CN105756824B - 组合式压电喷油‑增压电磁喷气混合燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供组合式压电喷油‑增压电磁喷气混合燃料喷射装置，包括燃气增压部分、压电‑电磁控制部分、双针阀喷嘴部分以及喷射装置壳体。本发明采用双针阀喷嘴喷射燃油和燃气两种燃料，节省空间并简化了发动机结构，采用电磁阀控制燃气喷射，采用压电控制阀控制喷油，通过改变压电控制阀和电磁阀的工作状态和工作顺序，喷射装置可实现仅喷射燃油或燃气、两种燃料同时喷射、两种燃料先后顺序喷射等多种工作模式，发动机可在纯柴油模式或燃油引燃燃气模式下工作。采用增压活塞增压燃气，喷气过程可在增压和非增压两种模式下任意切换，燃气喷射压力可调，满足发动机在不同工况下对油、气混合的需求。

Description

组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及的是一种燃料喷射装置，具体地说是双燃料发动机燃料喷射装置。

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，采用替代燃料是同时解决发动机发展所面临的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、燃烧清洁等优点，成为目前内燃机主要代用燃料。

目前双燃料发动机的燃料供应方法主要有两种：一种是在气体燃料被引入发动机气缸之前将其与吸入的空气混合，再向燃烧室的上止点附近直接喷射一定量液体燃料，从而引燃气体燃料，这种方式容易引起发动机爆震，此外在发动机低负荷时，预混合的燃气太稀薄不利于燃烧。另一种方式是将燃气直接喷入燃烧室中，同样采用引燃量的液体燃料触发气体燃料燃烧，这种方式不会引起发动机过早爆燃，且燃料在扩散燃烧模式下燃烧，燃烧效果好，但其也存在一定的问题：其一，现代发动机气缸盖上结构复杂、零部件多，如何布置两个喷射器存在一定的难度，另外若安装两个喷射器喷射双燃料需对原有的柴油机进行较大改动，加大了装置加工及组装复杂程度。其二，为了改善油、气混合程度,通常采用增压装置对燃气进行增压，以提高燃气喷射压力，相比液态燃料，燃气若采用高压泵增压，从泵端到喷射装置传输过程对管道结构、密封性及强度要求较高。其四，喷射装置对燃气密封性要求高，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，严重影响装置工作稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供喷气过程可在增压或非增压两种模式间切换，喷射规律灵活可变的组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置，其特征是：包括燃气增压部分、喷射装置体、控制阀套、喷射装置内筒、针阀底座、燃油喷射部分、燃气喷射部分，控制阀套和喷射装置内筒自上而下安装在喷射装置体里，针阀底座通过喷嘴套安装在喷射装置体下方，针阀底座包括燃油底座和燃气底座；

所述增压部分包括增压电磁阀、增压活塞、增压活塞套、进气阀，增压活塞套安装在喷射装置体上方，增压电磁阀包括增压电磁阀座、增压电磁铁、增压衔铁、增压电磁阀杆，增压电磁阀座里设置伺服油进油口和伺服油泄油口，增压电磁阀杆一端通过增压止动环固定在增压衔铁上，另一端贯穿增压电磁阀座并在套于其上的增压电磁阀弹簧的预紧力的作用下压在挡板上，增压衔铁所在位置形成增压衔铁腔，增压电磁阀弹簧所在位置形成增压电磁阀弹簧腔，增压电磁阀杆上设置环形油带，环形油带通过增压电磁阀杆的移动实现伺服油进油口与增压衔铁腔的连通或断开以及伺服油泄油口与增压电磁阀弹簧腔的连通或断开；增压活塞安装在增压活塞套里，增压活塞套安装在增压电磁阀座下方，增压活塞上端部与增压活塞套以及增压电磁阀座之间形成伺服油腔，增压活塞下端部与增压活塞套之间形成增压室，增压活塞上套有增压活塞弹簧；进气阀为单向阀，安装在增压活塞套里，增压活塞套上设置燃气入口，燃气入口连通进气阀，进气阀的出口连通增压室；

