CN109236524A - 可变增压比蓄压式压电喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供可变增压比蓄压式压电喷油器，包括增压控制阀部分、三级活塞组件、喷油控制阀部分、针阀部分以及喷油器体。本发明采用增压控制阀结构，对三级活塞的增压面积进行控制，能够有效实现不同的增压比，使得喷油规律更加灵活；蓄压腔能够减缓燃油喷射时引起的压力波动，有利于对喷油量的精确控制，尤其是对于小油量的控制精度可显著提高，蓄压腔的稳压作用减少了共轨管的尺寸，使共轨管使用寿命延长；同时蓄压腔中设置有孔板结构，在孔板上钻有不同孔径的节流孔，对从蓄压腔流向喷油器高压油管的燃油起到节流和滤波的作用，从而减少喷油器中燃油的压力波动，减少循环喷油量波动，进一步更准确的控制高压共轨燃油系统多次喷射过程。

Description

可变增压比蓄压式压电喷油器

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是柴油机燃油装置。

背景技术

机械式喷油器具有结构简单和工作可靠性高等优点，在柴油机上得到了广泛应用，但由于其喷油定时、喷油压力和喷油速率受到高压供油泵凸轮的制约，存在喷油特性不灵活，响应慢，对喷油量控制精度差等不足。随着排放法规的日益严格，其很难进一步改善发动机的经济性和排放性。应用于柴油机电喷系统的增压式电控喷油器，系统中的共轨管不再积蓄直接用于喷射的高压燃油，而是用于蓄积压力较低的燃油或者液压工作油，利用增压活塞按一定的比例将燃油压力放大，对即将进行喷射的燃油进行增压，可以实现较快的响应速度和较高的喷射压力。然而也存在以下缺点：现有的增压式电控喷油器受到增压活塞结构的制约，对于确定的共轨压力，经过增压活塞对燃油压力进行一定比例的放大后，系统仅能以某一确定的喷射压力将燃油喷入气缸中，很难实现柴油机在不同工况下对喷油压力和喷油速率的灵活控制；电磁控制式喷油器结构复杂，由于电磁阀线圈的电感作用，使其响应有一定的滞后时间，导致进一步提高燃油喷射次数受到限制，燃油喷射的重复性有待提高；在大油量喷射状态下，各缸喷油过程的均匀性和稳定性下降等，这些都是开发满足日益严格排放法规的喷油器亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供能实现灵活控制增压比以达到不同喷射效果的可变增压比蓄压式压电喷油器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：包括喷油器体、增压控制阀部分、三级活塞组件、喷油控制阀部分、针阀部分、蓄压腔壁、紧固帽，增压控制阀部分和三级活塞组件自上而下安装在喷油器体里，喷油控制阀部分和针阀部分通过其外部的喷嘴紧帽安装在三级活塞组件下方，喷油器体里设置燃油进口，蓄压腔壁设置在增压控制阀部分上方，紧固帽固定在蓄压腔壁的上方，蓄压腔壁里设置蓄压腔，紧固帽里设置进油孔，蓄压腔分别连通进油孔和燃油进口，蓄压腔里设置滤波孔板；

所述增压控制阀部分包括压电堆、增压控制阀阀杆、菌状套筒、液压芯、增压控制阀阀杆套筒、压电堆套筒、菌状套筒限位孔板、增压活塞限位孔板，压电堆套筒、菌状套筒限位孔板和增压活塞限位孔板自上而下设置，液压芯安装在液压套里，压电堆、液压套、增压控制阀阀杆套筒自上而下设置在压电堆套筒里，增压控制阀阀杆套筒里安装增压控制阀阀杆，增压控制阀阀杆的上端伸入至液压套中并与液压芯之间形成液压油腔，菌状套筒限位孔板里设置增压控制阀阀腔，菌状套筒设置在增压控制阀阀腔里，增压控制阀阀杆的下端伸入菌状套筒里，液压套的外部安装板状弹簧，板状弹簧的底端压在增压控制阀阀杆套筒上方，板状弹簧的上端压在液压套的上端，增压控制阀阀杆的中部设置增压控制阀阀杆凸起，增压控制阀阀杆凸起与菌状套筒之间设置增压控制阀阀杆弹簧，菌状套筒的锥面下端与增压活塞限位孔板之间设置套装套筒弹簧，增压控制阀阀杆套筒上设置回油油路和一级增压油路，菌状套筒限位孔板上设置增压节流孔，增压活塞限位孔板上设置二级增压油路，一级增压油路通过菌状套筒中间的通路连通增压控制阀阀腔，回油油路连通低压油路，增压节流孔分别连通燃油进口和增压控制阀阀腔，二级增压油路连通增压控制阀阀腔；

所述三级活塞组件包括增压活塞、活塞回位弹簧，增压活塞为三级台阶柱体结构，自上而下分别为第一-第三柱体，且直径递减，第一柱体与其上方的增压活塞限位孔板之间形成活塞腔，活塞腔通过增压活塞限位孔板里的孔连通燃油进口，第一柱体和第二柱体与喷油器体之间形成一级增压腔，第二柱体和第三柱体与喷油器体之间形成二级增压腔，第三柱体与其下方的喷油器体之间形成三级增压腔，三级增压腔里安装活塞回位弹簧，一级增压腔连通一级增压油路，二级增压腔连通二级增压油路，三级增压腔通过单向阀连通燃油进口，三级增压腔下部开有增压油路；

