閥芯旋轉式壓電直驅噴油器的制造方法
【專利摘要】本發明屬于內燃機燃油噴射系統噴油器領域，具體涉及一種利用陶瓷壓電堆電致位移直接驅動噴油嘴閥芯旋轉實現噴油開閉的壓電直驅式噴油器。本發明利用壓電陶瓷材料通電產生位移的特性經過機械式位移放大器將位移放大，并改直線運動為旋轉運動帶動閥芯控制噴孔開閉，其主要包括噴油器體、壓電執行器、頂桿、閥芯、閥座、回位彈簧、微調螺母、密封螺母等。本發明通過旋轉式閥芯實現壓電執行器直接驅動閥芯，結構簡單、反應靈敏、沖擊振動小，在節能減排方面有很好的效果。
【專利說明】閥芯旋轉式壓電直驅噴油器
【技術領域】
[0001]本發明屬于內燃機燃油噴射系統噴油器領域，特別是一種利用陶瓷壓電堆電致位移直接驅動噴油嘴閥芯旋轉實現噴油開閉的壓電直驅式噴油器。
【背景技術】
[0002]作為工業、農業、建筑、交通運輸等行業主要動力之一的內燃機需求量在迅猛增長并在相當長的時期里發揮重要作用，但內燃機排放對人類的危害已經得到科學及事實證明，是關系到國民體質、子孫后代、拯救地球的大事，所以越來越嚴格的節能和排放政策勢在必行并正在逐步實施。
[0003]噴油器是一種根據不同內燃機要求，將高壓油泵來的燃油以一定的噴油壓力、噴霧粒度、噴油規律、射程和錐角噴入燃燒室特定位置的裝置，是直接影響內燃機性能的核心部件。傳統電磁執行器已不能直接滿足國IV(歐IV)排放標準，需要增加尾氣處理裝置，更難滿足國V的要求，陶瓷壓電執行器替代電磁執行器的已成為趨勢。
[0004]壓電執行器響應速度快、沒有磁滯現象、可重復性好，能充分滿足內燃機一個沖程中越來越多燃油噴射次數的需求；但如采用傳統的先導式驅動，會使該優勢大打折扣，故本發明采用壓電直驅式，可以充分發揮陶瓷壓電執行器的優勢，有效降低燃油消耗、減少排放污染，具有巨大的經濟價值和社會價值。
【發明內容】
[0005]基于上述情況，發明了一種利用陶瓷壓電堆電致位移直接驅動噴油嘴閥芯旋轉實現噴油開閉的壓電直驅式噴油器。
[0006]本噴油器基本結構為閥座通過密封螺母與噴油器體相連，在其內部從下往上裝有閥芯、頂桿、回位彈簧、壓電執行器，并用微調螺母封口。微調螺母可以方便調整壓電執行器和頂桿的初始位置。
[0007]頂桿與閥芯上有位移放大和轉向結構，其結構為頂桿上有兩個帶有30°斜面的楔塊，楔塊插在閥芯上的帶有30°斜面的槽中，兩斜面接觸；當頂桿向下運動時由于斜面作用使閥芯做旋轉運動，且由于斜面的傾角為30度，可使行程放大到原行程的1.732倍。
[0008]閥芯回位結構為頂桿推動閥芯做旋轉運動后壓縮回位彈簧，回位彈簧一端頂在閥芯側邊的槽中，另一端頂在閥座內壁上；當頂桿退回時，回位彈簧迫使閥芯反向旋轉復位。
[0009]閥芯下部油槽和閥座噴孔的結構為:閥芯下部椎體側面均布η個(η根據設計定)縱向槽，閥座上均布η個噴孔，噴孔的直徑小于等于槽的寬度；由于噴孔分布直徑比上面“位移和轉向機構”直徑大，所以相當于進一步擴大壓電執行器位移。
[0010]本發明的有益效果為:
[0011]1.噴油器采用壓電直驅式結構，充分發揚了壓電執行器響應速度快、可重復性好的優勢，對于節能減排及其有利；
[0012]2.噴油器采用旋轉閥芯式結構，結構簡單、元器件少，閥芯運動沖擊振動小，有利于降低成本、提聞壽命；
[0013]3.噴油器中有兩級位移放大機構，可達到壓電執行器位移的2.5~3.5倍，有效解決了壓電執行器自身位移難以滿足行程要求的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1:旋轉閥芯式壓電直驅噴油器。
[0015]圖中標號:1_微調螺母；2_壓電執行器；3_噴油器體；4-頂桿；5_回位彈簧；6-閥芯-J-閥座；8-密封螺母
[0016]圖2:位移放大與轉向機構。
[0017]圖中標號:4_頂桿；6-閥芯；41_楔塊;42-30。斜面;61_槽;62_30。斜面;63_回
位彈簧槽。
[0018]圖3:閥芯下部油槽及閥座噴孔結構。
[0019]圖中標號:6_閥芯-J-閥座-M-油槽；71-噴孔。
【具體實施方式】
