本發(fā)明涉及柴油機(jī)用電控共軌系統(tǒng)，特別涉及一種噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器。本發(fā)明還涉及一種用于該噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器的控制方法。

背景技術(shù)：

1、電控噴油器是燃油噴射正時、持續(xù)期、噴油量控制的最終執(zhí)行器，在降低柴油機(jī)油耗、燃燒噪聲、碳煙排放等方面有著直接的影響。為了滿足日益嚴(yán)厲的排放法規(guī)的要求，共軌噴油器的噴射精度和噴射柔性要求也越來越高。

2、在實(shí)際使用中，噴油規(guī)律是影響柴油發(fā)電機(jī)排放的主要因素。理想的噴油規(guī)律要求噴射初期緩慢，噴油速率不能太高，以降低最高燃燒溫度和壓力上升率，抑制氮氧化合物的生成和降低燃燒噪聲。在噴射中期采用高噴射壓力和高噴油速率，以加快燃燒速度，防止生成微粒和提高熱效率。噴射后期要求迅速結(jié)束噴油，防止在較低的噴油壓力和噴油速率下燃油霧化變差，導(dǎo)致燃燒不完全，而使hc和pm排放增加。

3、現(xiàn)有的噴油器結(jié)構(gòu)設(shè)計固定，噴油規(guī)律波形固化，導(dǎo)致噴油器能夠匹配的柴油機(jī)規(guī)格有限，并且該結(jié)構(gòu)的噴油器不能兼顧全工況范圍的燃燒對噴射速度的需求，從而導(dǎo)致部分負(fù)荷下的燃燒效率偏低，燃燒排放較大。

4、為了解決上述缺陷，將燃油直接噴射機(jī)構(gòu)改進(jìn)為壓電式噴油器，借助壓電執(zhí)行器驅(qū)動噴油嘴針閥，并要求壓電執(zhí)行器與噴油嘴針閥之間無間隙耦合，但是由于壓電式噴油器由熱引起的長度變化難以保持上述的無間隙耦合，在壓電執(zhí)行器與噴油嘴針閥的空行程較小時，不能完全關(guān)閉噴油嘴針閥，導(dǎo)致密封失效。當(dāng)壓電執(zhí)行器與噴油嘴針閥之間的空行程太大時，導(dǎo)致用于觸發(fā)壓電式噴油器的觸發(fā)能量提高，提高能耗。

5、此外，采用上述的壓電式噴油器直接控制噴油嘴針閥的結(jié)構(gòu)除了具有上述缺陷外，還不具有針閥的獨(dú)立開啟或關(guān)閉的特性，使得噴油率柔性可控難以真正實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器，以能夠?qū)崿F(xiàn)對噴油嘴噴油速率的快速控制和響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對燃燒的精準(zhǔn)和柔性控制，提高燃燒效率，降低燃燒排放。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器，包括第一腔室，所述第一腔室內(nèi)容置有壓電執(zhí)行器；

4、第二腔室，所述第二腔室內(nèi)容置有噴油嘴針閥，所述第二腔室包括靠近噴油口一端的高壓腔室，以及與所述高壓腔室間隔設(shè)置的控制腔室；

5、所述高壓腔室與高壓油路連通；

6、所述控制腔室內(nèi)設(shè)有與所述高壓油路連通的第一連通通道，以及可通斷地連通在低壓油路上的第二連通通道；

7、所述第二連通通道與所述第一腔室之間設(shè)有通斷閥芯，以及用于容置所述通斷閥芯的第三腔室；

8、因所述壓電執(zhí)行器通斷電而靠近或遠(yuǎn)離所述通斷閥芯，以使所述通斷閥芯封堵或打開所述第三腔室，所述第三腔室與所述低壓油路連通；

9、所述第二連通通道的流量大于所述第一連通通道。

10、進(jìn)一步的，所述控制腔室內(nèi)設(shè)有第一彈性件，所述第一彈性件套設(shè)在所述噴油嘴針閥頂部；

11、所述高壓腔室與所述控制腔室之間設(shè)有連通兩者的密封腔室，所述密封腔室與所述噴油嘴針閥適配相連；

12、當(dāng)所述高壓腔室的壓強(qiáng)大于所述控制腔室時，且所述高壓腔室施加在所述噴油嘴針閥上的液壓力大于所述控制腔室施加在所述噴油嘴針閥上的液壓力與第一彈性件的預(yù)緊力的合力時，所述噴油嘴針閥向所述控制腔室的方向移動，所述第一彈性件蓄能壓縮，呈噴油狀態(tài)；

13、當(dāng)所述高壓腔室施加在所述噴油嘴針閥上的液壓力小于所述控制腔室施加在所述噴油嘴針閥上的液壓力與所述第一彈性件的預(yù)緊力的合力時，所述第一彈性件釋能推動所述噴油嘴針閥封堵所述噴油口，呈封堵狀態(tài)。

14、進(jìn)一步的，所述第一連通通道上設(shè)有第一節(jié)流孔，所述第二連通通道上設(shè)有第二節(jié)流孔；所述第一節(jié)流孔的流量為q1，所述第二節(jié)流孔的流量為q2；

15、0.2＜q1：q2＜1。

16、進(jìn)一步的，所述第三腔室內(nèi)設(shè)有套設(shè)在所述通斷閥芯上的第二彈性件，所述通斷閥芯上設(shè)有用于抵接所述第二彈性件的抵接部；

17、所述壓電執(zhí)行器通電伸長時，所述抵接部被驅(qū)動抵壓所述第二彈性件下移，以使所述低壓油路與所述第三腔室連通，所述控制腔室的壓強(qiáng)小于所述高壓腔室。