所述喷油控制阀部分包括喷油控制阀压电堆、喷油控制阀液压套、喷油控制阀阀杆套筒、喷油控制阀阀杆、喷油控制阀限位孔板、伞形活塞、针阀限位孔板，喷油控制阀压电堆、喷油控制阀液压套和喷油控制阀阀杆套筒自上而下设置在喷油器体里，喷油控制阀液压套里设置喷油控制阀液压芯，喷油控制阀阀杆安装在喷油控制阀阀杆套筒里，喷油控制阀阀杆的上端伸入至喷油控制阀液压套里并与其之间形成液压油腔，喷油器体与喷油控制阀限位孔板、针阀限位孔板形成喷油控制阀阀腔，伞形活塞安装在喷油控制阀阀腔里，喷油控制阀阀杆下端压在伞形活塞上，伞形活塞的锥面下端与中间孔板之间安装喷油控制阀回位弹簧，喷油控制阀液压套的外部安装喷油控制阀板状弹簧，喷油控制阀板状弹簧的底端压在喷油控制阀阀杆套筒上方，喷油控制阀板状弹簧的上端压在喷油控制阀液压套的上端，喷油控制阀阀杆套筒上开设有与燃油进口连通的油路以及进油量孔，喷油控制阀限位孔板上设置低压泄油孔，低压泄油孔分别连通低压油路和喷油控制阀阀腔；

所述针阀部分包括喷嘴、针阀，针阀安装在喷嘴并与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔，针阀限位孔板与喷嘴之间形成控制腔，针阀的顶部位于控制腔里并套有针阀弹簧，控制腔连通进油量孔，盛油槽连通增压油路。

本发明还可以包括：

1、无增压模式：增压控制阀部分不通电；当喷油控制阀部分通电时，喷油控制阀压电堆压迫喷油控制阀液压套和喷油控制阀液压芯共同向下运动，喷油控制阀阀杆受到液压油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞克服喷油控制阀回位弹簧的弹力向下运动；此时喷油控制阀阀杆下端的锥面密闭，伞形活塞上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔与低压泄油孔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回到油箱内；当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力小于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀向上抬起，喷孔打开；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座。

2、低增压模式：增压控制阀通电，压电堆伸长到低压位置，压迫液压套和液压芯共同向下运动，增压控制阀阀杆受到液压油腔中的压力向下运动，在将增压控制阀阀杆上的锥面密封打开的同时菌状套筒将增压控制阀阀杆头部的通道关闭；一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经回油油路回到低压油箱内，活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，喷油控制阀压电堆在压迫喷油控制阀液压套和喷油控制阀液压芯共同向下运动，喷油控制阀阀杆受到液压油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞克服喷油控制阀回位弹簧的弹力向下运动；此时喷油控制阀阀杆下端的锥面密闭，使高压油路被切断，同时伞形活塞上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔与低压泄油孔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回到油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座；当增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀阀杆弹簧的弹簧力作用下重新落座，在将增压控制阀阀杆锥面关闭的同时打开菌状套筒内的通路，高压燃油通过一级增压油路重新进入一级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

3、高增压模式：增压控制阀通电，压电堆压迫液压套和液压芯共同向下运动，增压控制阀阀杆受到液压油腔中的压力向下运动，在将增压控制阀阀杆上的锥面密封打开的同时菌状套筒将增压控制阀阀杆头部的通道关闭；此时高压油路与一级增压油路不再连通，同时一级增压油路通过增压控制阀阀杆的锥面与回油油路相连通；一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经回油油路回到低压油箱内；增压控制阀阀杆继续向下运动，带动菌状套筒向下运动，使菌状套筒的锥面密封打开，二级增压腔内的燃油通过菌状套筒的锥面密封与回油油路相连通；活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力形成的合力，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，喷油控制阀压电堆压迫喷油控制阀液压套和喷油控制阀液压芯共同向下运动，喷油控制阀阀杆受到液压油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞克服喷油控制阀回位弹簧的弹力向下运动。此时喷油控制阀阀杆下端的锥面密闭，同时伞形活塞上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔与低压泄油孔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回到油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀抬起，喷孔喷油；喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座；增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀阀杆弹簧和菌状套筒弹簧的合力作用下带动菌状套筒一起落座，将菌状套筒的上锥面关闭，将增压控制阀阀杆锥面关闭的同时打开菌状套筒中间的通路，高压燃油通过一级增压油路和二级增压油路重新进入一级增压腔和二级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

