CN105484917B - 一种利用ptc热敏陶瓷加热的gdi喷油器 - Google Patents

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Abstract

一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器属汽油机燃油喷射系统技术领域，本发明中绝缘护套、PTC热敏陶瓷管、导热圆管顺序包裹于针阀下部的外圈，PTC热敏陶瓷管上下端分别与喷油器针阀的凸台之间设有绝缘垫片；正极导线、负极导线上端通过导电碳环及导电弹簧与线束插头连接，下端分别与加热电极正负极相连接，导电碳环Ⅰ与导电碳环Ⅱ用导电弹簧连接；本发明属于内部加热，可在较短时间内将喷油器内的燃油加热到较高的温度，燃油喷射效果好，将极大改善缸内直喷汽油机气缸中的喷雾效果，提高冷启动燃烧效率，降低冷启动尾气排放；本发明结构简单，无需对内燃机其他系统做大改动。

Description

一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器
技术领域
本发明属汽油机燃油喷射系统技术领域，具体涉及一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展，汽车尾气排放大量的有害物质，对人类赖以生存的大气环境造成了严重污染。以汽油为燃料的汽车排放污染物主要来源于内燃机，其有害成分包括：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)以及微粒物质；其中CO、HC和NOx是汽车污染控制的主要成分。
在汽油机冷启动过程，一方面由于气缸内温度低，燃油蒸发困难，混合气形成质量差，不利于发动机点火及快速启动；另一方面，缸内残余废气浓度高，燃烧状况不稳定，容易造成发动机失火等现象。因此，造成大量的未燃HC等排放物，直接排到大气中，对环境产生了严重的污染。在冷启动过程对喷油器进行加热，使喷射燃油温度升高，则有利于形成均匀混合气，促进冷启动过程的点火及快速启动，同时降低污染物的排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、易于加工的GDI喷油器，以解决缸内直喷汽油机冷启动过程燃油雾化质量差，污染物排放高等问题，从而获得更好的经济性和排放性能。
本发明由底板1、绝缘套环Ⅰ2、绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5、绝缘套环Ⅱ6、衔铁7、限位套环Ⅰ8、线圈支架9、回位弹簧10、套管11、绝缘槽12、壳体13、密封圈限位环14、密封圈15、滤网16、连接套管17、线束插头18、加热电极负极导线19、加热电极正极导线20、导电碳环Ⅰ21、导电弹簧22、导电碳环Ⅱ23、绝缘环槽24、电磁线圈导线25、套管26、电磁线圈27、限位套环Ⅱ28、加热电极正极29、针阀30、加热电极负极31、限位套管32组成，其中连接套管17、套管11、自上而下镶嵌于喷油器壳体13内；连接套管17中的空腔以及套管11中的空腔自上而下依次设置针阀30、回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28，且回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28均套于针阀30上；限位套环Ⅰ8和限位套环Ⅱ28与针阀30固接，用来限制衔铁7的滑动；回位弹簧10上端由套管11的凸台限位，下端由限位套环Ⅰ8限位；在喷油器壳体13左边靠上的位置布置套管26，将连接电磁线圈27的电磁线圈导线25置于套管26中，电磁线圈导线25上端与线束插头18相连；限位套管32固接于喷油器壳体13的底端；设有喷孔的底板1固接于限位套管32的中心孔中。
在不影响针阀30结构强度的前提下，将所述的绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5按自内而外的顺序包裹于针阀30下部外圈；PTC热敏陶瓷管4与导热圆管5之间涂有导热的绝缘漆；PTC热敏陶瓷管4上部设置环状的加热电极正极29，下部设置环状的加热电极负极31；绝缘护套3和PTC热敏陶瓷管4上部设置绝缘套环Ⅱ6，下部设置另一绝缘套环Ⅰ2，用于保证加热系统的安全；在套管11上部开一个环形凹槽，在环形凹槽内安装一个导电碳环Ⅱ23，在导电碳环Ⅱ23和套管11之间设置一绝缘环槽24,通过导线将连导电碳环Ⅱ23与线束插头18相连；在针阀30头部与套管11上的凹槽相对应部位安装导电碳环Ⅰ21，通过加热电极正极导线20、加热电极负极导线19分别与加热电极正极29、加热电极负极31相连，加热电极负极导线19、加热电极正极导线20穿过针阀30内部；导电碳环Ⅰ21与导电碳环Ⅱ23用导电弹簧22连接。
一种利用正温度系数热敏电阻陶瓷(PTC热敏陶瓷)加热冷启动过程的汽油的GDI喷油器，是将PTC热敏陶瓷做成的套管安装在针阀30下部，可以有效提高喷油器内喷射燃油温度，提高汽油机冷启动性能，降低冷启动排放。
PTC(positive temperature coefficient)热敏陶瓷在某一定的温度范围内时，它的电阻率基本保持不变或仅有很小的变化，而当温度达到材料的居里温度附近时，材料的电阻率会在几度或几十度狭窄的温度范围内迅速增大103～109数量级，接近绝缘体。
PTC热敏陶瓷的电阻-温度特性可描述为：开始时，随温度升高电阻阻值几乎保持不变，当温度升高到某一温度值时(居里温度)，材料阻值急剧升高。此特性使它具有定温发热的用途，因此它是一个自控温的定温发热体。PTC材料不同，居里温度变化很大，最高可达350°C。它的主要特点为：不像电阻丝会过热而是自控温恒温发热，当环境温度上升，它的发热功率会下降(节能)，工作电压从几十伏到220伏之间，不需串电阻，升温快，从几秒到1～2分钟。通过安装在针阀30下部的PTC热敏陶瓷管加热喷油器内的燃油，使其温度升高，有利于使燃油喷雾细化，以此改善发动机的冷起动、燃烧和排放。
