CN105715436B - 一种车用发动机液体燃料定量混合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种车用发动机液体燃料定量混合装置，包括顺次采用螺栓加密封垫片连接的调压阀A、分配器B和混合器C。具有设计独特，结构简单，可靠性强，制造容易。对于两种液体燃料混合的精度高，根据发动机实际工况的需要，把两种液体燃料定量且充分混合，减少油道内的压力波动，燃油供给压力稳定，满足发动机内燃料燃烧的要求，便于更换油料，用在混合燃料发动机上达到使用混合燃料节能减排的作用。
Description
技术领域
本发明属于汽车混合燃料发动机气缸喷油器喷油量的控制技术领域，尤其涉及汽车混合燃料发动机的两种液体燃料定量混合技术。
背景技术
能源短缺和环境污染已成为急需解决的问题。石油储量越来越少，使用替代燃料能有效降低汽车尾气污染物的排放。有些学者针对柴油机的燃料，提出以石化柴油为基础，采用含氧燃料和石化燃料掺混、重整等技术方案，改变燃油的理化特性，重新设计燃料，期望改善燃油的雾化质量，扩大均质预混燃烧所占的比例，优化燃烧过程，提高动力性和经济性，降低排放。这些新型燃烧方式的燃烧过程主要受化学反应动力学控制。燃料化学特性对燃烧及燃烧反应速度控制有决定性的影响。要实现高效清洁燃烧，燃烧边界条件参数的控制需要与燃料化学特性相适应。其实质就是燃烧过程的化学反应时间尺度与物理时间尺度相适应。现有的液体燃料定量混合装置种类比较单一，不能使两种燃料很好的混合在一起，导致燃料供给混合不均匀。此类装置主要存在以下4种缺陷：(1)适应范围小，若更换燃料种类，需要手动改变旋钮或电路，操作较为复杂且精度比较低。（2）两种燃料在进入油道之前压力不相等，致使发动机喷射之前燃料的混合会在油道内发生波动。（3）两种燃料不能根据发动机的需要按比例很好的混合，或者是混合比例精度不高，不能满足发动机燃烧工况的要求。（4）两种燃料在进入高压油泵的过程中不能很好的混合均匀，导致燃料燃烧恶化，不能达到节能减排的作用。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，解决当前混合液体燃料发动机燃油供给压力不稳定和混合不均匀的问题，本发明提供一种车用发动机液体燃料定量混合装置。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
本发明的一种车用发动机液体燃料定量混合装置,包括顺次采用螺栓加密封垫片连接的调压阀A、分配器B和混合器C；
所述的调压阀A的调压阀壳体的中部是调压阀室，调压阀第一回油管和调压阀第二回油管均为一端是喇叭口的直管，喇叭口之间有空隙并相对置于调压阀室的中间，直管另一端分别伸出调压阀室上、下端的中部，并均与调压阀室密封连接，伸出部分通过管路分别与两种燃料的油箱相连接；
压力膜片置于调压阀室的调压阀第一回油管和调压阀第二回油管的喇叭口之间的空隙处，其两端与调压阀室中间的内壁间隙配合，压力膜片能沿着该内壁上下移动，压力膜片把调压阀室分成上调压阀室和下调压阀室；
调压阀A的调压阀壳体的左侧分别有输入两种燃料的调压阀第一进油管和调压阀第二进油管，右侧分别有输出两种燃料的调压阀第一出油管和调压阀第二出油管，所述的调压阀第一进油管、调压阀第二出油管均与上调压阀室连通，调压阀第二进油管、调压阀第一出油管均与下调压阀室连通；
所述的调压阀A的调压阀壳体的左端调压阀第一进油管、调压阀第二进油管分别与两种燃料的油箱相连；
调压阀第一进油管、调压阀第二进油管两种燃料的流量比例不相等时，会使上调压阀室与下调压阀室的压力失衡，造成压力膜片沿调压阀室中间的内壁向压力小的一侧移动，改变上调压阀室与下调压阀室体积之比，从而改变上调压阀室与下调压阀室的压力，压力然后趋于平衡，控制两种燃料的流量比例也趋于平衡；
