簧60安装在针阀控制腔59中，喷油器装配好后针阀弹簧60为预紧状态，针阀62受到针阀弹簧60向下的作用力，针阀62与针阀弹簧60之间设有调整垫片61。针阀体63端部为球状且开有通孔，并设有混合油集油槽64，与图6中喷油器下体33上的混合油集油槽52相似，用于搜集重油与伺服油的混合油，混合油出油道72连通混合油集油槽64与混合油回油道54。针阀体63上还开有盛油槽65，从图3易于得知盛油槽65与增压油道40连通。针阀控制腔59内的燃油压力和针阀弹簧60的合力与盛油槽65内的燃油压力的相对大小将决定针阀62的抬起与落座，喷嘴10通过套筒8安装在针阀体63上，喷嘴座面70与针阀体球面67接触实现周向密封。喷嘴10上设有喷射通道69，当针阀62抬起时，盛油槽65内的燃油进入喷射通道69并通过喷孔68喷入发动机气缸。

以下再结合图1～7说明喷油器的工作过程：

本喷油器利用伺服油给重油增压，共配置有四条油路，分别为伺服油进油路，伺服油回油路，重油进油路以及混合油回油路。伺服油进油路包括伺服油主进油路16、增压进油道17、压力连通通道53；伺服油回油路包括伺服油主回油路46、伺服油回油支路45、伺服油连通通道44、伺服油循环油道47；重油进油路包括重油进油道31、增压油道40；包括混合油回油道54、混合油出油道72。下面依次说明。

伺服油从图1所示的伺服油进入口进入喷油器，通常伺服油为加压后的高压滑油。经过喷油器主进油路16后分成两部分，一部分经由增压进油道17抵达上部环腔27，另一部分顺流而下经进油节流孔49后进入压力连通通道53并流入针阀控制腔59。图3所示伺服油回油口通常连接发动机伺服油箱或储油装置，接入的是低压油。由于下部环腔22通过伺服油回油支路45与伺服油主回油路46连通；增压活塞环腔34通过回油窗口43、伺服油连通通道44与伺服油主回油路46连通，故下部环腔22与增压活塞环腔34内均为低压伺服油。由于上部环腔27内总为高压伺服油，而阀杆25与喷油器上体3之间存在间隙；同样，顶杆28与放大器缸体15、放大器活塞13与放大器缸体15的安装配合面之间也存在间隙，高压伺服油将随着上述间隙从上部环腔27泄漏进入油腔30并最终通过回油节流孔48流出伺服油回油口。如此，可保障油腔30内的伺服油量为恒定值。

重油从图3所示重油入口进入喷油器，经重油进油道31与进油窗口37进入低压腔38，值得指出的是，进入喷油器的重油均为低压，于是低压腔38内的油压为低压。

初始状态时，压电晶体12不通电，放大器活塞13位于最上方位置，此时阀杆25在阀杆弹簧20的力的作用下其阀杆锥面26与喷油器上体3的喷油器上体座面18接触实现线密封，由此使中间环腔24与上部环腔27隔断而与下部环腔22连通，正如图4所示。下部环腔22内的低压伺服油经中间环腔24、连通通道21作用在增压活塞上表面57上。因低压腔38与此时增压活塞上表面57上作用的流体压力均为低压，在增压活塞弹簧36的力的作用下，增压活塞32位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体5接触。我们称此时增压活塞32位于初始位置，正如图5所示。此时增压活塞肩面35位置高于增压窗口下沿面41，即此时增压油道40与低压腔38连通。之前提到增压油道40与增压腔39连通，并与盛油槽65连通。而低压腔38内恒为低压重油，故在初始状态时增压腔39、增压油道40、盛油槽65内均为低压重油。

而当增压活塞32位于初始位置时，增压活塞环腔下表面56位置高于喷油窗口上沿面50，即增压活塞环腔34不与喷油窗口51连通，正如图6所示。此时针阀控制腔59内为高压伺服油，在针阀控制腔59内的高压伺服油压力与针阀弹簧60的弹簧力的作用下，针阀62的针阀锥面66与针阀体63的针阀体座面71接触实现线密封，阻止盛油槽65与喷射通道69连通，此时喷油器不喷油。

