CN103075284B - 利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统 - Google Patents

Abstract

利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，主要包括进油单向阀、增压活塞腔、增压活塞、柴油汽化室、汽化柴油喷射器、活塞、柴油汽化室底座、汽化柴油单向阀、电控喷油器、增压柴油单向阀、卸压阀，柴油汽化室底座位于活塞内，柴油汽化室底座内设置有进油单向阀、增压活塞腔、汽化柴油单向阀、电控喷油器、增压柴油单向阀、卸压阀，电控喷油器将增压柴油喷入柴油汽化室内，利用活塞温度和活塞运动压缩产生的热量汽化柴油，利用活塞运动带动增压活塞压缩增压活塞腔内的柴油，气态柴油通过汽化柴油单向阀进入汽化柴油喷射器后分段喷射。本发明结构简单紧凑，喷射的是气态柴油，提高气缸内混合气形成质量，提高柴油机燃烧效率和降低排放。

Description

利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统

技术领域

本发明涉及一种内燃机柴油喷射系统，具体涉及一种利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，属于内燃机领域。

背景技术

柴油机使用广泛，需要消耗大量的能源，并产生氮氧化物和颗粒等有害排放，对环境构成危害。人们一直大力研究柴油的节能减排技术。

由于柴油粘度较大，十六烷值高，需要将柴油高压喷入柴油机气缸，使柴油充分雾化，然后和空气混合燃烧。因此，常规柴油机的燃烧是一种边喷边烧的燃烧方式，这种燃烧方式容易生成氮氧化物和颗粒等有害排放物。近些年，人们不断研究柴油机新的燃烧方式，比如均质充量压缩着火(HCCI)燃烧方式，尽管它同时避免了氮氧化物和颗粒生成的条件，有效降低碳烟和氮氧化物的生成。但这种燃烧方式的难点是均质混合气的制备和燃烧时刻或燃烧速率的控制，它要在混合气燃烧之前，将柴油和空气均质混合；大量混合气同时燃烧，容易爆震，柴油机负荷范围有限。

为了制备均质混合气和控制混合气着火时刻或燃烧速率，常常利用高压共轨系统将柴油分段喷入柴油机气缸内。这就需要柴油机高压共轨系统。

柴油机高压共轨喷油系统制造工艺水平要求高，各组成部分的精度高，偶件间隙要求严格。另外对柴油清洁度提出了很高的要求，因为杂质会加速运动副磨损甚至使其卡死。故柴油机的柴油高压共轨喷油系统制造技术高，结构复杂，成本高，并增加了发动机的故障率。

本发明就是利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油，使喷入气缸的柴油为气态，避免了常规柴油机在气缸内喷雾时的液滴，最终提高柴油机燃烧效率和降低排放。本发明结构紧凑，还可以降低柴油机对高压柴油喷射系统的依赖。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术的不足，设计一种利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，具体技术方案如下：

一种利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，包括柴油汽化室、燃烧室、进气道、进气门、气缸盖、排气门、排气道、汽化柴油通道、气缸体、活塞、柴油汽化室底座、连杆、电控喷油器回油道、进油通道、柴油低压泵、柴油箱，进气道和排气道对应设置在气缸盖上，进气道和排气道上对应安装有进气门和排气门，活塞位于气缸体内，进气门、排气门、活塞、气缸体和气缸盖之间形成的空间为燃烧室，活塞下部与连杆连接，柴油汽化室底座位于活塞内，柴油汽化室底座与活塞形成的空间为柴油汽化室，柴油汽化室底座内设置有进油单向阀、增压柴油单向阀进油道、增压活塞连接通道、增压活塞腔、汽化柴油单向阀、电控喷油器、电控喷油器进油道、增压柴油单向阀、卸压阀，进油单向阀通过增压活塞连接通道与增压活塞腔连接；柴油箱依次通过柴油低压泵、进油通道与进油单向阀连接；进油单向阀通过增压柴油单向阀进油道依次与卸压阀和增压柴油单向阀连接，增压柴油单向阀通过电控喷油器进油道与电控喷油器连接，电控喷油器通过电控喷油器回油道与柴油箱连接，卸压阀通过电控喷油器回油道与柴油箱连接；汽化柴油单向阀与柴油汽化室连接。

