组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置的制造方法
专利名称:组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供组合式机械喷油?增压压电喷气混合燃料喷射装置，包括燃气增压部分、调压弹簧、压电控制部分、机械式喷嘴、燃气喷嘴、进气通道、进油油道等。本实用新型燃气增压部分利用增压电磁阀控制增压活塞的运动实现燃气增压，燃气增压定时可控，可以快速实现燃气增压喷射和燃气无增压喷射的切换，满足双燃料发动机不同功率对燃气喷射压力的不同要求；机械式喷嘴实现燃油喷射，压电控制部分利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，能够实现纯燃油喷射和燃油/燃气双燃料喷射的切换；燃气喷嘴的针阀腔和针阀偶件处的燃油为同一种油，油压相等，避免了针阀偶件处的燃油静态泄漏。
【专利说明】
组合式机械喷油-増压压电喷气混合燃料喷射装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及的是一种燃料喷射装置，具体地说是双燃料发动机燃料喷射装置。
【背景技术】
[0002]发展发动机替代燃料是解决能源短缺和环境污染问题非常有效地手段之一。气体燃料因储量丰富、价格低廉和污染排放低等优点成为具有良好发展前景的发动机替代燃料。只采用一种气体燃料的气体发动机虽然排放清洁，但所用气体燃料能源密度低，燃料消耗大，使用方向受限;而采用柴油作为引燃油，气体燃料作为主燃料的双燃料发动机使用时可以在两种燃料之间灵活切换，燃料替代率高，具有较好的动力性、经济性和排放性。
[0003]现有的缸内直喷双燃料发动机多采用电磁式燃气喷嘴和机械式喷嘴实现双燃料喷射，燃气增压多采用高压栗压缩燃气到规定压力，存在的不足之处有:燃气喷嘴和机械式喷嘴独立安装在缸盖上，尺寸和安装位置受缸盖限制;高压栗结构复杂，从栗端到燃气喷嘴的传输管道长，增压燃气存在一定的泄漏;燃气喷嘴利用压力燃气顶起针阀，但由于气体的压缩性强，不利于实现针阀运动的精确控制，燃气喷射不稳定;此外，燃气喷射过程中，随着针阀的运动燃气通过针阀与阀体之间的间隙向电磁阀端泄漏加剧，导致燃气喷射压力和喷射速率降低，对燃气喷射的稳定性产生有不良影响，影响了发动机动力性和燃料经济性。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供能够有效地提高发动机的动力性和燃料经济性的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的:
[0006]本实用新型组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是:
[0007]包括燃气增压部分、喷射装置外壳、控制装置外壳、针阀底座、压电喷射部分、机械喷射部分，针阀底座通过针阀紧固螺帽安装在喷射装置外壳下方，控制装置外壳安装喷射装置外壳里，控制装置外壳里设置进油油道，所述针阀底座包括压电底座和机械底座；
[0008]所述燃气增压部分包括增压装置外壳、增压控制阀、增压电磁阀线圈，增压衔铁、增压控制阀复位弹簧、增压控制阀复位弹簧座、增压控制阀底座、增压活塞、单向阀，增压装置外壳安装在控制装置外壳上方，增压装置外壳上设置增压油进油口、增压油泄油口、进气口，增压电磁阀线圈安装在增压装置外壳里，增压衔铁位于增压电磁阀线圈下方，增压控制阀的上端通过止动环卡在增压衔铁上，增压控制阀的下端穿过增压衔铁下方的增压控制阀复位弹簧座压在增压控制阀底座上，增压控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，增压控制阀复位弹簧座和增压控制阀底座之间形成增压控制阀油腔，增压油进油口通过增压控制阀的下密封锥面与增压控制阀油腔连通，增压控制阀油腔通过增压控制阀的上密封锥面与增压油泄油口连通，增压控制阀底座开有增压控制阀泄油口，增压活塞设置在增压控制阀底座的下方，增压控制阀底座与增压活塞之间形成增压活塞上腔，增压活塞上腔和增压控制阀油腔连通，增压装置外壳与增压活塞中部之间形成增压活塞复位弹簧腔，增压活塞复位弹簧套于增压活塞上并位于增压活塞复位弹簧腔内部，增压装置外壳与增压活塞下端之间设置增压活塞下腔，单向阀安装在增压装置外壳里，单向阀的进口与进气口相连通，单向阀的出口连通增压活塞下腔，增压活塞下腔下方设置增压燃气出口，
[0009]所述压电喷射部分包括压电元件、变换活塞、控制阀、控制阀座、控制阀复位弹簧座、限位杆、第二针阀、针阀复位弹簧，压电元件安装在控制装置外壳里，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞上端卡在金属垫片上，变换活塞下方设置控制阀，控制阀安装在控制阀座内部，控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，在上密封锥面和下密封锥面之间套有控制阀复位弹簧，控制阀复位弹簧下端支撑在控制阀复位弹簧座上，控制阀复位弹簧座与控制阀座之间形成控制阀油腔，控制阀座上开有第一进油口，控制阀复位弹簧座上开有泄油口，第一进油口通过控制阀的上密封锥面与控制阀油腔实现连通或断开，控制阀油腔通过控制阀的下密封锥面与泄油口实现连通或断开，限位杆设置在控制阀复位弹簧座下方，限位杆的下端套于第二针阀内部，针阀复位弹簧套在限位杆外部，针阀复位弹簧的下端支撑在第二针阀上，第二针阀安装在针阀底座的压电底座里，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔和针阀腔，第二针阀与压电底座之间设置环形密封带和承压槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第三进油口，密封带与第三进油口相连，喷射装置外壳上设置进气通道，承压槽通过进气通道连通增压燃气出口；
[0010]所述机械喷射部分包括调节螺钉、上挺杆、下挺杆、调压弹簧、第一针阀，上挺杆安装在控制装置外壳里，下挺杆安装在喷射装置外壳里，上挺杆上方设置调节螺钉，上挺杆与下挺杆之间安装调压弹簧，弹压弹簧所在位置形成调压弹簧腔，控制装置外壳上设置回油口，回油口与调压弹簧腔相通，第一针阀安装在针阀底座的机械底座里并位于挺杆下方，第一针阀与机械底座之间形成盛油槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第二进油口，盛油槽与第二进油口相通。
[0011]本实用新型还可以包括:
[0012]1、增压电磁阀线圈通电时，增压衔铁带动增压控制阀克服增压控制阀复位弹簧的弹簧力向上运动，增压控制阀的上密封锥面压在增压控制阀复位弹簧座上，增压控制阀油腔与增压油泄油口断开，增压油进油口与增压控制阀油腔连通，增压油从增压油进油口通过增压控制阀油腔进入增压活塞上腔中，增压油作用在增压活塞顶端，克服增压活塞复位弹簧的弹簧力将增压活塞下压，增压活塞上腔体积增大，增压活塞下腔体积减小，进入增压活塞下腔的燃气被压缩;当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力大于进气口中的燃气压力时，单向阀关闭，增压活塞下腔与进气口断开;增压电磁阀线圈断电时，增压控制阀在增压控制阀复位弹簧的作用下向下运动，增压控制阀的下密封锥面压在增压控制阀底座上，增压油进油□与增压控制阀油腔断开，增压控制阀油腔与增压油泄油□连通，增压油从增压活塞上腔通过增压控制阀油腔泄入增压油泄油口中，增压活塞上腔内压力降低，增压活塞复位弹簧将增压活塞顶起，当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力小于进气口中的燃气压力时，单向阀打开，增压活塞下腔与进气口连通。
