CN104500163B - 一种二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置。其技术方案是：阀门凸轮(1)安装在进气或排气凸轮轴上，第一平底盘(2)与阀门凸轮(1)接触，第一缸筒活塞杆(3)与第一平底盘(2)固定连接，第一缸筒(4)的无杆腔通过三通管接头与对应的两位两通电磁阀(6)的A口和第二缸筒(8)的无杆腔相通，储能器(5)与两位两通电磁阀(6)的P口连接，两位两通电磁阀(6)外接ECU模块(7)，第二缸筒活塞杆(9)一端与第二平底盘(10)固定连接，第二缸筒活塞杆(9)、第二平底盘(10)与阀门杆(15)位于同一轴线，阀门杆(15)上依次安装有阀门锁夹(12)、上阀门弹簧座(11)和复位弹簧(13)。该通道阀门的开闭装置具有正时和升程可变、能减少整备质量和提高燃烧效率的特点。
Description
技术领域
本发明属于二甲醚发动机主副燃烧室技术领域。具体涉及一种二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置。
背景技术
压燃式内燃机一般采用柴油作为燃料，柴油是石油的衍生物，其价格越来越高。二甲醚(DME)来源广泛，被公认为柴油机的清洁替代能源，可从煤层气、煤、天然气和生物有机质等转化生产出二甲醚，二甲醚发动机的尾气对环境的污染程度远比柴油机的低，且燃烧噪声和汽油机相当。
现有的二甲醚可控预混合燃烧系统(副燃烧室也叫预混合室)的主副燃烧室通道阀门的开闭动作是由凸轮及机械传动装置进行实现的(Jun Song, Zhen Huang, XinqiQiao. Performance of a controllable premixed combustion engine fueled withdimethyl ether. Energy Conversion and Management. 2004, 45：2223–2232)，不能使所述的二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的正时和升程实现可变，即不利于二甲醚发动机在各种工况下实现优化燃烧；另外，机械传动机构增加一根凸轮轴及一套驱动机构，不仅使发动机的整备质量增加，且使生产成本提高。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的是提供一种正时和升程可变/整备质量低和燃烧效率高的一种二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，所述二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置的结构是：
阀门凸轮安装在进气或排气凸轮轴上，第一平底盘的下平面通过高副与阀门凸轮接触，第一缸筒活塞杆的一端与第一平底盘的上平面同中心固定连接，第一缸筒活塞杆的另一端与第一缸筒的活塞同轴心固定连接。第一缸筒的无杆腔通过三通管接头与两位两通电磁阀的A口和第二缸筒的无杆腔对应相通，两位两通电磁阀的P口与储能器相通，两位两通电磁阀的继电器外接ECU模块。第二缸筒活塞杆的一端与第二缸筒的活塞同轴心固定连接，第二缸筒活塞杆的另一端与第二平底盘的上平面固定连接。
二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门为由阀门杆和阀门头部组成的整体，阀门头部位于主燃烧室和副燃烧室的通道中，阀门杆的尾端与第二平底盘的下平面相接触，第二平底盘与阀门杆和阀门头部位于同一轴线。阀门杆尾部环形槽处装有阀门锁夹，阀门锁夹的外壁套有上阀门弹簧座，复位弹簧的一端安装在上阀门弹簧座内，复位弹簧的另一端安装在下阀门弹簧座内，下阀门弹簧座固定在副燃烧室的上部。
所述储能器为皮囊式储能器、气瓶式储能器和活塞式储能器中的一种。
所述阀门杆的头部为环状凹弧形。
所述第二平底盘的直径比阀门杆的直径大2~3cm。
本发明的工作过程是：在发动机进气行程中，空气进入主燃烧室和副燃烧室，阀门头部和进气门同时开启。外接的ECU模块接收位于气缸内的温度、压力传感器和转速传感器的反馈信号并对反馈信号处理，ECU模块给予两位两通电磁阀与进气门同步开启的信号命令，两位两通电磁阀开启，储能器中的液压油便通过两位两通电磁阀进入由油管与第一缸筒和第二缸筒形成的液压腔中。然后两位两通电磁阀关闭，由于所述液压腔内液压油的体积恒定，与第二缸筒相连的第二缸筒活塞杆便能将阀门凸轮施加的压力通过液压油传递给阀门杆，阀门头部开启，从而使空气进入副燃烧室中。阀门头部开度(升程)的大小则取决于流向所述液压腔内油量的多少(两位两通电磁阀开启的持续时间)。在接近进气行程末端时，外接的ECU模块再次接收气缸内的温度、压力传感器和转速传感器的反馈信号并对反馈信号处理，ECU模块再次给予两位两通电磁阀一个信号命令，两位两通电磁阀开启，液压腔内的液压油就会经过两位两通电磁阀流回储能器。阀门头部不再跟随阀门凸轮运动，而是在复位弹簧的作用下关闭。