增压活塞腔内有增压活塞，增压活塞通过增压活塞连接杆与活塞连接。

气缸盖上安装有汽化柴油喷射器，汽化柴油喷射器包括汽化柴油喷射器喷射室、汽化柴油喷射器阀门、汽化柴油喷射器密封圈、汽化柴油喷射器线圈、汽化柴油喷射器衔铁、汽化柴油喷射器挺杆、汽化柴油喷射器下弹簧、汽化柴油喷射器中间腔，汽化柴油喷射器衔铁位于汽化柴油喷射器挺杆一端，汽化柴油喷射器挺杆另一端与汽化柴油喷射器阀门连接，汽化柴油喷射器下弹簧位于汽化柴油喷射器中间腔内，汽化柴油喷射器挺杆中间有汽化柴油喷射器密封圈，汽化柴油喷射器密封圈位于汽化柴油喷射器中间腔和汽化柴油喷射器喷射室之间。

汽化柴油喷射器喷射室通过汽化柴油通道与汽化柴油单向阀连接。

本发明利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，其有益效果体现在：

1.本发明的利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统利用活塞温度加热并汽化柴油，提高了能量利用效率；

2.本发明的利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统还利用活塞运动压缩时产生的热量，进一步汽化柴油，本发明的喷射系统不需要高压力的油泵，避免了常规柴油机高压柴油喷射系统高的制造成本；

3.本发明的利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，分段喷入气缸的是气态柴油，提高了缸内混合气形成质量，有利于发动机的燃烧，最终提高了柴油机燃烧效率和降低了排放；

4.本发明的利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统结构紧凑。

附图说明

附图为本发明创造的结构示意图。

图中1为进油单向阀、2为增压柴油单向阀进油道、3为增压活塞连接通道、4为增压活塞腔、5为增压活塞、6为增压活塞连接杆、7为柴油汽化室、8为燃烧室、9为进气道、10为进气门、11为气缸盖、12为汽化柴油喷射器喷射室、13为汽化柴油喷射器阀门、14为汽化柴油喷射器密封圈、15为汽化柴油喷射器、16为汽化柴油喷射器线圈、17为汽化柴油喷射器衔铁、18为汽化柴油喷射器挺杆、19为汽化柴油喷射器下弹簧、20为汽化柴油喷射器中间腔、21为排气门、22为排气道、23为汽化柴油通道、24为气缸体、25为活塞、26为柴油汽化室底座、27为汽化柴油单向阀、28为电控喷油器、29为电控喷油器进油道、30为增压柴油单向阀、31为连杆、32为卸压阀、33为电控喷油器回油道、34为进油通道、35为柴油低压泵、36为柴油箱。

具体实施方式

下面结合附图，用实施例来进一步说明本发明。但这个实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这个实施例的限制。

图1所示，本发明创造的利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统的具体实施方案，它包括柴油汽化室7、燃烧室8、进气道9、进气门10、气缸盖11、排气门21、排气道22、汽化柴油通道23、气缸体24、活塞25、柴油汽化室底座26、连杆31、电控喷油器回油道33、进油通道34、柴油低压泵35、柴油箱36，进气道9和排气道22对应设置在气缸盖11上，进气道9和排气道22上对应安装有进气门10和排气门21，活塞25位于气缸体24内，进气门10、排气门21、活塞25、气缸体24和气缸盖11之间形成的空间为燃烧室8，活塞25下部与连杆31连接，柴油汽化室底座26位于活塞25内，柴油汽化室底座26与活塞25形成的空间为柴油汽化室7，柴油汽化室底座26内设置有进油单向阀1、增压柴油单向阀进油道2、增压活塞连接通道3、增压活塞腔4、汽化柴油单向阀27、电控喷油器28、电控喷油器进油道29、增压柴油单向阀30、卸压阀32，进油单向阀1通过增压活塞连接通道3与增压活塞腔4连接；柴油箱36依次通过柴油低压泵35、进油通道34与进油单向阀1连接；进油单向阀1通过增压柴油单向阀进油道2依次与卸压阀32和增压柴油单向阀30连接，增压柴油单向阀30通过电控喷油器进油道29与电控喷油器28连接，电控喷油器28通过电控喷油器回油道33与柴油箱36连接，卸压阀32通过电控喷油器回油道33与柴油箱36连接；汽化柴油单向阀27与柴油汽化室7连接。