钢球固定于压力膜片的中央的孔中，钢球的直径大于调压阀第一回油管和调压阀第二回油管的直管的直径，钢球可以随着压力膜片的上下滑动，逐渐减少一个出油管喇叭口的回油截面，减少回油量，同时逐渐增大另一个出油管喇叭口的回油截面，增加回油量，或者分别封死其中一个回油管，使其暂时不回油；这样，调压阀第一回油管和调压阀第二回油管会协助改变上调压阀室与下调压阀室的压力使之趋于平衡，控制两种燃料的流量比例趋于平衡；
所述的分配器B的电机轴罩置于分配器盖上面，分配器盖置于分配器壳体上端，采用螺栓加密封垫片把电机轴罩、分配器盖和分配器壳体连接起来；
电机轴是一个上段为圆柱，下段为圆筒的一体化的组合件，圆筒的上部有内螺纹段，分配活塞的活塞杆的上部有外螺纹段，活塞杆穿过分配器盖中央的孔和电机轴罩下端的中央的孔后，通过内外螺纹把电机轴与活塞杆连接起来；
电机的电机轴的圆柱段穿过电机轴罩的顶部中央的孔，电机轴罩上部加工有轴承座用来安放轴承，电机轴的圆柱段与轴承配合连接；
所述的分配器B的分配器壳体的左侧的两个孔分别连接分配器第一进油管、分配器第二进油管，其右侧一个孔连接分配器壳体出油管，分配器第一进油管、分配器第二进油管分别与调压阀第二出油管、调压阀第一出油管中心对正采用螺栓加密封垫片对应连接；
分配活塞与分配器壳体内表面间隙配合，分配活塞的位置发生上、下变化，分配活塞的中部有第一空心通道和第二空心通道，第一空心通道可与第一分配器进油管连通，第二空心通道可与分配器第二进油管连通，两种燃料流通截面出现变化，两种燃料可通过所述的两条空心通道进入分配器壳体内后再进入出油管；由于两种燃料上游压力基本相同，燃料流量也随流通截面的改变而发生变化，实现了分配活塞分配燃料比例的目的；弹簧固定于分配活塞的底部，在分配活塞移动时起到缓冲减震的作用；
电机为步进电机，固定在电机轴罩上，电机驱动电机轴旋转，旋转角位移由发动机电子控制单元(ECU)的程序流程控制（程序流程图如图5所示）：ECU采集发动机油门位置信号、进气压力信号、循环供油量信号 ，ECU首先根据当前发动机工况的发动机转速、扭矩信息，发动机每一工况对应一个确定的燃料比例，每一个燃料比例又对应一个确定的电机旋转角位移，三者匹配关系数据存储在ECU的数据库中，ECU通过读取发动机转速、扭矩信息、燃料比例的信息便可以确定电机轴旋转角位移，ECU将该角位移信号通过数据线传递给电机23，电机23执行该操作，驱动分配活塞18上下移动，改变分配活塞18与分配器壳体10的相对位置；从而改变所述的两条空心通道相对于分配器的第一分配器进油管8和第二分配器进油管26连通截面，两种燃料流通截面出现变化；电机驱动分配活塞移动到目标位置，实现目标燃料比例分配。
所述的混合器C的混合叶片组13是一组扭转180度的螺旋钢板，相邻钢板首尾边缘呈90度夹角，安装入圆柱形空心的混合器壳体15内的螺旋板可以根据需要选择左旋或右旋形式；圆柱形空心的混合器壳体15的两端均是相同的圆锥形过渡件，左端与混合燃料进油管12一体连接，右端与混合燃料出油管路14一体连接，混合燃料进油管12与分配器出油管11中心对正采用螺栓加密封垫片连接；所述的混合燃料出油管路14与发动机高压油泵连接。
有益效果：本发明提供的一种车用发动机液体燃料定量混合装置，具有设计独特，结构简单，可靠性强，制造容易。对于需要两种液体燃料混合的发动机应用范围广，控制精度高，根据发动机实际工况的需要，把两种液体燃料定量且充分混合，减少油道内的压力波动，满足发动机内燃料燃烧的要求，便于更换油料，燃油供给压力稳定，达到使用混合燃料节能减排的作用。
附图说明
图1是本发明的一种车用发动机液体燃料定量混合装置结构示意图的主视图的剖面视图。
图2是本发明的一种车用发动机液体燃料定量混合装置结构示意图的左视图。
图3是本发明的一种车用发动机液体燃料定量混合装置结构示意图的俯视图。
图4是图1的 D-D剖面视图。