所述燃油部分包括压电元件、变换活塞、变换活塞弹簧座、控制阀杆、控制阀座、燃油针阀，压电元件安装在控制阀套里，变换活塞弹簧座和控制阀座自上而下设置在喷射装置内筒里，变换活塞位于变换活塞弹簧座里，位于变换活塞下方的控制阀杆安装在控制阀座里，变换活塞的上端卡在弹性垫片上，弹性垫片位于压电元件下方，变换活塞弹簧座外部套有变换活塞弹簧，变换活塞弹簧的上端卡在变换活塞弹簧座上，其下端顶在控制阀座上，控制阀座与喷射装置体之间形成控制阀油腔，燃油底座与喷射装置体之间形成燃油针阀控制腔，燃油针阀安装在燃油底座里，燃油针阀与燃油底座之间形成盛油槽，控制阀油腔和燃油针阀控制腔通过左油道和右油道相通，控制阀杆上设置阀杆低压油环带，喷射装置体上设置第二低压泄油口和高压燃油入口，阀杆低压油环带与第二低压泄油口相通，控制阀弹簧套在控制阀杆的底端，控制阀弹簧的下端部支撑在喷射装置体上，燃油针阀弹簧套于燃油针阀的上端，燃油针阀弹簧的上端部支撑在喷射装置体上，盛油槽通过燃油油道连通高压燃油入口，燃油油道与燃油针阀控制腔相通；

所述燃气喷射部分包括控制燃气电磁阀、燃气针阀限位杆以及燃气针阀，所述控制燃气电磁阀包括电磁阀体、电磁铁、衔铁、阀杆上密封底座、阀杆下密封底座、电磁阀弹簧、电磁阀阀杆，电磁阀体安装在控制阀套里，电磁阀体、阀杆上密封座、阀杆下密封座以及燃气针阀限位杆自上而下布置，电磁阀体和阀杆上密封底座之间形成电磁阀腔，阀杆上密封底座和阀杆下密封底座之间形成凹槽腔，电磁铁安装在电磁阀腔里，衔铁位于电磁铁下方，电磁阀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底座，并与阀杆下密封底座相配合，电磁阀阀杆上分别设置与阀杆上密封底座配合的上密封锥面以及与阀杆下密封底座配合的下密封锥面，电磁阀阀杆与阀杆上密封底座相配合的部分形成低压油环带，电磁阀阀杆与阀杆下密封底座相配合的部分形成高压油环带，阀杆上密封底座上设置第一油道和第四油道，阀杆下密封底座上设置第二油道和第三油道，喷射装置内筒里设置连通高压燃油入口的第五油道，喷射装置体上设置第一低压泄油口，第一油道连通电磁阀腔和第一低压泄油口，第二油道连通高压油环带和第五油道，燃气针阀限位杆里设置中心油道，第三油道连通凹槽腔和中心油道，第四油道连通低压油环带电磁阀腔，燃气针阀位于燃气针阀限位杆下方，燃气针阀与燃气底座之间分别形成密封环带和燃气室，密封环带连通第五油道，燃气室通过喷射装置内筒和控制阀套里的燃气通道连通增压活塞套里的增压室，燃气底座端部设置燃气喷孔。

本发明还可以包括：

1、控制燃气电磁阀未通电时，电磁阀阀杆在电磁阀弹簧的作用下压在阀杆下密封底座上，高压油环带关闭、低压油环带打开；控制燃气电磁阀通电时，电磁阀阀杆抬起压在阀杆上密封底座上，低压油环带关闭、高压油环带打开。

2、压电元件通电时，控制阀杆克服控制阀弹簧作用力，阀杆低压油环带打开；压电元件未通电时，控制阀杆在控制阀弹簧作用下压在控制阀座上，阀杆低压油环带关闭。

本发明的优势在于：本发明的组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置采用双针阀喷嘴喷射两种燃料，节省空间并简化了发动机结构，由一个压电控制阀和一个电磁阀分别控制燃油和燃气的喷射过程，兼顾了喷射装置的控制精度和成本问题。仅压电控制阀或电磁阀单独工作的时候，喷射装置只喷射一种燃料，压电元件控制的针阀最大升程可调，引燃油的喷油规律可调；电磁阀和压电控制阀同时工作的时候，两种燃料同时喷射；压电控制阀和电磁阀先后依次工作的时候，可实现两种燃料顺序喷射，喷射装置可在纯柴油模式和燃油引燃燃气模式下工作，可靠性高。另外，本装置采用增压活塞实现燃气增压，增压控制与喷气控制分开，不仅能实现喷气过程在增压和非增压模式间任意切换，而且能够实现与喷射始点无关地控制燃气增压开始时刻，从而获得“靴形”、“先缓后急”喷气规律，满足发动机在不同工况下对引燃油喷油量和燃气喷射压力的要求。

