CN105332826B - 无泄漏电磁控制式燃气喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供无泄漏电磁控制式燃气喷射装置，由电磁阀部分、控制活塞部分、喷嘴部分以及喷射装置壳体组成。喷射装置壳体上设置控制油入口、燃气入口和低压泄油口。电磁阀部分的线圈和电磁铁安装在电磁阀体里，衔铁位于电磁铁下方，控制阀杆的一端通过止动环卡在衔铁上，另一端贯穿衔铁下方的阀杆上密封阀底座，压在阀杆下密封阀底座上。控制活塞部分包括控制活塞、柱塞复位弹簧等。喷嘴部分主要包括喷嘴套、针阀底座、针阀等。针阀在复位弹簧的作用下被控制活塞压在针阀底座上。针阀上设计有承压面，高压燃气进入针阀腔加速针阀抬起。本发明可实现对燃气喷射量和喷射定时的精确控制，并能防止燃气泄漏。

Description

无泄漏电磁控制式燃气喷射装置

技术领域

本发明涉及的是一种发动机，具体地说是双燃料发动机燃气喷射装置。

背景技术

随着化石燃料的不断消耗和内燃机排放法规的日益严格，发动机的发展面临着能源危机和环境污染问题的双重压力，采用替代燃料是同时解决能源问题和环境污染问题的有效手段。天然气、石油气等以其资源丰富、价格低廉、燃烧清洁、热值大等优点，成为目前内燃机主要代用燃料。

目前的缸内直喷燃气喷射系统主要分为两种，一种是不带电磁阀的燃气喷射阀，其内部布置有液压油油道并与远端的液压控制阀块通过油管连接，控制阀块上的先导阀通过控制液压油的压力实现燃气喷射阀的开启与关闭。另一种是带电磁阀的燃气喷射阀，内部集成的高速电磁阀通过控制针阀活塞的运动实现燃气喷射阀的开启与关闭，其对燃料喷射量的控制相对于机械控制式更加精确，可以实现对燃气喷射的定时、定量控制，具有良好的节能减排效果，但其存在一些问题：燃气喷射阀控制腔内采用燃气建压，由于燃气的可压缩性强，喷气不稳定，会显著降低装置的控制精度；随着针阀的运动，燃气沿针阀偶件间隙向上泄漏，泄漏燃气进入控制腔导致燃气喷射压力和喷射速率降低，严重影响喷气装置工作稳定性；电磁阀对温度变化敏感，高温燃气泄漏流入电磁阀部分易导致电磁阀温度过高失效，对电磁阀工作可靠性产生不良影响。

发明内容

本发明的目的在于提供可实现对燃气喷射量和喷射定时的精确控制，并能防止燃气泄漏的无泄漏电磁控制式燃气喷射装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明无泄漏电磁控制式燃气喷射装置，其特征是：包括喷射装置壳体、电磁阀部分、控制活塞部分、喷嘴部分；

所述电磁阀部分包括电磁阀体、阀杆上锥面密封底座、阀杆下锥面密封底座、电磁阀阀杆，电磁阀体、阀杆上锥面密封底座和阀杆下锥面密封底座自上而下依次安装在喷射装置壳体里，电磁阀体里设置电磁铁，电磁铁里缠绕线圈，电磁铁下方设置衔铁，电磁阀阀杆的上端与衔铁通过止动环相固定，电磁阀阀杆的下端贯穿阀杆上锥面密封底座并在套于其上的电磁阀弹簧的作用下压在阀杆下锥面密封底座上，电磁阀弹簧的两端分别顶在阀杆上锥面密封底座和电磁阀阀杆上，电磁阀体和阀杆上锥面密封底座之间形成电磁阀腔，阀杆上锥面密封底座和阀杆下锥面密封底座之间形成油腔，电磁阀阀杆上设置阀杆上密封锥面、阀杆下密封锥面、低压油环带和高压油环带，低压油环带位于阀杆上密封锥面之上，高压油环带位于阀杆下密封锥面之下，阀杆上密封锥面与阀杆上锥面密封底座相配合，阀杆下密封锥面与阀杆下锥面密封底座相配合，喷射装置壳体上设置低压泄油口、控制油入口，阀杆上锥面密封底座设置上锥面底座油道，阀杆下锥面密封底座设置下锥面底座油道，低压泄油口与电磁阀腔相通，上锥面底座油与电磁阀腔相通并与低压油环带相配合，控制油入口与高压油环带相配合，下锥面底座油道与油腔相通；