当压电晶体12通电时，压电晶体12将轴向伸长，放大器活塞13下移挤压油腔30内的燃油。由于油腔两侧截面积不同，上端截面积大而下端截面积小，所以顶杆28受油腔30内液体推挤将移动比放大器活塞13的更长的行程，二者移动行程比就为油腔大小端面积比。阀杆25受顶杆28作用克服阀杆弹簧20的力下移直至阀杆肩面19与喷油器中间体5接触实现平面密封，从而隔断中间环腔24与下部环腔22的连通；与此同时，阀杆25的下移使得上部环腔27与中间环腔24连通。增压进油道17一路的高压伺服油经过连通通道21作用在增压活塞上表面57上。由于之前时刻低压腔38、增压腔39内油压均为低压，于是增压活塞32在高压伺服油的作用下下移。下移过程中首先增压活塞肩面35遮盖住增压窗口42，即切断了低压腔38与增压油道40的连通。于是增压油道40、增压腔39、盛油槽65等构成了一个封闭空间，增压活塞32继续下移将压缩该封闭空间内的重油，即对该空间内重油进行增压，于是盛油槽65内的重油油压将升高。

增压活塞32继续下移，紧接着增压活塞环腔下表面56打开喷油窗口51，压力连通通道53内的高压伺服油开始依次通过喷油窗口51、增压活塞环腔34、回油窗口43、伺服油连通通道44流入伺服油主回油路46并最终流回发动机伺服油箱。当增压活塞32下移到一定位置时，由于喷油窗口51的出流孔的直径大于进油节流孔49的直径，所以压力连通通道53内的伺服油流出量大于从进油节流孔49的流入量，从而压力连通通道53内伺服油压力降低，于是针阀控制腔59内的压力也降低。换句话说，随着增压活塞32的下移，一方面盛油槽65内流体的压力升高，另一方面针阀控制腔59内的流体压力降低，当盛油槽65内的重油压力大于针阀弹簧60与针阀控制腔59内的伺服油压力的合力时，针阀62抬起，即针阀锥面66与针阀体座面71脱离，盛油槽65内的增压后的重油进入喷射通道69并从喷孔68喷出，即喷油器开始喷油动作。我们称喷油器喷油时增压活塞处于第二位置。

当期望的燃油量喷入发动机气缸后，压电晶体12断电，放大器活塞13上移，阀杆25在阀杆弹簧20的作用下上移，阀杆锥面26重新与喷油器上体座面18接触实现线密封从而隔断上部环腔27与中间环腔24的连通，并使下部环腔22与中间环腔24连通。于是作用在增压活塞上表面57上的高压伺服油通过连通通道21、下部环腔22、伺服油回油支路45、伺服油主回油路46流回发动机伺服油箱，增压活塞上表面57上油压降低，增压活塞32将在增压活塞弹簧36、增压腔39内油压的作用下上移。此时增压活塞32将首先关闭喷油窗口51，一旦喷油窗口51关闭，针阀控制腔59内的油压将由于进油节流孔49的源源不断的高压伺服油的进入而迅速升高；紧接着增压活塞将打开增压窗口42，此时重油将沿着低压腔38、增压窗口42流入增压油道40，即向增压油道40、增压腔39、盛油槽65里补充重油。在增压活塞32上移直至打开增压窗口42的过程中，盛油槽65内压力逐步降低，甚至低于从喷油器重油入口进入的重油油压。这样，在压电晶体12断电后，一方面针阀控制腔59内的油压快速升高，另一方面盛油槽65内油压快速降低，相比与常规的盛油槽内压力不变的喷油器，本喷油器针阀62将更加快速地落座，喷油器表现为断油更加干脆。

经过一个喷油循环后增压活塞32回到初始位置，等待指令进行下一次喷油。另外，值得指出的是，增压活塞环腔34在整个喷油过程中都保持与回油窗口43连通且流体流通面积足够大，以保证压力连通通道53与针阀控制腔59内的高压伺服油及时泄走。

由于增压活塞环腔34内总为低压伺服油，而低压腔38内总为低压重油，在喷油器的使用过程中，两种油都有可能通过增压活塞32与喷油器下体33之间的周向间隙泄漏入对方区域，由此带来伺服油受污染或伺服油消耗量大等隐患。为此特意设计了混合油集油槽52用于搜集泄漏的油，并通过混合油出油孔55导入混合油回油道54，再排出图1所示混合油回油口统一搜集处理。混合油集油槽64也是基于同样的考虑设计的，由于针阀控制腔59内为伺服油而盛油槽65内为重油，混合油集油槽64将搜集二者的泄漏的油同样通过混合油回油道54导出统一处理。