[0013]2、压电元件通电时，压电元件伸长，控制阀克服控制阀复位弹簧的弹簧力和控制阀油腔内燃油的液压力向下运动，控制阀的下密封锥面压在控制阀复位弹簧座上，控制阀油腔与泄油口断开，控制阀油腔与第一进油口连通，燃油从进油油道通过第一进油口、控制阀油腔、中心油道进入针阀腔中，燃油作用在第二针阀端面上，克服针阀复位弹簧的弹簧力将第二针阀顶起，燃气开始喷射；
[0014]压电元件断电时，控制阀复位弹簧将控制阀的上密封锥面压在控制阀座上，控制阀油腔与第一进油口断开，控制阀油腔与泄油口连通，针阀腔中的燃油通过中心油道、控制阀油腔泄入泄油口中，针阀腔内压力降低，控制阀复位弹簧将第二针阀压向针阀底座，燃气不喷射。
[0015]本实用新型的优势在于:利用增压电磁阀控制增压活塞实现燃气的增压，燃气增压压力和燃气增压效率高，可以快速实现燃气增压喷射和燃气无增压喷射的切换，满足双燃料发动机不同功率对燃气喷射压力的不同要求;利用机械式喷嘴实现燃油喷射，利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，可实现纯燃油工作模式和燃油/燃气双燃料工作模式;燃气喷嘴采用压电元件控制针阀的运动，针阀升程可调，燃气喷射量及燃气喷射率控制精度高;机械式喷嘴可以通过改变垫圈数目改变调压螺钉作用在调压弹簧的压力，从而改变调压弹簧的预紧力，改变燃油喷射压力;燃气喷嘴用燃油控制针阀腔内压力实现针阀的运动，改善了燃气顶开针阀导致的燃气喷射不稳定现象，可以较好地满足系统喷射稳定性要求;增压活塞和增压装置外壳之间采用长配合带和增压活塞复位弹簧腔，避免燃气泄漏，提高了燃气增压装置工作的稳定性;燃气喷嘴的针阀腔和针阀偶件处的燃油为同一种油，油压相等，避免了针阀偶件处的燃油静态泄漏;燃气喷嘴用燃油密封燃气，有利于避免燃气通过针阀偶件泄漏，提高了燃气喷射压力和喷射速率，改善了发动机的动力性和燃料经济性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构不意图；
[0017]图2为本实用新型燃气增压部分的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型压电控制部分的结构示意图；
[0019]图4为本实用新型的喷嘴部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述:
[0021]结合图1?4，本实用新型的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置主要包括燃气增压部分10、压电控制部分8、喷嘴部分6、增压装置外壳22、控制装置外壳9、喷射装置外壳7、进气通道44、进油油道32、调压螺钉2、垫圈I。燃气增压部分10由进气口 16、增压燃气出口 21、增压油进油口 14、增压油泄油口 28、增压活塞23、增压活塞上腔15、增压活塞下腔20、增压活塞复位弹簧17、增压活塞复位弹簧腔24、增压电磁阀线圈11、增压衔铁30、增压控制阀12、增压控制阀复位弹簧29、增压控制阀油腔27、增压控制阀底座26、增压控制阀复位弹簧座13、增压控制阀泄油口 25、单向阀19、单向阀复位弹簧18等组成，增压电磁阀线圈11安装在增压装置外壳22里，增压衔铁30位于增压电磁阀线圈11下方，增压控制阀12的上端由止动环卡在增压衔铁30上，增压控制阀12下端穿过增压衔铁30下方的增压控制阀复位弹簧座13压在增压控制阀底座26上，单向阀19右端通过螺钉连接固定在单向阀小弹簧座上，单向阀复位弹簧18左端通过单向阀大弹簧座卡在单向阀座上，单向阀复位弹簧18右端通过单向阀小弹簧座将单向阀19左端压在单向阀座上，增压控制阀复位弹簧座13和增压控制阀底座26之间形成增压控制阀油腔27，增压油进油油路14通过增压控制阀12的下密封锥面与增压控制阀油腔27连通，增压控制阀油腔27通过增压控制阀12的上密封锥面与增压油泄油油路28连通，增压控制阀底座26开有增压控制阀泄油口 25，增压控制阀底座26下端安装增压活塞23，增压控制阀底座26与增压活塞23之间形成增压活塞上腔15，增压活塞上腔15和增压控制阀油腔27连通，增压装置外壳22与增压活塞23外端之间设置增压活塞复位弹簧腔24，增压活塞复位弹簧17安装在增压活塞复位弹簧腔24内部，增压装置外壳22与增压活塞23下端之间设置增压活塞下腔20，增压活塞下腔20连通进气口 16和增压燃气出口 21，增压燃气出口 21与进气通道7连通。压电控制部分8主要包括压电元件31、金属垫片43、变换活塞42、控制阀33、控制阀座41、控制阀复位弹簧35、控制阀复位弹簧座36、第一进油口 34、控制阀油腔40、泄油口 39，压电元件31安装在控制装置外壳9内部，压电元件31下方设置金属垫片43，变换活塞42卡在金属垫片43上，变换活塞42及其下方的控制阀33压在控制阀复位弹簧35上，控制阀33安装在控制阀座41内部，控制阀复位弹簧35下端支撑在控制阀复位弹簧座36上，控制阀33设置上密封锥面和下密封锥面，控制阀复位弹簧座36与控制阀座41之间形成控制阀油腔40，控制阀座41上开有第一进油口 34，控制阀复位弹簧座36上开有泄油口 39，第一进油口 34通过控制阀33的上密封锥面和控制阀油腔40连通，控制阀油腔40与中心油道56、针阀腔55连通，控制阀油腔40通过控制阀33的下密封锥面与泄油口 39连通。喷嘴部分6由机械式喷嘴部分45、燃气喷嘴部分57、针阀体紧固螺帽47、针阀底座48组成，机械式喷嘴部分45主要包括第一针阀49、调压弹簧4、挺杆5、第二进油口 46、盛油槽50、回油口 3，燃气喷嘴部分57主要包括第二针阀52、限位杆38、针阀复位弹簧37、中心油道56、针阀腔55、承压槽51、第三进油口 54、密封带53，第一针阀49、第二针阀52安装在针阀底座48内部，第一针阀49、第二针阀52通过针阀体紧固螺帽47固定在喷射装置外壳7上，针阀底座48和喷射装置外壳7之间采用定位销定位，调压弹簧4安装在控制装置外壳9内部，调压弹簧4压在挺杆5上，挺杆5与第一针阀49相连，第一针阀49与针阀底座48之间形成盛油槽50，盛油槽50与第二进油口46连通，调压螺钉2与控制装置外壳9之间设置垫圈I，控制装置外壳9上设置回油口 3，回油口 3与调压弹簧4所处的调压弹簧腔连通，喷射装置外壳7内部设置限位杆38，限位杆38下端套在第二针阀52内部，针阀复位弹簧37安装在限位杆38外端，针阀复位弹簧37下端支撑在第二针阀52上，第二针阀52与喷射装置外壳7之间形成针阀腔55，限位杆38与第二针阀52沿轴线设置中心油道56，中心油道56连通控制阀油腔40与针阀腔55，第二针阀52与针阀底座48之间形成承压槽51，针阀底座48和第二针阀52之间设置环形密封带53，密封带53与第三进油口54相连。进油油道8沿控制装置外壳9径向进入混合燃料喷射装置中，并沿控制装置外壳9轴向向下进入喷射装置外壳7中，进油油道32在控制装置外壳9上分出一路分支，分支通过第一进油口 34进入压电控制部分8中，进油油道32在喷射装置外壳7分出两路分支，一路分支通过第二进油口 46进入盛油槽50中，一路分支通过第三进油口 54进入密封带53中；增压装置外壳22设置有进气口 16，进气口 16通过燃气增压部分10与进气通道7连通，进气通道7通过控制装置外壳9、喷射装置外壳7进入承压槽62中。
[0022]本实用新型的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置主要包括燃气增压部分10、压电控制部分8、喷嘴部分6、增压装置外壳22、控制装置外壳9、喷射装置外壳7、进气通道44、进油油道32、调压螺钉2、垫圈I，燃气增压部分10由进气口 16、增压活塞23、增压电磁阀线圈11、增压控制阀12、单向阀19等组成，压电控制部分8由压电元件31、控制阀33等组成，喷嘴部分6由机械式喷嘴部分45、燃气喷嘴部分57、针阀体紧固螺帽47、针阀底座48组成。增压活塞23设计成顶端面积大、底端面积小，利用两端面积差来实现燃气增压，增压控制阀12设置上密封锥面和下密封锥面，实现混合燃料喷射装置内增压油进出油路之间的切换，增压控制阀12下端设置锥形面，平衡增压控制阀12下密封面所受的增压油液压力，增压控制阀底座26开有环形增压控制阀泄油口 25，泄走从增压控制阀12与增压控制阀底座26的间隙流到增压控制阀12底端的增压油，避免增压油对增压控制阀12产生向上的作用力从而降低增压控制阀12控制精度，控制阀33设置上密封锥面和下密封锥面，实现控制阀油腔40内燃油进出油路之间的切换，金属垫片43起到隔离的作用，避免压电元件31接触到压电控制部分8向上泄漏的燃油，垫圈I的数目可调，可以通过增减垫圈I的数目改变调压弹簧4的预紧力，从而改变机械式喷嘴45的喷油压力，调压弹簧4将第一针阀49压向针阀底座48，针阀复位弹簧37将第二针阀52压向针阀底座48，针阀底座48和第二针阀52之间设置环形密封带53，通过第三进油口 54与进油油道32相连，密封通过针阀偶件泄漏的燃气，承压槽51起到稳定气压的作用，从而减小气压波动对燃气喷射的影响。