所述控制活塞部分包括控制活塞、柱塞复位弹簧，控制活塞安装在阀杆下锥面密封底座下方的喷射装置壳体里，控制活塞的上端部伸入至阀杆下锥面密封底座里，控制活塞上设置圆环形台阶，圆环形台阶上方的控制活塞上套有柱塞复位弹簧，柱塞复位弹簧的两端顶在阀杆下锥面密封底座和圆环形台阶上，圆环形台阶与其下方的喷射装置壳体之间形成控制腔，控制腔连通下锥面底座油道；

所述喷嘴部分包括针阀、针阀底座，针阀底座通过喷嘴套固定在喷射装置壳体下方，针阀安装在针阀底座里，控制活塞在柱塞复位弹簧的作用下压在针阀上，针阀与针阀底座之间形成针阀腔，针阀底座里设置燃气进气道，喷射装置壳体里设置燃气入口，燃气进气道分别与针阀腔和燃气入口相通。

本发明还可以包括：

1、针阀与针阀底座之间设置密封环带，针阀底座里设置进油道，进油道分别与密封环带和控制油入口相通。

本发明的优势在于：本发明的无泄漏电磁控制式燃气喷射装置的控制腔内采用高压燃油建压，通过电磁阀控制高压燃油进油、泄油从而控制活塞的抬起、落座，针阀上设计有承压面，柱塞抬起时，高压燃气作用在针阀盛承压面上加速针阀抬起，燃气喷射响应快，喷气量控制精确；电磁阀体设计有冷却油路，冷却油路连通控制腔，通过进油、泄油油路循环带走热量以降低电磁阀部分温度，保证系统工作的可靠性和稳定性；针阀和喷嘴底座之间开有密封环带，引入部分控制油作为密封油密封燃气，有效地防止燃气泄漏，同时控制腔内的控制油和针阀处的密封油采用同一种油，油压相等，有效保证控制油、密封油无静态泄漏，提高喷气装置工作的稳定性，改善系统喷气特性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明电磁阀部分的结构示意图；

图3为本发明控制活塞部分的结构示意图；

图4为本发明喷嘴部分的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，本发明的无泄漏电磁控制式燃气喷射装置主要由电磁阀部分1、控制活塞部分3、喷嘴部分4以及喷射装置壳体6四部分组成。其中电磁阀部分1主要包括通电磁阀体8、电磁铁9、线圈10、衔铁11、电磁阀阀杆12、电磁阀弹簧15、阀杆下锥面密封底座19、阀杆上锥面密封底座24、止动环27等。电磁阀阀杆12设计有两个密封锥面和两个盛油环带，分别是上密封锥面14、下密封锥面16、位于上密封锥面14上方的低压油环带25和位于下密封锥面16下方的高压油环带21。控制活塞部分3包括控制活塞29、柱塞复位弹簧30、控制腔32、弹簧垫圈34等。控制活塞29上设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，控制活塞29和喷射装置体6之间形成控制腔32。喷嘴部分4主要包括喷嘴套35、针阀限位板36、针阀底座39、针阀40、喷孔41、针阀腔42、环形密封带43、密封圈Ⅰ46、密封圈Ⅱ47等。针阀40和针阀底座39之间形成针阀腔42，在针阀腔42上方，针阀40和针阀底座39之间设计有密封环带43。

本发明的无泄漏电磁控制式燃气喷射装置主要由电磁阀部分1、控制活塞部分3、喷嘴部分4以及喷射装置壳体6四部分组成。喷射装置壳体6上有三个油、气接头，分别是控制油入口2、燃气入口5和低压泄油口7。