4、增压控制阀阀杆与菌状套筒配合处被加工成三棱型，菌状套筒内壁长度长于三棱型部分长度。

本发明的优势在于：1、本发明的可变增压比蓄压式压电喷油器采用三级台阶圆台式的增压活塞，通过改变压力作用面积的方式来改变增压比，使盛油槽内的燃油压力能够根据实际工况来进行调整，有效的改善了喷油的灵活性，使柴油机能够更好的满足严格的排放法规要求，有效的提高柴油机的经济性和动力性；2、本发明采用的增压控制阀能够实现多级定位，实现多条增压油路的通断可控，从而调整增压活塞的高压油作用面积，保证电控喷油器增压比的灵活控制；3、本发明采用了压电驱动器来实现增压控制阀的不同定位，不仅使增压控制阀的定位更为准确和灵活，同时也加快了增压活塞增压比的调节速度，使喷油规律的控制精度更为提高。4、蓄压腔能够减缓燃油喷射时引起的压力波动，有利于对喷油量的精确控制，尤其是对于小油量的控制精度可显著提高。同时有利于降低共轨管对材料的要求，提高其使用寿命。蓄压腔中设置有孔板结构，对从蓄压腔流向喷油器高压油管的燃油起到节流和滤波的作用，从而减少喷油器中燃油的压力波动，减少循环喷油量波动，进一步更准确的控制高压共轨燃油系统多次喷射过程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为增压控制阀部分示意图；

图3为三级活塞组件示意图；

图4为喷油控制阀部分示意图；

图5为针阀部分示意图。

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1-5，本发明可变增压比蓄压式压电喷油器，它由紧固帽1、蓄压腔壁2、增压控制阀部分3、三级活塞组件4、喷油控制阀部分5、针阀部分6、喷油器体8、蓄压腔9和滤波孔板10组成。增压控制阀部分3主要由压电堆12、垫片13、板状弹簧14、增压控制阀阀杆16、菌状套筒18、菌状套筒限位孔板22、菌状套筒弹簧24、增压控制阀阀杆弹簧25、增压控制阀阀杆套筒26、液压芯28和液压套27组成。增压控制阀阀杆16头部开有三棱形燃油油路，菌状套筒18套在增压控制阀阀杆16头部，通过相对运动切断和打开菌状套筒中的燃油通路，并与一级增压油路和增压控制阀阀腔21相连通，一级增压油路17通过增压控制阀阀杆16的锥面与低压油路相连通，增压控制阀阀腔21与二级增压油路19和增压节流孔23相通，菌状套筒18位于增压控制阀阀腔21内。三级活塞组件4主要包括增压活塞35、活塞回位弹簧32和单向阀34，增压活塞35为三级台阶式圆台结构，增压活塞35与喷油器体8构成一级增压腔29、二级增压腔30和三级增压腔31，一级增压腔29与一级增压油路18相连通，二级增压腔30与二级增压油路16相连通，三级增压腔31与盛油槽52相连通，并通过单向阀34与高压油路相连通。所述的喷油控制阀部分5由喷油控制阀压电堆31、喷油控制阀垫片38、喷油控制阀板状弹簧39、喷油控制阀回位弹簧42、喷油控制阀限位孔板46、伞形活塞47、喷油控制阀液压套50和喷油控制阀液压芯49共同构成。

图1为本发明可变增压比蓄压式压电喷油器的整体结构示意图，主要由紧固帽1、蓄压腔壁2、增压控制阀部分3、三级活塞组件4、喷油控制阀部分5、针阀部分6、喷油器体8以及滤波孔板10组成。紧固帽1通过螺纹将增压控制阀部分3紧扣固定在喷油器体8上，蓄压腔壁2通过螺纹将喷油控制阀部分5与针阀部分6压合在一起并紧扣固定在喷油器体8上，紧固帽1通过螺纹将蓄压腔9封闭，同时紧固帽1上加工有进油孔17用于将高压油引入到蓄压腔9。喷嘴紧帽7通过螺纹将喷油控制阀部分5与针阀部分6压合在一起并紧扣固定在喷油器体8上。

图2为可变增压比蓄压式压电喷油器的增压控制阀部分3，增压控制阀部分3主要包括压电堆12、垫片13、板状弹簧14、增压控制阀阀杆16、菌状套筒18、菌状套筒限位孔板22、菌状套筒弹簧24、增压控制阀阀杆弹簧25、增压控制阀阀杆套筒25、液压芯27和液压套28。压电堆12与垫片13叠加放置。其中液压芯27嵌套在液压套28中间，增压控制阀阀杆16也插入到液压套18中，形成一个液压油腔。板状弹簧14底端压在增压控制阀阀杆套筒26上方，板状弹簧14上端将液压套28紧压在垫片13上，使得液压套28和液压芯27得随压电堆12动作而动作。增压控制阀阀杆16穿过增压控制阀阀杆套筒26，增压控制阀阀杆16下端套有菌状套筒18，菌状套筒18位于菌状套筒限位孔板22与增压活塞限位孔板20围成的增压控制阀阀腔21中，在菌状套筒弹簧24弹力的作用下菌状套筒18向上抬起，菌状套筒18的锥面与菌状套筒限位孔板22形成密封面。在菌状套筒18与增压控制阀阀杆16中间放置有增压控制阀阀杆弹簧25，增压控制阀阀杆弹簧25的弹力小于菌状套筒弹簧24，在两个弹簧的共同作用力下增压控制阀阀杆16被向上抬起，增压控制阀阀杆16的锥面与增压控制阀阀杆套筒26形成密封面。在增压控制阀阀杆16与菌状套筒18配合处被加工成三棱型，菌状套筒18内壁长度长于三棱部分长度，在初始状态下，三棱部分不完全被菌状套筒18密闭，燃油可以通过配合处的缝隙上下连通。当增压控制阀阀杆16相对菌状套筒18向下运动时，三棱部分完全被菌状套筒18密闭，菌状套筒18中的燃油通路被关闭。菌状套筒限位孔板22中加工有增压节流孔23，增压节流孔23一头连接着高压油路，另一头连接着增压控制阀阀腔21，将高压油引入增压控制阀阀腔21。在增压活塞限位孔板20上加工有二级增压油路19，二级增压油路19与增压控制阀阀腔21相连通。在菌状套筒18和增压控制阀阀杆16之间的增压控制阀阀杆套筒26上加工有一级增压油路17，一级增压油路17通过菌状套筒18中间的通路与增压控制阀阀腔21相连。增压控制阀阀杆16锥面上部的增压控制阀阀杆套筒26上加工有回油油路15，回油油路15与低压油路相连通。

