CN105626317B - 组合式双电磁燃气喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种组合式双电磁燃气喷射装置。包括双电磁阀部分、双控制活塞部分、双针阀喷嘴部分、喷射装置上端盖以及喷射装置壳体；喷射装置壳体上有一个高压控制油入口、两个低压泄油口和一个燃气入口；双电磁阀部分由两个电磁阀、电磁阀体、电磁阀弹簧座、电磁阀密封底座组成；双控制活塞部分包括活塞套、第一活塞、第一活塞控制腔、第一针阀控制腔、第二针阀控制腔、第二活塞和第二活塞控制腔；双针阀喷嘴部分由第一针阀、第二针阀、针阀底座、喷嘴套、第一喷嘴密封环带、第二喷嘴密封环带组成。本发明无燃气泄漏且控制油无静态泄漏，采用两个电磁阀分开控制两个喷嘴喷气，满足发动机在不同工况下的功率及系列化发动机功率需求。

Description

组合式双电磁燃气喷射装置

技术领域

本发明涉及的是一种发动机的燃气喷射装置，具体地说是一种应用于双燃料发动机的组合式双电磁燃气喷射装置。

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，主要通过内部集成的高速电磁阀控制针阀的运动从而实现燃气喷射阀的开启与关闭，可以对燃气喷射定时、喷气量进行控制，具有良好的节能减排效果，但其存在一些问题：其一,发动机单缸功率覆盖范围大，采用大流量喷嘴的喷气装置循环喷气量大，但喷气不稳定且对小流量燃气喷射控制精度低，影响发动机在部分负荷下对喷气量的控制精度；而采用小流量喷嘴的喷射装置对小流量燃气喷射精度高，却不满足发动机大功率工况对燃气喷射量的需求，因此，仅采用单喷嘴的喷气装置匹配发动机功率有限，不能满足发动机在不同工况下的功率及系列化发动机功率需求；其二，单个高速电磁阀只有开和关两种工作状态，无法完成燃气喷射的多模式控制；其三，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。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够匹配宽功率范围发动机，无燃气泄漏且控制油无静态泄漏的组合式双电磁燃气喷射装置。

本发明的目的是这样实现的：包括双电磁阀部分、双控制活塞部分、双针阀喷嘴部分、喷射装置上端盖以及喷射装置壳体，双电磁阀部分、双控制活塞部分、双针阀喷嘴部分自上而下设置于喷射装置体中；喷射装置壳体上有一个高压控制油入口、两个低压泄油口和一个燃气入口；双电磁阀部分主要由电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀体、电磁阀弹簧座、电磁阀密封底座组成，两个电磁阀结构相同在燃气喷射装置内对称分布且两个电磁阀共用电磁阀体、电磁阀弹簧座和电磁阀密封底座，电磁阀体和电磁阀弹簧座之间形成第一电磁阀腔、第二电磁阀腔，电磁阀弹簧座和电磁阀密封底座之间形成第一凹槽腔、第二凹槽腔；双控制活塞部分主要包括活塞套、第一活塞、第一活塞控制腔、第一针阀控制腔、第二针阀控制腔、第二活塞和第二活塞控制腔，两个活塞相同且共用一个活塞套；双针阀喷嘴部分主要由第一针阀、第二针阀、针阀底座、喷嘴套、第一喷嘴密封环带、第二喷嘴密封环带组成，两个针阀相同且共用一个针阀底座。

本发明还可以包括：

1、电磁阀弹簧座24上有第一油道13、第二油道14、第三油道25、第四油道26和第一环形油槽15，第一环形油槽15连通第二油道14和第三油道25并连接第一低压泄油口2，阀杆密封底座23上有第五油道19、第六油道20、第七油道21和第八油道22，第五油道19和第八油道22通过第二环形油槽连通并连接第二低压泄油口3，电磁阀的阀杆上有高压油环带且电磁阀未通电时在电磁阀弹簧的作用下压在阀杆密封底座23上。

2、从控制油入口6流入的高压控制油流经第三环形油槽30被分成两路，一路流入第九油道29再流入第一活塞控制腔31和第一针阀控制腔35；另一路流入第十油道40再流入第二活塞控制腔39和第二针阀控制腔36。