电磁阀部分1主要包括电磁阀体8、电磁铁9、线圈10、衔铁11、电磁阀阀杆12、电磁阀弹簧15、阀杆下锥面密封底座19、阀杆上锥面密封底座24、止动环27等。线圈10和电磁铁9安装在电磁阀体8里，衔铁11位于电磁铁9下方。电磁阀阀杆12设计有两个密封锥面和两个盛油环带，分别是上密封锥面14、下密封锥面16、位于上密封锥面14上方的低压油环带25和位于下密封锥面16下方的高压油环带21。阀杆上锥面密封底座24和下锥面密封底座19之间形成油腔23。电磁阀阀杆12一端通过止动环27固定在电磁阀衔铁11上，能够随衔铁11一起运动，另一端贯穿电磁阀衔铁11下方的阀杆上锥面密封底座24，在电磁阀弹簧15预紧力的作用下压在阀杆下锥面密封底座19上，能够密封高压油环带。电磁阀弹簧15固定在电磁阀阀杆12和阀杆上锥面密封底座24之间，卡在阀杆上锥面密封底座24的凹槽内，阀杆上锥面密封底座24还能起到对阀杆12升程的限位作用。阀杆上密封底座上设计有油道13和油道26，能够引导低压油环带25处的燃油流经电磁阀，流向低压泄油口7，在燃油流动作用下带走热量，冷却电磁阀，并减小电磁阀衔铁11上下运动的冲击和振动，从而提高电磁阀工作的稳定性。阀杆下锥面密封底座19上设计有三条油道，分别是油道17、油道20和油道18，油道17连接高压油环带和控制油入口，油道20将油腔23中油液引向控制腔32，油道18将部分控制油引向密封环带。

控制活塞部分3包括控制活塞29、柱塞复位弹簧30、控制腔32、弹簧垫圈34等。控制活塞29上设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，控制活塞29和喷射装置壳体6之间形成控制腔32。高压控制油沿着喷射装置壳体6上的油道31流入控制腔32。柱塞复位弹簧30固定在控制活塞29的圆环形台阶和电磁阀杆下锥面密封底座19之间，在柱塞复位弹簧30的预紧力作用下，控制活塞29被压在针阀40上。

喷嘴部分4主要包括喷嘴套35、针阀限位板36、针阀底座39、针阀40、喷孔41、针阀腔42、环形密封带43、密封圈Ⅰ46、密封圈Ⅱ47等。喷嘴套35和针阀限位板36、针阀底座39间均设计有密封圈，防止气缸中高温、高压的燃气进入喷射装置内。控制活塞29在柱塞复位弹簧30的作用下压住针阀40，使得针阀40压在针阀底座39上。针阀40和针阀底座39之间形成针阀腔42。在针阀腔42上方，针阀40和针阀底座39之间设计有密封环带43。针阀底座39一侧开有燃气进气道44、环形进气槽45，通过环形进气槽45、进气道44将高压燃气引入针阀腔42，以满足喷气装置进气要求；另一侧开有环形进油槽37、进油道38，通过环形进油槽37、进油道38将部分控制油引入密封环带34。本发明的喷射装置喷射燃气，针阀腔42处引入的是燃气，在针阀40工作抬起和落座过程中容易发生燃气随针阀40运动向上泄漏，引起针阀偶件间隙受力大，热负荷高，导致针阀偶件变形，使得针阀40抬起、落座延迟。另外，泄漏的燃气随控制活塞29的运动进入控制腔32时，由于燃气的可压缩性会严重影响燃气喷射装置的喷气特性。本发明的燃气喷射装置针阀40和针阀底座39之间开有密封环带43，引入控制油密封燃气，能有效地防止燃气泄漏。另外，控制腔32内的控制油和密封环带43内的密封油采用同一种油，油压相等，能有效保证控制油、密封油无静态泄漏。