图3所示为可变增压比蓄压式压电喷油器的三级活塞组件4的结构示意图，包括增压活塞35、喷油器体8、活塞回位弹簧32和单向阀34。增压活塞35是一个三级台阶柱体结构，与增压活塞限位孔板19共同构成活塞腔36，高压油通过活塞限位孔板19上开的孔通入活塞腔36。增压活塞35与喷油器体8共同构成了一级增压腔29、二级增压腔30和三级增压腔31，其中一级增压腔29和二级增压腔30分别与一级增压油路18和二级增压油路16相连通，增压控制阀阀腔23内的高压油通过一级增压油路18和二级增压油路16分别进入一级增压腔27和二级增压腔28。三级增压腔31通过单向阀34与高压油路相连通，三级增压腔31内放置有活塞回位弹簧32，同时三级增压腔31下部还开有增压油路33，增压油路33将三级增压腔31内的油引入到盛油槽52。

图4所示为可变增压比蓄压式压电喷油器的喷油控制阀部分5的结构示意图，包括喷油控制阀压电堆31、喷油控制阀垫片38、喷油控制阀板状弹簧39、喷油控制阀阀杆回位弹簧42、喷油控制阀限位孔板46、伞形活塞47、喷油控制阀液压套50和喷油控制阀液压芯49。喷油控制阀压电堆31与喷油控制阀垫片38叠加放置，其中喷油控制阀液压芯49嵌套在喷油控制阀液压套50中间，喷油控制阀阀杆48也插入到喷油控制阀液压套50中，形成一个液压油腔。喷油控制阀板状弹簧39底端压在喷油控制阀阀杆套筒40上方，喷油控制阀板状弹簧39上端将喷油控制阀液压套50紧压在喷油控制阀垫片38上，使得喷油控制阀液压套50和喷油控制阀液压芯49得随喷油控制阀压电堆31动作而动作。喷油控制阀阀杆48穿过喷油控制阀套筒。喷油控制阀限位孔板46和针阀限位孔板44共同构成了喷油控制阀阀腔43，在喷油控制阀回位弹簧42弹簧力的作用下喷油控制阀阀杆48下端压紧在伞形活塞47上。伞形活塞47位于喷油控制阀阀腔43内，在初始状态下，伞形活塞47的上锥面与喷油控制阀阀杆套筒40形成密封面。当喷油控制阀阀杆48向下运动时，其下锥面会与喷油控制阀阀杆套筒40形成密封面，同时喷油控制阀阀杆48也会带动伞形活塞47向下运动，使伞形活塞47的密封面打开。喷油控制阀阀杆48下锥面上端的喷油控制阀阀杆套筒40中加工有油路与高压油路相连通，两个密封锥面间的喷油控制阀阀杆套筒40中加工有进油量孔45与控制腔51相通。在喷油控制阀限位孔板46中还加工有低压泄油孔41，一端与喷油控制阀阀腔43连通，另一端与低压油箱连通。

图5所示为可变增压比蓄压式压电喷油器的针阀部分6的结构示意图，包括针阀53、针阀弹簧56和喷嘴55。喷嘴55与针阀限位孔板构成控制腔51和盛油槽52，针阀弹簧56位于控制腔51内。喷嘴55下端开有喷孔54，当针阀弹簧56弹力和控制腔51内的压力形成的合力大于盛油槽52对针阀施加的压力时，针阀53落座将喷孔54关闭；当针阀53抬起时，喷孔54与盛油槽52连通，开始喷油。

燃油从进油孔11进入到蓄压腔9，在蓄压腔9内横向设置有滤波孔板10，蓄压腔9位于可变增压比蓄压式压电喷油器的最上方，分别与燃油进口和下方高压油路相连，高压油路在在菌状套筒限位孔板22处引出一条支路，通过增压节流孔23进入到增压控制阀阀腔21中，再经过增压控制阀阀腔21分成两路，一路通过一级增压油路17进入一级增压腔29，另一路通过二级增压油路19进入到二级增压腔30。燃油继续往下在增压活塞限位孔板20处引出一条支路，这条支路通往活塞腔36。燃油在喷油器体8继续往下并在其中分成两路：一路继续往下通过喷油控制阀限位孔板46中的高压油路和喷油控制阀阀杆48下锥面，再通过进油量孔45进入控制腔51；另一路通过单向阀34进入到三级增压腔31中，再向下经过增压油路33进入到盛油槽52内。此时活塞腔36内的液压力小于一级增压腔29、二级增压腔30和三级增压腔31内的液压力以及活塞回位弹簧32的弹力形成的合力，增压活塞35处于最高位置，因此三级增压腔31内的燃油不被增压。同时盛油槽52内的压力与针阀弹簧56形成的合力大于控制腔51内的压力，此时针阀53落座。根据喷油过程的不同，可变增压比蓄压式压电喷油器可分为三种不同的工作模式：无增压模式、低增压模式和高增压模式。