3、通过油道引入部分控制油到第一针阀密封环带44，喷嘴Ⅱ和喷嘴Ⅰ结构相同在喷射装置内对称分布，燃气从喷射装置体7上的燃气入口9进入中心气道33，在圆形气槽34处分成两路，一路由第一气道45进入第一针阀燃气腔46，另一路由第二气道50进入第二针阀燃气腔48。

本发明的主要组成包括双电磁阀部分、双控制活塞部分、双针阀喷嘴部分、喷射装置上端盖以及喷射装置壳体。喷射装置壳体上有一个高压控制油入口、两个低压泄油口和一个燃气入口。双电磁阀部分主要由电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀体、电磁阀弹簧座、电磁阀密封底座组成。两个电磁阀结构、安装方式相同，在燃气喷射装置内对称分布，且两个电磁阀共用电磁阀体、电磁阀弹簧座和电磁阀密封底座，各部分之间采用定位销定位。电磁阀体和电磁阀弹簧座之间形成第一电磁阀腔、第二电磁阀腔；电磁阀弹簧座和电磁阀密封底座之间形成第一凹槽腔、第二凹槽腔。双控制活塞部分主要包括活塞套、第一活塞、第一活塞控制腔、第一针阀控制腔、第二针阀控制腔、第二活塞和第二活塞控制腔等，两个活塞尺寸、结构和安装方式均相同且共用一个活塞套。双针阀喷嘴部分主要由第一针阀、第二针阀、针阀底座、喷嘴套、第一喷嘴密封环带、第二喷嘴密封环带、密封圈等组成，两个针阀结构、尺寸和安装方式均相同且共用一个针阀底座。喷嘴套和喷射装置体之间采用螺纹连接，并安装有密封圈。

本发明的双电磁阀部分两个电磁阀共用电磁阀体、电磁阀弹簧座和阀杆密封底座。第一电磁阀阀杆上设计有第一高压油环带，第二电磁阀阀杆上设计有第二高压油环带，电磁阀密封底座上开四条泄油油道，一条油道连通第一活塞控制腔和第一高压油环带，一条油道连通第二活塞控制腔和第二高压油环带，另两条油道分别连接两个电磁阀阀杆下方空腔和第二低压泄油口。电磁阀弹簧座上有四条泄油道，一条油道连通第一凹槽腔和第一电磁阀腔，一条油道连通第二凹槽腔和第二电磁阀腔，另外两条油道分别连通第一电磁阀腔、第二电磁阀腔和环形油槽，两路泄油油路分别流经两个电磁阀腔后在环形油槽处汇合，环形油槽和第一低压泄油口连通，两路泄油油路共用一个第一低压泄油口。

喷嘴Ⅰ、喷嘴Ⅱ共用一个高压油入口，喷射装置体和活塞套之间设计有环形油槽，高压油进入环形油槽分成两路，一路高压油通过油道流入第一活塞控制腔、第一针阀控制腔和第一密封环带；另一路高压油通过油道流入第二活塞控制腔、第二针阀控制腔和第二密封环带。

双针阀喷嘴部分喷嘴Ⅰ、喷嘴Ⅱ共用一个燃气入口，喷射装置体和活塞套之间有圆形气槽，燃气通过活塞套上的中心气道到达圆形气槽后分成两路，一路燃气通过气道流入第一针阀燃气腔，另一路燃气通过气道流入第二针阀燃气腔。

第一针阀和第二针阀上设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，第一针阀和喷射装置体之间形成第一针阀控制腔，第二针阀和喷射装置体之间形成第二针阀控制腔。

第一针阀和第二针阀安装在针阀底座内，第一针阀和针阀底座之间形成第一针阀燃气腔，第二针阀和针阀底座之间形成第二针阀燃气腔，在第一针阀燃气腔、第二针阀燃气腔上方，针阀和针阀底座之间均设计有环形密封带，针阀底座上开有环形油槽和油道，将部分控制油引入环形密封带。

本发明提供了一种能够匹配宽功率范围发动机，无燃气泄漏且控制油无静态泄漏的组合式燃气喷射装置，采用两个电磁阀分开控制两个喷嘴喷气，满足发动机在不同工况下的功率及系列化发动机功率需求。

