CN109236525A - 液力增压式压电喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供液力增压式压电喷油器，包括喷油器上体、喷油器中间体、喷油器下体、压电堆组件、喷油器中间体、单向阀组件、增压器组件、喷嘴组件。压电堆组件安装在喷油器上体中。在增压器组件的喷油器下体上开设有喷油第一窗口、喷油第二窗口、增压窗口。喷油第一窗口、喷油第二窗口与主进油路连通，回油窗口与主回油路连通。增压活塞上开设有槽及连通孔，槽与喷油器下体构成的增压活塞环腔，连通孔使增压活塞环腔与主回油路连通。喷油器中间体上安装有单向阀组件。本发明可以提高喷油器的响应速度，实现超高压燃油喷射，同时整个喷油器结构紧凑，油路简单，尺寸小，重量轻。

Description

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，具体地说是柴油机燃油喷射系统。

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。而今，不仅在船用、发电、机车等领域保持着主要应用，在乘用车领域的使用占比也逐渐提高。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，而受限于共轨管的结构等因素，在共轨管内实现燃油的超高压蓄压较为困难，如今解决方法之一是在喷油器中设置增压装置，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，并且将不可避免地增加至少一条回油通道，这将使得喷油器油路的布置变得复杂。另外，对于内含增压装置的喷油器，响应速度稍低，应考虑采取措施提高其响应速度。

发明内容

本发明的目的在于提供可以提高喷油器的响应速度，实现超高压燃油喷射的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、喷嘴组件，油器上体、喷油器中间体和喷油器下体自上而下设置，喷油器上体上开设燃油进口和回油口；

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，喷油器上体里设置主进油路、主回油道、增压进油道，主进油路分别连通燃油进口和增压进油道，增压进油道连通上部环腔，喷油器中间体里设置连通通道，连通通道连通中部环腔，主回油道连通回油路，并通过回流节流孔连通放大器弹簧腔，喷油器中间体里设置回油支路，回油支路分别连通主回油道和下部环腔；

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，喷油器下体里开有喷油第一窗口、喷油第二窗口、增压窗口、回油窗口、压力连通通道、增压油道，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，增压活塞环腔与低压腔之间通过连通孔相通，低压腔通过回油窗口连通回油道，回油道连通主回油道，增压油道分别连通增压腔和增压窗口，喷油第一窗口、喷油第二窗口分别连通压力连通通道，压力连通通道通过进油节流孔连通主进油路，增压活塞上表面与连通通道相通；

所述喷嘴组件包括针阀体、针阀，针阀位于针阀体并与针阀体之间形成盛油槽，针阀体里设置针阀体进油道，针阀体进油道分别连通盛油槽和增压油道，针阀体下端部设置喷孔，针阀上端套有针阀弹簧，针阀弹簧位于喷油器下体里的针阀控制腔里。

本发明还可以包括：

1、还包括单向阀组件，所述单向阀组件包括单向阀壳体、钢球、单向阀弹簧座、单向阀弹簧，单向阀壳体位于喷油器中间体里，单向阀壳体的底部开有通孔，通孔与增压活塞上表面相通，单向阀弹簧、单向阀弹簧座和钢球自上而下设置在单向阀壳体里，钢球在单向阀弹簧的作用下压在单向阀壳体底部的通孔上。

2、油腔上下两侧截面积不同，上侧大而下侧小；喷油第一窗口、喷油第二窗口与压力连通通道接通的孔的直径大于进油节流孔的直径；喷油器下体上安装限定增压活塞位置的有限位销。

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，中间环腔与上部环腔不连通而与下部环腔连通，下部环腔内的低压燃油经中间环腔、连通通道作用在增压活塞上表面上；此时增压活塞环腔上表面位置高于增压窗口下沿面，即此时增压油道与增压活塞环腔通过增压窗口连通；

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第一窗口上沿面，即增压活塞环腔不与喷油第一窗口连通；在针阀控制腔内的高压燃油压力与针阀弹簧的弹簧力的作用下，针阀与针阀体实现线密封，阻止盛油槽与喷孔连通；