[0023]双燃料发动机工作时，燃气从进气口16通过增压活塞下腔20、增压燃气出口 21、进气通道44进入承压槽51中，燃油从进油油道32进入混合燃料喷射装置，在控制装置外壳9分为两路，一路通过第一进油口 34进入压电控制部分8中，一路进入喷射装置外壳7，并在喷射装置外壳7上分为两路，一路通过第二进油口 46进入盛油槽50中，一路通过第三进油口 54进入密封带53中。
[0024]增压电磁阀线圈11通电时，增压衔铁30带动增压控制阀12克服增压控制阀复位弹簧29的弹簧力向上运动，增压控制阀12的上密封锥面紧压在增压控制阀复位弹簧座13的上密封锥面上，增压控制阀油腔27不再与增压油泄油口 28连通，增压油进油口 14与增压控制阀油腔27连通，增压油从增压油进油口 14通过增压控制阀油腔27进入增压活塞上腔15中，增压油作用在增压活塞23顶端，克服增压活塞复位弹簧17的弹簧力将增压活塞23下压，增压活塞上腔15体积增大，增压活塞下腔20体积减小，进入增压活塞下腔20的燃气被压缩，燃气压力增大。当增压活塞下腔20中的燃气压力和单向阀复位弹簧18的弹簧力的合力大于进气口 16中的燃气压力时，单向阀19向右运动，增压活塞下腔20不再与进气口 16连通，避免了增压燃气从进气口 16泄漏，保证了燃气增压效率。增压电磁阀线圈11断电时，增压控制阀12在增压控制阀复位弹簧29的作用下向下运动，增压控制阀12的下密封锥面紧压在增压控制阀底座26的下密封锥面上，增压油进油口 14不再与增压控制阀油腔27连通，增压控制阀油腔27与增压油泄油口 28连通，增压油从增压活塞上腔15通过增压控制阀油腔27泄入增压油泄油口 28中，增压活塞上腔15内压力降低，当压力降低到一定值时，增压活塞复位弹簧17将增压活塞23顶起，当增压活塞下腔20中的燃气压力和单向阀复位弹簧18的弹簧力的合力小于进气口 16中的燃气压力时，单向阀19向左运动，增压活塞下腔20与进气口 16连通，燃气进入混合燃料喷射装置中。
[0025]双燃料发动机工作时，来自喷油栗的燃油进入盛油槽50中，当作用在第一针阀49的承压锥面上的燃油压力大于调压弹簧4的预紧力时，第一针阀49升起，燃油开始喷射。当喷油栗停止供油时，盛油槽50中的燃油压力下降，调压弹簧4将第一针阀49压向针阀底座48，燃油不喷射。在机械式喷嘴工作期间，盛油槽50中有少量燃油从第一针阀49与针阀底座48之间的间隙向调压弹簧4端泄漏，然后通过回油口3流出，这部分燃油在漏过针阀偶件时对偶件起润滑作用。
[0026]压电元件31通电时，压电元件31伸长，控制阀33克服控制阀复位弹簧35的弹簧力和控制阀油腔40内燃油的液压力向下运动，控制阀33的下密封面紧压在控制阀复位弹簧座36的下密封面上，控制阀油腔40不再与泄油口 39连通，控制阀油腔40与第一进油口 34连通，燃油从进油油道32通过第一进油口 34、控制阀油腔40、中心油道56进入针阀腔55中，燃油作用在第二针阀52端面上，克服针阀复位弹簧37的弹簧力将第二针阀52顶起，燃气开始喷射。压电元件31断电时，控制阀复位弹簧35将控制阀33的上密封面紧压在控制阀座41的上密封面上，控制阀油腔40不再与第一进油口 34连通，控制阀油腔40与泄油口 39连通，针阀腔55中的燃油通过中心油道56、控制阀油腔40泄入泄油口 39中，针阀腔55内压力降低，当压力降低到一定值时，控制阀复位弹簧35将第二针阀52压向针阀底座48，燃气不喷射。
[0027]组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置有三种工作模式:第一种是第一针阀49工作，该工作模式为纯燃油喷射模式;第二种是第一针阀49开始工作再第二针阀52开始工作，该工作模式为双燃料喷射模式，机械式喷嘴喷射的燃油压燃后点燃燃气喷嘴喷射的非增压燃气;第三种是增压活塞23和第一针阀49先工作第二针阀52再开始工作，该工作模式也是双燃料喷射模式，机械式喷嘴喷射的燃油压燃后点燃燃气喷嘴喷射的增压燃Ho
[0028]双燃料发动机工作时，进入增压活塞下腔20中的燃气压力较低，通过增压活塞23和增压装置外壳22之间的间隙向上泄漏的燃气少，且在增压活塞偶件的长配合带和增压活塞复位弹簧腔24的作用下，燃气增压部分10的燃气泄漏量几乎可以忽略;增压活塞23运动的过程中，增压活塞下腔20的增压燃气通过增压活塞23偶件向上泄漏，由于增压活塞偶件的长配合带，燃气很少会泄漏到增压活塞复位弹簧腔24，减少了增压燃气的泄漏量，且泄漏到增压活塞复位弹簧腔24的那小部分燃气在泄漏到增压活塞复位弹簧腔24中的增压油的作用下不会继续向上泄漏，避免了增压燃气的进一步泄漏;进入密封带53的燃油，使蓄积在承压槽51内的燃气不会通过第二针阀52和针阀底座48之间的间隙泄漏，从而避免了混合燃料喷射装置的燃气静态泄漏;在第二针阀52运动的过程中，承压槽51内燃气通过针阀偶件向上泄漏，在密封带53中的燃油作用下不会泄漏至针阀复位弹簧37处，直接避免了混合燃料喷射装置的燃气动态泄漏。
[0029]由上述说明可知，组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置利用增压电磁阀控制增压活塞的运动实现燃气增压，燃气增压压力和燃气增压效率高，可以快速实现燃气增压喷射和燃气无增压喷射的切换，满足双燃料发动机不同功率对燃气喷射压力的不同要求;利用机械式喷嘴实现燃油喷射，利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，可以实现纯燃油工作模式和燃油/燃气双燃料工作模式；同时，燃气喷嘴利用燃油密封燃气，可以较好地解决燃气通过针阀偶件泄漏的问题，能有效地提高发动机的动力性和燃料经济性。
[0030]本实用新型组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，包括燃气增压部分、压电控制部分、喷嘴部分、进气通道、进油油道、调压螺钉等。燃气增压部分由进气口、增压活塞、电磁阀线圈、增压控制阀、单向阀等组成，压电控制部分由压电元件、控制阀等组成，喷嘴部分由机械式喷嘴部分、燃气喷嘴部分、针阀体紧固螺帽、针阀底座组成。所述的进油油道沿控制装置外壳径向进入混合燃料喷射装置中，并沿控制装置外壳轴向向下进入喷射装置外壳中，进油油道在控制装置外壳上分出一路分支，分支通过第一进油口进入压电控制部分中，进油油道在喷射装置外壳分出两路分支，一路分支通过第二进油口进入盛油槽中，一路分支通过第三进油口进入密封带中；增压装置外壳设置有进气口，进气口通过燃气增压部分与进气通道连通，进气通道通过控制装置外壳、喷射装置外壳进入承压槽中。
[0031]增压电磁阀线圈安装在增压装置外壳里，增压衔铁位于增压电磁阀线圈下方，增压控制阀的上端由止动环卡在增压衔铁上，增压控制阀下端压在增压控制阀底座上，单向阀右端通过螺钉连接固定在单向阀小弹簧座上，单向阀复位弹簧左端通过单向阀大弹簧座卡在单向阀座上，单向阀复位弹簧右端通过单向阀小弹簧座将单向阀左端压在单向阀座上。
