端面凸輪旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)直驅(qū)的高壓共軌噴油器控制閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)燃油噴射系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及端面凸輪旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)直驅(qū)的高壓共軌噴油器控制閥。
【背景技術(shù)】
[0002]笨重、噪音大、噴黑煙，令許多人對柴油機(jī)的直觀印象不佳，經(jīng)過多年的研宄和新技術(shù)應(yīng)用，現(xiàn)代柴油機(jī)的現(xiàn)狀已與往日不可同喻?，F(xiàn)代柴油機(jī)一般采用電控噴射、共軌、渦輪增壓中冷等技術(shù)，在重量、噪音、煙度方面已取得重大突破，達(dá)到了汽油機(jī)的水平。為了使負(fù)荷調(diào)節(jié)更加精確，產(chǎn)生了共軌技術(shù)。共軌技術(shù)是指高壓油泵、壓力傳感器和電控單元組成的閉環(huán)系統(tǒng)，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開的一種供油方式，高壓油泵把高壓燃油輸送到公共供油管，通過對公共供油管內(nèi)的油壓實(shí)現(xiàn)精確控制，可以大幅度減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，因此也就減少了傳統(tǒng)柴油機(jī)的缺陷。電控單元作用于噴油器電磁閥上的脈沖信號(hào)控制燃油的噴射過程。噴油量的大小取決于燃油軌中的油壓和電磁閥開啟時(shí)間的長短，及噴油嘴液體流動(dòng)特性。共軌不但保持了燃油壓力，還消除了壓力波動(dòng)，壓力從200?2000bar彈性調(diào)節(jié)，最小噴射量可控制在0.5mm3,減小了煙度和NOX的排放。
[0003]高壓共軌式燃油噴射系統(tǒng)是目前柴油機(jī)廣泛采用的燃油噴射系統(tǒng)，它通過高壓油泵將燃油輸送到高壓共軌管內(nèi)，并將噴油器連接到共軌管上，利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的電子控制單元控制噴油器上的高速開關(guān)閥動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燃油按照一定規(guī)律噴射的功能。
[0004]傳統(tǒng)的高速開關(guān)閥通常選用直線運(yùn)動(dòng)的電磁鐵作為驅(qū)動(dòng)元件控制動(dòng)鐵芯的吸合或分離，從而實(shí)現(xiàn)閥口的開啟與閉合，其具體存在以下不足:
[0005](I)為了實(shí)現(xiàn)高速開關(guān)的功能，需要為電磁鐵螺線管頻繁地通電與斷電，使電磁鐵的吸合力根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律快速變化。
[0006](2)由于動(dòng)鐵芯的運(yùn)動(dòng)慣性以及與電磁鐵的反作用力的影響，使電磁閥的響應(yīng)速度難以提高。
[0007](3)為了獲得較大的電磁吸合力，需要通入較高的電流，這也使得驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)的電磁螺線管發(fā)熱嚴(yán)重，無法滿足更高的頻率要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供端面凸輪旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)直驅(qū)的高壓共軌噴油器控制閥，實(shí)現(xiàn)噴油器控制閥的高速開關(guān)功能。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0010]端面凸輪旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)直驅(qū)的高壓共軌噴油器控制閥，包括伺服電機(jī)1，伺服電機(jī)I固定在上閥體2上端，伺服電機(jī)I的輸出軸深入到上閥體2內(nèi)，伺服電機(jī)I的輸出軸和端面凸輪5連接，端面凸輪5上部外圓安裝有深溝球軸承3，深溝球軸承3的外圓緊貼上閥體2的內(nèi)圓，端面凸輪5底面為呈周期性變化的曲面，曲面的輪廓為四個(gè)幅值頻率相位均相等的余弦曲線，曲面上開有圓形滾動(dòng)體軌道，端面凸輪5下部和凸輪從動(dòng)子6配合，凸輪從動(dòng)子6為盤形，其上端每90°間隔有一個(gè)圓柱臺(tái)，柱臺(tái)頂部開有球槽，滾動(dòng)體鋼球22下部嵌入到球槽中，上部被凸輪從動(dòng)子6的下部連接的球閥彈簧10的彈力壓在端面凸輪5的圓形滾動(dòng)體軌道內(nèi)，凸輪從動(dòng)子6的外圓兩側(cè)、上閥體2內(nèi)孔與凸輪從動(dòng)子6外圓對應(yīng)的位置上均開有鍵槽，防轉(zhuǎn)平鍵23安裝在該鍵槽中，球閥7與凸輪從動(dòng)子6下部剛性連接，針閥上閥芯套筒9安裝在球閥7的正下方，針閥上閥芯套筒9中心有一個(gè)與球閥閥座8直徑相等的圓柱形凹槽，球閥閥座8嵌入到該凹槽中，針閥上閥芯套筒9外部套有密封圈12，密封圈12與上閥體2接觸并構(gòu)成密封，上閥體2插入到中閥體11中；