压电晶体通电时，压电晶体带动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将移动，阀杆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，阀杆的下移使得上部环腔与中间环腔连通，上部环腔内的高压燃油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞下移；下移过程中首先增压活塞环腔上表面遮盖住增压窗口，即切断增压活塞环腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽及针阀体进油道构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的燃油，即对该空间内燃油进行增压；增压活塞继续下移，增压活塞环腔下表面打开喷油第一窗口，压力连通通道内的高压燃油经过增压活塞环腔、连通孔、低压腔、回油窗口流入主回油道并最终流回油箱；增压活塞持续下移，当盛油槽内的燃油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的燃油压力的合力时，针阀抬起，盛油槽内的增压后的燃油从喷孔喷出，开始首次喷油动作；

首次喷油动作开始后，持续对压电晶体通电，增压活塞继续下移；当增压活塞环腔处于喷油第一窗口与喷油第二窗口之间，针阀落座，首次喷油结束；增压活塞在高压燃油的作用下继续下移对燃油增压，当增压活塞环腔下表面打开喷油第二窗口时，再一次进行喷油动作；

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燃油通过连通通道、下部环腔、回油支路、主回油道流回发动机油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移；增压活塞依次关闭喷油第二窗口、喷油第一窗口并打开增压窗口；当增压活塞环腔上表面打开增压窗口时，燃油通过低压腔、连通孔、增压活塞环腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽等空间内补充燃油，增压活塞回到初始位置，完成一次喷油循环。

4、在燃油喷射过程中，当压电晶体由通电变为断电时，在增压活塞停启瞬间产生的压力波作用在钢球上，使钢球受力大于单向阀弹簧的预紧力时，钢球从单向阀壳体的座面上抬起使得压力波引起的残余高压地通过单向阀组件疏导入下部环腔并最终经回油支路泄走。

本发明的优势在于：本发明利用增压活塞48的上下移动同时实现了燃油增压与燃油喷射所需的针阀控制腔泄压功能，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。通过在活塞上设计槽构成增压活塞环腔51以及设计连通孔49，利用主回油道34中的燃油来对盛油槽65内的燃油进行补充，简化了喷油器的油路设置，降低了喷油器的加工难度。在增压活塞48上方安装单向阀组件5，可以有效消除增压活塞48停启时产生的压力波，采用压电晶体11作为执行器，提高了整个喷油器的响应速度，增压活塞48下方安装有限位销46，可以限制喷油器的最大喷油量，提高了喷油器的可靠性。

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为压电堆组件示意图；

图5为回油路布置示意图；

图6为单向阀和增压器组件示意图；

图7为喷嘴组件示意图。

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，本发明的液力增压式压电喷油器，由罩帽1、密封圈2、喷油器上体3、滤芯4、压电堆组件5、喷油器中间体6、单向阀组件7、增压器组件8、喷嘴组件9和喷嘴紧帽10组成。压电堆组件5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。滤芯4同样装在喷油器上体3之中。喷油器上体3下部依次装有喷油器中间体6、单向阀组件7、增压器组件8、喷嘴组件9，最终喷嘴紧帽10与喷油器上体3通过螺纹紧固。

压电堆组件5主要由压电晶体11、放大器活塞12、放大器缸体14、阀杆23、顶杆27等组成。放大器缸体14上设置有阶梯状通孔，放大器活塞12、顶杆27均安装在放大器缸体14中孔之中，三者之间形成油腔29，油腔29上下两侧截面积不同，上侧大而下侧小，从上侧推挤油腔29内的燃油，将产生对上侧位移的放大作用。阀杆23与喷油器中间体6、喷油器上体3之间分别构成下部环腔21、上部环腔26，三者间还构成中间环腔24。阀杆23的上下移动可以控制中间环腔24与下部环腔21以及中间环腔24与上部环腔26之间的通断。