同时本装置还有以下有益效果：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。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；燃气针阀和针阀座之间设计有密封环带，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密封环带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。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2a为燃气增压部分结构示意图，图2b为增压电磁阀示意图，图2c为单向阀示意图，图2d为增压电磁阀杆位置1的示意图，图2e为增压电磁阀杆位置2的示意图；

图3a为压电-电磁控制部分示意图，图3b为电磁控制部分示意图，图3c为压电控制部分示意图，图3d为电磁阀阀杆位置1示意图，图3e为电磁阀阀杆位置2示意图；

图4a为喷嘴部分示意图，图4b为燃气底座部分示意图，图4c为燃油底座部分示意图。

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，本发明的组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置主要由燃气增压部分1、压电-电磁控制部分2、双针阀喷嘴部分4和喷射装置体7组成。燃气增压部分1主要包括增压电磁阀8、增压活塞9、增压活塞弹簧10、增压活塞套11、进气阀13、增压室14、伺服油腔16等。压电-电磁控制部分2主要包括控制燃气电磁阀33、燃气针阀限位杆35、燃气针阀控制腔38、燃油针阀控制腔39、喷射装置内筒41、控制燃油压电控制阀44、控制阀套45等。喷射装置内筒41上设计有环形油槽43、油道42、油道34和中心气道46。从高压燃油入口6流入的高压控制油流经环形油槽43被分成两路，一路流入油道34，再流入燃气针阀控制腔38和控制燃气电磁阀33的高压油环带58；另一路流入油道42，再流入燃油针阀控制腔39和盛油槽89。双针阀喷嘴部分4主要包括燃气喷嘴75、燃油喷嘴76、针阀底座77、喷嘴套78、密封圈79等，燃气喷嘴75和燃油喷嘴76共用一个针阀底座77。燃气喷嘴75由燃气针阀弹簧80、燃气针阀81、燃气室83、燃气喷孔84、密封环带86组成。燃气针阀81上端设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，燃气针阀81和喷射装置体7之间形成燃气针阀控制腔38。燃气针阀81和燃气针阀限位杆35同轴安装，控制油经过燃气针阀限位杆35上的中心油道37进入燃气针阀控制腔38。燃气针阀81和针阀底座77之间设计有密封环带86，通过针阀底座77上的油道82引入部分控制油到密封环带86。

增压电磁阀8由电磁阀座18、电磁阀弹簧19、电磁阀杆21、弹簧垫圈22、挡板23、衔铁24、电磁阀体25、止动环26、线圈27、电磁铁28等组成。其中电磁阀杆21上设计有环形油带20，电磁阀座18上设计有伺服油进油口29、伺服油泄油口17和燃气入口12。电磁阀8未通电时，环形油带20通过油道连通泄油口17和伺服油腔16；电磁阀8通电时，环形油带20连通伺服油进油口29和伺服油腔16。进气阀13为单向阀，安装在增压活塞套11上，主要包括进气阀座30、进气阀弹簧31、进气阀阀杆32等。

控制燃气电磁阀33主要包括电磁阀体47、电磁铁48、线圈49、衔铁50、阀杆上密封底座52、电磁阀弹簧53、电磁阀阀杆54、阀杆下密封底座55、止动环63等。电磁阀阀杆54上设计有两个密封锥面，并设计有高压油环带58和低压油环带60，控制燃气电磁阀33未通电时，电磁阀阀杆54在电磁阀弹簧53的作用下压在阀杆下密封底座55上，高压油环带58关闭、低压油环带60打开；控制燃气电磁阀33通电时，电磁阀阀杆54抬起压在阀杆上密封底座52上，低压油环带60关闭、高压油环带58打开。

控制燃油压电控制阀44主要包括压电元件64、弹性垫片65、变换活塞66、变换活塞弹簧座67、变换活塞弹簧68、控制阀杆69、控制阀座70、控制阀弹簧71、密封圈74等。控制阀杆69上设计有低压油环带73，压电控制阀44未通电时，控制阀杆69下端卡在控制阀弹簧71上，在控制阀弹簧71作用下压在控制阀座70上，关闭低压油环带73。

本发明的组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置主要由燃气增压部分1、压电-电磁控制部分2、双针阀喷嘴部分4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、第二低压泄油口5、高压燃油入口6等，燃气增压部分1上设计有燃气入口12。