增压活塞腔4内有增压活塞5，增压活塞5通过增压活塞连接杆6与活塞25连接。

气缸盖11上安装有汽化柴油喷射器15，汽化柴油喷射器15包括汽化柴油喷射器喷射室12、汽化柴油喷射器阀门13、汽化柴油喷射器密封圈14、汽化柴油喷射器线圈16、汽化柴油喷射器衔铁17、汽化柴油喷射器挺杆18、汽化柴油喷射器下弹簧19、汽化柴油喷射器中间腔20，汽化柴油喷射器衔铁17位于汽化柴油喷射器挺杆18一端，汽化柴油喷射器挺杆18另一端与汽化柴油喷射器阀门13连接，汽化柴油喷射器下弹簧19位于汽化柴油喷射器中间腔20内，汽化柴油喷射器挺杆18中间有汽化柴油喷射器密封圈14，汽化柴油喷射器密封圈14位于汽化柴油喷射器中间腔20和汽化柴油喷射器喷射室12之间。

汽化柴油喷射器喷射室12通过汽化柴油通道23与汽化柴油单向阀27连接。

下面说明利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统的工作过程。

柴油箱36内的柴油在柴油低压泵35作用下，可以将柴油增压到0.5～1MPa。当活塞25向上止点运动时，由于增压活塞5通过增压活塞连接杆6与活塞25相连，故增压活塞5向上运动引起增压活塞腔4体积增大，增压活塞腔4内的柴油压力下降，进油单向阀1打开，增压柴油单向阀30和卸压阀32关闭，柴油从柴油低压泵35进入进油单向阀1和增压活塞腔4内。

当活塞25向下止点运动时，活塞25通过增压活塞连接杆6带动增压活塞5向下运动，增压活塞腔4体积减少，增压活塞腔4内的柴油压力上升，进油单向阀1关闭。随着增压活塞5继续向下运动，增压活塞腔4和进油单向阀1内的柴油压力进一步升高，当增压活塞腔4和进油单向阀1内的柴油压力升高到增压柴油单向阀30的开启压力时，增压柴油单向阀30打开，增压后的柴油通过增压柴油单向阀进油道2进入增压柴油单向阀30内。由于增压柴油单向阀30通过电控喷油器进油道29与电控喷油器28相连，电控喷油器28将增压后的柴油喷入柴油汽化室7内。电控喷油器28内的回油通过电控喷油器回油道33进入柴油箱36。

当增压柴油压力超过卸压阀32开启压力时，卸压阀32打开，增压柴油卸压，卸压柴油通过电控喷油器回油道33流回柴油箱36内，卸压阀32的作用是使最高增压柴油压力保持恒定。

内燃机工作时，活塞25正常温度为200-450℃，活塞25可以加热电控喷油器28喷入柴油汽化室7内的柴油。同时利用活塞25向下运动，压缩柴油汽化室7内的已有气态柴油，使气态柴油温度和压力升高，并使通过电控喷油器28喷入柴油汽化室7内的液态柴油进一步汽化。

当柴油汽化室7内的气态柴油压力达到汽化柴油单向阀27开启压力时，汽化柴油单向阀27打开，增压的气态柴油通过汽化柴油通道23进入汽化柴油喷射器喷射室12内；当柴油汽化室7内的气态柴油压力低于汽化柴油单向阀27开启压力时，汽化柴油单向阀27关闭，使得汽化柴油喷射器喷射室12内的气态柴油压力保持较高压力。