单向阀组件7由单向阀壳体56、钢球57、单向阀弹簧座58、单向阀弹簧59组成。单向阀组件7安装在喷油器中间体6上，单向阀壳体56上开有通孔，燃油压力大于设计值时可以抬起钢球57，从单向阀组件7下方经单向阀壳体56的中孔流入下部环腔21并最终流回发动机油箱。

增压器组件8由喷油器下体38、增压活塞48、增压活塞弹簧44与限位销46组成。限位销46安装在喷油器下体38上，位于增压活塞48的下方。增压活塞48安装在喷油器下体38之中，两者间形成低压腔43与增压腔45。喷油器下体上开有喷油第一窗口40、喷油第二窗口42、增压窗口53与回油窗口31。上述各窗口均由一个与喷油器中心线偏心的环槽与一个和其他油路连通的孔构成，其中回油窗口31与低压腔43连通。增压活塞48上加工有环槽与连通孔49，前者与喷油器下体38形成增压活塞环腔51，后者连通低压腔43与增压活塞环腔51。增压活塞48上开有环槽并与喷油器下体38形成增压活塞环腔51。增压活塞48可以在喷油器下体38中上下运动以完成燃油增压和喷射的动作。增压活塞48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。

喷嘴组件9主要由针阀64与针阀体67组成。针阀64安装在针阀体67中，针阀体67与喷油器下体38之间形成针阀控制腔61。针阀64上方安装有针阀弹簧62，针阀弹簧62位于针阀控制腔61之中，针阀体67上开有盛油槽65与喷孔70；盛油槽65内燃油的压力与针阀控制腔61内的燃油压力和针阀弹簧62的合力的相对大小将决定针阀是否抬起，即决定喷油器是否喷油。

在喷油器工作过程中，压电晶体11通电时中间环腔24与上部环腔26连通而与下部环腔21隔断，增压活塞48受高压燃油作用下移，首先关闭增压窗口53，在继续下移过程中对增压腔45、增压油道47、及盛油槽65内的燃油增压。同时，继续下移过程中紧接着先后打开喷油第一窗口40与喷油第二窗口42，每次均使针阀控制腔61内的油压降低，当盛油槽65内压力大于针阀控制腔61内压力与针阀弹簧62的合力时，针阀64抬起，盛油槽65内的增压后的燃油通过喷孔70喷出。压电晶体11断电时，中间环腔24与下部环腔21连通而与上部环腔26隔断，增压活塞上表面55上作用低压燃油，增压活塞48停止下移并开始上移，依次关闭喷油第二窗口42、喷油第一窗口40并最终打开增压窗口53，增压窗口53开启后，来自回油油路中的燃油将补充进入盛油槽65、增压腔49等区域内。此过程中盛油槽65内油压持续降低，针阀64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。

限位销46在喷油器工作过程中将防止增压活塞48过分下移，限制喷油器最大喷油量。单向阀组件7可以将由增压活塞运动状态的改变而产生的残余高压，通过疏导入回油油路的方式有效消除。

如图1所示，压电堆组件5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。滤芯4同样装在喷油器上体3之中，对进入喷油器的燃油起过滤作用。喷油器上体3下方依次装有喷油器中间体6、单向阀组件7、增压器组件8、喷嘴组件9，最终喷嘴紧帽10与喷油器上体3通过螺纹紧固。