燃气增压部分1位于喷射装置体7上方，二者之间采用螺纹连接。燃气增压部分1主要包括增压电磁阀8、增压活塞9、增压活塞弹簧10、增压活塞套11、进气阀13、增压室14、伺服油腔16等。其中，增压电磁阀8由电磁阀座18、电磁阀弹簧19、电磁阀杆21、弹簧垫圈22、挡板23、衔铁24、电磁阀体25、止动环26、线圈27、电磁铁28等组成。进气阀13为单向阀，安装在增压活塞套11上，主要包括进气阀座30、进气阀弹簧31、进气阀阀杆32等。增压电磁阀8的电磁阀杆21上设计有环形油带20，电磁阀座18上设计有伺服油进油口29、伺服油泄油口17和燃气入口12。电磁阀阀杆22一端通过止动环26固定在电磁阀衔铁24上，能够随衔铁24一起左右运动，另一端贯穿电磁阀座18，在电磁阀弹簧19预紧力的作用下压在挡板23上。电磁阀座18能对电磁阀杆21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8，起到冷却电磁阀8并减小电磁阀衔铁24及阀杆21左右运动的冲击和振动的作用。增压活塞9大头上方受压面和活塞套11、电磁阀座18之间形成伺服油腔16，增压活塞9小头下方受压面和活塞套11之间形成增压室14。进气阀13复位弹簧32预紧力较小，开启压力低，当燃气进入进气阀13时，阀杆33在燃气作用下打开，燃气进入增压室14；当增压活塞9下行，增压室14内燃气压力升高时，进气阀13关闭。增压活塞9和增压活塞套11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14内的燃气上窜，并防止伺服油腔16内的燃油泄漏；增压活塞9大头和活塞套11的凹槽间形成一个大的空腔15，即使有部分燃气、燃油泄漏进入空腔15，在腔内油、气混合能阻碍其进一步互相渗透，增压活塞9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。