Claims (5)

1.船用液力增压式压电喷油器，其特征是：包括喷油器上体、喷油器中间体、喷油器下体、压电堆组件、增压器组件、针阀偶件，油器上体、喷油器中间体和喷油器下体自上而下设置，喷油器上体上开设伺服油进油口、重油入口；

所述压电堆组件包括压电晶体、放大器活塞、放大器缸体、顶杆、阀杆，压电晶体、放大器活塞、放大器缸体、顶杆均设置在喷油器上体里，压电晶体位于放大器活塞上方，放大器活塞的头部伸入至其下方的放大器缸体里，顶杆上部分伸入至放大器缸体里并与放大器活塞之间形成油腔，顶杆的下端与阀杆相接触，阀杆的中部设置阀杆锥形凸起，阀杆锥形凸起上侧为阀杆锥面，阀杆锥形凸起下侧为阀杆肩面，阀杆的下部伸入其下方的喷油器中间体里，放大器活塞上套有放大器弹簧，放大器弹簧的两端分别顶在放大器活塞底座和放大器缸体上，放大器弹簧所在位置为放大器弹簧腔，顶杆的下部分与放大器缸体之间设置碟形弹簧，阀杆的阀杆锥形凸起下方套有阀杆弹簧，阀杆弹簧位于喷油器中间体里，阀杆锥形凸起上方的阀杆部分与喷油器上体之间形成上部环腔，阀杆锥形凸起下方的阀杆部分与喷油器中间体之间形成下部环腔，阀杆锥形凸起与喷油器上体、喷油器中间体构成中间环腔，喷油器上体里设置伺服油主进油路、增压进油道、伺服油主回油路、伺服油循环油道、重油进油道，伺服油主进油路分别连通伺服油进油口和增压进油道，增压进油道连通上部环腔，放大器弹簧腔通过回油节流孔连通伺服油循环油道，伺服油循环油道和伺服油主回油路均连通伺服油回油口，喷油器中间体里设置连通通道、伺服油回油支路，连通通道连通中部环腔，伺服油回油支路分别连通伺服油主回油路和下部环腔，重油进油道连通重油入口；

所述增压器组件包括增压活塞，增压活塞设置在喷油器下体里，喷油器下体里开有进油窗口、增压窗口、回油窗口、增压油道、压力连通通道、喷油窗口，增压活塞包括大头端和小头端，小头端套有增压活塞弹簧，增压活塞弹簧的上下两端分别顶在大头端和增压器下体上，小头端与其下方的增压器下体之间形成增压腔，增压活塞弹簧所在位置为低压腔，大头端中部设置增压活塞环腔，回油窗口通过伺服油连通通道连通伺服油主回油路，增压油道分别连通增压腔和增压窗口，进油窗口连通重油进油道，增压活塞上表面与连通通道相通，压力连通通道通过进油节流孔连通伺服油主进油路，喷油窗口连通压力连通通道；

所述针阀偶件包括针阀体、针阀、喷嘴，喷嘴位于针阀体下方，针阀位于针阀体里并与针阀体之间形成盛油槽，针阀顶端伸入喷油器下体里并套有针阀弹簧，针阀弹簧所在位置为针阀控制腔，针阀控制腔连通压力连通通道，针阀体下端部为球状且开有通孔，针阀下端部为与针阀体球状下端部配合的针阀锥面，喷嘴里开设喷射通道，喷嘴端部开设喷孔。

2.根据权利要求1所述的船用液力增压式压电喷油器，其特征是：喷油器上体里设置混合油回油口，喷油器下体里设置混合油回油道，混合油回油道连通混合油回油口，增压活塞的大头端加工有混合油集油槽，混合油集油槽通过混合油出油孔连通混合油回油道；针阀体里设置混合油出油道和针阀混合油集油槽，混合油出油道分别连通混合油回油道和针阀混合油集油槽。