压电堆组件5主要由压电晶体11、放大器活塞12、放大器缸体14、阀杆23、顶杆27等组成。如图4所示，放大器缸体14安装在喷油器上体3的中孔之中，放大器缸体14的较大一侧中孔之中安装有放大器活塞12，二者之间还安装有放大器弹簧13。放大器活塞12上方安装有压电晶体11，整个喷油器安装完成后，罩帽1对压电晶体11限位，放大器弹簧13为预紧状态，使放大器活塞12一直与压电晶体11保持接触。顶杆27安装在放大器缸体14的较小一侧中孔之中，二者间还安装有碟形弹簧28。放大器活塞12与放大器缸体14、顶杆27间形成油腔29，其上下两端面积不同，上侧较大而下侧较小。顶杆27下方安装有阀杆23，阀杆23下端安装有阀杆弹簧19，阀杆弹簧19下端与喷油器中间体6的中孔底平面接触，阀杆23与阀杆弹簧19之间设有调整垫片22，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19与碟形弹簧28也都处于预紧状态，碟形弹簧28使得顶杆27的下端面与阀杆23顶部球面一直保持接触。从图4可以看出，阀杆23与喷油器中间体形成下部环腔21，与喷油器上体3形成上部环腔26；此外，三者还共同形成中间环腔24。喷油器上体3上还开设有主进油路15与增压进油道16，后者与上部环腔26连通。

单向阀组件7安装在喷油器中间体6之中，为便于表示，将单向阀组件7与增压器组件8在同一张局部放大图中示出。如图6所示，单向阀组件7由单向阀壳体56、钢球57、单向阀弹簧座58、单向阀弹簧59组成。单向阀壳体56通过螺纹与喷油器中间体6相连接，其中心开有孔与增压活塞上表面55接通。单向阀弹簧59一端与喷油器中间体6相接触，另一端与单向阀弹簧座58相接触，迫使钢球57压紧在单向阀壳体56的座面上。本领域专业人员可以理解地，通过设计单向阀弹簧59的刚度可以调整单向阀组件7的开启压力，而且通过调整单向阀弹簧座58的厚度可以实现开启压力的微调。

增压器组件8由喷油器下体38、增压活塞48、增压活塞弹簧44与限位销46组成。如图6所示，增压活塞48安装在喷油器下体38之中，两者之间的配合间隙很小。增压活塞弹簧44安装在喷油器下体38与增压活塞48之间，喷油器装配好后增压活塞弹簧44为预紧状态。增压活塞48与喷油器下体38之间形成低压腔43与增压腔45。增压活塞48大端外圆约中部位置开有一槽，该槽与喷油器下体38形成增压活塞环腔51，称其上下表面分别为增压活塞环腔下表面50与增压活塞环腔上表面54。增压活塞48上还设有连通孔49使增压活塞环腔51与低压腔43连通。喷油器下体38上加工有两组油路，称喷油器轴心线左侧油路为增压油道47，右侧油路为压力连通通道39；从图6中可看出增压油道47与增压腔45连通，而压力连通通道39经进油节流孔37与图4中的主进油路15连通。位于增压活塞环腔51附近，喷油器下体38上设有增压窗口53，其由与喷油器中心线偏心的一个环槽和一个孔构成，增压窗口53与增压油道47连通。与增压窗口53结构类似地，喷油器下体38上还设有喷油第一窗口40与喷油第二窗口42，两窗口均与压力连通通道39连通。值得说明的是，喷油第一窗口40与喷油第二窗口42的与压力连通通道接通的孔的直径大于进油节流孔37的直径。增压腔45底部，喷油器下体38上安装有限位销46，可以限制增压活塞的位置，防止增压活塞过分下移。

在喷油器周向的其他位置上，设计有回油油路，喷油器回油油路的总体结构如图3所示。其关于回油油路布置的局部放大图如图5所示。从图5中可以看出，喷油器下体38上还设有回油窗口31与回油道32，回油窗口31与增压窗口53结构相似，回油窗口31连通低压腔43与回油道32。喷油器中间体6上设有回油支路33，其连通下部环腔21与主回油道34。

喷嘴组件9主要由针阀64与针阀体67组成。如图7所示，压力连通通道39与针阀控制腔61连通。针阀弹簧62安装在针阀控制腔61中，喷油器装配好后针阀弹簧62为预紧状态，针阀64受到针阀弹簧62向下的作用力，针阀64与针阀弹簧62之间设有调整垫片63。针阀体67上加工有针阀体进油道66，连通增压油道47与盛油槽65。盛油槽65内一直有燃油，其油压会随着喷油器工作的不同阶段发生变化。针阀控制腔61内的燃油压力和针阀弹簧62的合力与盛油槽65内的燃油压力的相对大小将决定针阀64的抬起与落座。

