阀芯旋转式压电直驱喷油器的制造方法
【专利摘要】本发明属于内燃机燃油喷射系统喷油器领域，具体涉及一种利用陶瓷压电堆电致位移直接驱动喷油嘴阀芯旋转实现喷油开闭的压电直驱式喷油器。本发明利用压电陶瓷材料通电产生位移的特性经过机械式位移放大器将位移放大，并改直线运动为旋转运动带动阀芯控制喷孔开闭，其主要包括喷油器体、压电执行器、顶杆、阀芯、阀座、回位弹簧、微调螺母、密封螺母等。本发明通过旋转式阀芯实现压电执行器直接驱动阀芯，结构简单、反应灵敏、冲击振动小，在节能减排方面有很好的效果。
【专利说明】阀芯旋转式压电直驱喷油器
【技术领域】
[0001]本发明属于内燃机燃油喷射系统喷油器领域，特别是一种利用陶瓷压电堆电致位移直接驱动喷油嘴阀芯旋转实现喷油开闭的压电直驱式喷油器。
【背景技术】
[0002]作为工业、农业、建筑、交通运输等行业主要动力之一的内燃机需求量在迅猛增长并在相当长的时期里发挥重要作用，但内燃机排放对人类的危害已经得到科学及事实证明，是关系到国民体质、子孙后代、拯救地球的大事，所以越来越严格的节能和排放政策势在必行并正在逐步实施。
[0003]喷油器是一种根据不同内燃机要求，将高压油泵来的燃油以一定的喷油压力、喷雾粒度、喷油规律、射程和锥角喷入燃烧室特定位置的装置，是直接影响内燃机性能的核心部件。传统电磁执行器已不能直接满足国IV(欧IV)排放标准，需要增加尾气处理装置，更难满足国V的要求，陶瓷压电执行器替代电磁执行器的已成为趋势。
[0004]压电执行器响应速度快、没有磁滞现象、可重复性好，能充分满足内燃机一个冲程中越来越多燃油喷射次数的需求；但如采用传统的先导式驱动，会使该优势大打折扣，故本发明采用压电直驱式，可以充分发挥陶瓷压电执行器的优势，有效降低燃油消耗、减少排放污染，具有巨大的经济价值和社会价值。
【发明内容】
[0005]基于上述情况，发明了一种利用陶瓷压电堆电致位移直接驱动喷油嘴阀芯旋转实现喷油开闭的压电直驱式喷油器。
[0006]本喷油器基本结构为阀座通过密封螺母与喷油器体相连，在其内部从下往上装有阀芯、顶杆、回位弹簧、压电执行器，并用微调螺母封口。微调螺母可以方便调整压电执行器和顶杆的初始位置。
[0007]顶杆与阀芯上有位移放大和转向结构，其结构为顶杆上有两个带有30°斜面的楔块，楔块插在阀芯上的带有30°斜面的槽中，两斜面接触；当顶杆向下运动时由于斜面作用使阀芯做旋转运动，且由于斜面的倾角为30度，可使行程放大到原行程的1.732倍。
[0008]阀芯回位结构为顶杆推动阀芯做旋转运动后压缩回位弹簧，回位弹簧一端顶在阀芯侧边的槽中，另一端顶在阀座内壁上；当顶杆退回时，回位弹簧迫使阀芯反向旋转复位。
[0009]阀芯下部油槽和阀座喷孔的结构为:阀芯下部椎体侧面均布η个(η根据设计定)纵向槽，阀座上均布η个喷孔，喷孔的直径小于等于槽的宽度；由于喷孔分布直径比上面“位移和转向机构”直径大，所以相当于进一步扩大压电执行器位移。
[0010]本发明的有益效果为:
[0011]1.喷油器采用压电直驱式结构，充分发扬了压电执行器响应速度快、可重复性好的优势，对于节能减排及其有利；
[0012]2.喷油器采用旋转阀芯式结构，结构简单、元器件少，阀芯运动冲击振动小，有利于降低成本、提闻寿命；
[0013]3.喷油器中有两级位移放大机构，可达到压电执行器位移的2.5~3.5倍，有效解决了压电执行器自身位移难以满足行程要求的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1:旋转阀芯式压电直驱喷油器。
[0015]图中标号:1_微调螺母；2_压电执行器；3_喷油器体；4-顶杆；5_回位弹簧；6-阀芯-J-阀座；8-密封螺母
[0016]图2:位移放大与转向机构。
[0017]图中标号:4_顶杆；6-阀芯；41_楔块;42-30。斜面;61_槽;62_30。斜面;63_回
位弹簧槽。
[0018]图3:阀芯下部油槽及阀座喷孔结构。
[0019]图中标号:6_阀芯-J-阀座-M-油槽；71-喷孔。
【具体实施方式】