本发明的组合式双电磁燃气喷射装置采用双针阀喷嘴喷气满足发动机不同工况下的喷气要求，节省空间并简化了发动机结构，由两个电磁阀分别控制两个喷嘴的燃气喷射过程，一个电磁阀工作的时候，只有一个喷嘴喷气，满足发动机低负荷对小流量喷气的控制精度要求；两个电磁阀同时工作的时候，两个喷嘴同时喷气，满足发动机高负荷对喷气量及喷气稳定性的需求；一个电磁阀先动作，一个电磁阀后动作的时候，可实现两个喷嘴顺序喷气，可实现先缓后急的喷气规律，喷气规律灵活，喷气装置可在多模式下工作，满足发动机在不同工况下的功率及系列化发动机功率需求。本装置控制油泄油油路流经电磁阀体上部，通过泄油循环带走热量以降低电磁阀部分温度，保证了电磁阀工作的可靠性和稳定性。两个针阀和针阀座之间均设计有密封环带，引入部分控制油作为密封油密封燃气，能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，能有效保证控制油、密封油无静态泄漏。

附图说明

图1(a)为本发明组合式双电磁燃气喷射装置的整体结构示意图，图1(b)为图1(a)的A-A剖视图。

图2为本发明组合式双电磁燃气喷射装置的双电磁阀部分结构示意图。

图3(a)为本发明组合式双电磁燃气喷射装置的双控制活塞部分结构示意图，图3(b)为图3(a)的B-B剖视图。

图4为本发明组合式双电磁燃气喷射装置的双针阀喷嘴部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合图例对本发明做更详细的描述：

结合图1(a)至图1(b)，本发明的组合式双电磁燃气喷射装置主要由双电磁阀部分1、双控制活塞部分4、双针阀喷嘴部分5、喷射装置体7和喷射装置上端盖8组成。喷射装置体7上有第一低压泄油口2、第二低压泄油口3、控制油入口6、燃气入口9等，燃气入口处油道如图1(b)所示。

结合图2，双电磁阀部分1主要包括电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀体27、电磁阀弹簧座24、阀杆密封底座23等，电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ结构和安装方式均相同，在喷射装置内对称分布且共用电磁阀体27、电磁阀弹簧座24和阀杆密封底座23，各结构之间采用定位销定位。电磁阀体27和电磁阀弹簧座24之间形成第一电磁阀腔和第二电磁阀腔；电磁阀弹簧座24和阀杆密封底座23之间形成第一凹槽腔和第二凹槽腔。电磁阀Ⅰ主要包括第一电磁铁10、第一阀杆11、第一衔铁12、第一电磁阀弹簧16等，第一电磁铁10安装在电磁阀体的第一电磁阀腔里，第一衔铁12位于第一电磁铁10下方，第一阀杆11的一端通过止动环卡在第一衔铁12上，另一端贯穿第一衔铁12下方的电磁阀弹簧座24，压在阀杆密封底座23上。第一电磁阀阀杆11上设计有第一高压油环带17。电磁阀弹簧座24上设计有第一油道13、第二油道14、第三油道25、第四油道26和第一环形油槽15，第一环形油槽15连通第二油道14和三油道25，并连接第一低压泄油口2。阀杆密封底座23上设计有第五油道19、第六油道20、第七油道21和第八油道22，第五油道19和第八油道22通过一个第二环形油槽连通并连接第二低压泄油口3。

结合图3(a)至图3(b)，双控制活塞部分4主要包括第一活塞控制腔31、第一活塞32、第一针阀控制腔35、第二针阀控制腔36、活塞套37、第二活塞38、第二活塞控制腔39。从控制油入口6流入的高压控制油流经第三环形油槽30被分成两路，第三环形油槽30俯视图如图3(b)所示，一路流入第九油道29，再流入第一活塞控制腔31和第一针阀控制腔35；另一路流入第十油道40，再流入第二活塞控制腔39和第二针阀控制腔36。第十一油道28连通第一活塞控制腔31和第一高压油环带17。电磁阀Ⅰ断电时，在第一电磁阀弹簧16作用下第一阀杆11压在电磁阀弹簧座24上，关断第一高压油环带17。电磁阀Ⅰ通电时，第一阀杆11抬起，第一高压油环带17打开，第一活塞控制腔31内高压油依次通过第十一油道28、第六油道20、第一油道13流经电磁阀Ⅰ，再从第二油道14流向第一低压泄油口2。同理，电磁阀Ⅱ通电时，第二活塞控制腔39内高压油通过第七油道21、第四油道26流经电磁阀Ⅱ，再从第三油道25流向第一低压泄油口2。泄油油路流经电磁阀，在燃油流动作用下带走双电磁阀热量，起到冷却电磁阀的作用，并减小电磁阀衔铁上下运动的冲击和振动，从而提高双电磁阀工作的稳定性。