以下再结合图1～7说明喷油器的工作过程：

进油口接共轨出口的高压燃油，燃油从图1所示燃油进口供入喷油器。经过主进油路15后分为两部分，一部分经由增压进油道16进入上部环腔26，另一部分流经进油节流孔37后进入压力连通通道39并流入针阀控制腔61。而图2所示回油口连接发动机油箱或储油装置，接入的是低压油。低压的燃油经主回油道34、回油道32、回油窗口31充满低压腔43，并经过连通孔49进入增压活塞环腔51，即低压腔43与增压环腔51内恒为低压流体。同时，由于回油支路33连通主回油道34与下部环腔21，故下部环腔21内的流体压力同样恒为低压。由于上部环腔26内总为高压燃油，而阀杆23与喷油器上体3之间存在间隙；同样，顶杆27与放大器缸体14、放大器活塞12与放大器缸体14的安装配合面之间也存在间隙，高压燃油将随着上述间隙从上部环腔26泄漏进入油腔29并最终通过回油节流孔35流回发动机油箱。如此，可保障油腔29内的燃油量为恒定值。

初始状态时，压电晶体11不通电，放大器活塞12位于最上方位置，此时阀杆23在阀杆弹簧19的力的作用下其阀杆锥面25与喷油器上体3的喷油器上体座面17接触实现线密封，由此使得中间环腔24与上部环腔26不连通而与下部环腔21连通，下部环腔21内的低压燃油经中间环腔24、连通通道20作用在增压活塞上表面55上。因低压腔43与此时增压活塞上表面55上作用的均为来自回油路的低压燃油，在增压活塞弹簧44的力的作用下，增压活塞48位于最上方位置，其顶部与喷油器中间体6接触。我们称此时增压活塞48位于初始位置。此时增压活塞环腔上表面54位置高于增压窗口下沿面52，即此时增压油道47与增压活塞环腔51通过增压窗口53连通。之前提到增压油道47与增压腔45连通，并通过针阀体进油道66连通与盛油槽65连通。而刚才提到增压活塞环腔51内恒为低压流体。故在初始状态时增压腔45、增压油道47、盛油槽65内均为低压流体。

而当增压活塞48位于初始位置时，增压活塞环腔下表面50位置高于喷油第一窗口上沿面41，即增压活塞环腔51不与喷油第一窗口40连通。此时针阀控制腔61内为高压燃油，在针阀控制腔61内的高压燃油压力与针阀弹簧62的弹簧力的作用下，针阀64的针阀锥面68与针阀体67的针阀体座面69接触实现线密封，阻止盛油槽65与喷孔70连通，此时喷油器不喷油。

当压电晶体11通电时，压电晶体11将轴向伸长，放大器活塞12下移挤压油腔29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27受油腔29内液体推挤将移动比放大器活塞12更长的行程，二者移动行程比就为油腔大小端面积比。阀杆23受顶杆27作用克服阀杆弹簧19的力下移直至阀杆肩面18与喷油器中间体6接触实现平面密封，从而隔断中间环腔24与下部环腔21的连通；与此同时，阀杆23的下移使得上部环腔26与中间环腔24连通。上部环腔26内的高压燃油经过连通通道20作用在增压活塞上表面55上，由于之前时刻低压腔43、增压腔45内燃油均为低压，于是增压活塞48在高压燃油的作用下下移。下移过程中首先增压活塞环腔上表面54遮盖住增压窗口53，即切断了增压活塞环腔51与增压油道47的连通。于是增压油道47、增压腔45、盛油槽65及针阀体进油道66构成了一个封闭空间，增压活塞48继续下移将压缩该封闭空间内的燃油，即对该空间内燃油进行增压，于是盛油槽65内的燃油油压将升高。