当可变增压比蓄压式压电喷油器在无增压模式下工作时，增压控制阀部分3不通电，由于此时三级活塞各个作用面的压力平衡，单向阀34打开，因此三级增压腔31内的燃油压力并不增加，盛油槽52内的燃油压力等于单向阀34另一边的压力。当喷油控制阀部分5通电时，喷油控制阀压电堆31在逆压电效应的作用下伸长，带动喷油控制阀垫片38压迫喷油控制阀液压套50和喷油控制阀液压芯49共同向下运动，使喷油控制阀液压套50和喷油控制阀阀杆48形成的油腔中的油压升高，喷油控制阀阀杆48受到油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞47克服喷油控制阀回位弹簧42的弹力向下运动。此时喷油控制阀阀杆48下端的锥面密闭，使高压油路被切断，同时伞形活塞47上部的锥面密封打开，控制腔51通过伞形活塞47上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔43与低压泄油孔41相连通，控制腔51内的燃油通过低压泄油孔41流回到油箱内。当控制腔51内的压力和针阀弹簧56的弹力形成的合力小于盛油槽52内燃油向上的液压力时，针阀53向上抬起，喷孔54打开，可变增压比蓄压式压电喷油器开始喷油。当喷油控制阀部分5断电时，喷油控制阀阀杆48在喷油控制阀阀杆回位弹簧42的弹力作用下落座，在将低压泄油孔41关闭的同时打开高压油路，控制腔51通过进油量孔45重新建压，当控制腔51内的压力和针阀弹簧56的弹力形成的合力大于盛油槽52内燃油向上的液压力时，针阀53重新落座，可变增压比蓄压式压电喷油器停止喷油。

当可变增压比蓄压式压电喷油器在低增压模式下工作时，增压控制阀通电，压电堆15在逆压电效应的作用下伸长到低压位置，带动垫13片压迫液压套28和液压芯27共同向下运动，使液压套28和增压控制阀阀杆16形成的油腔中的油压升高，增压控制阀阀杆16受到油腔中的压力向下运动，在将增压控制阀阀杆16上的锥面密封打开的同时菌状套筒18将增压控制阀阀杆16头部的通道关闭。此时高压油路与一级增压油路17不再连通，同时一级增压油路17通过增压控制阀阀杆16的锥面与回油油路15相连通。一级增压腔29内的燃油通过一级增压油路17流经回油油路15回到低压油箱内，此时一级增压腔29内的压力降低，活塞腔36内的压力大于一级增压腔29、二级增压腔30和三级增压腔31内的压力与活塞回位弹簧32的弹力之和，增压活塞35向下运动，三级增压腔31的进油口处的单向阀34关闭，三级增压腔31内的燃油压力受压升高，进而导致盛油槽52内的燃油压力升高。随后喷油控制阀3部分通电，喷油控制阀压电堆31在逆压电效应的作用下伸长，带动喷油控制阀垫片38压迫喷油控制阀液压套50和喷油控制阀液压芯49共同向下运动，使喷油控制阀液压套50和喷油控制阀阀杆48形成的油腔中的油压升高，喷油控制阀阀杆48受到油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞47克服喷油控制阀回位弹簧42的弹力向下运动。此时喷油控制阀阀杆48下端的锥面密闭，使高压油路被切断，同时伞形活塞47上部的锥面密封打开，控制腔51通过伞形活塞47上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔43与低压泄油孔41相连通，控制腔51内的燃油通过低压泄油孔41流回到油箱内。此时控制腔51内的压力降低，当其压力与针阀复位弹簧51的合力小于盛油槽52内燃油对针阀53的液压力时，针阀53向上抬起，喷孔54打开，可变增压比蓄压式压电喷油器开始喷油。当喷油控制阀部分5断电时，喷油控制阀阀杆48在喷油控制阀阀杆回位弹簧42的弹力作用下落座，在将低压泄油孔41关闭的同时打开高压油路，控制腔51通过进油量孔45重新建压，当控制腔51内的压力和针阀弹簧56的弹力形成的合力大于盛油槽52内燃油向上的液压力时，针阀53重新落座，可变增压比蓄压式压电喷油器停止喷油。当增压控制阀部分3断电时，增压控制阀阀杆16在增压控制阀阀杆弹簧25的弹簧力作用下重新落座，在将增压控制阀阀杆16锥面关闭的同时打开菌状套筒18内的通路，高压燃油通过一级增压油路17重新进入一级增压腔29，此时活塞腔36内的压力小于一级增压腔29、二级增压腔30和三级增压腔31内的压力与活塞回位弹簧32的弹力之和，增压活塞35向上回到初始位置。三级增压腔31内的压力降低，单向阀34再次打开，燃油通过单向阀34进入到三级增压腔32内再进入到盛油槽52。

