CN105756811A - 组合式压电与增压电磁燃气喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合式压电与增压电磁燃气喷射装置，包括增压部分、电磁?压电控制部分、双活塞部分、双针阀喷嘴部分以及喷射装置壳体。采用电磁阀和压电控制阀分别控制两个喷嘴的燃气喷射过程；采用电磁阀控制的喷嘴可在增压或非增压两种模式下灵活切换，通过调整增压电磁阀、喷嘴电磁阀和压电控制阀的工作状态和工作顺序，在一个工作循环内喷气装置可实现喷气压力、喷气量可调，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。针阀和针阀座之间均设计有密封环带，通过油道引入部分控制油到密封环带密封燃气，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，可有效防止控制腔和密封环带的燃油静态泄漏。

Description

组合式压电与增压电磁燃气喷射装置

技术领域

本发明涉及的是一种双燃料发动机燃气喷射装置，具体地说是一种组合式压电-增压电磁燃气喷射装置。

背景技术

发展发动机替代燃料是解决能源短缺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，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，电磁阀控制受磁滞回路和电磁线圈电感的影响，响应速度有限，压电控制阀控制精度高、响应快速；其四，为了改善燃气混合程度,通常提高燃气喷射压力，现有的燃气喷射装置无法在一个工作循环内实现喷气压力可调；其五，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压电与增压电磁燃气喷射装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括增压部分、电磁与压电控制部分、双活塞部分、双针阀喷嘴部分以及喷射装置壳体；

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；

增压部分包括增压电磁阀、增压活塞、增压活塞套、增压活塞复位弹簧和进气阀，增压部分1位于喷射装置体7上方，增压电磁阀的阀杆13上有环形油带12，增压电磁阀座25上有伺服油进油道32、伺服油泄油道10，增压电磁阀的阀杆13一端通过止动环29固定在增压电磁阀衔铁27上、另一端贯穿增压电磁阀座25在电磁阀弹簧11预紧力的作用下压在挡板15上，增压活塞24大头上方受压面和增压活塞套23、增压电磁阀座25之间形成伺服油腔26，增压活塞24小头下方受压面和增压活塞套23之间形成增压室22，进气阀为单向阀；

电磁与压电控制部分位于增压部分下方的喷射装置体内，包括压电控制阀33、电磁阀34、压电控制阀套35，压电控制阀33和电磁阀34均安装在压电控制阀套35内，控制阀座39和 控制阀弹簧座41之间形成控制阀油腔42，控制阀油腔42和第一活塞控制腔59之间通过油道连通，控制阀杆38上有低压油环带43，低压油环带43和第一低压泄油口3之间通过油道连通，控制阀杆38下端卡在控制阀弹簧40上，在控制阀弹簧40作用下压在控制阀座39上，电磁阀体45和电磁阀弹簧座55之间形成电磁阀腔49，电磁阀弹簧座55和阀杆密封底座54之间形成凹槽腔52，电磁铁46安装在电磁阀腔49里，衔铁48位于电磁铁46下方，电磁阀阀杆51的一端通过止动环58卡在衔铁48上、另一端贯穿衔铁48下方的电磁阀弹簧座55压在阀杆密封底座54上，电磁阀阀杆51上有高压油环带53，电磁阀弹簧座55上有油道Ⅰ50和油道Ⅱ57，油道Ⅰ50连通凹槽腔52和电磁阀腔49，油道Ⅱ57连通电磁阀腔49和第二低压泄油口8，阀杆密封底座54上油道连通高压油环带53和第二活塞控制腔68；

双活塞部分位于喷射装置体7内，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，活塞套64上有环形油槽67、油道Ⅲ66和油道Ⅳ60，从控制油入口6流入的高压控制油流经环形油槽67被分成两路，一路流入油道Ⅳ60，再流入第一活塞控制腔59和第一针阀控制腔62；另一路流入油道Ⅲ66，再流入第二活塞控制腔68和第二针阀控制腔63；