[0032]增压控制阀设置上密封锥面和下密封锥面，增压控制阀复位弹簧座和增压控制阀底座之间形成增压控制阀油腔，增压油进油油路通过增压控制阀的下密封锥面与增压控制阀油腔连通，增压控制阀油腔通过增压控制阀的上密封锥面与增压油泄油油路连通，增压控制阀底座开有增压控制阀泄油口，增压控制阀底座下端安装增压活塞，增压控制阀底座与增压活塞之间形成增压活塞上腔，增压活塞上腔和增压控制阀油腔连通，增压装置外壳与增压活塞外端之间设置增压活塞复位弹簧腔，增压活塞复位弹簧安装在增压活塞复位弹簧腔内部，增压装置外壳与增压活塞下端之间设置增压活塞下腔，增压活塞下腔连通进气口和增压燃气出口，增压燃气出口与进气通道连通。
[0033]压电元件安装在控制装置外壳内部，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞卡在金属垫片上，变换活塞及其下方的控制阀压在控制阀复位弹簧上，控制阀安装在控制阀座内部，控制阀复位弹簧下端支撑在控制阀复位弹簧座上，控制阀设置上密封锥面和下密封锥面，控制阀复位弹簧座与控制阀座之间形成控制阀油腔，第一进油口通过控制阀的上密封锥面和控制阀油腔连通，控制阀油腔通过控制阀的下密封锥面与泄油口连通。
[0034]机械式喷嘴部分包括第一针阀和调压弹簧。调压弹簧安装在控制装置外壳内部，调压弹簧压在挺杆上，挺杆与第一针阀相连，第一针阀与针阀底座之间形成盛油槽，盛油槽与第二进油口连通，控制装置外壳上设置回油口，回油口与调压弹簧所在的调压弹簧腔连通。
[0035]燃气喷嘴部分包括限位杆和第二针阀。限位杆下端套在第二针阀内部，针阀复位弹簧安装在限位杆外端，针阀复位弹簧下端支撑在第二针阀上，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔与针阀腔，第二针阀与针阀底座之间形成承压槽，承压槽与进气通道连通，针阀底座和第二针阀之间设置环形密封带，密封带与第三进油口相连。
【主权项】
1.组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是: 包括燃气增压部分、喷射装置外壳、控制装置外壳、针阀底座、压电喷射部分、机械喷射部分，针阀底座通过针阀紧固螺帽安装在喷射装置外壳下方，控制装置外壳安装喷射装置外壳里，控制装置外壳里设置进油油道，所述针阀底座包括压电底座和机械底座； 所述燃气增压部分包括增压装置外壳、增压控制阀、增压电磁阀线圈，增压衔铁、增压控制阀复位弹簧、增压控制阀复位弹簧座、增压控制阀底座、增压活塞、单向阀，增压装置外壳安装在控制装置外壳上方，增压装置外壳上设置增压油进油口、增压油泄油口、进气口，增压电磁阀线圈安装在增压装置外壳里，增压衔铁位于增压电磁阀线圈下方，增压控制阀的上端通过止动环卡在增压衔铁上，增压控制阀的下端穿过增压衔铁下方的增压控制阀复位弹簧座压在增压控制阀底座上，增压控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，增压控制阀复位弹簧座和增压控制阀底座之间形成增压控制阀油腔，增压油进油口通过增压控制阀的下密封锥面与增压控制阀油腔连通，增压控制阀油腔通过增压控制阀的上密封锥面与增压油泄油口连通，增压控制阀底座开有增压控制阀泄油口，增压活塞设置在增压控制阀底座的下方，增压控制阀底座与增压活塞之间形成增压活塞上腔，增压活塞上腔和增压控制阀油腔连通，增压装置外壳与增压活塞中部之间形成增压活塞复位弹簧腔，增压活塞复位弹簧套于增压活塞上并位于增压活塞复位弹簧腔内部，增压装置外壳与增压活塞下端之间设置增压活塞下腔，单向阀安装在增压装置外壳里，单向阀的进口与进气口相连通，单向阀的出口连通增压活塞下腔，增压活塞下腔下方设置增压燃气出口， 所述压电喷射部分包括压电元件、变换活塞、控制阀、控制阀座、控制阀复位弹簧座、限位杆、第二针阀、针阀复位弹簧，压电元件安装在控制装置外壳里，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞上端卡在金属垫片上，变换活塞下方设置控制阀，控制阀安装在控制阀座内部，控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，在上密封锥面和下密封锥面之间套有控制阀复位弹簧，控制阀复位弹簧下端支撑在控制阀复位弹簧座上，控制阀复位弹簧座与控制阀座之间形成控制阀油腔，控制阀座上开有第一进油口，控制阀复位弹簧座上开有泄油口，第一进油口通过控制阀的上密封锥面与控制阀油腔实现连通或断开，控制阀油腔通过控制阀的下密封锥面与泄油口实现连通或断开，限位杆设置在控制阀复位弹簧座下方，限位杆的下端套于第二针阀内部，针阀复位弹簧套在限位杆外部，针阀复位弹簧的下端支撑在第二针阀上，第二针阀安装在针阀底座的压电底座里，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔和针阀腔，第二针阀与压电底座之间设置环形密封带和承压槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第三进油口，密封带与第三进油口相连，喷射装置外壳上设置进气通道，承压槽通过进气通道连通增压燃气出口； 所述机械喷射部分包括调节螺钉、上挺杆、下挺杆、调压弹簧、第一针阀，上挺杆安装在控制装置外壳里，下挺杆安装在喷射装置外壳里，上挺杆上方设置调节螺钉，上挺杆与下挺杆之间安装调压弹簧，弹压弹簧所在位置形成调压弹簧腔，控制装置外壳上设置回油口，回油口与调压弹簧腔相通，第一针阀安装在针阀底座的机械底座里并位于挺杆下方，第一针阀与机械底座之间形成盛油槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第二进油口，盛油槽与第二进油口相通。2.根据权利要求1所述的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是:增压电磁阀线圈通电时，增压衔铁带动增压控制阀克服增压控制阀复位弹簧的弹簧力向上运动，增压控制阀的上密封锥面压在增压控制阀复位弹簧座上，增压控制阀油腔与增压油泄油口断开，增压油进油口与增压控制阀油腔连通，增压油从增压油进油口通过增压控制阀油腔进入增压活塞上腔中，增压油作用在增压活塞顶端，克服增压活塞复位弹簧的弹簧力将增压活塞下压，增压活塞上腔体积增大，增压活塞下腔体积减小，进入增压活塞下腔的燃气被压缩;当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力大于进气口中的燃气压力时，单向阀关闭，增压活塞下腔与进气口断开;增压电磁阀线圈断电时，增压控制阀在增压控制阀复位弹簧的作用下向下运动，增压控制阀的下密封锥面压在增压控制阀底座上，增压油进油口与增压控制阀油腔断开，增压控制阀油腔与增压油泄油口连通，增压油从增压活塞上腔通过增压控制阀油腔泄入增压油泄油口中，增压活塞上腔内压力降低，增压活塞复位弹簧将增压活塞顶起，当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力小于进气口中的燃气压力时，单向阀打开，增压活塞下腔与进气口连通。3.根据权利要求1或2所述的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是:压电元件通电时，压电元件伸长，控制阀克服控制阀复位弹簧的弹簧力和控制阀油腔内燃油的液压力向下运动，控制阀的下密封锥面压在控制阀复位弹簧座上，控制阀油腔与泄油口断开，控制阀油腔与第一进油口连通，燃油从进油油道通过第一进油口、控制阀油腔、中心油道进入针阀腔中，燃油作用在第二针阀端面上，克服针阀复位弹簧的弹簧力将第二针阀顶起，燃气开始喷射； 压电元件断电时，控制阀复位弹簧将控制阀的上密封锥面压在控制阀座上，控制阀油腔与第一进油口断开，控制阀油腔与泄油口连通，针阀腔中的燃油通过中心油道、控制阀油腔泄入泄油口中，针阀腔内压力降低，控制阀复位弹簧将第二针阀压向针阀底座，燃气不喷射。
【文档编号】F02M51/06GK205714521SQ201620338946
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】范立云, 彭怀利, 李学民, 李文辉, 董晓露, 董全, 白云