[0011]所述的中閥體11內(nèi)部設(shè)有圓柱形空腔，針閥上閥芯13安裝在該空腔內(nèi)，針閥上閥芯13插入到針閥上閥芯套筒9中，但未頂?shù)结橀y上閥芯套筒9頂端，與針閥上閥芯套筒9頂端之間形成的空腔稱為控制腔20，中閥體11兩側(cè)分別設(shè)有燃油入口 18與燃油回油口 19、中閥體11和下閥體17連接，燃油入口 18通過中閥體11和下閥體17內(nèi)部的導(dǎo)流孔直接連通至下閥體內(nèi)腔21，針閥下閥芯14插入到下閥體17中，直接控制噴油器出油口的開啟與閉合，針閥下閥芯14的上端插入到針閥下閥芯套筒15內(nèi)部，針閥下閥芯套筒15上端被針閥彈簧16頂在中閥體11的下端，針閥上閥芯13與針閥下閥芯14在針閥下閥芯套筒15內(nèi)部直接接觸，針閥上閥芯13與針閥下閥芯14共同連接構(gòu)成針閥閥芯。
[0012]所述的端面凸輪旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)直驅(qū)的高壓共軌噴油器控制閥的控制方法為:當(dāng)電子控制單元還未向噴油器發(fā)出控制信號(hào)時(shí)，噴油器處于初始位置狀態(tài)，此時(shí)球閥7落座在球閥閥座8上，滾動(dòng)體鋼球22位于端面凸輪5曲面上的最高點(diǎn)，球閥彈簧10的壓縮量達(dá)到最大，中閥體11與上閥體2之間的流道處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)控制腔20內(nèi)部壓力與共軌管內(nèi)壓力相同，因控制腔20內(nèi)的燃油作用面積大于下閥體內(nèi)腔21內(nèi)的作用面積，針閥閥芯受向下方向的液壓力大于向上方向的液壓力，針閥閥芯整體被向下壓，噴油器出油口處于關(guān)閉狀態(tài)；伺服電機(jī)I得到控制信號(hào)并拖動(dòng)端面凸輪5旋轉(zhuǎn)，當(dāng)滾動(dòng)體鋼球22位于端面凸輪5曲面上的最低點(diǎn)時(shí)，球閥開口達(dá)到最大，控制腔20內(nèi)部壓力降低并小于下閥體內(nèi)腔21內(nèi)的壓力，針閥閥芯被抬起，噴油器出油口打開，實(shí)現(xiàn)燃油噴射功能；端面凸輪5繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，滾動(dòng)體鋼球22重新回到最高點(diǎn)，球閥7關(guān)閉，控制腔20內(nèi)部壓力回升，重新將針閥閥芯壓到下閥體17下端，噴油口關(guān)閉，完成一次噴油過程，端面凸輪5每旋轉(zhuǎn)90°噴油器完成一次噴油，旋轉(zhuǎn)一周則噴油器完成四次噴油。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面:
[0014](I)無需為驅(qū)動(dòng)元件頻繁地通電與斷電，只需為伺服電機(jī)I持續(xù)通電，同時(shí)調(diào)整伺服電機(jī)I的轉(zhuǎn)速即可控制噴油器的噴油規(guī)律；
[0015](2)由于端面凸輪的曲面輪廓是四條完整的余弦曲線，端面凸輪每旋轉(zhuǎn)一周便可實(shí)現(xiàn)四次噴油過程，極大提高了噴油閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)噴油器高速開關(guān)的目的；
[0016](3)未采用電磁鐵等驅(qū)動(dòng)元件，因此無需為噴油閥提供大電流驅(qū)動(dòng)，減小了噴油器的發(fā)熱量。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明噴油器處于初始位置狀態(tài)，凸輪從動(dòng)子6處于最低位置，針閥閥芯壓在下閥體17底端時(shí)的示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明噴油器的凸輪從動(dòng)子6處于最高位置，針閥閥芯被抬起的示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明噴油器的凸輪從動(dòng)子6處于最低位置，針閥閥芯被抬起的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0022]如圖1所示，端面凸輪旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)直驅(qū)的高壓共軌噴油器控制閥，包括伺服電機(jī)1，伺服電機(jī)I固定在上閥體2上端，并通過上閥體2上端的開口實(shí)現(xiàn)定位，伺服電機(jī)I的輸出軸深入到上閥體2內(nèi)，伺服電機(jī)I的輸出軸上開有鍵槽并安裝有平鍵4，伺服電機(jī)I通過鍵連接方式與端面凸輪5實(shí)現(xiàn)連接，伺服電機(jī)I高速旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)端面凸輪5 —同旋轉(zhuǎn)，端面凸輪5上部外圓安裝有深溝球軸承3，深溝球軸承3的外圓緊貼上閥體2的內(nèi)圓，深溝球軸承3端面則依靠端面凸輪5的肩部實(shí)現(xiàn)定位，端面凸輪5的底面是一個(gè)呈周期性變化的曲面，曲面輪廓是四個(gè)幅值頻率相位均相等的余弦曲線，曲面上開有圓形的滾動(dòng)體軌道，滾動(dòng)體鋼球22在該軌道內(nèi)滾動(dòng)，端面凸輪5下部和凸輪從動(dòng)子6配合，凸輪從動(dòng)子6為盤形，其上端每間隔90°有一個(gè)圓柱臺(tái)，圓柱臺(tái)頂部開有球槽，滾動(dòng)體鋼球22下部嵌入到