双针阀喷嘴部分位于喷射装置体7下方，包括喷嘴Ⅰ、喷嘴Ⅱ、针阀底座77、喷嘴套80，喷嘴Ⅰ和喷嘴Ⅱ共用一个针阀底座77在喷嘴套80内对称分布，喷嘴Ⅰ由第一针阀弹簧座69、第一针阀弹簧70、第一针阀71、第一针阀密封环带72、第一针阀燃气腔74和第一喷孔75，第一针阀71上有圆环形台阶，在圆环形台阶下方第一针阀71和喷射装置体7之间形成第一针阀控制腔62，第一针阀71和针阀底座77之间形成第一针阀燃气腔74，针阀底座77中间开有燃气进气道和进气槽，将燃气引入第一针阀燃气腔74和第二针阀燃气腔76；

燃气入口有两个，一路燃气从喷射装置体上的燃气入口9通过气道进入第二针阀燃气腔74，供喷嘴Ⅰ喷气，另一路燃气从进气阀进入增压室22，再通过气道进入第一针阀燃气腔76，供喷嘴Ⅱ喷气。

本发明还可以包括：

1、增压电磁阀座25上有引导部分伺服油流经增压电磁阀的油道。

2、增压活塞24大头和活塞套23的凹槽间形成一个大的空腔16。

3、在第一针阀燃气腔74上方第一针阀71和针阀底座77之间有第一针阀密封环带72，针阀底座77两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72和第二针阀密封油环带79。

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，两个喷嘴喷气过程分别采用压电控制阀和电磁阀控制，由电磁阀控制的喷嘴带有增压活塞，且燃气增压过程和喷气过程分开控制，燃气喷射压力可调，能够实现多种工作模式，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。

本发明的组合式压电-增压电磁燃气喷射装置主要由增压部分1、电磁-压电控制部分2、双活塞部分4、双针阀喷嘴部分5和喷射装置体7组成。喷射装置体7上有第一低压泄油口3、控制油入口6、第二低压泄油口8、燃气入口9等。

增压部分1主要包括电磁阀A、进气阀B、增压活塞弹簧17、增压活塞套23、增压活塞24、电磁阀座25等。其中，电磁阀A的阀杆13上设计有环形油带12，电磁阀座25上设计有伺服油进油道32、伺服油泄油道10。电磁-压电控制部分2主要包括压电控制阀33、电磁阀34、压电控制阀套35等，压电控制阀33和电磁阀34均安装在压电控制阀套35内。压电控制阀33主要包括压电元件36、弹性垫片37、控制阀杆38、控制阀座39、控制阀弹簧40、控制阀弹簧座41、密封圈44等。控制阀杆38上设计有低压油环带43，压电控制阀33未通电时，控制阀杆38下端卡在控制阀弹簧40上，在控制阀弹簧40作用下压在控制阀座39上，关闭低压油环带43。电磁阀34主要包括电磁体45、电磁铁46、线圈47、衔铁48、电磁阀阀杆51、阀杆密封底座54、电磁阀弹簧座55、电磁阀弹簧56、止动环58等。电磁阀阀杆51上设计有高压油环带53，电磁阀34未通电时，电磁阀阀杆51在电磁阀弹簧56的作用下压在阀杆密封底座54上，关闭高压油环带53。双活塞部分4主要包括第一活塞控制腔59、第一活塞61、第一针阀控制腔62、第二针阀控制腔63、活塞套64、第二活塞65、第二活塞控制腔68。活塞套64上设计有环形油槽67、油道66和油道60。从控制油入口6流入的高压控制油流经环形油槽67被分成两路，一路流入油道60，再流入第一活塞控制腔59和第一针阀控制腔62；另一路流入油道66，再流入第二活塞控制腔68和第二针阀控制腔63。双针阀喷嘴部分5主要包括喷嘴Ⅰ、喷嘴Ⅱ、针阀底座77、喷嘴套80等。喷嘴Ⅰ和喷嘴Ⅱ共用一个针阀底座77，结构和安装方式均相同，在喷嘴套80内对称分布。喷嘴Ⅰ由第一针阀弹簧座69、第一针阀弹簧70、第一针阀71、第一针阀密封环带72、第一针阀燃气腔74、第一喷孔75组成。第一针阀71上设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，第一针阀71和喷射装置体7之间形成第一针阀控制腔62。第一针阀71和针阀底座77之间形成第一针阀燃气腔74，在第一针阀燃气腔74上方，第一针阀71和针阀底座77之间设计有第一针阀密封环带72，通过油道引入部分控制油到第一针阀密封环带72密封燃气。本装置有两个燃气入口，一路燃气从喷射装置体7上的燃气入口9通过气道进入第二针阀燃气腔74，另一路燃气从进气阀B进入增压室22，再通过气道进入第一针阀燃气腔76。