图5是发动机电子控制单元(ECU)的流程图。
具体实施方式
实施例1 如图1-4所示，一种车用发动机液体燃料定量混合装置,包括顺次采用螺栓加密封垫片连接的调压阀A、分配器B和混合器C；
所述的调压阀A的调压阀壳体5的中部是调压阀室，调压阀第一回油管6和调压阀第二回油管28均为一端是喇叭口的直管，喇叭口之间有空隙并相对置于调压阀室的中间，直管另一端分别伸出调压阀室上、下端的中部，并均与调压阀室密封连接，伸出部分通过管路分别与两种燃料的油箱相连接；
压力膜片2置于调压阀室的调压阀第一回油管6和调压阀第二回油管28的喇叭口之间的空隙处，其两端与调压阀室中间的内壁间隙配合，压力膜片2能沿着该内壁上下移动，压力膜片2把调压阀室分成上调压阀室和下调压阀室；
调压阀A的调压阀壳体5的左侧分别有输入两种燃料的调压阀第一进油管3和调压阀第二进油管4，右侧分别有输出两种燃料的调压阀第一出油管7和调压阀第二出油管27，所述的调压阀第一进油管3、调压阀第二出油管27均与上调压阀室连通，调压阀第二进油管4、调压阀第一出油管7均与下调压阀室连通；
所述的调压阀A的调压阀壳体5的左端调压阀第一进油管3、调压阀第二进油管4分别与两种燃料的油箱相连；
调压阀第一进油管3、调压阀第二进油管4两种燃料的流量比例不相等时，会使上调压阀室与下调压阀室的压力失衡，造成压力膜片2沿调压阀室中间的内壁向压力小的一侧移动，改变上调压阀室与下调压阀室体积之比，从而改变上调压阀室与下调压阀室的压力，压力然后趋于平衡，控制两种燃料的流量比例也趋于平衡；
钢球1固定于压力膜片2的中央的孔中，钢球1的直径大于调压阀第一回油管6和调压阀第二回油管28的直管的直径，钢球1可以随着压力膜片2的上下滑动，逐渐减少一个出油管喇叭口的回油截面，减少回油量，同时逐渐增大另一个出油管喇叭口的回油截面，增加回油量，或者分别封死其中一个回油管，使其暂时不回油；这样，调压阀第一回油管6和调压阀第二回油管28会协助改变上调压阀室与下调压阀室的压力使之趋于平衡，控制两种燃料的流量比例趋于平衡；
所述的分配器B的电机轴罩24置于分配器盖19上面，分配器盖19置于分配器壳体10上端，采用螺栓加密封垫片把电机轴罩24、分配器盖19和分配器壳体10连接起来；
电机轴25是一个上段为圆柱，下段为圆筒的一体化的组合件，圆筒的上部有内螺纹段21，分配活塞18的活塞杆20的上部有外螺纹段，活塞杆20穿过分配器盖19中央的孔和电机轴罩24下端的中央的孔后，通过内外螺纹把电机轴25与活塞杆20连接起来；
电机23的电机轴25的圆柱段穿过电机轴罩24的顶部中央的孔，电机轴罩24上部加工有轴承座用来安放轴承22，电机轴25的圆柱段与轴承22配合连接；
所述的分配器B的分配器壳体10的左侧的两个孔分别连接分配器第一进油管8、分配器第二进油管26，其右侧一个孔连接分配器壳体出油管11，分配器第一进油管8、分配器第二进油管26分别与调压阀第二出油管7、调压阀第一出油管27中心对正采用螺栓加密封垫片对应连接；
分配活塞18与分配器壳体10内表面间隙配合，分配活塞18的位置发生上、下变化，分配活塞18的中部有第一空心通道16和第二空心通道17，第一空心通道16可与第一分配器进油管8连通，第二空心通道17可与分配器第二进油管26连通，两种燃料流通截面出现变化，两种燃料可通过所述的两条空心通道进入分配器壳体内后再进入出油管；由于两种燃料上游压力基本相同，燃料流量也随流通截面的改变而发生变化，实现了分配活塞18分配燃料比例的目的；弹簧9固定于分配活塞的底部，在分配活塞移动时起到缓冲减震的作用；
电机23为步进电机，固定在电机轴罩24上，电机23驱动电机轴25旋转，电机轴25的旋转角位移由发动机电子控制单元(ECU)的程序流程控制，如图5所示，发动机电子控制单元(简称ECU)的程序流程如下：
步骤100，开始，ECU开机；