增压活塞48继续下移，紧接着增压活塞环腔下表面50打开喷油第一窗口40，压力连通通道39内的高压燃油开始经过增压活塞环腔51、连通孔49、低压腔43、回油窗口31流入主回油道34并最终流回油箱。当增压活塞48下移到一定位置时，压力连通通道39内的燃油流出量大于从进油节流孔42的流入量，从而压力连通通道39内燃油压力降低，于是针阀控制腔61内的油压也降低。综上可知，随着增压活塞48的下移，一方面盛油槽65内的压力升高，另一方面针阀控制腔61内的压力降低，当盛油槽65内的燃油压力大于针阀弹簧62与针阀控制腔61内的燃油压力的合力时，针阀64抬起，即针阀锥面68与针阀体座面69脱离，盛油槽65内的增压后的燃油从喷孔70喷出。喷油器开始首次喷油动作。

首次喷油动作开始后，盛油槽65内的燃油压力降低，若持续对压电晶体11通电，增压活塞48将继续下移。当增压活塞环腔51处于喷油第一窗口40与喷油第二窗口42之间，由于构成增压活塞环腔51的槽宽t小于喷油第一窗口45与喷油第二窗口46的最短距离h，此时由于压力连通通道39又与增压活塞环腔51不连通，针阀控制腔61内油压升高，针阀64落座，喷油器结束首次喷油。喷油器结束首次喷油后，盛油槽65内的燃油压力将开始回升，此刻增压活塞48在高压燃油的作用下仍将继续下移对燃油增压。当增压活塞环腔下表面50逐渐打开喷油第二窗口42时，与首次喷油动作类似地，喷油器将再一次进行喷油动作，即喷油器具备多次喷射能力。本领域内的专业人员可以理解的是，通过调整t值与h值的相对大小，可以在单次喷油中得到不同的喷油速率，即当增压活塞48下移先打开喷油第一窗口时，获得较缓的喷油速率，之后增压活塞48继续下移，可以设计使得同时打开喷油第一窗口40与喷油第二窗口42获得较急的喷油速率。我们称喷油器喷油时增压活塞48处于第二位置。综合以上论述可知，当增压活塞48处于第二位置时，增压活塞环腔51至少与喷油第一窗口40、喷油第二窗口42的其中之一连通。增压腔45内安装的限位销46可以防止增压活塞48过分下移，即可以约束最大喷油量。

当期望的燃油量喷入发动机气缸后，压电晶体11断电，放大器活塞12上移，阀杆23在阀杆弹簧19的作用下上移，阀杆锥面25重新与喷油器上体座面17接触实现线密封从而隔断上部环腔26与中间环腔24的连通，并使下部环腔21与中间环腔24连通。于是作用在增压活塞上表面55上的高压燃油通过连通通道20、下部环腔21、回油支路33、主回油道34流回发动机油箱，增压活塞上表面55上油压降低，增压活塞48将在增压活塞弹簧44、增压腔45内油压的作用下上移。此时增压活塞48将依次关闭喷油第二窗口42、喷油第一窗口40并紧接着打开增压窗口53。虽然增压活塞48在上升过程中将再次打开一次喷油第一窗口40，但由于增压活塞48的上移，盛油槽65内的压力已降低，所以此时针阀64不会抬起，喷油器不会喷油。当最终增压活塞环腔上表面54打开增压窗口53时，燃油将通过低压腔43、连通孔49、增压活塞环腔51、增压窗口53流入增压油道47，即向增压油道47、增压腔45、盛油槽65等空间内补充燃油。如此，增压活塞48回到初始位置，完成一次喷油循环。