本发明的有益效果：

本发明的组合式压电-增压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。采用一个电磁阀和一个压电控制阀分别控制两个喷嘴的燃气喷射过程，兼顾了喷气装置的控制精度和成本问题。仅电磁阀或仅压电控制阀工作的时候，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，压电元件控制的针阀最大升程可调，可以满足系统喷射规律可变性要求；电磁阀和压电控制阀同时工作的时候，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；电磁阀和压电控制阀先后依次工作的时候，可实现两个喷嘴顺序喷气，实现先缓后急的喷气规律。另外，由电磁阀控制的喷嘴带有增压活塞，喷气压力可调，其喷气和增压过程由两个独立的电磁阀控制，喷气和增压过程彼此分开。带有增压器的燃气喷嘴可在增压或非增压模式间灵活切换，实现高压或低压喷射。通过调整增压电磁阀、喷气电磁阀和压电控制阀的工作状态和工作顺序，喷射装置可实现小流量低压喷气、小流量高压喷气、小流量变压力喷气、大流量低压喷气、大流量混压喷气、大流量变压力喷气、变流量低压喷气、变流量混压喷气、变流量变压力喷气等九种工作模式。喷气装置可在多模式下工作，喷气规律灵活，在一个工作循环内喷气装置可实现喷气压力、喷气量可调，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。

同时本装置还有以下有益效果：增压活塞和增压活塞套偶件之间采用长密封带及大油腔防止燃气泄漏，提高了喷气装置工作的稳定性；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)为本发明组合式压电-增压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(a)为本发明组合式压电-增压电磁燃气喷射装置的增压部分结构示意图，图2(b)和图2(c)为图2(a)的局部放大图。

图3(a)为本发明组合式压电-增压电磁燃气喷射装置的电磁-压电部分结构示意图，图3(b)和图3(c)为图3(a)的局部放大图。

图4(a)为本发明组合式压电-增压电磁燃气喷射装置的双活塞部分结构示意图，图4(b)为图4(a)的B-B剖视图。

图5为本发明组合式压电-增压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

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

本发明的组合式压电-增压电磁燃气喷射装置主要由增压部分1、电磁-压电控制部分2、双活塞部分4、双针阀喷嘴部分5和喷射装置体7组成。喷射装置体7上有第一低压泄油口3、控制油入口6、第二低压泄油口8、燃气入口9等，燃气入口处油道俯视图如图1(b)所示。