【申请人】哈尔滨工程大学
【专利摘要】本实用新型的目的在于提供组合式机械喷油?增压压电喷气混合燃料喷射装置，包括燃气增压部分、调压弹簧、压电控制部分、机械式喷嘴、燃气喷嘴、进气通道、进油油道等。本实用新型燃气增压部分利用增压电磁阀控制增压活塞的运动实现燃气增压，燃气增压定时可控，可以快速实现燃气增压喷射和燃气无增压喷射的切换，满足双燃料发动机不同功率对燃气喷射压力的不同要求；机械式喷嘴实现燃油喷射，压电控制部分利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，能够实现纯燃油喷射和燃油/燃气双燃料喷射的切换；燃气喷嘴的针阀腔和针阀偶件处的燃油为同一种油，油压相等，避免了针阀偶件处的燃油静态泄漏。
【专利说明】
组合式机械喷油-増压压电喷气混合燃料喷射装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及的是一种燃料喷射装置，具体地说是双燃料发动机燃料喷射装置。
【背景技术】
[0002]发展发动机替代燃料是解决能源短缺和环境污染问题非常有效地手段之一。气体燃料因储量丰富、价格低廉和污染排放低等优点成为具有良好发展前景的发动机替代燃料。只采用一种气体燃料的气体发动机虽然排放清洁，但所用气体燃料能源密度低，燃料消耗大，使用方向受限;而采用柴油作为引燃油，气体燃料作为主燃料的双燃料发动机使用时可以在两种燃料之间灵活切换，燃料替代率高，具有较好的动力性、经济性和排放性。
[0003]现有的缸内直喷双燃料发动机多采用电磁式燃气喷嘴和机械式喷嘴实现双燃料喷射，燃气增压多采用高压栗压缩燃气到规定压力，存在的不足之处有:燃气喷嘴和机械式喷嘴独立安装在缸盖上，尺寸和安装位置受缸盖限制;高压栗结构复杂，从栗端到燃气喷嘴的传输管道长，增压燃气存在一定的泄漏;燃气喷嘴利用压力燃气顶起针阀，但由于气体的压缩性强，不利于实现针阀运动的精确控制，燃气喷射不稳定;此外，燃气喷射过程中，随着针阀的运动燃气通过针阀与阀体之间的间隙向电磁阀端泄漏加剧，导致燃气喷射压力和喷射速率降低，对燃气喷射的稳定性产生有不良影响，影响了发动机动力性和燃料经济性。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供能够有效地提高发动机的动力性和燃料经济性的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置。
[0005]本实用新型的目的是这样实现的:
[0006]本实用新型组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是:
[0007]包括燃气增压部分、喷射装置外壳、控制装置外壳、针阀底座、压电喷射部分、机械喷射部分，针阀底座通过针阀紧固螺帽安装在喷射装置外壳下方，控制装置外壳安装喷射装置外壳里，控制装置外壳里设置进油油道，所述针阀底座包括压电底座和机械底座；
[0008]所述燃气增压部分包括增压装置外壳、增压控制阀、增压电磁阀线圈，增压衔铁、增压控制阀复位弹簧、增压控制阀复位弹簧座、增压控制阀底座、增压活塞、单向阀，增压装置外壳安装在控制装置外壳上方，增压装置外壳上设置增压油进油口、增压油泄油口、进气口，增压电磁阀线圈安装在增压装置外壳里，增压衔铁位于增压电磁阀线圈下方，增压控制阀的上端通过止动环卡在增压衔铁上，增压控制阀的下端穿过增压衔铁下方的增压控制阀复位弹簧座压在增压控制阀底座上，增压控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，增压控制阀复位弹簧座和增压控制阀底座之间形成增压控制阀油腔，增压油进油口通过增压控制阀的下密封锥面与增压控制阀油腔连通，增压控制阀油腔通过增压控制阀的上密封锥面与增压油泄油口连通，增压控制阀底座开有增压控制阀泄油口，增压活塞设置在增压控制阀底座的下方，增压控制阀底座与增压活塞之间形成增压活塞上腔，增压活塞上腔和增压控制阀油腔连通，增压装置外壳与增压活塞中部之间形成增压活塞复位弹簧腔，增压活塞复位弹簧套于增压活塞上并位于增压活塞复位弹簧腔内部，增压装置外壳与增压活塞下端之间设置增压活塞下腔，单向阀安装在增压装置外壳里，单向阀的进口与进气口相连通，单向阀的出口连通增压活塞下腔，增压活塞下腔下方设置增压燃气出口，
[0009]所述压电喷射部分包括压电元件、变换活塞、控制阀、控制阀座、控制阀复位弹簧座、限位杆、第二针阀、针阀复位弹簧，压电元件安装在控制装置外壳里，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞上端卡在金属垫片上，变换活塞下方设置控制阀，控制阀安装在控制阀座内部，控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，在上密封锥面和下密封锥面之间套有控制阀复位弹簧，控制阀复位弹簧下端支撑在控制阀复位弹簧座上，控制阀复位弹簧座与控制阀座之间形成控制阀油腔，控制阀座上开有第一进油口，控制阀复位弹簧座上开有泄油口，第一进油口通过控制阀的上密封锥面与控制阀油腔实现连通或断开，控制阀油腔通过控制阀的下密封锥面与泄油口实现连通或断开，限位杆设置在控制阀复位弹簧座下方，限位杆的下端套于第二针阀内部，针阀复位弹簧套在限位杆外部，针阀复位弹簧的下端支撑在第二针阀上，第二针阀安装在针阀底座的压电底座里，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔和针阀腔，第二针阀与压电底座之间设置环形密封带和承压槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第三进油口，密封带与第三进油口相连，喷射装置外壳上设置进气通道，承压槽通过进气通道连通增压燃气出口；
[0010]所述机械喷射部分包括调节螺钉、上挺杆、下挺杆、调压弹簧、第一针阀，上挺杆安装在控制装置外壳里，下挺杆安装在喷射装置外壳里，上挺杆上方设置调节螺钉，上挺杆与下挺杆之间安装调压弹簧，弹压弹簧所在位置形成调压弹簧腔，控制装置外壳上设置回油口，回油口与调压弹簧腔相通，第一针阀安装在针阀底座的机械底座里并位于挺杆下方，第一针阀与机械底座之间形成盛油槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第二进油口，盛油槽与第二进油口相通。
[0011]本实用新型还可以包括:
[0012]1、增压电磁阀线圈通电时，增压衔铁带动增压控制阀克服增压控制阀复位弹簧的弹簧力向上运动，增压控制阀的上密封锥面压在增压控制阀复位弹簧座上，增压控制阀油腔与增压油泄油口断开，增压油进油口与增压控制阀油腔连通，增压油从增压油进油口通过增压控制阀油腔进入增压活塞上腔中，增压油作用在增压活塞顶端，克服增压活塞复位弹簧的弹簧力将增压活塞下压，增压活塞上腔体积增大，增压活塞下腔体积减小，进入增压活塞下腔的燃气被压缩;当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力大于进气口中的燃气压力时，单向阀关闭，增压活塞下腔与进气口断开;增压电磁阀线圈断电时，增压控制阀在增压控制阀复位弹簧的作用下向下运动，增压控制阀的下密封锥面压在增压控制阀底座上，增压油进油□与增压控制阀油腔断开，增压控制阀油腔与增压油泄油□连通，增压油从增压活塞上腔通过增压控制阀油腔泄入增压油泄油口中，增压活塞上腔内压力降低，增压活塞复位弹簧将增压活塞顶起，当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力小于进气口中的燃气压力时，单向阀打开，增压活塞下腔与进气口连通。
[0013]2、压电元件通电时，压电元件伸长，控制阀克服控制阀复位弹簧的弹簧力和控制阀油腔内燃油的液压力向下运动，控制阀的下密封锥面压在控制阀复位弹簧座上，控制阀油腔与泄油口断开，控制阀油腔与第一进油口连通，燃油从进油油道通过第一进油口、控制阀油腔、中心油道进入针阀腔中，燃油作用在第二针阀端面上，克服针阀复位弹簧的弹簧力将第二针阀顶起，燃气开始喷射；