[0020]本发明提供了一种利用陶瓷压电堆电致位移直接驱动喷油嘴阀芯旋转实现喷油开闭的压电直驱式喷油器，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0021]1.在图1所示实施例中，将阀芯(4)至于阀座(7)中，安装回位弹簧(5)确定其初始轴向位置，同时将顶杆(4)装入阀体(3)中；将阀座(7)顶面与喷油器体(3)底面相贴、轴心对齐并确定顶杆(4)的楔块(41)与阀芯(6)的槽(61)有相对正确位置后，用密封螺母(8)紧定密封；在阀体(3)中装入压电执行器(2)，并用微调螺母(I)封口，调节微调螺母(I)的位置以确保压电执行器正确位置。
[0022]2.在图2所示位移放大与转向结构实施例中，顶杆(4)底部两侧有两个带有30°斜面(42)的楔块(41)，在阀芯(6)与之相应的位置上亦有带有两个带有30°斜面(62)的槽(61);楔块(41)插在槽(61)中，两斜面(42与62)接触；当顶杆⑷向下运动时由于斜面作用使阀芯(6)做旋转运动，且由于斜面(62)的倾角为30度，可使阀芯旋转圆周行程放大到原直线行程的1.732倍。
[0023]3.顶杆(4)推动阀芯(6)旋转喷油后，需复位停止喷油，其实现方法是利用回位弹簧(5)，其一端顶在阀芯(6)侦彳边槽(63)中，另一端顶在阀座内壁上；阀芯(6)做旋转运动时会压缩回位弹簧(5)，而当顶杆(4)退回时，回位弹簧(5)迫使阀芯(6)反向旋转复位。
[0024]4.在图3所示阀芯下部油槽和阀座喷孔的结构实施例中，阀芯(6)下部椎体侧面均布η个(η根据设计定)纵向槽(64)，阀座(7)上均布η个喷孔(71)，喷孔(71)的直径小于等于槽(64)的宽度；当顶杆⑷推动阀芯(6)旋转，喷孔(71)与槽(64)对齐喷油；回位弹簧(5)带动阀芯(6)复位使喷孔(71)与槽(64)错位，停止喷油。
[0025]5.工作过程实施。本发明旋转阀芯式压电直驱喷油器，在正常不喷油状态，阀芯
(6)上的槽(64)与阀座(7)上的喷孔(71)错位，阀芯(6)底部锥面密封喷孔(71);需喷油时，压电执行器(2)通电，电压根据所需推动力和行程确定，其电致位移推动顶杆(4)做向下直线运动，经过顶杆(4)上楔块(41)上30°斜面(42)带动阀芯(6)上槽(61)中的30°斜面(62)将位移放大，并改变运动方向使阀芯(6)做旋转运动；当阀芯(6)上的油槽(63)与阀座(7)上的喷孔(71)逐渐对齐时开始喷油；结束喷油时，压电执行器⑵停止通电，阀芯⑷推动力消失，回位弹簧(5)推动阀芯(6)反向旋转使喷孔(71)与槽(64)错位，停止喷油。
【权利要求】
1.一种阀芯旋转式压电直驱喷油器，其中的核心零部件有喷油器体(3)、压电执行器(2)、顶杆(4)、回位弹簧(5)、阀芯(6)、阀座(7)、密封螺母(8)、微调螺母(I)等。其特征在于:阀座(7)通过密封螺母(8)与喷油器体(3)相连，在其内部从下往上装有阀芯(6)、顶杆(4)、回位弹簧(5)、压电执行器(2)，并用微调螺母(I)封口。
2.根据权利要求1阀芯旋转式压电直驱喷油器，其特征是:压电执行器(2)电致位移推动顶杆(4)做直线运动，经过顶杆(4)与阀芯(6)上的位移放大和转向结构，使阀芯(6)做旋转运动。
3.根据权利要求2阀芯旋转式压电直驱喷油器，其特征是:位移放大与转向结构为顶杆⑷上有两个带有30°斜面(42)的楔块(41)，楔块(41)插在阀芯(6)上的带有30°斜面(62)的槽(61)中，两斜面(42与62)接触；当顶杆(4)向下运动时由于斜面作用使阀芯(6)做旋转运动，且由于斜面(62)的倾角为30度，可使行程放大到原行程的1.732倍。
4.根据权利要求2阀芯旋转式压电直驱喷油器，其特征是:顶杆(4)推动阀芯(6)做旋转运动后压缩回位弹簧(5)，回位弹簧(5) —端顶在阀芯(6)侧边槽(63)中，另一端顶在阀座内壁上；当顶杆⑷退回时，回位弹簧(5)迫使阀芯(6)反向旋转复位。
5.根据权利要求1阀 芯旋转式压电直驱喷油器，其特征是:阀芯(6)下部椎体侧面均布η个(η根据设计定)纵向槽(64)，阀座(7)上均布η个喷孔(71)，喷孔(71)的直径小于等于槽(64)的宽度；当顶杆⑷推动阀芯(6)旋转，喷孔(71)与槽(64)对齐喷油；回位弹簧(5)带动阀芯(6)复位使喷孔(71)与槽(64)错位，停止喷油。
【文档编号】F02M61/12GK103470419SQ201310363412
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】高青风, 俞宏 申请人:浙江展途动力科技有限公司