增压部分1位于喷射装置体7上方，二者采用螺纹连接。增压部分1主要包括电磁阀A、进气阀B、增压活塞弹簧17、增压活塞套23、增压活塞24、电磁阀座25等。其中，电磁阀A由电磁阀弹簧11、电磁阀阀杆13、弹簧垫圈14、挡板15、衔铁27、电磁阀体28、止动环29、线圈30、电磁铁31等组成。进气阀B主要包括进气阀座19、进气阀阀杆20、进气阀弹簧21等。电磁阀A的阀杆13上设计有环形油带12，电磁阀座25上设计有伺服油进油道32、伺服油泄油道10。电磁阀阀杆13一端通过止动环29固定在电磁阀衔铁27上，能够随衔铁27一起左右运动，另一端贯穿电磁阀座25，在电磁阀弹簧11预紧力的作用下压在挡板15上。电磁阀座25能对电磁阀杆13的升程起到限位作用，且其上设计有油道，能够引导部分伺服油流经电磁阀A，起到冷却电磁阀A并减小电磁阀衔铁27及阀杆13左右运动的冲击和振动的作用。增压活塞24大头上方受压面和活塞套23、电磁阀座25之间形成伺服油腔26，增压活塞24小头下方受压面和活塞套23之间形成增压室22。进气阀B为单向阀，其复位弹簧21预紧力较小，开启压力低，当燃气进入进气阀B时，阀杆20在燃气作用下打开，燃气进入增压室22；当增压活塞24下行，增压室22内燃气压力升高时，进气阀B关闭。增压活塞24和增压活塞套23为一对精密偶件，配合间隙小且接触长度大，能有效防止增压室22内的燃气上窜，并防止伺服油腔26内的燃油泄漏；增压活塞24大头和活塞套23的凹槽间形成一个大的空腔16，即使有部分燃气、燃油泄漏进入空腔16，在腔内油、气混合能阻碍其进一步互相渗透，增压活塞24表面形成的油膜在活塞运动过程中处于动态平衡状态，能进一步防止燃气泄漏。

电磁-压电控制部分2位于增压部分1下方的喷射装置体7内，主要包括压电控制阀33、电磁阀34、压电控制阀套35等，压电控制阀33和电磁阀34均安装在压电控制阀套35内。压电控制阀33主要包括压电元件36、弹性垫片37、控制阀杆38、控制阀座39、控制阀弹簧40、控制阀弹簧座41、密封圈44等。控制阀座39和控制阀弹簧座41之间形成控制阀油腔42，控制阀油腔42和第一活塞控制腔59之间通过油道连通，控制阀杆38上设计有低压油环带43，低压油环带43和第一低压泄油口3之间通过油道连通。控制阀杆38下端卡在控制阀弹簧40上，在控制阀弹簧40作用下压在控制阀座39上，关闭低压油环带43。电磁阀34主要包括电磁体45、电磁铁46、线圈47、衔铁48、电磁阀阀杆51、阀杆密封底座54、电磁阀 弹簧座55、电磁阀弹簧56、止动环58等。电磁阀体45和电磁阀弹簧座55之间形成电磁阀腔49，电磁阀弹簧座55和阀杆密封底座54之间形成凹槽腔52。电磁铁46安装在电磁阀腔49里，衔铁48位于电磁铁46下方，电磁阀阀杆51的一端通过止动环58卡在衔铁48上，能够随衔铁48运动，另一端贯穿衔铁48下方的电磁阀弹簧座55，压在阀杆密封底座54上。电磁阀阀杆51上设计有高压油环带53，电磁阀34未通电时，电磁阀阀杆51在电磁阀弹簧56的作用下压在阀杆密封底座54上，关闭高压油环带53。电磁阀弹簧座55上设计有油道50和油道57，油道50连通凹槽腔52和电磁阀腔49，油道57连通电磁阀腔49和第二低压泄油口8。阀杆密封底座54上设计油道连通高压油环带53和第二活塞控制腔68。双活塞控制部分4位于喷射装置体7内，主要包括第一活塞控制腔59、第一活塞61、第一针阀控制腔62、第二针阀控制腔63、活塞套64、第二活塞65、第二活塞控制腔68。活塞套64上设计有环形油槽67、油道66和油道60，环形油槽67如俯视图如图4(b)所示。从控制油入口6流入的高压控制油流经环形油槽67被分成两路，一路流入油道60，再流入第一活塞控制腔59和第一针阀控制腔62；另一路流入油道66，再流入第二活塞控制腔68和第二针阀控制腔63。压电控制阀33断电时，在控制阀弹簧40的作用下控制阀杆38压在控制阀座39上，关断低压油环带43；压电控制阀33通电时，压电元件36伸长，控制阀杆38向下运动，低压油环带43打开，第一活塞控制腔59内高压油通过油道流经控制阀油腔42，再从油道流向第一低压泄油口3。压电元件36压电效应形变长度可靠性高，燃气喷射率控制精度高。电磁阀34断电时，在电磁阀弹簧56作用下电磁阀杆51压在电磁阀弹簧座55上，关断高压油环带53；电磁阀34通电时，电磁阀杆51抬起，高压油环带53打开，第二活塞控制腔68内高压油通过油道流经凹槽腔52和电磁阀腔49，再从油道57流向第二低压泄油口8。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。双针阀喷嘴部分5位于喷射装置体7下方，主要包括喷嘴Ⅰ、喷嘴Ⅱ、针阀底座77、喷嘴套80等。喷嘴Ⅰ和喷嘴Ⅱ共用一个针阀底座77，结构和安装方式均相同，在喷嘴套80内对称分布。喷嘴Ⅰ由第一针阀弹簧座69、第一针阀弹簧70、第一针阀71、第一针阀密封环带72、第一针阀燃气腔74、第一喷孔75组成。第一针阀71上设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，第一针阀71和喷射装置体7之间形成第一针阀控制腔62。第一针阀71在第一针阀弹簧70的预紧力作用下压在针阀底座77上关闭第一喷孔75。第一针阀71和针阀底座77之间形成第一针阀燃气腔74，在第一针阀燃气腔74上方，第一针阀71和针阀底座77之间设计有第一针阀密封环带72。针阀底座77中间开有燃气进气道和进气槽，将燃气引入第一针阀燃气腔74和第二针阀燃气腔76，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72和 第二针阀密封油环带79。本装置有两个燃气入口，一路燃气从喷射装置体7上的燃气入口9通过气道进入第二针阀燃气腔74，供喷嘴Ⅰ喷气，另一路燃气从进气阀B进入增压室22，再通过气道进入第一针阀燃气腔76，供喷嘴Ⅱ喷气。针阀套80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。