当可变增压比蓄压式压电喷油器在高增压模式下工作时，增压控制阀通电，压电堆15在逆压电效应的作用下伸长到高增压位置，带动垫片压迫液压套28和液压芯27共同向下运动，使液压套28和增压控制阀阀杆16形成的油腔中的油压升高，增压控制阀阀杆16受到油腔中的压力向下运动，在将增压控制阀阀杆16上的锥面密封打开的同时菌状套筒18将增压控制阀阀杆16头部的通道关闭。此时高压油路与一级增压油路17不再连通，同时一级增压油路17通过增压控制阀阀杆16的锥面与回油油路15相连通，一级增压腔29内的燃油压力下降。一级增压腔29内的燃油通过一级增压油路17流经回油油路15回到低压油箱内。随后增压控制阀阀杆16继续向下运动，带动菌状套筒18向下运动，使菌状套筒18的锥面密封打开，二级增压腔30内的燃油通过菌状套筒18的锥面密封与回油油路15相连通，二级增压腔30压力也发生下降。此时活塞腔36内的压力大于一级增压腔29、二级增压腔30和三级增压腔31内的压力与增压活塞回位弹簧32的弹力形成的合力，增压活塞35向下运动，三级增压腔31的进油口处的单向阀34关闭，三级增压腔31内的燃油压力升高，进而导致盛油槽52内的燃油压力升高。继而喷油控制阀部分5通电，喷油控制阀压电堆31在逆压电效应的作用下伸长，带动喷油控制阀垫片38压迫喷油控制阀液压套50和喷油控制阀液压芯49共同向下运动，使喷油控制阀液压套50和喷油控制阀阀杆48形成的油腔中的油压升高，喷油控制阀阀杆48受到油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞47克服喷油控制阀回位弹簧42的弹力向下运动。此时喷油控制阀阀杆48下端的锥面密闭，使高压油路被切断，同时伞形活塞47上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞47上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔43与低压泄油孔41相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔41流回到油箱内。此时控制腔51内的压力降低，当其压力与针阀复位弹簧51的合力小于盛油槽52内燃油对针48阀的液压力时，针阀53向上抬起，喷孔54打开，可变增压比蓄压式压电喷油器开始喷油。当喷油控制阀部分5断电时，喷油控制阀阀杆48在喷油控制阀阀杆回位弹簧42的弹力作用下落座，在将低压泄油孔41关闭的同时打开高压油路，控制腔51通过进油量孔45重新建压，当控制腔51内的压力和针阀弹簧56的弹力形成的合力大于盛油槽52内燃油向上的液压力时，针阀53重新落座，喷油器停止喷油。当增压控制阀部分3断电时，增压控制阀阀杆16在增压控制阀阀杆弹簧25和菌状套筒弹簧24的合力作用下带动菌状套筒18一起落座，现将菌状套筒18的上锥面关闭，然后在将增压控制阀阀杆16锥面关闭的同时打开菌状套筒18中间的通路，高压燃油通过一级增压油路17和二级增压油路19重新进入一级增压腔29和二级增压腔30，此时活塞腔36内的压力小于一级增压腔29、二级增压腔30和三级增压腔31内的压力与增压活塞回位弹簧32的弹力之和，增压活塞35向上回到初始位置。三级增压腔31内的压力降低，单向阀34再次打开，燃油通过单向阀34进入到三级增压腔内31再进入到盛油槽52。

由可变增压比蓄压式压电喷油器的工作过程可知，本发明在工作过程中通过改变增压控制阀的动作响应，可实现不同的增压比以达到不同的喷油压力，使喷油器能够实现更为灵活的喷油特性。同时本发明采用了压电式的喷油控制阀，在电磁驱动的基础上进一步提高了喷油器的响应速度以及控制精度，使本发明能够实现更精确的多次喷射。有效提高了柴油机的动力性和燃油的经济性。本发明采用了压电驱动器来实现增压控制阀的不同定位，不仅使增压控制阀的定位更为准确和灵活，同时也加快了增压活塞增压比的调节速度，使喷油规律的控制精度更为提高。蓄压腔能够有效缓减燃油喷射时引起的压力波动，有利于对喷油量的精确控制，尤其是对于小油量的控制精度可显著提高。同时，当喷油器应用在共轨燃油系统中时，蓄压腔的稳压作用能够使柴油机共轨管的尺寸减小，这有利于降低共轨管对材料的要求，提高其使用寿命。同时，蓄压腔中设置有孔板结构，在孔板上钻有不同孔径的节流孔，对从蓄压腔流向喷油器高压油管的燃油起到节流和滤波的作用，从而减少喷油器中燃油的压力波动，减少循环喷油量波动，进一步更准确的控制高压共轨燃油系统多次喷射过程。

Claims (9)

1.可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：包括喷油器体、增压控制阀部分、三级活塞组件、喷油控制阀部分、针阀部分、蓄压腔壁、紧固帽，增压控制阀部分和三级活塞组件自上而下安装在喷油器体里，喷油控制阀部分和针阀部分通过其外部的喷嘴紧帽安装在三级活塞组件下方，喷油器体里设置燃油进口，蓄压腔壁设置在增压控制阀部分上方，紧固帽固定在蓄压腔壁的上方，蓄压腔壁里设置蓄压腔，紧固帽里设置进油孔，蓄压腔分别连通进油孔和燃油进口，蓄压腔里设置滤波孔板；