压电-电磁控制部分2主要包括控制燃气电磁阀33、燃气针阀限位杆35、燃气针阀控制腔38、燃油针阀控制腔39、喷射装置内筒41、控制燃油压电控制阀44、控制阀套45等。控制阀套45和喷射装置内筒41安装在喷射装置体7内，控制燃气电磁阀33和控制燃油压电控制阀44均安装在控制阀套45和喷射装置内筒41内。燃气针阀限位杆35安装在控制燃气电磁阀33下方，其上设计有中心油道37，连接燃气针阀控制腔38。控制燃气电磁阀33主要包括电磁阀体47、电磁铁48、线圈49、衔铁50、阀杆上密封底座52、电磁阀弹簧53、电磁阀阀杆54、阀杆下密封底座55、止动环63等。电磁阀体47和阀杆上密封底座52之间形成电磁阀腔62，阀杆上密封底座52和阀杆下密封底座55之间形成凹槽腔59。电磁铁48安装在电磁阀体47的电磁阀腔62里，衔铁50位于电磁铁48下方，电磁阀阀杆54的一端通过止动环63卡在衔铁50上，另一端贯穿衔铁50下方的阀杆上密封底座52，压在阀杆下密封底座55上。电磁阀阀杆54上设计有两个密封锥面，并设计有高压油环带58和低压油环带60，控制燃气电磁阀33未通电时，电磁阀阀杆54在电磁阀弹簧53的作用下压在阀杆下密封底座55上，高压油环带58关闭、低压油环带60打开，如图2(d)所示，此时燃气针阀控制腔38和第一低压泄油口3连通；控制燃气电磁阀33通电时，电磁阀阀杆54抬起压在阀杆上密封底座52上，低压油环带60关闭、高压油环带58打开，如图2(e)所示，此时燃气针阀控制腔38和高压油入口6连通。阀杆上密封底座52上设计有油道51和油道61，油道61连通低压油环带60和电磁阀腔62，油道51连通电磁阀腔62和第一低压泄油口3。阀杆下密封底座55上设计油道56和油道57，油道56连通高压油环带58和高压油入口6，油道57连通凹槽腔59和燃气针阀限位杆35的中心油道37。本装置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。控制燃油压电控制阀44主要包括压电元件64、弹性垫片65、变换活塞66、变换活塞弹簧座67、变换活塞弹簧68、控制阀杆69、控制阀座70、控制阀弹簧71、密封圈74等。压电元件64压电效应形变长度可靠性高，燃气喷射率控制精度高。变换活塞弹簧68安装在变换活塞弹簧座67外部，其上端卡在变换活塞弹簧座67上，其下端与控制阀座70相连。变换活塞66及其下方的控制阀杆69安装在变换活塞弹簧座67和控制阀座70内部，变换活塞66上端卡在弹性垫片65上。控制阀座70和喷射装置体7之间形成控制阀油腔72，控制阀油腔72和燃油针阀控制腔39之间通过油道连通。控制阀杆69上设计有低压油环带73，低压油环带73和第二低压泄油口5之间通过油道连通。控制阀弹簧71下端支撑在控制阀油腔72内，控制阀杆69下端卡在控制阀弹簧71上，在弹簧预紧力作用下压在控制阀座70上，关闭低压油环带73。喷射装置内筒41上设计有环形油槽43、油道42、油道34和中心气道46。从高压燃油入口6流入的高压控制油流经环形油槽43被分成两路，一路流入油道34，再流入燃气针阀控制腔38和控制燃气电磁阀33的高压油密封环带58；另一路流入油道42，再流入燃油针阀控制腔39和盛油槽89。双针阀喷嘴部分4主要包括燃气喷嘴75、燃油喷嘴76、针阀底座77、喷嘴套78、密封圈79等，燃气喷嘴75和燃油喷嘴76共用一个针阀底座77。针阀底座77中间开有燃气进气道和进气槽，且两侧均开有进油槽和进油道。中间气道将高压燃气引入燃气室83以满足喷射装置进气要求，一侧油道将高压燃油引入盛油槽89以满足喷射装置进油要求，另一侧油道将部分燃油引入密封环带86密封燃气。燃气喷嘴75由燃气针阀弹簧80、燃气针阀81、燃气室83、燃气喷孔84、密封环带86组成。燃气针阀81上端设计有圆环形台阶，在圆环形台阶下方，燃气针阀81和喷射装置体7之间形成燃气针阀控制腔38。燃气针阀81和燃气针阀限位杆35同轴安装，控制油经过燃气针阀限位杆35上的中心油道37进入燃气针阀控制腔38。燃气针阀81在燃气针阀弹簧80的预紧力作用下压在针阀底座77上关闭燃气喷孔84。燃气从增压部分1的增压室14依次通过控制阀套45、喷射装置内筒41上的中心气道46，再由针阀底座77上的气道85进入燃气室83。燃油喷嘴76主要包括燃油针阀弹簧87、燃油针阀88、盛油槽89、燃油喷孔90。燃油针阀88被燃油针阀弹簧87压在针阀底座77上关闭燃油喷孔90。喷嘴套78和喷射装置体7之间采用螺纹连接并设计有密封圈79，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喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置的燃气喷嘴喷射燃气，在燃气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，泄漏的燃气进入燃气针阀控制腔38时，由于燃气的可压缩性会严重影响其喷气特性。为了解决此问题，本发明的组合式混合燃料喷射装置在燃气针阀81和针阀底座77之间开有密封环带86，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，燃气针阀控制腔38内的控制油和密封环带86内的密封油采用同一种油，针阀上下油压相等，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，驱动增压电磁阀8、控制燃气电磁阀33和控制燃油压电控制阀44工作，从而分别控制燃气增压、燃气喷嘴75喷气和燃油喷嘴76喷油。当电磁阀8断电时，电磁阀阀杆21在电磁阀弹簧19的作用下顶在右侧挡板23上，此时，环形油带20连通泄油口17和伺服油腔16，如图2(d)所示，伺服油腔16内伺服油流向低压泄油口17，伺服油腔16压力降低，增压活塞9在复位弹簧10的作用下上行，增压室14内燃气压力下降，从燃气入口12进入进气阀13的燃气顶开进气阀阀杆32，增压装置开始进气；电磁阀8通电时，电磁铁28吸引衔铁24，衔铁24带动电磁阀阀杆21向左运动，此时，环形油带20连通伺服油入口29和伺服油腔16，如图2(e)所示，伺服油进入伺服油腔16，伺服油腔16内压力逐渐升高，推动增压活塞9下行，增压室14内压力刚开始升高，进气阀13即关闭，增压活塞9继续下行对增压室14内燃气增压。增压室14内燃气通过气道进入燃气喷嘴75的燃气室83内。控制燃气电磁阀33通电时，电磁阀杆54抬起，高压油环带58打开、低压油环带60关闭，高压油依次流经高压油环带58、凹槽腔59、燃气针阀限位杆35的中心油道37，流入燃气针阀控制腔38，燃气针阀81在燃气针阀控制腔38内高压油作用下迅速抬起，燃气喷孔84打开，燃气喷嘴75开始喷气；控制燃气电磁阀33断电时，在电磁阀弹簧53作用下电磁阀杆54压在阀杆下密封底座55上，高压油环带58关断、低压油环带60打开，燃气针阀控制腔38内高压油通过油道依次流经凹槽腔59和电磁阀腔62，再从油道51流向第一低压泄油口3，燃气针阀控制腔38内油压降低，燃气针阀81在燃气针阀弹簧80作用下压在针阀底座77上，关闭燃气喷孔84，燃气喷嘴75停止喷气。控制燃油压电控制阀44断电时，在控制阀弹簧71的作用下控制阀杆69压在控制阀座70上，关断低压油环带73，盛油槽89和燃油针阀控制腔39内充满高压燃油，针阀上下油压相等，燃油针阀88在燃油针阀弹簧87作用下，压在针阀底座77上关闭燃油喷孔90，燃油喷嘴76不喷油；压电控制阀44通电时，压电元件64伸长，控制阀杆69克服控制阀弹簧71的弹簧力和控制阀油腔72内燃油的液压力向下运动，低压油环带73打开，燃油针阀控制腔39内高压油通过油道流经控制阀油腔72、低压油环带73，再从油道流向第二低压泄油口5，燃油针阀控制腔39内油压下降，燃油针阀88在盛油槽89内高压油作用下迅速抬起打开燃油喷孔90，燃油喷嘴76开始喷油。通过改变压电控制阀44通电时间长短，可以灵活调节压电元件64的形变长度，从而改变控制阀69的升程，又由于控制阀69决定了燃油针阀控制腔39内建压和泄压，燃油针阀88的最大升程也随着通电时间长度的变化可调，因此，燃油喷嘴76的喷油率可调。根据发动机所处工况，可选择增压电磁阀8、控制燃气电磁阀33和控制燃油压电控制阀44的工作状态和工作顺序，实现多种油、气喷射模式。