本发明的组合式压电-增压电磁喷射装置喷射燃气，第一针阀燃气腔74和第二针阀燃气腔76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62和第二针阀控制腔63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77之间分别开有第一密封环带72、第二密封环带79，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62内的控制油、第一密封环带72内的密封油、第二针阀控制腔63内的控制油和第二密封环带79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，驱动增压电磁阀A、喷嘴电磁阀33和压电控制阀34工作，从而分别控制燃气增压、喷嘴Ⅰ和喷嘴Ⅱ喷射燃气。压电控制阀33断电时，在控制阀弹簧40的作用下控制阀杆38压在控制阀座39上，关断低压油环带43，第一活塞控制腔59和第一针阀控制腔62内油压相等，第一针阀71在第一针阀弹簧70作用下压在针阀底座77上，关闭第一喷孔75，喷嘴Ⅰ不喷气；压电控制阀33通电时，压电元件36伸长，控制阀杆38克服控制阀弹簧40的弹簧力和控制阀油腔42内控制油的液压力向下运动，低压油环带43打开，第一活塞控制腔59内高压油通过油道流经控制阀油腔42，再从油道流向第一低压泄油口3，第一活塞控制腔59内油压下降，第一针阀71在第一针阀控制腔62内高压油作用下迅速抬起，第一喷孔75打开，喷嘴Ⅰ开始喷气。通过改变压电控制阀33通电时间长短，可以灵活调节压电元件36的形变长度，从而改变控制阀杆38的升程，又由于控制阀杆38的升程决定了控制腔内建压和泄压，第一针阀的最大升程也随着通电时间长度的变化可调，因此，第一喷嘴的喷气率可调。当电磁阀A断电时，电磁阀阀杆13在电磁阀弹簧14的作用下顶在右侧挡板15上，此时，环形油带12连通泄油道10和伺服油腔26，如图2(b)所示，伺服油腔26内伺服油流向低压泄油口，伺服油腔26压力降低，增压活塞24在复位弹簧17的作用下上行，增压室24内燃气压力下降，燃气顶开进气阀阀杆20，开始进气；电磁阀A通电时，电磁铁31吸引衔铁27，衔铁27带动电磁阀阀杆13向左运动，此时，环形油带12连通进油道32和伺服油腔26，如图2(c)所示，伺服油进入伺服油腔26，伺服油腔26压力升高，推动增压活塞24下行，增压室22内压力刚开始升高，进气阀B即关闭，增压活塞24继续下行对增压室22内燃气增压。增压室22内燃气通过气道进入第二针阀燃气 腔76。电磁阀34断电时，在电磁阀弹簧56作用下电磁阀杆51压在阀杆密封底座54上，关断高压油环带53，第二活塞控制腔68和第二针阀控制腔63内油压相等，第二针阀压在针阀底座77上关闭第二喷孔，喷嘴Ⅱ不喷气；电磁阀34通电时，电磁阀杆51抬起，高压油环带53打开，第二活塞控制腔68内高压油通过油道依次流经凹槽腔52和电磁阀腔49，再从油道57流向第二低压泄油口8，第二活塞控制腔68内油压降低，第二针阀迅速抬起打开第二喷孔，喷嘴Ⅱ开始喷气。若增压电磁阀A、喷嘴电磁阀34和压电控制阀33同时工作，则喷嘴Ⅰ喷射低压燃气、喷嘴Ⅱ喷射高压燃气，喷射装置实现大流量混压力喷气。根据发动机所处工况，通过调整三个控制阀工作状态和工作顺序，喷射装置可实现小流量低压喷气、小流量高压喷气、小流量变压力喷气、大流量低压喷气、大流量混压喷气、大流量变压力喷气、变流量低压喷气、变流量混压喷气、变流量变压力喷气等九种工作模式。