所述增压控制阀部分包括压电堆、增压控制阀阀杆、菌状套筒、液压芯、增压控制阀阀杆套筒、压电堆套筒、菌状套筒限位孔板、增压活塞限位孔板，压电堆套筒、菌状套筒限位孔板和增压活塞限位孔板自上而下设置，液压芯安装在液压套里，压电堆、液压套、增压控制阀阀杆套筒自上而下设置在压电堆套筒里，增压控制阀阀杆套筒里安装增压控制阀阀杆，增压控制阀阀杆的上端伸入至液压套中并与液压芯之间形成液压油腔，菌状套筒限位孔板里设置增压控制阀阀腔，菌状套筒设置在增压控制阀阀腔里，增压控制阀阀杆的下端伸入菌状套筒里，液压套的外部安装板状弹簧，板状弹簧的底端压在增压控制阀阀杆套筒上方，板状弹簧的上端压在液压套的上端，增压控制阀阀杆的中部设置增压控制阀阀杆凸起，增压控制阀阀杆凸起与菌状套筒之间设置增压控制阀阀杆弹簧，菌状套筒的锥面下端与增压活塞限位孔板之间设置套装套筒弹簧，增压控制阀阀杆套筒上设置回油油路和一级增压油路，菌状套筒限位孔板上设置增压节流孔，增压活塞限位孔板上设置二级增压油路，一级增压油路通过菌状套筒中间的通路连通增压控制阀阀腔，回油油路连通低压油路，增压节流孔分别连通燃油进口和增压控制阀阀腔，二级增压油路连通增压控制阀阀腔；

所述三级活塞组件包括增压活塞、活塞回位弹簧，增压活塞为三级台阶柱体结构，自上而下分别为第一-第三柱体，且直径递减，第一柱体与其上方的增压活塞限位孔板之间形成活塞腔，活塞腔通过增压活塞限位孔板里的孔连通燃油进口，第一柱体和第二柱体与喷油器体之间形成一级增压腔，第二柱体和第三柱体与喷油器体之间形成二级增压腔，第三柱体与其下方的喷油器体之间形成三级增压腔，三级增压腔里安装活塞回位弹簧，一级增压腔连通一级增压油路，二级增压腔连通二级增压油路，三级增压腔通过单向阀连通燃油进口，三级增压腔下部开有增压油路；

所述喷油控制阀部分包括喷油控制阀压电堆、喷油控制阀液压套、喷油控制阀阀杆套筒、喷油控制阀阀杆、喷油控制阀限位孔板、伞形活塞、针阀限位孔板，喷油控制阀压电堆、喷油控制阀液压套和喷油控制阀阀杆套筒自上而下设置在喷油器体里，喷油控制阀液压套里设置喷油控制阀液压芯，喷油控制阀阀杆安装在喷油控制阀阀杆套筒里，喷油控制阀阀杆的上端伸入至喷油控制阀液压套里并与其之间形成液压油腔，喷油器体与喷油控制阀限位孔板、针阀限位孔板形成喷油控制阀阀腔，伞形活塞安装在喷油控制阀阀腔里，喷油控制阀阀杆下端压在伞形活塞上，伞形活塞的锥面下端与中间孔板之间安装喷油控制阀回位弹簧，喷油控制阀液压套的外部安装喷油控制阀板状弹簧，喷油控制阀板状弹簧的底端压在喷油控制阀阀杆套筒上方，喷油控制阀板状弹簧的上端压在喷油控制阀液压套的上端，喷油控制阀阀杆套筒上开设有与燃油进口连通的油路以及进油量孔，喷油控制阀限位孔板上设置低压泄油孔，低压泄油孔分别连通低压油路和喷油控制阀阀腔；

所述针阀部分包括喷嘴、针阀，针阀安装在喷嘴并与喷嘴之间形成盛油槽，喷嘴端部设置喷孔，针阀限位孔板与喷嘴之间形成控制腔，针阀的顶部位于控制腔里并套有针阀弹簧，控制腔连通进油量孔，盛油槽连通增压油路。

2.根据权利要求1所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：

无增压模式：增压控制阀部分不通电；当喷油控制阀部分通电时，喷油控制阀压电堆压迫喷油控制阀液压套和喷油控制阀液压芯共同向下运动，喷油控制阀阀杆受到液压油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞克服喷油控制阀回位弹簧的弹力向下运动；此时喷油控制阀阀杆下端的锥面密闭，伞形活塞上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔与低压泄油孔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回到油箱内；当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力小于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀向上抬起，喷孔打开；当喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座。