步骤105，信息采集，ECU采集发动机油门位置信号、进气压力信号、循环供油量信息；
步骤110，读取数据， ECU通过读取数据库中发动机转速、扭矩信息、燃料比例的信息；
步骤115，确定角位移值，ECU确定电机轴旋转角位移值；
步骤120向电机发送指令，ECU向电机发送电机角位移旋转信息指令
步骤125，实现目标燃料比例分配？否，进行步骤步骤105，电机驱动分配活塞移动到目标位置，实现目标燃料比例分配 ；是，进行步骤步骤130；
步骤130，结束。
所述的混合器C的混合叶片组13是一组扭转180度的螺旋钢板，相邻钢板首尾边缘呈90度夹角，安装入圆柱形空心的混合器壳体15内的螺旋板可以根据需要选择左旋或右旋形式；圆柱形空心的混合器壳体15的两端均是相同的圆锥形过渡件，左端与混合燃料进油管12一体连接，右端与混合燃料出油管路14一体连接，混合燃料进油管12与分配器出油管11中心对正采用螺栓加密封垫片连接；所述的混合燃料出油管路14与发动机高压油泵连接。
下面介绍一种车用发动机液体燃料定量混合装置动态过程：
柴油从调压阀第一进油管3、汽油从调压阀第二进油管4进入到调压阀A，此时汽油和柴油压力不一定恰好相等，上调压阀室与下调压阀室存在压力差，假设柴油侧的上调压阀室的压力大于汽油侧的下调压阀室的压力，压力膜片2在压力的作用下推向汽油侧的下调压阀室一侧，小钢球1也随压力膜片2运动，减小调压阀第一回油管6的回油体积甚至将其堵死，导致调压阀第一回油管6的汽油的回油流量减小，而调压阀第二回油管28的柴油的回油流量增加，于是上调压阀室与下调压阀室压力差逐渐减小直至相等，压力膜片2稳定在压力平衡的位置，从而汽油和柴油两种燃料在流出调压阀第一出油管7和调压阀第二出油管27时压力相等；
当压力相等的两种燃料汽油和柴油从调压阀第一出油管7和调压阀第二出油管27流出调压阀A，通过分配器B的分配器第一进油管8和分配器第二进油管2 6进入分配器壳体内后再进入出油管11；
电机23为步进电机，固定在电机轴罩24上，电机23驱动电机轴25旋转，旋转角位移由发动机电子控制单元(ECU)的程序控制，发动机电子控制单元(简称ECU)的程序流程图如图5所示， ECU首先根据发动机油门位置信号、进气压力信号、循环供油量信号确定当前发动机工况的发动机转速、扭矩信息，发动机每一工况对应一个确定的燃料比例，每一个燃料比例又对应一个确定的电机旋转角位移，三者匹配关系数据存储在ECU之中，ECU通过读取发动机转速、扭矩信息、燃料比例的信息便可以确定电机轴旋转角位移，ECU将该角位移信号通过数据线传递给电机23，电机23执行该操作，电机轴25旋转可驱动分配活塞18上下移动，改变分配活塞18与分配器壳体10的相对位置，分配活塞18的第一空心通道16与第一进油管8形成的流通截面积及第二空心通道17与分配器第二进油管26形成的流通截面积随之改变，可根据发动机的实际工作需要来确定两截面积之比进而控制两种燃料流量之比，分配活塞移动到目标位置，两种燃料流出空心通道后在分配器壳体10内实现了初次混合；
初次混合的燃料，经由分配器B出油管路11和混合燃料进油管12进入到混合器C，在混合器壳体15内的混合叶片组13的引导下，经过多次混合使燃料混合均匀，混合均匀的燃料从混合燃料出油管路14流出后进入到高压油泵。
Claims (1)
1.一种车用发动机液体燃料定量混合装置,其特征在于，包括顺次采用螺栓加密封垫片连接的调压阀A、分配器B和混合器C；
所述的调压阀A的调压阀壳体（5）的中部是调压阀室，调压阀第一回油管（6）和调压阀第二回油管（28）均为一端是喇叭口的直管，喇叭口之间有空隙并相对置于调压阀室的中间，直管另一端分别伸出调压阀室上、下端的中部，并均与调压阀室密封连接，伸出部分通过管路分别与两种燃料的油箱相连接；