由上述工作过程可知，组合式压电-增压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。本装置工作过程由一个压电控制阀和两个电磁阀控制，具有响应快速，对喷气量精确控制的特点。根据控制信号，增压部分电磁阀通电时，燃气被增压，喷嘴Ⅱ喷射压力提高，喷嘴Ⅱ可实现燃气增压或非增压模式任意切换。采用一个电磁阀和一个压电控制阀分别控制两个喷嘴的燃气喷射过程，仅电磁阀或压电控制阀工作的时候，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，压电元件控制针阀最大升程可调，可以满足系统喷射规律可变性要求；电磁阀和压电控制阀同时工作的时候，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；电磁阀和压电控制阀先后顺序工作的时候，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，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 (5)

1.一种组合式压电与增压电磁燃气喷射装置，包括增压部分、电磁与压电控制部分、双活塞部分、双针阀喷嘴部分以及喷射装置壳体，其特征是：

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；

增压部分包括增压电磁阀、增压活塞、增压活塞套、增压活塞复位弹簧和进气阀，增压部分(1)位于喷射装置体(7)上方，增压电磁阀的阀杆(13)上有环形油带(12)，增压电磁阀座(25)上有伺服油进油道(32)、伺服油泄油道(10)，增压电磁阀的阀杆(13)一端通过止动环(29)固定在增压电磁阀衔铁(27)上、另一端贯穿增压电磁阀座(25)在电磁阀弹簧(11)预紧力的作用下压在挡板(15)上，增压活塞(24)大头上方受压面和增压活塞套(23)、增压电磁阀座(25)之间形成伺服油腔(26)，增压活塞(24)小头下方受压面和增压活塞套(23)之间形成增压室(22)，进气阀为单向阀；