[0014]压电元件断电时，控制阀复位弹簧将控制阀的上密封锥面压在控制阀座上，控制阀油腔与第一进油口断开，控制阀油腔与泄油口连通，针阀腔中的燃油通过中心油道、控制阀油腔泄入泄油口中，针阀腔内压力降低，控制阀复位弹簧将第二针阀压向针阀底座，燃气不喷射。
[0015]本实用新型的优势在于:利用增压电磁阀控制增压活塞实现燃气的增压，燃气增压压力和燃气增压效率高，可以快速实现燃气增压喷射和燃气无增压喷射的切换，满足双燃料发动机不同功率对燃气喷射压力的不同要求;利用机械式喷嘴实现燃油喷射，利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，可实现纯燃油工作模式和燃油/燃气双燃料工作模式;燃气喷嘴采用压电元件控制针阀的运动，针阀升程可调，燃气喷射量及燃气喷射率控制精度高;机械式喷嘴可以通过改变垫圈数目改变调压螺钉作用在调压弹簧的压力，从而改变调压弹簧的预紧力，改变燃油喷射压力;燃气喷嘴用燃油控制针阀腔内压力实现针阀的运动，改善了燃气顶开针阀导致的燃气喷射不稳定现象，可以较好地满足系统喷射稳定性要求;增压活塞和增压装置外壳之间采用长配合带和增压活塞复位弹簧腔，避免燃气泄漏，提高了燃气增压装置工作的稳定性;燃气喷嘴的针阀腔和针阀偶件处的燃油为同一种油，油压相等，避免了针阀偶件处的燃油静态泄漏;燃气喷嘴用燃油密封燃气，有利于避免燃气通过针阀偶件泄漏，提高了燃气喷射压力和喷射速率，改善了发动机的动力性和燃料经济性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构不意图；
[0017]图2为本实用新型燃气增压部分的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型压电控制部分的结构示意图；
[0019]图4为本实用新型的喷嘴部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述:
[0021]结合图1?4，本实用新型的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置主要包括燃气增压部分10、压电控制部分8、喷嘴部分6、增压装置外壳22、控制装置外壳9、喷射装置外壳7、进气通道44、进油油道32、调压螺钉2、垫圈I。燃气增压部分10由进气口 16、增压燃气出口 21、增压油进油口 14、增压油泄油口 28、增压活塞23、增压活塞上腔15、增压活塞下腔20、增压活塞复位弹簧17、增压活塞复位弹簧腔24、增压电磁阀线圈11、增压衔铁30、增压控制阀12、增压控制阀复位弹簧29、增压控制阀油腔27、增压控制阀底座26、增压控制阀复位弹簧座13、增压控制阀泄油口 25、单向阀19、单向阀复位弹簧18等组成，增压电磁阀线圈11安装在增压装置外壳22里，增压衔铁30位于增压电磁阀线圈11下方，增压控制阀12的上端由止动环卡在增压衔铁30上，增压控制阀12下端穿过增压衔铁30下方的增压控制阀复位弹簧座13压在增压控制阀底座26上，单向阀19右端通过螺钉连接固定在单向阀小弹簧座上，单向阀复位弹簧18左端通过单向阀大弹簧座卡在单向阀座上，单向阀复位弹簧18右端通过单向阀小弹簧座将单向阀19左端压在单向阀座上，增压控制阀复位弹簧座13和增压控制阀底座26之间形成增压控制阀油腔27，增压油进油油路14通过增压控制阀12的下密封锥面与增压控制阀油腔27连通，增压控制阀油腔27通过增压控制阀12的上密封锥面与增压油泄油油路28连通，增压控制阀底座26开有增压控制阀泄油口 25，增压控制阀底座26下端安装增压活塞23，增压控制阀底座26与增压活塞23之间形成增压活塞上腔15，增压活塞上腔15和增压控制阀油腔27连通，增压装置外壳22与增压活塞23外端之间设置增压活塞复位弹簧腔24，增压活塞复位弹簧17安装在增压活塞复位弹簧腔24内部，增压装置外壳22与增压活塞23下端之间设置增压活塞下腔20，增压活塞下腔20连通进气口 16和增压燃气出口 21，增压燃气出口 21与进气通道7连通。压电控制部分8主要包括压电元件31、金属垫片43、变换活塞42、控制阀33、控制阀座41、控制阀复位弹簧35、控制阀复位弹簧座36、第一进油口 34、控制阀油腔40、泄油口 39，压电元件31安装在控制装置外壳9内部，压电元件31下方设置金属垫片43，变换活塞42卡在金属垫片43上，变换活塞42及其下方的控制阀33压在控制阀复位弹簧35上，控制阀33安装在控制阀座41内部，控制阀复位弹簧35下端支撑在控制阀复位弹簧座36上，控制阀33设置上密封锥面和下密封锥面，控制阀复位弹簧座36与控制阀座41之间形成控制阀油腔40，控制阀座41上开有第一进油口 34，控制阀复位弹簧座36上开有泄油口 39，第一进油口 34通过控制阀33的上密封锥面和控制阀油腔40连通，控制阀油腔40与中心油道56、针阀腔55连通，控制阀油腔40通过控制阀33的下密封锥面与泄油口 39连通。喷嘴部分6由机械式喷嘴部分45、燃气喷嘴部分57、针阀体紧固螺帽47、针阀底座48组成，机械式喷嘴部分45主要包括第一针阀49、调压弹簧4、挺杆5、第二进油口 46、盛油槽50、回油口 3，燃气喷嘴部分57主要包括第二针阀52、限位杆38、针阀复位弹簧37、中心油道56、针阀腔55、承压槽51、第三进油口 54、密封带53，第一针阀49、第二针阀52安装在针阀底座48内部，第一针阀49、第二针阀52通过针阀体紧固螺帽47固定在喷射装置外壳7上，针阀底座48和喷射装置外壳7之间采用定位销定位，调压弹簧4安装在控制装置外壳9内部，调压弹簧4压在挺杆5上，挺杆5与第一针阀49相连，第一针阀49与针阀底座48之间形成盛油槽50，盛油槽50与第二进油口46连通，调压螺钉2与控制装置外壳9之间设置垫圈I，控制装置外壳9上设置回油口 3，回油口 3与调压弹簧4所处的调压弹簧腔连通，喷射装置外壳7内部设置限位杆38，限位杆38下端套在第二针阀52内部，针阀复位弹簧37安装在限位杆38外端，针阀复位弹簧37下端支撑在第二针阀52上，第二针阀52与喷射装置外壳7之间形成针阀腔55，限位杆38与第二针阀52沿轴线设置中心油道56，中心油道56连通控制阀油腔40与针阀腔55，第二针阀52与针阀底座48之间形成承压槽51，针阀底座48和第二针阀52之间设置环形密封带53，密封带53与第三进油口54相连。进油油道8沿控制装置外壳9径向进入混合燃料喷射装置中，并沿控制装置外壳9轴向向下进入喷射装置外壳7中，进油油道32在控制装置外壳9上分出一路分支，分支通过第一进油口 34进入压电控制部分8中，进油油道32在喷射装置外壳7分出两路分支，一路分支通过第二进油口 46进入盛油槽50中，一路分支通过第三进油口 54进入密封带53中；增压装置外壳22设置有进气口 16，进气口 16通过燃气增压部分10与进气通道7连通，进气通道7通过控制装置外壳9、喷射装置外壳7进入承压槽62中。
[0022]本实用新型的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置主要包括燃气增压部分10、压电控制部分8、喷嘴部分6、增压装置外壳22、控制装置外壳9、喷射装置外壳7、进气通道44、进油油道32、调压螺钉2、垫圈I，燃气增压部分10由进气口 16、增压活塞23、增压电磁阀线圈11、增压控制阀12、单向阀19等组成，压电控制部分8由压电元件31、控制阀33等组成，喷嘴部分6由机械式喷嘴部分45、燃气喷嘴部分57、针阀体紧固螺帽47、针阀底座48组成。增压活塞23设计成顶端面积大、底端面积小，利用两端面积差来实现燃气增压，增压控制阀12设置上密封锥面和下密封锥面，实现混合燃料喷射装置内增压油进出油路之间的切换，增压控制阀12下端设置锥形面，平衡增压控制阀12下密封面所受的增压油液压力，增压控制阀底座26开有环形增压控制阀泄油口 25，泄走从增压控制阀12与增压控制阀底座26的间隙流到增压控制阀12底端的增压油，避免增压油对增压控制阀12产生向上的作用力从而降低增压控制阀12控制精度，控制阀33设置上密封锥面和下密封锥面，实现控制阀油腔40内燃油进出油路之间的切换，金属垫片43起到隔离的作用，避免压电元件31接触到压电控制部分8向上泄漏的燃油，垫圈I的数目可调，可以通过增减垫圈I的数目改变调压弹簧4的预紧力，从而改变机械式喷嘴45的喷油压力，调压弹簧4将第一针阀49压向针阀底座48，针阀复位弹簧37将第二针阀52压向针阀底座48，针阀底座48和第二针阀52之间设置环形密封带53，通过第三进油口 54与进油油道32相连，密封通过针阀偶件泄漏的燃气，承压槽51起到稳定气压的作用，从而减小气压波动对燃气喷射的影响。