18、進(jìn)一步的，所述壓電執(zhí)行器的一端連接有傳遞塊，所述傳遞塊上設(shè)有第三彈性件；

19、當(dāng)所述壓電執(zhí)行器通電伸長時，所述傳遞塊被驅(qū)使下移而使所述第三彈性件變形蓄能。

20、進(jìn)一步的，所述傳遞塊徑向設(shè)有密封圈，所述密封圈用于密封第一腔室。

21、進(jìn)一步的，所述傳遞塊與所述通斷閥芯之間設(shè)有傳遞桿，所述傳遞桿一端與所述傳遞塊抵接，另一端與所述通斷閥芯抵接。

22、進(jìn)一步的，所述噴油器還包括上下扣合的噴油主體和鎖緊件；

23、所述第一腔室成型在所述噴油主體上，所述壓電執(zhí)行器以及所述傳遞塊均設(shè)置在所述第一腔室內(nèi)；

24、所述鎖緊件內(nèi)部形成空腔，所述空腔內(nèi)自上而下依次設(shè)置有導(dǎo)向座、閥座、閥體、以及油嘴；

25、所述噴油口設(shè)于所述油嘴底部，所述油嘴部分突出于所述鎖緊件；

26、所述第二腔室成型在所述油嘴內(nèi)，所述第一連通通道和所述第二連通通道間隔設(shè)置在所述閥體內(nèi)；

27、所述傳遞桿設(shè)于所述導(dǎo)向座內(nèi)，所述第三腔室成型在所述閥座內(nèi)，所述通斷閥芯設(shè)于所述閥座內(nèi)。

28、進(jìn)一步的，所述高壓油路依次貫通所述噴油主體、所述導(dǎo)向座、所述閥座、所述閥體，并部分貫通所述油嘴；

29、所述低壓油路依次貫通所述噴油主體和所述導(dǎo)向座，所述導(dǎo)向座朝向所述閥座的一面成型有開口腔，所述開口腔覆蓋在所述第三腔室的上方。

30、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

31、本發(fā)明所述的噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器，通過將高壓腔室與高壓油路連通，第一連通通道連通高壓油路和控制腔室，控制腔室通過第二連通通道與第三腔室連通，從而使控制腔室中的輸送油不斷流至低壓油路中，以使控制腔室的油壓逐漸降低，因高壓腔室與控制腔室的壓差推動噴油嘴針閥上移而實(shí)現(xiàn)噴油。并通過在第三腔室設(shè)置通斷閥芯，壓電執(zhí)行器通電而靠近或遠(yuǎn)離通斷閥芯，以使通斷閥芯封堵或打開第三腔室，從而實(shí)現(xiàn)自動噴油和封堵。

32、如此設(shè)置，能夠因壓電執(zhí)行器的通斷電實(shí)現(xiàn)噴油口噴油或封堵，從而縮短噴射響應(yīng)時間，減少燃油噴射時的持續(xù)期，提高發(fā)動機(jī)的功率密度。并且，可根據(jù)對壓電執(zhí)行器的電壓進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)通斷閥芯與第三腔室之間間隙大小的改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)噴射速率可變，適應(yīng)噴射初期，噴射中期，噴射后期對噴油速率調(diào)整的快速響應(yīng)需求，既可以減少排放，又提高燃燒效率。

33、此外，通過設(shè)置第一節(jié)流孔的流量為q1，第二節(jié)流孔的流量為q2，0.2＜q1：q2＜1，保證第二連通通道的流量大于第一連通通道，為控制腔室的油壓降低提供前提條件，由于流量比一定，控制腔室的油壓變化直接受通斷閥芯與第三腔室的間隙大小的影響，因此，通過調(diào)整壓電執(zhí)行器的電壓即可快速調(diào)整噴油速率，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)需求。

34、另外，通過設(shè)置第三彈性件，能夠?qū)弘妶?zhí)行器進(jìn)行緩沖，減少遲滯現(xiàn)象。通過在傳遞塊徑向設(shè)置密封圈，避免油液進(jìn)入第一腔室，避免壓電執(zhí)行器被損壞。

35、本發(fā)明的另一目的在于提出一種噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器的控制方法，采用如上所述的噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器，包括如下步驟：

36、步驟一，組裝所述噴油器；

37、步驟二，將高壓油路與噴油泵連通，低壓油路與輸油泵連通；

38、步驟三，設(shè)定預(yù)定電壓，對壓電執(zhí)行器通電，控制腔室的油壓下降，下降至噴油嘴針閥所受合力為上移方向，噴油嘴針閥上移呈噴油狀態(tài)，噴油口進(jìn)行噴油；

39、步驟四，對壓電執(zhí)行器施加不同強(qiáng)度的電場，對噴油器的噴油速率進(jìn)行可變控制；

40、通過需要獲得的應(yīng)變s，根據(jù)應(yīng)變與電場公式推算得到電場e的數(shù)值；

41、應(yīng)變s與電場e的關(guān)系式為：s＝de，

42、式中，比例常數(shù)d稱為壓電應(yīng)變常數(shù)，d單位為米/伏(m/v)，而e為電場電壓，e的單位為v；

43、步驟五，對壓電執(zhí)行器斷電，控制腔室的油壓上升，上升至噴油嘴針閥所受合力為下降方向，噴油嘴針閥下降呈封堵狀態(tài)，噴油口不噴油。

44、本發(fā)明所述的噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器的控制方法，通過設(shè)置如上所述的噴油速率可變的快速響應(yīng)噴油器，能夠通過調(diào)整施加在壓電執(zhí)行器上的電壓適應(yīng)噴油前期，噴油中期，噴油后期不同階段的噴油速率的適時調(diào)整，并保證快速關(guān)閉噴油口，避免燃燒不完全，降低hc和pm的排放。