电磁与压电控制部分位于增压部分下方的喷射装置体内，包括压电控制阀(33)、电磁阀(34)、压电控制阀套(35)，压电控制阀(33)和电磁阀(34)均安装在压电控制阀套(35)内，控制阀座(39)和控制阀弹簧座(41)之间形成控制阀油腔(42)，控制阀油腔(42)和第一活塞控制腔(59)之间通过油道连通，控制阀杆(38)上有低压油环带(43)，低压油环带(43)和第一低压泄油口(3)之间通过油道连通，控制阀杆(38)下端卡在控制阀弹簧(40)上，在控制阀弹簧(40)作用下压在控制阀座(39)上，电磁阀体(45)和电磁阀弹簧座(55)之间形成电磁阀腔(49)，电磁阀弹簧座(55)和阀杆密封底座(54)之间形成凹槽腔(52)，电磁铁(46)安装在电磁阀腔(49)里，衔铁(48)位于电磁铁(46)下方，电磁阀阀杆(51)的一端通过止动环(58)卡在衔铁(48)上、另一端贯穿衔铁(48)下方的电磁阀弹簧座(55)压在阀杆密封底座(54)上，电磁阀阀杆(51)上有高压油环带(53)，电磁阀弹簧座(55)上有油道Ⅰ(50)和油道Ⅱ(57)，油道Ⅰ(50)连通凹槽腔(52)和电磁阀腔(49)，油道Ⅱ(57)连通电磁阀腔(49)和第二低压泄油口(8)，阀杆密封底座(54)上油道连通高压油环带(53)和第二活塞控制腔(68)；

双活塞部分位于喷射装置体内，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，活塞套(64)上有环形油槽(67)、油道Ⅲ(66)和油道Ⅳ(60)，从控制油入口(6)流入的高压控制油流经环形油槽(67)被分成两路，一路流入油道Ⅳ(60)，再流入第一活塞控制腔(59)和第一针阀控制腔(62)；另一路流入油道Ⅲ(66)，再流入第二活塞控制腔(68)和第二针阀控制腔(63)；

双针阀喷嘴部分位于喷射装置体下方，包括喷嘴Ⅰ、喷嘴Ⅱ、针阀底座(77)、喷嘴套(80)，喷嘴Ⅰ和喷嘴Ⅱ共用一个针阀底座(77)在喷嘴套(80)内对称分布，喷嘴Ⅰ由第一针阀弹簧座(69)、第一针阀弹簧(70)、第一针阀(71)、第一针阀密封环带(72)、第一针阀燃气腔(74)和第一喷孔(75)，第一针阀(71)上有圆环形台阶，在圆环形台阶下方第一针阀(71)和喷射装置体(7)之间形成第一针阀控制腔(62)，第一针阀(71)和针阀底座(77)之间形成第一针阀燃气腔(74)，针阀底座(77)中间开有燃气进气道和进气槽，将燃气引入第一针阀燃气腔(74)和第二针阀燃气腔(76)；

燃气入口有两个，一路燃气从喷射装置体上的燃气入口(9)通过气道进入第二针阀燃气腔(74)，供喷嘴Ⅰ喷气，另一路燃气从进气阀进入增压室(22)，再通过气道进入第一针阀燃气腔(76)，供喷嘴Ⅱ喷气。

2.根据权利要求1所述的组合式压电与增压电磁燃气喷射装置，其特征是：增压电磁阀座(25)上有引导部分伺服油流经增压电磁阀的油道。

3.根据权利要求1或2所述的组合式压电与增压电磁燃气喷射装置，其特征是：增压活塞(24)大头和活塞套(23)的凹槽间形成一个大的空腔16。

4.根据权利要求1或2所述的组合式压电与增压电磁燃气喷射装置，其特征是：在第一针阀燃气腔(74)上方第一针阀(71)和针阀底座(77)之间有第一针阀密封环带(72)，针阀底座(77)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(72)和第二针阀密封油环带(79)。

5.根据权利要求3所述的组合式压电与增压电磁燃气喷射装置，其特征是：在第一针阀燃气腔(74)上方第一针阀(71)和针阀底座(77)之间有第一针阀密封环带(72)，针阀底座(77)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(72)和第二针阀密封油环带(79)。