由上述工作过程可知，组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置采用双针阀喷嘴喷射燃料，节省空间并简化了发动机结构，由一个电磁阀和一个压电控制阀分别控制两个喷嘴的燃料喷射过程，仅电磁阀或压电控制阀工作的时候，喷射装置只喷射燃油或燃气，压电元件控制针阀最大升程可调，可以满足系统喷油率可变性要求；电磁阀和压电控制阀同时工作的时候，装置同时喷射燃气和燃油；压电控制阀和电磁阀先后动作的时候，两种燃料先后顺序喷射。燃气喷射过程可在增压和非增压两种模式间任意切换，喷气压力可调，燃料喷射规律灵活，发动机可在纯柴油工作模式或燃油引燃燃气工作模式下灵活切换，满足发动机在不同工况下的油、气混合需求。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。

组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置，包括燃气增压部分、压电-电磁控制部分、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燃油入口、两个低压泄油口，燃气入口设计在增压部分。增压部分主要包括控制增压电磁阀、增压活塞、增压活塞套、活塞复位弹簧、进气阀等。压电-电磁控制部分主要包括控制燃气电磁阀、控制燃油压电控制阀、控制阀套、喷射装置内筒、燃气针阀限位杆、燃气针阀控制腔、燃油针阀控制腔等。控制阀套和喷射装置内筒安装在喷射装置体内，控制燃气电磁阀和控制燃油压电控制阀均定位、安装在控制阀套和喷射装置内筒内。双针阀喷嘴部分主要包括燃气针阀、燃气针阀弹簧、燃油针阀、燃油针阀弹簧、针阀底座、密封圈、喷嘴套等，燃气针阀和燃油针阀共用一个针阀底座。

燃气增压部分电磁阀包括电磁阀体、电磁铁、线圈、电磁阀阀杆、电磁阀座、衔铁、止动环、电磁阀弹簧、挡板等。线圈和电磁铁安装在电磁阀体里，衔铁位于电磁铁右方，电磁阀阀杆的一端通过止动环卡在衔铁上，另一端在弹簧力作用下压在挡板上。电磁阀座上设计有伺服油入口和泄油口，电磁阀阀杆上设计有环形油带，电磁阀通电时，阀杆向左移动，环形油带连通伺服油入口和伺服油腔，伺服油进入伺服油腔；电磁阀断电时，电磁阀阀杆顶在右侧挡板上，环形油带连通伺服油腔和泄油口，伺服油流向低压泄油口。