PTC热敏陶瓷为正温度系数热敏电阻陶瓷的简称。
利用热敏电阻陶瓷加热的GDI喷油器，为了保证加热系统的安全，首先在针阀30下部覆盖一个绝缘护套3；在绝缘护套3外部直接覆盖厚度为3毫米的PTC热敏陶瓷管4，PTC热敏陶瓷管外部覆盖起加热作用的导热圆管5，PTC热敏陶瓷管4与导热圆管5之间为导热的电绝缘漆；PTC热敏陶瓷管4通过加热电极正极导线20和加热电极负极导线19与线束插头18连接,如果接通外部电源，PTC热敏陶瓷管即可工作；关闭外部电源后，PTC热敏陶瓷管停止工作；
采用上述结构后，本发明创造有以下优点和效果：
1.本发明利用PTC热敏陶瓷作为加热材料直接加热GDI喷油器下端型腔内的燃油，可以由所选PTC热敏陶瓷的居里点和阻温特性控制燃油喷射系统的温度。这样系统的加热效果可以得到有效的控制。
2.由于加热装置安装在针阀上，属于喷油器内部加热，相对于其他外部加热装置，具有更高的加热效率。由于PTC热敏陶瓷具有较高的加热效率，可以在很短的时间内将喷油器内的燃油加热到一定的温度，获得较好的燃油喷射效果。
3.本发明最终将极大改善缸内直喷汽油机气缸中的喷雾效果，提高冷启动燃烧效率，降低冷启动尾气排放。
4.本发明结构简单，只需对喷油器做局部改动，无需对内燃机其他系统做大的改动。
附图说明
图1为利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器的结构示意图
其中：1.底板 2.绝缘套环Ⅰ 3.绝缘护套 4.PTC热敏陶瓷管 5.导热圆管 6.绝缘套环Ⅱ 7.衔铁 8.限位套环Ⅰ 9.线圈支架 10.回位弹簧 11.套管 12.绝缘槽 13.壳体14.密封圈限位环 15.密封圈 16.滤网 17.连接套管 18.线束插头 19.加热电极负极导线20.加热电极正极导线 21.导电碳环Ⅰ 22.导电弹簧 23.导电碳环Ⅱ 24.绝缘环槽 25.电磁线圈导线 26.套管 27.电磁线圈 28.限位套环Ⅱ 29.加热电极正极 30.针阀 31.加热电极负极 32.限位套管
具体实施方式
图1所示为本发明利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器的具体实施方案。
本发明由底板1、绝缘套环Ⅰ2、绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5、绝缘套环Ⅱ6、衔铁7、限位套环Ⅰ8、线圈支架9、回位弹簧10、套管11、绝缘槽12、壳体13、密封圈限位环14、密封圈15、滤网16、连接套管17、线束插头18、加热电极负极导线19、加热电极正极导线20、导电碳环Ⅰ21、导电弹簧22、导电碳环Ⅱ23、绝缘环槽24、电磁线圈导线25、套管26、电磁线圈27、限位套环Ⅱ28、加热电极正极29、针阀30、加热电极负极31、限位套管32组成，其中连接套管17、套管11、自上而下镶嵌于喷油器壳体13内；连接套管17中的空腔以及套管11中的空腔自上而下依次设置针阀30、回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28，且回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28均套于针阀30上；限位套环Ⅰ8和限位套环Ⅱ28与针阀30固接，用来限制衔铁7的滑动；回位弹簧10上端由套管11的凸台限位，下端由限位套环Ⅰ8限位；在喷油器壳体13左边靠上的位置布置套管26，将连接电磁线圈27的电磁线圈导线25置于套管26中，电磁线圈导线25上端与线束插头18相连；限位套管32固接于喷油器壳体13的底端；设有喷孔的底板1固接于限位套管32的中心孔中。
在不影响针阀30结构强度的前提下，将所述的绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5按自内而外的顺序包裹于针阀30下部外圈；PTC热敏陶瓷管4与导热圆管5之间涂有导热的绝缘漆；PTC热敏陶瓷管4上部设置环状的加热电极正极29，下部设置环状的加热电极负极31；绝缘护套3和PTC热敏陶瓷管4上部设置绝缘套环Ⅱ6，下部设置另一绝缘套环Ⅰ2，用于保证加热系统的安全；在套管11上部开一个环形凹槽，在环形凹槽内安装一个导电碳环Ⅱ23，在导电碳环Ⅱ23和套管11之间设置一绝缘环槽24,通过导线将连导电碳环Ⅱ23与线束插头18相连；在针阀30头部与套管11上的凹槽相对应部位安装导电碳环Ⅰ21，通过加热电极正极导线20、加热电极负极导线19分别与加热电极正极29、加热电极负极31相连，加热电极负极导线19、加热电极正极导线20穿过针阀30内部；导电碳环Ⅰ21与导电碳环Ⅱ23用导电弹簧22连接。
PTC热敏陶瓷管4通过加热电极正极导线20和加热电极负极导线19与线束插头18连接,此时如果接通外部电源，PTC热敏陶瓷管4即可工作；PTC热敏陶瓷管4快速发热，使相邻的导热圆管5温度升高；导热圆管5与喷油器壳体13的下部壳体之间腔内的燃油以较大的受热面积被加热，加热速度快，达到具有良好雾化效果所需温度的加热时间短，有利于汽油机的快速启动；断开外部电源时，PTC热敏陶瓷管4停止工作；
燃油从燃油共轨管通过且经过进油管中的滤网16进入到喷油器内部油腔内，然后顺着衔衔铁7流通孔进入针阀30与喷油器壳体13下部间的型腔内。
在汽车冷启动时，电瓶或经升压后的电路连通PTC热敏陶瓷管4的加热电极正负极29、31.此时PTC热敏陶瓷电阻R(t)很低，供电电压U是一恒定值。所以PTC热敏陶瓷的发热功率为P＝U2/R(t)。在PTC陶瓷通电的短暂时间内，PTC热敏陶瓷发出大量热，同时居里点升高。PTC热敏陶瓷管4发出的大量热通过与之相邻的导热圆管5被喷油器下端型腔内的燃油吸收，使型腔内的燃油在较短时间内温度升高。