结合图4，双针阀喷嘴部分5主要包括喷嘴Ⅰ、喷嘴Ⅱ、针阀底座49、喷嘴套52等。喷嘴Ⅰ和喷嘴Ⅱ共用一个针阀底座49，两个喷嘴结构、安装方式均相同，在喷射装置内对称分布。喷嘴Ⅰ由第一针阀弹簧座41、第一针阀弹簧42、第一针阀43、第一针阀密封环带44、第一针阀燃气腔46、第一喷孔47组成。第一针阀43上设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，第一针阀43和喷射装置体7之间形成第一针阀控制腔35。电磁阀Ⅰ未上电时，第一活塞控制腔31内油压和第一针阀控制腔35内油压相等，第一针阀43在第一针阀弹簧42的预紧力作用下压在针阀底座49上关闭第一喷孔47。第一针阀43和针阀底座49之间形成第一针阀燃气腔46，在第一针阀燃气腔46上方，第一针阀43和针阀底座49之间设计有第一针阀密封环带44。针阀底座49中间开有燃气进气道和进气槽，将高压燃气引入第一针阀燃气腔46和第二针阀燃气腔48，以满足喷气装置进气要求；两侧开有进油槽和进油道，将部分控制油引入第一针阀密封油环带44和第二针阀密封油环带51。燃气从喷射装置体7上的燃气入口9进入中心气道33，在圆形气槽34处分成两路，一路由第一气道45进入第一针阀燃气腔46，另一路由第二气道50进入第二针阀燃气腔48。针阀套52和喷射装置体7之间采用螺纹连接并设计有密封圈，防止气缸内高温、高压的燃气进入喷射装置双针阀喷嘴部分。

本发明的组合式双电磁喷射装置喷射燃气，第一针阀燃气腔46和第二针阀燃气腔48处引入的均是燃气，在两个针阀抬起和落座过程中，燃气容易随着阀杆的运动向上泄漏，泄漏的燃气进入第一针阀控制腔35和第二针阀控制腔36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。为了解决此问题，本发明的双针阀燃气喷射装置在两针阀和针阀底座49之间分别开有第一密封环带44、第二密封环带51，通过油道引入部分控制油密封燃气，能有效地防止燃气泄漏。另外，第一针阀控制腔35内的控制油、第一密封环带44内的密封油、第二针阀控制腔36内的控制油和第二密封环带51内的密封油均采用同一种油，两针阀上下油压均相等，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，驱动双电磁阀工作，从而分别控制喷嘴Ⅰ和喷嘴Ⅱ喷射燃气。电磁阀Ⅰ断电时，第一阀杆11在电磁阀弹簧作用下压在电磁阀弹簧座24上，关断第一高压油环带17，第一活塞控制腔31和第一针阀控制腔35内油压相等，第一针阀43在第一针阀弹簧42作用下压在针阀底座45上，关闭第一喷孔47，喷嘴Ⅰ不喷气；电磁阀Ⅰ通电时，第一阀杆11抬起，第一高压油环带17打开，第一活塞控制腔31内高压油依次通过第十一油道28、第六油道20、第一油道13和第二油道14流向第一低压泄油口2，第一活塞控制腔31内油压降低，第一针阀43在第一针阀控制腔35内高压油作用下迅速抬起，第一喷孔47打开，喷嘴Ⅰ开始喷气。同理，电磁阀Ⅱ断电时，第二活塞控制腔39和第二针阀控制腔36内油压相等，第二针阀关闭第二喷孔，喷嘴Ⅱ不喷气；电磁阀Ⅱ通电时，第二阀杆抬起，第二活塞控制腔39内高压油通过第七油道21、第四油道26和第三油道25流向第一低压泄油口2，第二针阀迅速抬起打开第二喷孔，喷嘴Ⅱ开始喷气。根据发动机所处工况，可选择电磁阀Ⅰ或电磁阀Ⅱ单独工作、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ同时工作、两个电磁阀先后顺序工作，实现喷气装置小流量喷气、大流量喷气、先缓后急变流量喷气等三种模式。