控制燃气电磁阀主要包括电磁阀体、电磁铁、线圈、衔铁、电磁阀阀杆、阀杆上密封底座、阀杆下密封底座、电磁阀弹簧、止动环等。电磁阀体和阀杆上密封底座之间形成电磁阀腔，阀杆上密封底座和阀杆下密封底座之间形成凹槽腔。电磁铁安装在电磁阀腔里，衔铁位于电磁铁下方，其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底座，压在阀杆下密封底座上。阀杆上密封底座设计有两条油道，一条油道连通凹槽腔和电磁阀腔，另一条油道连通电磁阀腔和第一低压泄油口，泄油油路流经电磁阀体。阀杆下密封底座设计有两条油道，一条油道连通高压油环带和燃气针阀控制腔，另一条油道连通电磁阀阀杆下方油腔和第二低压泄油口。

控制燃气电磁阀阀杆上设计有两个环形油带，下方环形油带通过油道连通高压油入口，上方环形油带通过油道连通低压泄油口。

控制燃气电磁阀阀杆上设计有两个密封锥面，上密封锥面密封低压油环带，下密封锥面密封高压油环带。电磁阀阀杆落座，高压油路被关断，燃气针阀控制腔连通低压油路；电磁阀阀杆抬起，低压油路关断，燃气针阀控制腔连通高压油路。

控制燃油压电控制阀主要包括压电元件、弹性垫片、变换活塞、变换活塞弹簧座、变换活塞弹簧、控制阀杆、控制阀座、控制阀弹簧、密封圈等。变换活塞弹簧安装在变换活塞弹簧座外部，其上端卡在变换活塞弹簧座上，下端与控制阀座相连。变换活塞及其下方的控制阀杆安装在变换活塞弹簧座和控制阀座内部，变换活塞上端卡在弹性垫片上。控制阀座和喷射装置体之间形成控制阀油腔，控制阀油腔和燃油针阀控制腔之间通过油道连通。控制阀杆上设计有低压油环带，低压油环带和第二低压泄油口之间通过油道连通。控制阀弹簧下端支撑在控制阀油腔内，控制阀杆下端卡在控制阀弹簧上，在弹簧预紧力作用下压在控制阀座上，关闭低压油环带。

燃气针阀上端设计有圆环形台阶，圆环形台阶下方针阀和喷射装置体之间形成燃气针阀控制腔，燃气针阀限位杆下端套在燃气针阀的圆环形台阶内部，燃气针阀限位杆和燃气针阀沿轴线设置中心油道，燃气针阀控制腔通过油道和电磁阀凹槽腔相通。

燃气喷嘴和燃油喷嘴共用一个高压燃油入口，喷射装置体和喷射装置内筒之间设计有环形油槽，连通燃油、燃气喷嘴的油道和高压油入口。高压油进入环形油槽分成两路，一路高压油通过油道流入燃油针阀控制腔和燃油喷嘴的盛油槽；另一路高压油通过油道流入燃气电磁阀的高压油环带和燃气喷嘴的密封环带。

在燃气喷嘴的燃气室上方，燃气针阀和针阀底座之间设计有环形密封带，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。

Claims (3)

1.组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置，其特征是：包括燃气增压部分、喷射装置体、控制阀套、喷射装置内筒、针阀底座、燃油喷射部分、燃气喷射部分，控制阀套和喷射装置内筒自上而下安装在喷射装置体里，针阀底座通过喷嘴套安装在喷射装置体下方，针阀底座包括燃油底座和燃气底座；

所述增压部分包括增压电磁阀、增压活塞、增压活塞套、进气阀，增压活塞套安装在喷射装置体上方，增压电磁阀包括增压电磁阀座、增压电磁铁、增压衔铁、增压电磁阀杆，增压电磁阀座里设置伺服油进油口和伺服油泄油口，增压电磁阀杆一端通过增压止动环固定在增压衔铁上，另一端贯穿增压电磁阀座并在套于其上的增压电磁阀弹簧的预紧力的作用下压在挡板上，增压衔铁所在位置形成增压衔铁腔，增压电磁阀弹簧所在位置形成增压电磁阀弹簧腔，增压电磁阀杆上设置环形油带，环形油带通过增压电磁阀杆的移动实现伺服油进油口与增压衔铁腔的连通或断开以及伺服油泄油口与增压电磁阀弹簧腔的连通或断开；增压活塞安装在增压活塞套里，增压活塞套安装在增压电磁阀座下方，增压活塞上端部与增压活塞套以及增压电磁阀座之间形成伺服油腔，增压活塞下端部与增压活塞套之间形成增压室，增压活塞上套有增压活塞弹簧；进气阀为单向阀，安装在增压活塞套里，增压活塞套上设置燃气入口，燃气入口连通进气阀，进气阀的出口连通增压室；