发动机工作时，控制单元采集传感器的输入信号，驱动电磁阀工作，从而控制控制腔32的建压、泄压。当电磁阀线圈10断电时，控制阀杆12在电磁阀弹簧15的作用下处于落座状态，阀杆上密封锥面14打开，下密封锥面16密封高压油环带21，此时高压油路关断，控制腔32和低压油路连通，控制活塞29在柱塞复位弹簧30预紧力的作用下压住针阀40，喷射装置不喷气；当电磁阀线圈10通电时，电磁铁9吸引衔铁11，衔铁11带动电磁阀阀杆12向上运动，阀杆下密封锥面16打开，上密封锥面14密封低压油环带25，此时低压油路关断，控制腔32和高压油路连通，高压燃油流入控制腔32，作用在控制活塞圆环形台阶上，控制活塞29抬起。针阀40上设计有承压面，在针阀腔42内高压燃气作用下，针阀40迅速升起，喷射装置开始喷气。

由上述工作过程可知，无泄漏电磁控制式燃气喷射装置的喷气过程由电磁阀控制，具有响应快速，对喷气量精确控制的特点。采用燃油密封燃气可有效地防止燃气泄漏，另外，控制油和密封油采用同一种油可有效防止控制腔和密封环带的燃油静态泄漏。

Claims (2)

1.无泄漏电磁控制式燃气喷射装置，其特征是：包括喷射装置壳体、电磁阀部分、控制活塞部分、喷嘴部分；

所述电磁阀部分包括电磁阀体、阀杆上锥面密封底座、阀杆下锥面密封底座、电磁阀阀杆，电磁阀体、阀杆上锥面密封底座和阀杆下锥面密封底座自上而下依次安装在喷射装置壳体里，电磁阀体里设置电磁铁，电磁铁里缠绕线圈，电磁铁下方设置衔铁，电磁阀阀杆的上端与衔铁通过止动环相固定，电磁阀阀杆的下端贯穿阀杆上锥面密封底座并在套于其上的电磁阀弹簧的作用下压在阀杆下锥面密封底座上，电磁阀弹簧的两端分别顶在阀杆上锥面密封底座和电磁阀阀杆上，电磁阀体和阀杆上锥面密封底座之间形成电磁阀腔，阀杆上锥面密封底座和阀杆下锥面密封底座之间形成油腔，电磁阀阀杆上设置阀杆上密封锥面、阀杆下密封锥面、低压油环带和高压油环带，低压油环带位于阀杆上密封锥面之上，高压油环带位于阀杆下密封锥面之下，阀杆上密封锥面与阀杆上锥面密封底座相配合，阀杆下密封锥面与阀杆下锥面密封底座相配合，喷射装置壳体上设置低压泄油口、控制油入口，阀杆上锥面密封底座设置上锥面底座油道，阀杆下锥面密封底座设置下锥面底座油道，低压泄油口与电磁阀腔相通，上锥面底座油与电磁阀腔相通并与低压油环带相配合，控制油入口与高压油环带相配合，下锥面底座油道与油腔相通；

所述控制活塞部分包括控制活塞、柱塞复位弹簧，控制活塞安装在阀杆下锥面密封底座下方的喷射装置壳体里，控制活塞的上端部伸入至阀杆下锥面密封底座里，控制活塞上设置圆环形台阶，圆环形台阶上方的控制活塞上套有柱塞复位弹簧，柱塞复位弹簧的两端顶在阀杆下锥面密封底座和圆环形台阶上，圆环形台阶与其下方的喷射装置壳体之间形成控制腔，控制腔连通下锥面底座油道；

所述喷嘴部分包括针阀、针阀底座，针阀底座通过喷嘴套固定在喷射装置壳体下方，针阀安装在针阀底座里，控制活塞在柱塞复位弹簧的作用下压在针阀上，针阀与针阀底座之间形成针阀腔，针阀底座里设置燃气进气道，喷射装置壳体里设置燃气入口，燃气进气道分别与针阀腔和燃气入口相通。

2.根据权利要求1所述的无泄漏电磁控制式燃气喷射装置，其特征是：针阀与针阀底座之间设置密封环带，针阀底座里设置进油道，进油道分别与密封环带和控制油入口相通。