CN107355329A - 启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统 - Google Patents
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Abstract
一种启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统，包括高压燃油供油模块、燃油喷射阀、喷油器和气体调节控制单元；其中，高压燃油供油模块用以提供压力稳定且可靠的高压燃油；燃油喷射阀与高压燃油供油模块连接，用以控制燃油喷射的启闭；气体调节控制单元提供驱动气体，该驱动气体的压力根据柴油机的转速或负荷的需要进行预先调节并设定启喷压力，以实现对启喷压力的控制；喷油器的上部与气体调节控制单元连接，下部与燃油喷射阀连接；当通过燃油喷射阀进入喷油器下部的高压燃油的压力超过气体调节控制单元中驱动气体的压力时，喷油器以预定的启喷压力启动燃油喷射。本发明实现了启喷压力的可调，提高了针阀的响应速度，保证了喷油压力的稳定性，具有结构简单、应用范围广的优点，能够应用于不同的柴油机上。
Description
技术领域
本发明涉及船用大功率低速二冲程柴油机电控燃油喷射系统，具体涉及一种电、气综合驱动且启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控燃油喷射系统，属于柴油机技术领域。
背景技术
燃油喷射及其供给系统是柴油机的心脏部分，其对柴油机的动力性、经济性、机械负荷、热负荷以及工作可靠性、耐久性都具有重大影响。对于船用大功率低速二冲程柴油机而言，为了达到越来越苛刻的排放法规的要求，不仅需要提高燃油喷射压力，还要求在发动机运转的各个负荷区域内具有柔性可调的喷油特性曲线，以达到降低排放、提高燃油经济性的目的。因此，具有更好的电控灵活性和压力-时间调节特性的性能是船用低速二冲程柴油机燃油喷射系统未来发展的一大趋势。
电控燃油喷射系统的发展经历了位置控制式电控燃油喷射系统、时间控制式电控燃油喷射系统和压力－时间控制式电控燃油喷射系统三个阶段，目前正处于第三阶段。所述压力－时间控制式电控燃油喷射系统建立在机械、液压和电控技术的基础之上，采用压力－时间式燃油计量原理，通过对共轨压力的闭环控制来实现喷油量、喷油压力、喷油定时以及喷油规律的灵活控制，该电控喷油系统不受柴油机转速的限制，喷油压力和喷油持续期可以依据柴油机的负荷、转速实现优化，能够显著改善柴油机低速时的性能和排放，但由于喷油器本身机械结构，如弹簧等的限制，电控喷油系统的启喷压力无法调节，这就导致该类系统对喷油过程中喷油速率的调节有限，并且同一燃油喷射系统在不同负荷下运行时还会存在开启和关闭速度不一的情况，从而影响喷射开始和后期的燃油雾化效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统，通过结构上增加气体调节控制单元来实现启喷压力的灵活、柔性控制，从而显著改善喷油初始和关闭时刻的雾化效果，进一步改善柴油机运行的稳定性并减少PM排放。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统，包括高压燃油供油模块、燃油喷射阀和喷油器，其特征在于：所述电控喷油系统还包括有气体调节控制单元；所述高压燃油供油模块用以提供压力稳定且可靠的高压燃油；所述燃油喷射阀与所述高压燃油供油模块连接，用以控制燃油喷射的启闭；所述气体调节控制单元提供驱动气体，该驱动气体的压力根据所述柴油机的转速或负荷的需要进行预先调节并设定启喷压力，以实现对所述启喷压力的控制；所述喷油器的上部与所述气体调节控制单元连接，下部与所述燃油喷射阀连接；当通过所述燃油喷射阀进入所述喷油器下部的高压燃油的压力超过所述气体调节控制单元中驱动气体的压力时，所述喷油器以预定的启喷压力启动燃油喷射。
进一步地，所述的气体调节控制单元包括相互连接的气动比例调压阀和气体控制模块；所述气体控制模块连接于所述喷油器的上部，包括活塞和壳体，该壳体内设置有控制腔，所述活塞设置于所述控制腔内；所述气动比例调压阀连接该控制腔，用以调节设定启喷压力；所述驱动空气经所述气动比例调压阀调节压力后进入所述控制腔内且作用于所述活塞上。