由上述工作过程可知，组合式双电磁燃气喷射装置采用双针阀喷嘴喷气满足发动机不同工况下的喷气要求，节省空间并简化了发动机结构，由两个电磁阀分别控制两个喷嘴的燃气喷射过程，既可满足发动机低负荷对小流量喷气的控制精度要求，又可满足发动机高负荷对喷气量及喷气稳定性的需求，还可实现先缓后急的喷气规律，喷气规律灵活，满足发动机在不同工况下的功率及系列化发动机功率需求。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。喷嘴部分采用燃油密封燃气可有效地防止燃气泄漏，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。因此，本发明能够使发动机满足日益严格的排放法规要求，有效地提高其动力性、经济性和可靠性。

Claims (4)

1.一种组合式双电磁燃气喷射装置，其特征是：包括双电磁阀部分、双控制活塞部分、双针阀喷嘴部分、喷射装置上端盖以及喷射装置壳体，双电磁阀部分、双控制活塞部分、双针阀喷嘴部分自上而下设置于喷射装置体中；喷射装置壳体上有一个高压控制油入口、两个低压泄油口和一个燃气入口；双电磁阀部分主要由电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀体、电磁阀弹簧座、电磁阀密封底座组成，两个电磁阀结构相同在燃气喷射装置内对称分布且两个电磁阀共用电磁阀体、电磁阀弹簧座和电磁阀密封底座，电磁阀体和电磁阀弹簧座之间形成第一电磁阀腔、第二电磁阀腔，电磁阀弹簧座和电磁阀密封底座之间形成第一凹槽腔、第二凹槽腔；双控制活塞部分主要包括活塞套、第一活塞、第一活塞控制腔、第一针阀控制腔、第二针阀控制腔、第二活塞和第二活塞控制腔，两个活塞相同且共用一个活塞套；双针阀喷嘴部分主要由第一针阀、第二针阀、针阀底座、喷嘴套、第一喷嘴密封环带、第二喷嘴密封环带组成，两个针阀相同且共用一个针阀底座，燃气从喷射装置体(7)上的燃气入口(9)进入中心气道(33)，在圆形气槽(34)处分成两路，一路由第一气道(45)进入第一针阀燃气腔(46)，另一路由第二气道(50)进入第二针阀燃气腔(48)。

2.根据权利要求1所述的组合式双电磁燃气喷射装置，其特征是：电磁阀弹簧座(24)上有第一油道(13)、第二油道(14)、第三油道(25)、第四油道(26)和第一环形油槽(15)，第一环形油槽(15)连通第二油道(14)和第三油道(25)并连接第一低压泄油口(2)，阀杆密封底座(23)上有第五油道(19)、第六油道(20)、第七油道(21)和第八油道(22)，第五油道(19)和第八油道(22)通过第二环形油槽连通并连接第二低压泄油口(3)，电磁阀的阀杆上有高压油环带且电磁阀未通电时在电磁阀弹簧的作用下压在阀杆密封底座(23)上。

3.根据权利要求2所述的组合式双电磁燃气喷射装置，其特征是：从控制油入口(6)流入的高压控制油流经第三环形油槽(30)被分成两路，一路流入第九油道(29)再流入第一活塞控制腔(31)和第一针阀控制腔(35)；另一路流入第十油道(40)再流入第二活塞控制腔(39)和第二针阀控制腔(36)。

4.根据权利要求1、2或3所述的组合式双电磁燃气喷射装置，其特征是：通过油道引入部分控制油到第一喷嘴密封环带(44)，喷嘴Ⅱ和喷嘴Ⅰ结构相同在喷射装置内对称分布。