在之前提到的喷油器的喷射过程中，当压电晶体11由通电变为断电时，增压活塞48将停止向下运动并开始向上运动，在增压活塞48由向下运动到停止的瞬间，由于其运动速率发生改变，将产生一个压力波，该压力波会短暂阻止增压活塞48上移，甚至造成增压活塞48继续下移一小段距离(不与或直至与限位销46接触)，从而使超过设计要求的喷油量从喷油器喷出。为解决此问题，在喷油器中间体6上安装有单向阀组件7，在增压活塞48停启瞬间产生的压力波作用在钢球57上，使钢球57受力大于单向阀弹簧59的预紧力时，钢球57将从单向阀壳体56的座面上抬起使得压力波引起的残余高压将更快地通过单向阀组件7疏导入下部环腔21并最终经回油支路33泄走。如此可以一方面防止过量燃油的喷射，另一方面还可以提高整个喷油器的响应速度。显然，单向阀组件7的开启压力设定上大于从主进油路15进入喷油器的高压燃油压力。

Claims (7)

1.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、喷嘴组件，油器上体、喷油器中间体和喷油器下体自上而下设置，喷油器上体上开设燃油进口和回油口；

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，喷油器上体里设置主进油路、主回油道、增压进油道，主进油路分别连通燃油进口和增压进油道，增压进油道连通上部环腔，喷油器中间体里设置连通通道，连通通道连通中部环腔，主回油道连通回油路，并通过回流节流孔连通放大器弹簧腔，喷油器中间体里设置回油支路，回油支路分别连通主回油道和下部环腔；

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，喷油器下体里开有喷油第一窗口、喷油第二窗口、增压窗口、回油窗口、压力连通通道、增压油道，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，增压活塞环腔与低压腔之间通过连通孔相通，低压腔通过回油窗口连通回油道，回油道连通主回油道，增压油道分别连通增压腔和增压窗口，喷油第一窗口、喷油第二窗口分别连通压力连通通道，压力连通通道通过进油节流孔连通主进油路，增压活塞上表面与连通通道相通；

所述喷嘴组件包括针阀体、针阀，针阀位于针阀体并与针阀体之间形成盛油槽，针阀体里设置针阀体进油道，针阀体进油道分别连通盛油槽和增压油道，针阀体下端部设置喷孔，针阀上端套有针阀弹簧，针阀弹簧位于喷油器下体里的针阀控制腔里。

2.根据权利要求1所述的液力增压式压电喷油器，其特征是：还包括单向阀组件，所述单向阀组件包括单向阀壳体、钢球、单向阀弹簧座、单向阀弹簧，单向阀壳体位于喷油器中间体里，单向阀壳体的底部开有通孔，通孔与增压活塞上表面相通，单向阀弹簧、单向阀弹簧座和钢球自上而下设置在单向阀壳体里，钢球在单向阀弹簧的作用下压在单向阀壳体底部的通孔上。

3.根据权利要求1或2所述的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；喷油第一窗口、喷油第二窗口与压力连通通道接通的孔的直径大于进油节流孔的直径；喷油器下体上安装限定增压活塞位置的有限位销。

4.根据权利要求1或2所述的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，中间环腔与上部环腔不连通而与下部环腔连通，下部环腔内的低压燃油经中间环腔、连通通道作用在增压活塞上表面上；此时增压活塞环腔上表面位置高于增压窗口下沿面，即此时增压油道与增压活塞环腔通过增压窗口连通；

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第一窗口上沿面，即增压活塞环腔不与喷油第一窗口连通；在针阀控制腔内的高压燃油压力与针阀弹簧的弹簧力的作用下，针阀与针阀体实现线密封，阻止盛油槽与喷孔连通；

压电晶体通电时，压电晶体带动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将移动，阀杆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，阀杆的下移使得上部环腔与中间环腔连通，上部环腔内的高压燃油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞下移；下移过程中首先增压活塞环腔上表面遮盖住增压窗口，即切断增压活塞环腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽及针阀体进油道构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的燃油，即对该空间内燃油进行增压；增压活塞继续下移，增压活塞环腔下表面打开喷油第一窗口，压力连通通道内的高压燃油经过增压活塞环腔、连通孔、低压腔、回油窗口流入主回油道并最终流回油箱；增压活塞持续下移，当盛油槽内的燃油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的燃油压力的合力时，针阀抬起，盛油槽内的增压后的燃油从喷孔喷出，开始首次喷油动作；