压力膜片（2）置于调压阀室的调压阀第一回油管（6）和调压阀第二回油管（28）的喇叭口之间的空隙处，其两端与调压阀室中间的内壁间隙配合，压力膜片（2）能沿着该内壁上下移动，压力膜片（2）把调压阀室分成上调压阀室和下调压阀室；
调压阀A的调压阀壳体（5）的左侧分别有输入两种燃料的调压阀第一进油管（3）和调压阀第二进油管（4），右侧分别有输出两种燃料的调压阀第一出油管（7）和调压阀第二出油管（27），所述的调压阀第一进油管（3）、调压阀第二出油管（27）均与上调压阀室连通，调压阀第二进油管（4）、调压阀第一出油管（7）均与下调压阀室连通；
所述的调压阀A的调压阀壳体（5）的左端调压阀第一进油管（3）、调压阀第二进油管（4）分别与两种燃料的油箱相连；
钢球（1）固定于压力膜片（2）的中央的孔中，钢球（1）的直径大于调压阀第一回油管（6）和调压阀第二回油管（28）的直管的直径，钢球（1）可以随着压力膜片（2）上下滑动；
所述的分配器B的电机轴罩（24）置于分配器盖（19）上面，分配器盖（19）置于分配器壳体（10）上端，采用螺栓加密封垫片把电机轴罩（24）、分配器盖（19）和分配器壳体（10）连接起来；
电机轴（25）是一个上段为圆柱，下段为圆筒的一体化的组合件，圆筒的上部有内螺纹段（21），分配活塞（18）的活塞杆（20）的上部有外螺纹段，活塞杆（20）穿过分配器盖（19）中央的孔和电机轴罩（24）下端的中央的孔后，通过内外螺纹把电机轴（25）与活塞杆（20）连接起来；
电机（23）的电机轴(25)的圆柱段穿过电机轴罩(24)的顶部中央的孔，电机轴罩(24)上部加工有轴承座用来安放轴承(22)，电机轴(25)的圆柱段与轴承(22)配合连接；
所述的分配器B的分配器壳体(10)的左侧的两个孔分别连接分配器第一进油管(8)、分配器第二进油管(26)，其右侧一个孔连接分配器壳体出油管(11)，分配器第一进油管 (8)、分配器第二进油管(26)分别与调压阀第二出油管(7)、调压阀第一出油管(27)中心对正采用螺栓加密封垫片对应连接；
分配活塞(18)与分配器壳体(10)内表面间隙配合，分配活塞(18)的位置发生上、下变化，分配活塞(18)的中部有第一空心通道(16)和第二空心通道(17)，第一空心通道(16)可与第一分配器进油管(8)连通，第二空心通道(17)可与分配器第二进油管(26) 连通，两种燃料流通截面出现变化，两种燃料可通过第一空心通道(16)和第二空心通道(17)进入分配器壳体(10)内后再进入出油管(11) ，弹簧(9)固定于分配活塞的底部；
电机(23)为步进电机，固定在电机轴罩(24)上，电机(23)驱动电机轴(25)旋转，电机轴(25)的旋转角位移由发动机电子控制单元(ECU)的程序流程控制，驱动分配活塞(18)上下移动，改变分配活塞(18)与分配器壳体(10)的相对位置；从而改变所述的第一空心通道(16)和第二空心通道(17)相对于分配器的第一分配器进油管(8)和第二分配器进油管(26)流通截面，两种燃料流通截面出现变化，电机驱动分配活塞移动到目标位置；
所述的混合器C的混合叶片组(13)是一组扭转180度的螺旋钢板，相邻钢板首尾边缘呈90度夹角，安装入圆柱形空心的混合器壳体(15)内的螺旋板可以根据需要选择左旋或右旋形式；圆柱形空心的混合器壳体(15)的两端均是相同的圆锥形过渡件，左端与混合燃料进油管(12)一体连接，右端与混合燃料出油管路(14)一体连接，混合燃料进油管(12)与分配器出油管(11)中心对正采用螺栓加密封垫片连接；所述的混合燃料出油管路(14)与发动机高压油泵连接。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161123 Termination date: 20180114 |
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