所述燃油部分包括压电元件、变换活塞、变换活塞弹簧座、控制阀杆、控制阀座、燃油针阀，压电元件安装在控制阀套里，变换活塞弹簧座和控制阀座自上而下设置在喷射装置内筒里，变换活塞位于变换活塞弹簧座里，位于变换活塞下方的控制阀杆安装在控制阀座里，变换活塞的上端卡在弹性垫片上，弹性垫片位于压电元件下方，变换活塞弹簧座外部套有变换活塞弹簧，变换活塞弹簧的上端卡在变换活塞弹簧座上，其下端顶在控制阀座上，控制阀座与喷射装置体之间形成控制阀油腔，燃油底座与喷射装置体之间形成燃油针阀控制腔，燃油针阀安装在燃油底座里，燃油针阀与燃油底座之间形成盛油槽，控制阀油腔和燃油针阀控制腔通过左油道和右油道相通，控制阀杆上设置阀杆低压油环带，喷射装置体上设置第二低压泄油口和高压燃油入口，阀杆低压油环带与第二低压泄油口相通，控制阀弹簧套在控制阀杆的底端，控制阀弹簧的下端部支撑在喷射装置体上，燃油针阀弹簧套于燃油针阀的上端，燃油针阀弹簧的上端部支撑在喷射装置体上，盛油槽通过燃油油道连通高压燃油入口，燃油油道与燃油针阀控制腔相通；

所述燃气喷射部分包括控制燃气电磁阀、燃气针阀限位杆以及燃气针阀，所述控制燃气电磁阀包括电磁阀体、电磁铁、衔铁、阀杆上密封底座、阀杆下密封底座、电磁阀弹簧、电磁阀阀杆，电磁阀体安装在控制阀套里，电磁阀体、阀杆上密封座、阀杆下密封座以及燃气针阀限位杆自上而下布置，电磁阀体和阀杆上密封底座之间形成电磁阀腔，阀杆上密封底座和阀杆下密封底座之间形成凹槽腔，电磁铁安装在电磁阀腔里，衔铁位于电磁铁下方，电磁阀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底座，并与阀杆下密封底座相配合，电磁阀阀杆上分别设置与阀杆上密封底座配合的上密封锥面以及与阀杆下密封底座配合的下密封锥面，电磁阀阀杆与阀杆上密封底座相配合的部分形成低压油环带，电磁阀阀杆与阀杆下密封底座相配合的部分形成高压油环带，阀杆上密封底座上设置第一油道和第四油道，阀杆下密封底座上设置第二油道和第三油道，喷射装置内筒里设置连通高压燃油入口的第五油道，喷射装置体上设置第一低压泄油口，第一油道连通电磁阀腔和第一低压泄油口，第二油道连通高压油环带和第五油道，燃气针阀限位杆里设置中心油道，第三油道连通凹槽腔和中心油道，第四油道连通低压油环带电磁阀腔，燃气针阀位于燃气针阀限位杆下方，燃气针阀与燃气底座之间分别形成密封环带和燃气室，密封环带连通第五油道，燃气室通过喷射装置内筒和控制阀套里的燃气通道连通增压活塞套里的增压室，燃气底座端部设置燃气喷孔。

2.根据权利要求1所述的组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置，其特征是：控制燃气电磁阀未通电时，电磁阀阀杆在电磁阀弹簧的作用下压在阀杆下密封底座上，高压油环带关闭、低压油环带打开；控制燃气电磁阀通电时，电磁阀阀杆抬起压在阀杆上密封底座上，低压油环带关闭、高压油环带打开。

3.根据权利要求1或2所述的组合式压电喷油-增压电磁喷气混合燃料喷射装置，其特征是：压电元件通电时，控制阀杆克服控制阀弹簧作用力，阀杆低压油环带打开；压电元件未通电时，控制阀杆在控制阀弹簧作用下压在控制阀座上，阀杆低压油环带关闭。