3.根据权利要求1或2所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：

低增压模式：增压控制阀通电，压电堆伸长到低压位置，压迫液压套和液压芯共同向下运动，增压控制阀阀杆受到液压油腔中的压力向下运动，在将增压控制阀阀杆上的锥面密封打开的同时菌状套筒将增压控制阀阀杆头部的通道关闭；一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经回油油路回到低压油箱内，活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，喷油控制阀压电堆在压迫喷油控制阀液压套和喷油控制阀液压芯共同向下运动，喷油控制阀阀杆受到液压油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞克服喷油控制阀回位弹簧的弹力向下运动；此时喷油控制阀阀杆下端的锥面密闭，使高压油路被切断，同时伞形活塞上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔与低压泄油孔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回到油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀向上抬起，喷孔喷油；喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座；当增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀阀杆弹簧的弹簧力作用下重新落座，在将增压控制阀阀杆锥面关闭的同时打开菌状套筒内的通路，高压燃油通过一级增压油路重新进入一级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

4.根据权利要求1或2所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：

高增压模式：增压控制阀通电，压电堆压迫液压套和液压芯共同向下运动，增压控制阀阀杆受到液压油腔中的压力向下运动，在将增压控制阀阀杆上的锥面密封打开的同时菌状套筒将增压控制阀阀杆头部的通道关闭；此时高压油路与一级增压油路不再连通，同时一级增压油路通过增压控制阀阀杆的锥面与回油油路相连通；一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经回油油路回到低压油箱内；增压控制阀阀杆继续向下运动，带动菌状套筒向下运动，使菌状套筒的锥面密封打开，二级增压腔内的燃油通过菌状套筒的锥面密封与回油油路相连通；活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力形成的合力，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，喷油控制阀压电堆压迫喷油控制阀液压套和喷油控制阀液压芯共同向下运动，喷油控制阀阀杆受到液压油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞克服喷油控制阀回位弹簧的弹力向下运动。此时喷油控制阀阀杆下端的锥面密闭，同时伞形活塞上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔与低压泄油孔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回到油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀抬起，喷孔喷油；喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座；增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀阀杆弹簧和菌状套筒弹簧的合力作用下带动菌状套筒一起落座，将菌状套筒的上锥面关闭，将增压控制阀阀杆锥面关闭的同时打开菌状套筒中间的通路，高压燃油通过一级增压油路和二级增压油路重新进入一级增压腔和二级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

5.根据权利要求3所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：

高增压模式：增压控制阀通电，压电堆压迫液压套和液压芯共同向下运动，增压控制阀阀杆受到液压油腔中的压力向下运动，在将增压控制阀阀杆上的锥面密封打开的同时菌状套筒将增压控制阀阀杆头部的通道关闭；此时高压油路与一级增压油路不再连通，同时一级增压油路通过增压控制阀阀杆的锥面与回油油路相连通；一级增压腔内的燃油通过一级增压油路流经回油油路回到低压油箱内；增压控制阀阀杆继续向下运动，带动菌状套筒向下运动，使菌状套筒的锥面密封打开，二级增压腔内的燃油通过菌状套筒的锥面密封与回油油路相连通；活塞腔内的压力大于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力形成的合力，增压活塞向下运动，三级增压腔的进油口处的单向阀关闭；喷油控制阀部分通电，喷油控制阀压电堆压迫喷油控制阀液压套和喷油控制阀液压芯共同向下运动，喷油控制阀阀杆受到液压油腔中压力作用向下运动，进而压迫伞形活塞克服喷油控制阀回位弹簧的弹力向下运动。此时喷油控制阀阀杆下端的锥面密闭，同时伞形活塞上部的锥面密封打开，控制腔通过伞形活塞上部的锥面通道和喷油控制阀阀腔与低压泄油孔相连通，控制腔内的燃油通过低压泄油孔流回到油箱内；当控制腔压力与针阀复位弹簧的合力小于盛油槽内燃油对针阀的液压力时，针阀抬起，喷孔喷油；喷油控制阀部分断电时，喷油控制阀阀杆在喷油控制阀阀杆回位弹簧的弹力作用下落座，在将低压泄油孔关闭的同时打开高压油路，控制腔通过进油量孔重新建压，当控制腔内的压力和针阀弹簧的弹力形成的合力大于盛油槽内燃油向上的液压力时，针阀重新落座；增压控制阀部分断电时，增压控制阀阀杆在增压控制阀阀杆弹簧和菌状套筒弹簧的合力作用下带动菌状套筒一起落座，将菌状套筒的上锥面关闭，将增压控制阀阀杆锥面关闭的同时打开菌状套筒中间的通路，高压燃油通过一级增压油路和二级增压油路重新进入一级增压腔和二级增压腔，此时活塞腔内的压力小于一级增压腔、二级增压腔和三级增压腔内的压力与增压活塞回位弹簧的弹力之和，增压活塞向上回到初始位置；单向阀再次打开，燃油通过单向阀进入到三级增压腔内再进入到盛油槽。

6.根据权利要求1或2所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：增压控制阀阀杆与菌状套筒配合处被加工成三棱型，菌状套筒内壁长度长于三棱型部分长度。

7.根据权利要求3所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：增压控制阀阀杆与菌状套筒配合处被加工成三棱型，菌状套筒内壁长度长于三棱型部分长度。

8.根据权利要求4所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：增压控制阀阀杆与菌状套筒配合处被加工成三棱型，菌状套筒内壁长度长于三棱型部分长度。

9.根据权利要求5所述的可变增压比蓄压式压电喷油器，其特征是：增压控制阀阀杆与菌状套筒配合处被加工成三棱型，菌状套筒内壁长度长于三棱型部分长度。