Claims (1)

1.一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器由底板(1)、绝缘套环Ⅰ(2)、绝缘护套(3)、PTC热敏陶瓷管(4)、导热圆管(5)、绝缘套环Ⅱ(6)、衔铁(7)、限位套环Ⅰ(8)、线圈支架(9)、回位弹簧(10)、套管(11)、绝缘槽(12)、壳体(13)、密封圈限位环(14)、密封圈(15)、滤网(16)、连接套管(17)、线束插头(18)、加热电极负极导线(19)、加热电极正极导线(20)、导电碳环Ⅰ(21)、导电弹簧(22)、导电碳环Ⅱ(23)、绝缘环槽(24)、电磁线圈导线(25)、套管(26)、电磁线圈(27)、限位套环Ⅱ(28)、加热电极正极(29)、针阀(30)、加热电极负极(31)、限位套管(32)组成，其中连接套管(17)、套管(11)、自上而下镶嵌于喷油器壳体(13)内；连接套管(17)中的空腔以及套管(11)中的空腔自上而下依次设置针阀(30)、回位弹簧(10)、限位套环Ⅰ(8)、衔铁(7)、限位套环Ⅱ(28)，且回位弹簧(10)、限位套环Ⅰ(8)、衔铁(7)、限位套环Ⅱ(28)均套于针阀(30)上；限位套环Ⅰ(8)和限位套环Ⅱ(28)与针阀(30)固接，用来限制衔铁(7)的滑动；回位弹簧(10)上端由套管(11)的凸台限位，下端由限位套环Ⅰ(8)限位；在喷油器壳体(13)左边靠上的位置布置套管(26)，将连接电磁线圈(27)的电磁线圈导线(25)置于套管(26)中，电磁线圈导线(25)上端与线束插头(18)相连；限位套管(32)固接于喷油器壳体(13)的底端；设有喷孔的底板(1)固接于限位套管(32)的中心孔中；其特征在于绝缘护套(3)、PTC热敏陶瓷管(4)、导热圆管(5)按自内而外的顺序包裹于针阀(30)下部外圈；PTC热敏陶瓷管(4)与导热圆管(5)之间涂有导热的绝缘漆；PTC热敏陶瓷管(4)上部设置环状的加热电极正极(29)，下部设置环状的加热电极负极(31)；绝缘护套(3)和PTC热敏陶瓷管(4)上部设置绝缘套环Ⅱ(6)，下部设置另一绝缘套环Ⅰ(2)，用于保证加热系统的安全；在套管(11)上部开一个环形凹槽，在环形凹槽内安装一个导电碳环Ⅱ(23)，在导电碳环Ⅱ(23)和套管(11)之间设置一绝缘环槽(24),通过导线将连导电碳环Ⅱ(23)与线束插头(18)相连；在针阀(30)头部与套管(11)上的凹槽相对应部位安装导电碳环Ⅰ(21)，通过加热电极正极导线(20)、加热电极负极导线(19)分别与加热电极正极(29)、加热电极负极(31)相连，加热电极负极导线(19)、加热电极正极导线(20)穿过针阀(30)内部；导电碳环Ⅰ(21)与导电碳环Ⅱ(23)用导电弹簧(22)连接。
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