进一步地，所述的喷油器包括针阀体、容纳于该针阀体内腔中的针阀、连接于该针阀下端的喷嘴和通过所述针阀体连通所述针阀下部的喷油控制室，所述喷油控制室与所述燃油喷射阀连接，所述针阀的上端与所述气体控制模块的活塞连接，下端压制于所述喷嘴的上开口上；当所述燃油喷射阀通电，来自所述高压燃油供油模块的高压燃油经过所述燃油喷射阀进入所述喷油控制室并作用于所述针阀的下部，该高压燃油的压力克服所述控制腔中驱动气体通过所述活塞施加于所述针阀上的压力时，所述针阀开启所述喷嘴的上开口，所述喷油器以预定的启喷压力启动燃油喷射；喷油结束后所述燃油喷射阀失电，所述高压燃油被切断，所述喷油控制室内的燃油压力迅速下降，所述针阀在来自所述气体控制模块的活塞的压力的作用下关闭所述喷嘴，所述喷油器停止燃油喷射。
进一步地，所述的高压燃油供油模块为高压燃油共轨或燃油增压单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、结构上取消了传统喷油器的弹簧，通过增加一套气体调节控制单元实现了燃油启喷压力的灵活可调，进一步完善了压力－时间控制式电控燃油喷射系统，增加了燃油喷射系统的喷射柔性，从而进一步提高了柴油机的燃烧率和降低了废气排放。
2、通过对驱动气体压力的调节，实现了对喷油器针阀开启和关闭速度的控制，大大降低了对喷油控制室的性能要求。
3、所述电控喷油系统有利于实现模块化应用，同时满足了不同缸径、不同性能和不同排放需求的柴油机的要求，提升了该电控喷油系统的广泛适用性。
附图说明
图1是本发明的系统示意图。
图中：
1气动比例调压阀，2壳体，3活塞，4控制腔，5针阀，6针阀体，7喷油控制室，8喷嘴，9连接螺母，10燃油喷射阀，11高压燃油供油模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施实例对本发明所述的启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统做进一步的详细阐述，但不应以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1，本发明所述的启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统可实现启喷压力的灵活、柔性可调，喷油器可以根据需求进行燃油喷射。该电控喷油系统包括气体调节控制单元、高压燃油供油模块11、燃油喷射阀10和喷油器；所述燃油喷射阀10与所述高压燃油供油模块11连接，所述喷油器的上部与所述气体调节控制单元连接，下部与所述燃油喷射阀10连接。当通过所述燃油喷射阀10进入所述喷油器下部的高压燃油的压力超过所述气体调节控制单元中驱动气体的压力时，所述喷油器以预定的启喷压力启动燃油喷射。
所述高压燃油供油模块11可以是高压燃油共轨或增压式喷油器增压后的高压燃油油源，负责提供燃油喷射所需的压力稳定且可靠的高压燃油。
所述燃油喷射阀10用于控制燃油喷射的启闭，通过调整喷油脉宽实现喷油持续期的控制。
所述气体调节控制单元可提供压力可变的驱动气体，该驱动气体的压力根据所述柴油机的转速或负荷的需要进行预先调节并设定启喷压力，以实现对所述启喷压力的控制和调节。请参阅图1，所述的气体调节控制单元包括相互连接的气动比例调压阀1和气体控制模块。所述气体控制模块连接于所述喷油器的上部，包括活塞3和壳体2，该壳体2内设置有控制腔4，所述活塞3设置于所述控制腔4内。所述气动比例调压阀1连接该控制腔4，用以调节设定启喷压力。所述驱动空气经过所述气动比例调压阀1调节压力后，进入所述控制腔4内，然后作用于所述活塞3上。所述气体控制模块的控制腔4的气体压力大小决定了所述启喷压力的大小，该控制腔4内驱动气体的压力×活塞3的面积＝喷射控制力。所述气动比例调压阀1可以调节所述气体控制模块的控制腔4的气体压力。
请参阅图1，所述的喷油器用于执行燃油喷射动作，包括针阀体6、针阀5、喷嘴8和喷油控制室7；所述针阀5容纳于所述针阀体6的内腔中，所述喷嘴8通过连接螺母9连接于该针阀5和针阀体6的下端，所述喷油控制室7通过所述针阀体6连通所述针阀5的下部。所述针阀5的上端与所述气体控制模块的活塞3连接成一体，该针阀5的下端压制于所述喷嘴8的上开口上。所述喷油控制室7与所述燃油喷射阀10连接。