[0020]本發明提供了一種利用陶瓷壓電堆電致位移直接驅動噴油嘴閥芯旋轉實現噴油開閉的壓電直驅式噴油器，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0021]1.在圖1所示實施例中，將閥芯(4)至于閥座(7)中，安裝回位彈簧(5)確定其初始軸向位置，同時將頂桿(4)裝入閥體(3)中；將閥座(7)頂面與噴油器體(3)底面相貼、軸心對齊并確定頂桿(4)的楔塊(41)與閥芯(6)的槽(61)有相對正確位置后，用密封螺母(8)緊定密封；在閥體(3)中裝入壓電執行器(2)，并用微調螺母(I)封口，調節微調螺母(I)的位置以確保壓電執行器正確位置。
[0022]2.在圖2所示位移放大與轉向結構實施例中，頂桿(4)底部兩側有兩個帶有30°斜面(42)的楔塊(41)，在閥芯(6)與之相應的位置上亦有帶有兩個帶有30°斜面(62)的槽(61);楔塊(41)插在槽(61)中，兩斜面(42與62)接觸；當頂桿⑷向下運動時由于斜面作用使閥芯(6)做旋轉運動，且由于斜面(62)的傾角為30度，可使閥芯旋轉圓周行程放大到原直線行程的1.732倍。
[0023]3.頂桿(4)推動閥芯(6)旋轉噴油后，需復位停止噴油，其實現方法是利用回位彈簧(5)，其一端頂在閥芯(6)偵彳邊槽(63)中，另一端頂在閥座內壁上；閥芯(6)做旋轉運動時會壓縮回位彈簧(5)，而當頂桿(4)退回時，回位彈簧(5)迫使閥芯(6)反向旋轉復位。
[0024]4.在圖3所示閥芯下部油槽和閥座噴孔的結構實施例中，閥芯(6)下部椎體側面均布η個(η根據設計定)縱向槽(64)，閥座(7)上均布η個噴孔(71)，噴孔(71)的直徑小于等于槽(64)的寬度；當頂桿⑷推動閥芯(6)旋轉，噴孔(71)與槽(64)對齊噴油；回位彈簧(5)帶動閥芯(6)復位使噴孔(71)與槽(64)錯位，停止噴油。
[0025]5.工作過程實施。本發明旋轉閥芯式壓電直驅噴油器，在正常不噴油狀態，閥芯
(6)上的槽(64)與閥座(7)上的噴孔(71)錯位，閥芯(6)底部錐面密封噴孔(71);需噴油時，壓電執行器(2)通電，電壓根據所需推動力和行程確定，其電致位移推動頂桿(4)做向下直線運動，經過頂桿(4)上楔塊(41)上30°斜面(42)帶動閥芯(6)上槽(61)中的30°斜面(62)將位移放大，并改變運動方向使閥芯(6)做旋轉運動；當閥芯(6)上的油槽(63)與閥座(7)上的噴孔(71)逐漸對齊時開始噴油；結束噴油時，壓電執行器⑵停止通電，閥芯⑷推動力消失，回位彈簧(5)推動閥芯(6)反向旋轉使噴孔(71)與槽(64)錯位，停止噴油。
【權利要求】
1.一種閥芯旋轉式壓電直驅噴油器，其中的核心零部件有噴油器體(3)、壓電執行器(2)、頂桿(4)、回位彈簧(5)、閥芯(6)、閥座(7)、密封螺母(8)、微調螺母(I)等。其特征在于:閥座(7)通過密封螺母(8)與噴油器體(3)相連，在其內部從下往上裝有閥芯(6)、頂桿(4)、回位彈簧(5)、壓電執行器(2)，并用微調螺母(I)封口。
2.根據權利要求1閥芯旋轉式壓電直驅噴油器，其特征是:壓電執行器(2)電致位移推動頂桿(4)做直線運動，經過頂桿(4)與閥芯(6)上的位移放大和轉向結構，使閥芯(6)做旋轉運動。
3.根據權利要求2閥芯旋轉式壓電直驅噴油器，其特征是:位移放大與轉向結構為頂桿⑷上有兩個帶有30°斜面(42)的楔塊(41)，楔塊(41)插在閥芯(6)上的帶有30°斜面(62)的槽(61)中，兩斜面(42與62)接觸；當頂桿(4)向下運動時由于斜面作用使閥芯(6)做旋轉運動，且由于斜面(62)的傾角為30度，可使行程放大到原行程的1.732倍。
4.根據權利要求2閥芯旋轉式壓電直驅噴油器，其特征是:頂桿(4)推動閥芯(6)做旋轉運動后壓縮回位彈簧(5)，回位彈簧(5) —端頂在閥芯(6)側邊槽(63)中，另一端頂在閥座內壁上；當頂桿⑷退回時，回位彈簧(5)迫使閥芯(6)反向旋轉復位。
5.根據權利要求1閥 芯旋轉式壓電直驅噴油器，其特征是:閥芯(6)下部椎體側面均布η個(η根據設計定)縱向槽(64)，閥座(7)上均布η個噴孔(71)，噴孔(71)的直徑小于等于槽(64)的寬度；當頂桿⑷推動閥芯(6)旋轉，噴孔(71)與槽(64)對齊噴油；回位彈簧(5)帶動閥芯(6)復位使噴孔(71)與槽(64)錯位，停止噴油。
【文檔編號】F02M61/12GK103470419SQ201310363412
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】高青風, 俞宏 申請人:浙江展途動力科技有限公司