[0023]双燃料发动机工作时，燃气从进气口16通过增压活塞下腔20、增压燃气出口 21、进气通道44进入承压槽51中，燃油从进油油道32进入混合燃料喷射装置，在控制装置外壳9分为两路，一路通过第一进油口 34进入压电控制部分8中，一路进入喷射装置外壳7，并在喷射装置外壳7上分为两路，一路通过第二进油口 46进入盛油槽50中，一路通过第三进油口 54进入密封带53中。
[0024]增压电磁阀线圈11通电时，增压衔铁30带动增压控制阀12克服增压控制阀复位弹簧29的弹簧力向上运动，增压控制阀12的上密封锥面紧压在增压控制阀复位弹簧座13的上密封锥面上，增压控制阀油腔27不再与增压油泄油口 28连通，增压油进油口 14与增压控制阀油腔27连通，增压油从增压油进油口 14通过增压控制阀油腔27进入增压活塞上腔15中，增压油作用在增压活塞23顶端，克服增压活塞复位弹簧17的弹簧力将增压活塞23下压，增压活塞上腔15体积增大，增压活塞下腔20体积减小，进入增压活塞下腔20的燃气被压缩，燃气压力增大。当增压活塞下腔20中的燃气压力和单向阀复位弹簧18的弹簧力的合力大于进气口 16中的燃气压力时，单向阀19向右运动，增压活塞下腔20不再与进气口 16连通，避免了增压燃气从进气口 16泄漏，保证了燃气增压效率。增压电磁阀线圈11断电时，增压控制阀12在增压控制阀复位弹簧29的作用下向下运动，增压控制阀12的下密封锥面紧压在增压控制阀底座26的下密封锥面上，增压油进油口 14不再与增压控制阀油腔27连通，增压控制阀油腔27与增压油泄油口 28连通，增压油从增压活塞上腔15通过增压控制阀油腔27泄入增压油泄油口 28中，增压活塞上腔15内压力降低，当压力降低到一定值时，增压活塞复位弹簧17将增压活塞23顶起，当增压活塞下腔20中的燃气压力和单向阀复位弹簧18的弹簧力的合力小于进气口 16中的燃气压力时，单向阀19向左运动，增压活塞下腔20与进气口 16连通，燃气进入混合燃料喷射装置中。
[0025]双燃料发动机工作时，来自喷油栗的燃油进入盛油槽50中，当作用在第一针阀49的承压锥面上的燃油压力大于调压弹簧4的预紧力时，第一针阀49升起，燃油开始喷射。当喷油栗停止供油时，盛油槽50中的燃油压力下降，调压弹簧4将第一针阀49压向针阀底座48，燃油不喷射。在机械式喷嘴工作期间，盛油槽50中有少量燃油从第一针阀49与针阀底座48之间的间隙向调压弹簧4端泄漏，然后通过回油口3流出，这部分燃油在漏过针阀偶件时对偶件起润滑作用。
[0026]压电元件31通电时，压电元件31伸长，控制阀33克服控制阀复位弹簧35的弹簧力和控制阀油腔40内燃油的液压力向下运动，控制阀33的下密封面紧压在控制阀复位弹簧座36的下密封面上，控制阀油腔40不再与泄油口 39连通，控制阀油腔40与第一进油口 34连通，燃油从进油油道32通过第一进油口 34、控制阀油腔40、中心油道56进入针阀腔55中，燃油作用在第二针阀52端面上，克服针阀复位弹簧37的弹簧力将第二针阀52顶起，燃气开始喷射。压电元件31断电时，控制阀复位弹簧35将控制阀33的上密封面紧压在控制阀座41的上密封面上，控制阀油腔40不再与第一进油口 34连通，控制阀油腔40与泄油口 39连通，针阀腔55中的燃油通过中心油道56、控制阀油腔40泄入泄油口 39中，针阀腔55内压力降低，当压力降低到一定值时，控制阀复位弹簧35将第二针阀52压向针阀底座48，燃气不喷射。
[0027]组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置有三种工作模式:第一种是第一针阀49工作，该工作模式为纯燃油喷射模式;第二种是第一针阀49开始工作再第二针阀52开始工作，该工作模式为双燃料喷射模式，机械式喷嘴喷射的燃油压燃后点燃燃气喷嘴喷射的非增压燃气;第三种是增压活塞23和第一针阀49先工作第二针阀52再开始工作，该工作模式也是双燃料喷射模式，机械式喷嘴喷射的燃油压燃后点燃燃气喷嘴喷射的增压燃Ho
[0028]双燃料发动机工作时，进入增压活塞下腔20中的燃气压力较低，通过增压活塞23和增压装置外壳22之间的间隙向上泄漏的燃气少，且在增压活塞偶件的长配合带和增压活塞复位弹簧腔24的作用下，燃气增压部分10的燃气泄漏量几乎可以忽略;增压活塞23运动的过程中，增压活塞下腔20的增压燃气通过增压活塞23偶件向上泄漏，由于增压活塞偶件的长配合带，燃气很少会泄漏到增压活塞复位弹簧腔24，减少了增压燃气的泄漏量，且泄漏到增压活塞复位弹簧腔24的那小部分燃气在泄漏到增压活塞复位弹簧腔24中的增压油的作用下不会继续向上泄漏，避免了增压燃气的进一步泄漏;进入密封带53的燃油，使蓄积在承压槽51内的燃气不会通过第二针阀52和针阀底座48之间的间隙泄漏，从而避免了混合燃料喷射装置的燃气静态泄漏;在第二针阀52运动的过程中，承压槽51内燃气通过针阀偶件向上泄漏，在密封带53中的燃油作用下不会泄漏至针阀复位弹簧37处，直接避免了混合燃料喷射装置的燃气动态泄漏。
[0029]由上述说明可知，组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置利用增压电磁阀控制增压活塞的运动实现燃气增压，燃气增压压力和燃气增压效率高，可以快速实现燃气增压喷射和燃气无增压喷射的切换，满足双燃料发动机不同功率对燃气喷射压力的不同要求;利用机械式喷嘴实现燃油喷射，利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，可以实现纯燃油工作模式和燃油/燃气双燃料工作模式；同时，燃气喷嘴利用燃油密封燃气，可以较好地解决燃气通过针阀偶件泄漏的问题，能有效地提高发动机的动力性和燃料经济性。
[0030]本实用新型组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，包括燃气增压部分、压电控制部分、喷嘴部分、进气通道、进油油道、调压螺钉等。燃气增压部分由进气口、增压活塞、电磁阀线圈、增压控制阀、单向阀等组成，压电控制部分由压电元件、控制阀等组成，喷嘴部分由机械式喷嘴部分、燃气喷嘴部分、针阀体紧固螺帽、针阀底座组成。所述的进油油道沿控制装置外壳径向进入混合燃料喷射装置中，并沿控制装置外壳轴向向下进入喷射装置外壳中，进油油道在控制装置外壳上分出一路分支，分支通过第一进油口进入压电控制部分中，进油油道在喷射装置外壳分出两路分支，一路分支通过第二进油口进入盛油槽中，一路分支通过第三进油口进入密封带中；增压装置外壳设置有进气口，进气口通过燃气增压部分与进气通道连通，进气通道通过控制装置外壳、喷射装置外壳进入承压槽中。
[0031]增压电磁阀线圈安装在增压装置外壳里，增压衔铁位于增压电磁阀线圈下方，增压控制阀的上端由止动环卡在增压衔铁上，增压控制阀下端压在增压控制阀底座上，单向阀右端通过螺钉连接固定在单向阀小弹簧座上，单向阀复位弹簧左端通过单向阀大弹簧座卡在单向阀座上，单向阀复位弹簧右端通过单向阀小弹簧座将单向阀左端压在单向阀座上。