当所述燃油喷射阀10通电，来自所述高压燃油供油模块11的高压燃油经过所述燃油喷射阀10进入所述喷油控制室7，并作用于所述针阀5的下部；当该高压燃油的压力克服所述控制腔4中的驱动气体通过所述活塞3施加于所述针阀5上的压力时，所述针阀5向上移动并开启所述喷嘴8的上开口，从而所述喷油器以预定的启喷压力启动燃油喷射。喷油结束后所述燃油喷射阀10失电，所述高压燃油被切断，所述喷油控制室7内的燃油压力迅速下降，所述针阀5在来自所述气体控制模块的活塞3的压力的作用下关闭所述喷嘴，所述喷油器停止燃油喷射。
本发明的具体工作原理如下：
首先根据柴油机不同的转速或负荷需要，确定每个工况下所需的喷射控制力，结合气体调节控制单元活塞3的面积得到控制腔4所需的驱动空气压力，调节气动比例调压阀1达到该压力值，即启喷压力值。当系统需要喷油时，燃油喷射阀10得电，来自高压燃油供油模块11的高压燃油，经燃油喷射阀10进入喷油控制室7，该喷油控制室7内的高压燃油作用于针阀5上，并克服活塞3上的驱动气体作用力而启喷；喷油结束时，燃油喷射阀10失电，高压燃油被切断，喷油控制室7内的燃油压力迅速下降，针阀5在气体调节控制单元中驱动空气的作用力下迅速关闭。
气体调节控制单元是本发明的关键部件，气动比例调压阀1直接决定了控制腔4内驱动气体的压力，即启喷压力的大小。
本发明采用控制空气来代替传统意义上的机械弹簧，不仅实现了启喷压力的灵活可调，还提高了针阀开启和关闭时的响应速度，同时还保证了燃油喷射过程中喷射压力的稳定性。所述系统结构简单，应用范围广，可模块化，能够应用于具有不同需求的内燃机上，以减少开发成本。
上述仅为本发明的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明专利的保护范围。
Claims (4)
1.一种启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统，包括高压燃油供油模块、燃油喷射阀和喷油器，其特征在于：所述电控喷油系统还包括有气体调节控制单元；所述高压燃油供油模块用以提供压力稳定且可靠的高压燃油；所述燃油喷射阀与所述高压燃油供油模块连接，用以控制燃油喷射的启闭；所述气体调节控制单元提供驱动气体，该驱动气体的压力根据所述柴油机的转速或负荷的需要进行预先调节并设定启喷压力，以实现对所述启喷压力的控制；所述喷油器的上部与所述气体调节控制单元连接，下部与所述燃油喷射阀连接；当通过所述燃油喷射阀进入所述喷油器下部的高压燃油的压力超过所述气体调节控制单元中驱动气体的压力时，所述喷油器以预定的启喷压力启动燃油喷射。
2.根据权利要求1所述的启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统，其特征在于：所述的气体调节控制单元包括相互连接的气动比例调压阀和气体控制模块；所述气体控制模块连接于所述喷油器的上部，包括活塞和壳体，该壳体内设置有控制腔，所述活塞设置于所述控制腔内；所述气动比例调压阀连接该控制腔，用以调节设定启喷压力；所述驱动空气经所述气动比例调压阀调节压力后进入所述控制腔内且作用于所述活塞上。
3.根据权利要求2所述的启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统，其特征在于：所述的喷油器包括针阀体、容纳于该针阀体内腔中的针阀、连接于该针阀下端的喷嘴和通过所述针阀体连通所述针阀下部的喷油控制室，所述喷油控制室与所述燃油喷射阀连接，所述针阀的上端与所述气体控制模块的活塞连接，下端压制于所述喷嘴的上开口上；当所述燃油喷射阀通电，来自所述高压燃油供油模块的高压燃油经过所述燃油喷射阀进入所述喷油控制室并作用于所述针阀的下部，该高压燃油的压力克服所述控制腔中驱动气体通过所述活塞施加于所述针阀上的压力时，所述针阀开启所述喷嘴的上开口，所述喷油器以预定的启喷压力启动燃油喷射；喷油结束后所述燃油喷射阀失电，所述高压燃油被切断，所述喷油控制室内的燃油压力迅速下降，所述针阀在来自所述气体控制模块的活塞的压力的作用下关闭所述喷嘴，所述喷油器停止燃油喷射。
4.根据权利要求1所述的启喷压力可调的低速二冲程柴油机用电控喷油系统，其特征在于：所述的高压燃油供油模块为高压燃油共轨或燃油增压单元。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171117 |