首次喷油动作开始后，持续对压电晶体通电，增压活塞继续下移；当增压活塞环腔处于喷油第一窗口与喷油第二窗口之间，针阀落座，首次喷油结束；增压活塞在高压燃油的作用下继续下移对燃油增压，当增压活塞环腔下表面打开喷油第二窗口时，再一次进行喷油动作；

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燃油通过连通通道、下部环腔、回油支路、主回油道流回发动机油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移；增压活塞依次关闭喷油第二窗口、喷油第一窗口并打开增压窗口；当增压活塞环腔上表面打开增压窗口时，燃油通过低压腔、连通孔、增压活塞环腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽等空间内补充燃油，增压活塞回到初始位置，完成一次喷油循环。

5.根据权利要求3所述的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，中间环腔与上部环腔不连通而与下部环腔连通，下部环腔内的低压燃油经中间环腔、连通通道作用在增压活塞上表面上；此时增压活塞环腔上表面位置高于增压窗口下沿面，即此时增压油道与增压活塞环腔通过增压窗口连通；

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第一窗口上沿面，即增压活塞环腔不与喷油第一窗口连通；在针阀控制腔内的高压燃油压力与针阀弹簧的弹簧力的作用下，针阀与针阀体实现线密封，阻止盛油槽与喷孔连通；

压电晶体通电时，压电晶体带动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将移动，阀杆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，阀杆的下移使得上部环腔与中间环腔连通，上部环腔内的高压燃油经过连通通道作用在增压活塞上表面上，增压活塞下移；下移过程中首先增压活塞环腔上表面遮盖住增压窗口，即切断增压活塞环腔与增压油道的连通，增压油道、增压腔、盛油槽及针阀体进油道构成封闭空间，增压活塞继续下移压缩该封闭空间内的燃油，即对该空间内燃油进行增压；增压活塞继续下移，增压活塞环腔下表面打开喷油第一窗口，压力连通通道内的高压燃油经过增压活塞环腔、连通孔、低压腔、回油窗口流入主回油道并最终流回油箱；增压活塞持续下移，当盛油槽内的燃油压力大于针阀弹簧与针阀控制腔内的燃油压力的合力时，针阀抬起，盛油槽内的增压后的燃油从喷孔喷出，开始首次喷油动作；

首次喷油动作开始后，持续对压电晶体通电，增压活塞继续下移；当增压活塞环腔处于喷油第一窗口与喷油第二窗口之间，针阀落座，首次喷油结束；增压活塞在高压燃油的作用下继续下移对燃油增压，当增压活塞环腔下表面打开喷油第二窗口时，再一次进行喷油动作；

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燃油通过连通通道、下部环腔、回油支路、主回油道流回发动机油箱，增压活塞在增压活塞弹簧、增压腔内油压的作用下上移；增压活塞依次关闭喷油第二窗口、喷油第一窗口并打开增压窗口；当增压活塞环腔上表面打开增压窗口时，燃油通过低压腔、连通孔、增压活塞环腔、增压窗口流入增压油道，即向增压油道、增压腔、盛油槽等空间内补充燃油，增压活塞回到初始位置，完成一次喷油循环。

6.根据权利要求4所述的液力增压式压电喷油器，其特征是：在燃油喷射过程中，当压电晶体由通电变为断电时，在增压活塞停启瞬间产生的压力波作用在钢球上，使钢球受力大于单向阀弹簧的预紧力时，钢球从单向阀壳体的座面上抬起使得压力波引起的残余高压地通过单向阀组件疏导入下部环腔并最终经回油支路泄走。

7.根据权利要求5所述的液力增压式压电喷油器，其特征是：在燃油喷射过程中，当压电晶体由通电变为断电时，在增压活塞停启瞬间产生的压力波作用在钢球上，使钢球受力大于单向阀弹簧的预紧力时，钢球从单向阀壳体的座面上抬起使得压力波引起的残余高压地通过单向阀组件疏导入下部环腔并最终经回油支路泄走。