3.根据权利要求1或2所述的船用液力增压式压电喷油器，其特征是：油腔上下两侧截面积不同，上侧大而下侧小；喷油窗口的孔的直径大于进油节流孔的直径。

4.根据权利要求1或2所述的船用液力增压式压电喷油器，其特征是：

压电晶体不通电时，放大器活塞位于最上方位置，阀杆在阀杆弹簧力的作用下其阀杆锥面与喷油器上体的喷油器上体座面接触实现线密封，使中间环腔与上部环腔隔断而与下部环腔连通，增压活塞位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体接触，即增压活塞位于初始位置，此时增压活塞肩面位置高于增压窗口下沿面，即此时增压油道与低压腔连通；当增压活塞位于初始位置时，增压活塞环腔下表面位置高于喷油窗口上沿面，即增压活塞环腔不与喷油窗口连通，针阀的针阀锥面与针阀体的针阀体座面接触实现线密封，阻止盛油槽与喷射通道连通；

压电晶体通电时，放大器活塞下移挤压油腔内的燃油，顶杆受油腔内液体推挤移动，阀杆受顶杆作用克服阀杆弹簧的力下移直至阀杆肩面与喷油器中间体接触实现平面密封，从而隔断中间环腔与下部环腔的连通；与此同时，阀杆下移使上部环腔与中间环腔连通，增压进油道一路的高压伺服油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞在高压伺服油的作用下下移，下移过程中首先增压活塞肩面遮盖住增压窗口，即切断低压腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽等构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的重油；增压活塞继续下移，增压活塞环腔下表面打开喷油窗口，压力连通通道内的高压伺服油依次通过喷油窗口、增压活塞环腔、回油窗口、伺服油连通通道流入伺服油主回油路并最终流回发动机伺服油箱；当盛油槽内的重油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的伺服油压力的合力时，针阀抬起，喷孔喷油，此时增压活塞处于第二位置；

当期望的燃油量喷入发动机气缸后，压电晶体断电，放大器活塞上移，阀杆在阀杆弹簧的作用下上移，阀杆锥面重新与喷油器上体座面接触实现线密封从而隔断上部环腔与中间环腔的连通，并使下部环腔与中间环腔连通，作用在增压活塞上表面上的高压伺服油通过连通通道、下部环腔、伺服油回油支路、伺服油主回油路流回发动机伺服油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移，此时增压活塞首先关闭喷油窗口；增压活塞打开增压窗口，此时重油沿着低压腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽里补充重油。

5.根据权利要求3所述的船用液力增压式压电喷油器，其特征是：

压电晶体不通电时，放大器活塞位于最上方位置，阀杆在阀杆弹簧力的作用下其阀杆锥面与喷油器上体的喷油器上体座面接触实现线密封，使中间环腔与上部环腔隔断而与下部环腔连通，增压活塞位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体接触，即增压活塞位于初始位置，此时增压活塞肩面位置高于增压窗口下沿面，即此时增压油道与低压腔连通；当增压活塞位于初始位置时，增压活塞环腔下表面位置高于喷油窗口上沿面，即增压活塞环腔不与喷油窗口连通，针阀的针阀锥面与针阀体的针阀体座面接触实现线密封，阻止盛油槽与喷射通道连通；

压电晶体通电时，放大器活塞下移挤压油腔内的燃油，顶杆受油腔内液体推挤移动，阀杆受顶杆作用克服阀杆弹簧的力下移直至阀杆肩面与喷油器中间体接触实现平面密封，从而隔断中间环腔与下部环腔的连通；与此同时，阀杆下移使上部环腔与中间环腔连通，增压进油道一路的高压伺服油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞在高压伺服油的作用下下移，下移过程中首先增压活塞肩面遮盖住增压窗口，即切断低压腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽等构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的重油；增压活塞继续下移，增压活塞环腔下表面打开喷油窗口，压力连通通道内的高压伺服油依次通过喷油窗口、增压活塞环腔、回油窗口、伺服油连通通道流入伺服油主回油路并最终流回发动机伺服油箱；当盛油槽内的重油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的伺服油压力的合力时，针阀抬起，喷孔喷油，此时增压活塞处于第二位置；

当期望的燃油量喷入发动机气缸后，压电晶体断电，放大器活塞上移，阀杆在阀杆弹簧的作用下上移，阀杆锥面重新与喷油器上体座面接触实现线密封从而隔断上部环腔与中间环腔的连通，并使下部环腔与中间环腔连通，作用在增压活塞上表面上的高压伺服油通过连通通道、下部环腔、伺服油回油支路、伺服油主回油路流回发动机伺服油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移，此时增压活塞首先关闭喷油窗口；增压活塞打开增压窗口，此时重油沿着低压腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽里补充重油。