在压缩行程中，阀门头部依然保持关闭，此时通过副燃烧室上的喷油嘴向副燃烧室中喷入一定量的二甲醚形成浓的混合气。在活塞接近压缩行程末端时，外接的ECU模块又一次接收气缸内的温度、压力传感器和转速传感器的反馈信号并对反馈信号处理，之后ECU模块再给予两位两通电磁阀一个信号命令，两位两通电磁阀又一次开启，储能器中的液压油便通过两位两通电磁阀又一次进入所述液压腔中。然后两位两通电磁阀关闭，这时，由于所述液压腔内液压油的体积恒定，与第二缸筒相连的第二缸筒活塞杆就可将阀门凸轮施加的压力通过液压油传递给阀门头部，从而使阀门头部开启，此时主燃烧室中的被压缩的高温高压空气高速流入副燃烧室中，副燃烧室内着火，燃气和未燃混合气从副燃烧室冲入主燃烧室中，从而可燃混合气在主燃烧室内燃烧膨胀做功。在排气行程中，阀门头部依然保持开启，副燃烧室和主燃烧室中的废气在排气冲程中被排出。依次往复如上所述的发动机四冲程来保证发动机的正常工作。
阀门头部提前关闭的工作过程：在外接ECU模块信号指令下两位两通电磁阀在阀门凸轮回程后期打开，此时液压油就会经过两位两通电磁阀流回储能器，阀门头部在复位弹簧的作用下提前关闭。
阀门头部推迟打开的工作过程：在外接的ECU模块信号下，两位两通电磁阀在阀门凸轮开始运动之后(已经有一段升程)关闭，此时阀门头部推迟开启，从而实现阀门头部晚开。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
两位两通电磁阀在不同时刻能精准灵活地完成开启关闭的动作，从而使副燃烧室和主燃烧室之间的阀门头部的开闭时刻根据二甲醚发动机的工况需求实现可变。阀门头部升程根据发动机的扭矩和转速变化通过调整进入液压腔中液压油量的多少来进行相应的调节，不仅能提高内燃机的燃烧效率，且能减少燃烧污染物的排放。该主副燃烧室阀门的开闭装置代替了传统的机械结构，减少了一根凸轮轴和一套驱动机构，减轻了发动机的整备质量。
因此，本发明不仅能使二甲醚主副燃烧室通道阀门的正时和升程可变，且能减少整备质量和提高燃烧效率。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置。所述二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置的结构如图1所示：
阀门凸轮1安装在进气或排气凸轮轴上，第一平底盘2的下平面通过高副与阀门凸轮1接触，第一缸筒活塞杆3的一端与第一平底盘2的上平面同中心固定连接，第一缸筒活塞杆3的另一端与第一缸筒4的活塞同轴心固定连接。第一缸筒4的无杆腔通过三通管接头与两位两通电磁阀6的A口和第二缸筒8的无杆腔对应相通，两位两通电磁阀6的P口与储能器5相通，两位两通电磁阀6的继电器外接ECU模块7。第二缸筒活塞杆9的一端与第二缸筒8的活塞同轴心固定连接，第二缸筒活塞杆9的另一端与第二平底盘10的上平面固定连接。
二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门为由阀门杆15和阀门头部17组成的整体，阀门头部17位于主燃烧室18和副燃烧室16的通道中，阀门杆15的尾端与第二平底盘10的下平面相接触，第二平底盘10与阀门杆15和阀门头部17位于同一轴线。阀门杆15尾部环形槽处装有阀门锁夹12，阀门锁夹12的外壁套有上阀门弹簧座11，复位弹簧13的一端安装在上阀门弹簧座11内，复位弹簧13的另一端安装在下阀门弹簧座14内，下阀门弹簧座14固定在副燃烧室16的上部。
所述储能器5为皮囊式储能器、气瓶式储能器和活塞式储能器中的一种。
所述阀门杆15的头部为环状凹弧形。
所述第二平底盘10的直径比阀门杆15的直径大2~3cm。
本具体实施方式的工作过程是：在发动机进气行程中，空气进入主燃烧室18和副燃烧室16，阀门头部17和进气门同时开启。外接的ECU模块7接收位于气缸内的温度、压力传感器和转速传感器的反馈信号并对反馈信号处理，ECU模块7给予两位两通电磁阀6与进气门同步开启的信号命令，两位两通电磁阀6开启，储能器5中的液压油便通过两位两通电磁阀6进入由油管与第一缸筒4和第二缸筒8形成的液压腔中。然后两位两通电磁阀6关闭，由于所述液压腔内液压油的体积恒定，与第二缸筒8相连的第二缸筒活塞杆9便能将阀门凸轮1施加的压力通过液压油传递给阀门杆15，阀门头部17开启，从而使空气进入副燃烧室16中。阀门头部17开度升程的大小则取决于流向所述液压腔内油量的多少两位两通电磁阀6开启的持续时间。在接近进气行程末端时，外接的ECU模块7再次接收气缸内的温度、压力传感器和转速传感器的反馈信号并对反馈信号处理，ECU模块7再次给予两位两通电磁阀6一个信号命令，两位两通电磁阀6开启，液压腔内的液压油就会经过两位两通电磁阀6流回储能器5。阀门头部17不再跟随阀门凸轮1运动，而是在复位弹簧13的作用下关闭。