当汽化柴油喷射器线圈16得电后吸引汽化柴油喷射器衔铁17，汽化柴油喷射器挺杆18往下运动，汽化柴油喷射器阀门13打开，分段喷射过程开始，汽化柴油喷射器喷射室12内的气态柴油喷入燃烧室19内。分段喷射过程结束时，汽化柴油喷射器线圈16失电，汽化柴油喷射器挺杆18在汽化柴油喷射器下弹簧19作用下，往上运动，汽化柴油喷射器阀门13关闭。

Claims (3)

1.一种利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，包括柴油汽化室(7)、燃烧室(8)、进气道(9)、进气门(10)、气缸盖(11)、排气门(21)、排气道(22)、汽化柴油通道(23)、气缸体(24)、活塞(25)、柴油汽化室底座(26)、连杆(31)、电控喷油器回油道(33)、进油通道(34)、柴油低压泵(35)、柴油箱(36)，进气道(9)和排气道(22)对应设置在气缸盖(11)上，进气道(9)和排气道(22)上对应安装有进气门(10)和排气门(21)，活塞(25)位于气缸体(24)内，进气门(10)、排气门(21)、活塞(25)、气缸体(24)和气缸盖(11)之间形成的空间为燃烧室(8)，活塞(25)下部与连杆(31)连接，其特征在于：柴油汽化室底座(26)位于活塞(25)内，柴油汽化室底座(26)与活塞(25)形成的空间为柴油汽化室(7)，柴油汽化室底座(26)内设置有进油单向阀(1)、增压柴油单向阀进油道(2)、增压活塞连接通道(3)、增压活塞腔(4)、汽化柴油单向阀(27)、电控喷油器(28)、电控喷油器进油道(29)、增压柴油单向阀(30)、卸压阀(32)，进油单向阀(1)通过增压活塞连接通道(3)与增压活塞腔(4)连接；增压活塞腔(4)内有增压活塞(5)，增压活塞(5)通过增压活塞连接杆(6)与活塞(25)连接；柴油箱(36)依次通过柴油低压泵(35)、进油通道(34)与进油单向阀(1)连接；进油单向阀(1)通过增压柴油单向阀进油道(2)依次与卸压阀(32)和增压柴油单向阀(30)连接，增压柴油单向阀(30)通过电控喷油器进油道(29)与电控喷油器(28)连接，电控喷油器(28)通过电控喷油器回油道(33)与柴油箱(36)连接，卸压阀(32)通过电控喷油器回油道(33)与柴油箱(36)连接；汽化柴油单向阀(27)与柴油汽化室(7)连接。

2.根据权利要求1所述的利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，其特征在于：气缸盖(11)上安装有汽化柴油喷射器(15)，汽化柴油喷射器(15)包括汽化柴油喷射器喷射室(12)、汽化柴油喷射器阀门(13)、汽化柴油喷射器密封圈(14)、汽化柴油喷射器线圈(16)、汽化柴油喷射器衔铁(17)、汽化柴油喷射器挺杆(18)、汽化柴油喷射器下弹簧(19)、汽化柴油喷射器中间腔(20)，汽化柴油喷射器衔铁(17)位于汽化柴油喷射器挺杆(18)一端，汽化柴油喷射器挺杆(18)另一端与汽化柴油喷射器阀门(13)连接，汽化柴油喷射器下弹簧(19)位于汽化柴油喷射器中间腔(20)内，汽化柴油喷射器挺杆(18)中间有汽化柴油喷射器密封圈(14)，汽化柴油喷射器密封圈(14)位于汽化柴油喷射器中间腔(20)和汽化柴油喷射器喷射室(12)之间。

3.根据权利要求2所述的利用活塞运动和活塞温度加热并汽化柴油的喷射系统，其特征在于：汽化柴油喷射器喷射室(12)通过汽化柴油通道(23)与汽化柴油单向阀(27)连接。