[0032]增压控制阀设置上密封锥面和下密封锥面，增压控制阀复位弹簧座和增压控制阀底座之间形成增压控制阀油腔，增压油进油油路通过增压控制阀的下密封锥面与增压控制阀油腔连通，增压控制阀油腔通过增压控制阀的上密封锥面与增压油泄油油路连通，增压控制阀底座开有增压控制阀泄油口，增压控制阀底座下端安装增压活塞，增压控制阀底座与增压活塞之间形成增压活塞上腔，增压活塞上腔和增压控制阀油腔连通，增压装置外壳与增压活塞外端之间设置增压活塞复位弹簧腔，增压活塞复位弹簧安装在增压活塞复位弹簧腔内部，增压装置外壳与增压活塞下端之间设置增压活塞下腔，增压活塞下腔连通进气口和增压燃气出口，增压燃气出口与进气通道连通。
[0033]压电元件安装在控制装置外壳内部，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞卡在金属垫片上，变换活塞及其下方的控制阀压在控制阀复位弹簧上，控制阀安装在控制阀座内部，控制阀复位弹簧下端支撑在控制阀复位弹簧座上，控制阀设置上密封锥面和下密封锥面，控制阀复位弹簧座与控制阀座之间形成控制阀油腔，第一进油口通过控制阀的上密封锥面和控制阀油腔连通，控制阀油腔通过控制阀的下密封锥面与泄油口连通。
[0034]机械式喷嘴部分包括第一针阀和调压弹簧。调压弹簧安装在控制装置外壳内部，调压弹簧压在挺杆上，挺杆与第一针阀相连，第一针阀与针阀底座之间形成盛油槽，盛油槽与第二进油口连通，控制装置外壳上设置回油口，回油口与调压弹簧所在的调压弹簧腔连通。
[0035]燃气喷嘴部分包括限位杆和第二针阀。限位杆下端套在第二针阀内部，针阀复位弹簧安装在限位杆外端，针阀复位弹簧下端支撑在第二针阀上，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔与针阀腔，第二针阀与针阀底座之间形成承压槽，承压槽与进气通道连通，针阀底座和第二针阀之间设置环形密封带，密封带与第三进油口相连。
【主权项】
1.组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是: 包括燃气增压部分、喷射装置外壳、控制装置外壳、针阀底座、压电喷射部分、机械喷射部分，针阀底座通过针阀紧固螺帽安装在喷射装置外壳下方，控制装置外壳安装喷射装置外壳里，控制装置外壳里设置进油油道，所述针阀底座包括压电底座和机械底座； 所述燃气增压部分包括增压装置外壳、增压控制阀、增压电磁阀线圈，增压衔铁、增压控制阀复位弹簧、增压控制阀复位弹簧座、增压控制阀底座、增压活塞、单向阀，增压装置外壳安装在控制装置外壳上方，增压装置外壳上设置增压油进油口、增压油泄油口、进气口，增压电磁阀线圈安装在增压装置外壳里，增压衔铁位于增压电磁阀线圈下方，增压控制阀的上端通过止动环卡在增压衔铁上，增压控制阀的下端穿过增压衔铁下方的增压控制阀复位弹簧座压在增压控制阀底座上，增压控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，增压控制阀复位弹簧座和增压控制阀底座之间形成增压控制阀油腔，增压油进油口通过增压控制阀的下密封锥面与增压控制阀油腔连通，增压控制阀油腔通过增压控制阀的上密封锥面与增压油泄油口连通，增压控制阀底座开有增压控制阀泄油口，增压活塞设置在增压控制阀底座的下方，增压控制阀底座与增压活塞之间形成增压活塞上腔，增压活塞上腔和增压控制阀油腔连通，增压装置外壳与增压活塞中部之间形成增压活塞复位弹簧腔，增压活塞复位弹簧套于增压活塞上并位于增压活塞复位弹簧腔内部，增压装置外壳与增压活塞下端之间设置增压活塞下腔，单向阀安装在增压装置外壳里，单向阀的进口与进气口相连通，单向阀的出口连通增压活塞下腔，增压活塞下腔下方设置增压燃气出口， 所述压电喷射部分包括压电元件、变换活塞、控制阀、控制阀座、控制阀复位弹簧座、限位杆、第二针阀、针阀复位弹簧，压电元件安装在控制装置外壳里，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞上端卡在金属垫片上，变换活塞下方设置控制阀，控制阀安装在控制阀座内部，控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，在上密封锥面和下密封锥面之间套有控制阀复位弹簧，控制阀复位弹簧下端支撑在控制阀复位弹簧座上，控制阀复位弹簧座与控制阀座之间形成控制阀油腔，控制阀座上开有第一进油口，控制阀复位弹簧座上开有泄油口，第一进油口通过控制阀的上密封锥面与控制阀油腔实现连通或断开，控制阀油腔通过控制阀的下密封锥面与泄油口实现连通或断开，限位杆设置在控制阀复位弹簧座下方，限位杆的下端套于第二针阀内部，针阀复位弹簧套在限位杆外部，针阀复位弹簧的下端支撑在第二针阀上，第二针阀安装在针阀底座的压电底座里，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔和针阀腔，第二针阀与压电底座之间设置环形密封带和承压槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第三进油口，密封带与第三进油口相连，喷射装置外壳上设置进气通道，承压槽通过进气通道连通增压燃气出口； 所述机械喷射部分包括调节螺钉、上挺杆、下挺杆、调压弹簧、第一针阀，上挺杆安装在控制装置外壳里，下挺杆安装在喷射装置外壳里，上挺杆上方设置调节螺钉，上挺杆与下挺杆之间安装调压弹簧，弹压弹簧所在位置形成调压弹簧腔，控制装置外壳上设置回油口，回油口与调压弹簧腔相通，第一针阀安装在针阀底座的机械底座里并位于挺杆下方，第一针阀与机械底座之间形成盛油槽，喷射装置外壳里设置与进油油道相通的第二进油口，盛油槽与第二进油口相通。2.根据权利要求1所述的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是:增压电磁阀线圈通电时，增压衔铁带动增压控制阀克服增压控制阀复位弹簧的弹簧力向上运动，增压控制阀的上密封锥面压在增压控制阀复位弹簧座上，增压控制阀油腔与增压油泄油口断开，增压油进油口与增压控制阀油腔连通，增压油从增压油进油口通过增压控制阀油腔进入增压活塞上腔中，增压油作用在增压活塞顶端，克服增压活塞复位弹簧的弹簧力将增压活塞下压，增压活塞上腔体积增大，增压活塞下腔体积减小，进入增压活塞下腔的燃气被压缩;当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力大于进气口中的燃气压力时，单向阀关闭，增压活塞下腔与进气口断开;增压电磁阀线圈断电时，增压控制阀在增压控制阀复位弹簧的作用下向下运动，增压控制阀的下密封锥面压在增压控制阀底座上，增压油进油口与增压控制阀油腔断开，增压控制阀油腔与增压油泄油口连通，增压油从增压活塞上腔通过增压控制阀油腔泄入增压油泄油口中，增压活塞上腔内压力降低，增压活塞复位弹簧将增压活塞顶起，当增压活塞下腔中的燃气压力和单向阀的合力小于进气口中的燃气压力时，单向阀打开，增压活塞下腔与进气口连通。3.根据权利要求1或2所述的组合式机械喷油-增压压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是:压电元件通电时，压电元件伸长，控制阀克服控制阀复位弹簧的弹簧力和控制阀油腔内燃油的液压力向下运动，控制阀的下密封锥面压在控制阀复位弹簧座上，控制阀油腔与泄油口断开，控制阀油腔与第一进油口连通，燃油从进油油道通过第一进油口、控制阀油腔、中心油道进入针阀腔中，燃油作用在第二针阀端面上，克服针阀复位弹簧的弹簧力将第二针阀顶起，燃气开始喷射； 压电元件断电时，控制阀复位弹簧将控制阀的上密封锥面压在控制阀座上，控制阀油腔与第一进油口断开，控制阀油腔与泄油口连通，针阀腔中的燃油通过中心油道、控制阀油腔泄入泄油口中，针阀腔内压力降低，控制阀复位弹簧将第二针阀压向针阀底座，燃气不喷射。
【文档编号】F02M51/06GK205714521SQ201620338946
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】范立云, 彭怀利, 李学民, 李文辉, 董晓露, 董全, 白云
【申请人】哈尔滨工程大学
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