在压缩行程中，阀门头部17依然保持关闭，此时通过副燃烧室16上的喷油嘴向副燃烧室16中喷入一定量的二甲醚形成浓的混合气。在活塞接近压缩行程末端时，外接的ECU模块7又一次接收气缸内的温度、压力传感器和转速传感器的反馈信号并对反馈信号处理，之后ECU模块7再给予两位两通电磁阀6一个信号命令，两位两通电磁阀6又一次开启，储能器5中的液压油便通过两位两通电磁阀6又一次进入所述液压腔中。然后两位两通电磁阀6关闭，这时，由于所述液压腔内液压油的体积恒定，与第二缸筒8相连的第二缸筒活塞杆9就可将阀门凸轮1施加的压力通过液压油传递给阀门头部17，从而使阀门头部17开启，此时主燃烧室18中的被压缩的高温高压空气高速流入副燃烧室16中，副燃烧室16内着火，燃气和未燃混合气从副燃烧室16冲入主燃烧室18中，从而可燃混合气在主燃烧室18内燃烧膨胀做功。在排气行程中，阀门头部17依然保持开启，副燃烧室16和主燃烧室18中的废气在排气冲程中被排出。依次往复如上所述的发动机四冲程来保证发动机的正常工作。
阀门头部17提前关闭的工作过程：在外接ECU模块7信号指令下两位两通电磁阀6在阀门凸轮1回程后期打开，此时液压油就会经过两位两通电磁阀6流回储能器5，阀门头部17在复位弹簧13的作用下提前关闭。
阀门头部17推迟打开的工作过程：在外接的ECU模块7信号下，两位两通电磁阀6在阀门凸轮1开始运动之后已经有一段升程关闭，此时阀门头部17推迟开启，从而实现阀门头部17晚开。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下有益效果：
两位两通电磁阀6在不同时刻能精准灵活地完成开启关闭的动作，从而使副燃烧室16和主燃烧室18之间的阀门头部17的开闭时刻根据二甲醚发动机的工况需求实现可变。阀门头部17升程根据发动机的扭矩和转速变化通过调整进入液压腔中液压油量的多少来进行相应的调节，不仅能提高内燃机的燃烧效率，且能减少燃烧污染物的排放。该主副燃烧室阀门的开闭装置代替了传统的机械结构，减少了一根凸轮轴和一套驱动机构，减轻了发动机的整备质量。
因此，本具体实施方式不仅能使二甲醚主副燃烧室通道阀门的正时和升程可变，且能减少整备质量和提高燃烧效率。
Claims (4)
1.一种二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置，其特征在于所述二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置的结构是：
阀门凸轮(1)安装在进气或排气凸轮轴上，第一平底盘(2)的下平面通过高副与阀门凸轮(1)接触，第一缸筒活塞杆(3)的一端与第一平底盘(2)的上平面同中心固定连接，第一缸筒活塞杆(3)的另一端与第一缸筒(4)的活塞同轴心固定连接；第一缸筒(4)的无杆腔通过三通管接头与两位两通电磁阀(6)的A口和第二缸筒(8)的无杆腔对应相通，两位两通电磁阀(6)的P口与储能器(5)相通，两位两通电磁阀(6)的继电器外接ECU模块(7)；第二缸筒活塞杆(9)的一端与第二缸筒(8)的活塞同轴心固定连接，第二缸筒活塞杆(9)的另一端与第二平底盘(10)的上平面固定连接；二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门为由阀门杆(15)和阀门头部(17)组成的整体，阀门头部(17)位于主燃烧室(18)和副燃烧室(16)的通道中，阀门杆(15)的尾端与第二平底盘(10)的下平面相接触，第二平底盘(10)与阀门杆(15)和阀门头部(17)位于同一轴线；
阀门杆(15)尾部环形槽处装有阀门锁夹(12)，阀门锁夹(12)的外壁套有上阀门弹簧座(11)，复位弹簧(13)的一端安装在上阀门弹簧座(11)内，复位弹簧(13)的另一端安装在下阀门弹簧座(14)内，下阀门弹簧座(14)固定在副燃烧室(16)的上部。
2.根据权利要求1所述的二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置，其特征在于所述储能器(5)为皮囊式储能器、气瓶式储能器和活塞式储能器中的一种。
3.根据权利要求1所述的二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置，其特征在于所述阀门杆(15)的头部为环状凹弧形。
4.根据权利要求1所述的一种二甲醚发动机主副燃烧室通道阀门的开闭装置，其特征在于所述第二平底盘(10)的直径比阀门杆(15)的直径大2~3cm。
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