CN113482821B - 一种超高压燃油喷射系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃油发动机技术领域，尤其涉及一种超高压燃油喷射系统。该超高压燃油喷射系统包括：壳体、喷油嘴、活塞以及第一电磁阀。其中，壳体上设有第一进油口以及连通第一进油口的第一腔体，喷油嘴连通于第一腔体，活塞设置于壳体内，且与壳体形成有第二腔体和第三腔体，活塞的端部置于第一腔体内。第一电磁阀分别连通第二腔体、第三腔体、高压油箱以及低压油箱，第二腔体和第三腔体中的一个通过第一电磁阀连通于高压油箱，另一个通过第一电磁阀连通于低压油箱。该超高压燃油喷射系统可实现超高压燃油喷射，结构简单，无需止回阀可实现自动止回，且响应时间短，灵活性和通用性强。

Description

一种超高压燃油喷射系统

技术领域

本发明涉及燃油发动机技术领域，尤其涉及一种超高压燃油喷射系统。

背景技术

随着经济的发展，人们的环保意识逐渐被提高。为了降低排放、提高燃油经济性，在发动机运转的各个负荷区域内增加柔性可调的电控超高压燃油喷射系统越来越受到人们的关注。

现有技术中的电控超高压燃油喷射系统大都建立在机械、液压和电控技术的基础之上，采用压力以及时间的燃油计量原理，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。这种喷射系统不受柴油发动机转速的限制，喷油压力和喷油持续期可以依据负荷、转速实现优化，可显著改善柴油发动机低速时的性能和排放。但对于船用大功率发动机而言，由于燃油品质差、喷射量大、喷射温度高等原因，导致目前市场上常见的电磁阀直接控制式燃油喷射器很难在大功率发动机上得到推广和应用，直接制约了大功率发动机的高效清洁燃烧和智能化发展需求。

因此，亟需设计一种超高压燃油喷射系统来解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超高压燃油喷射系统，该超高压燃油喷射系统可实现超高压燃油喷射，结构简单，无需止回阀可实现自动止回，且响应时间短，灵活性和通用性强。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种超高压燃油喷射系统，包括：

壳体，所述壳体上设有第一进油口以及连通所述第一进油口的第一腔体；

喷油嘴，连通于所述第一腔体；

活塞，设置于所述壳体内，且与所述壳体形成有第二腔体和第三腔体，所述活塞的端部置于所述第一腔体内；

第一电磁阀，分别连通所述第二腔体、所述第三腔体、高压油箱以及低压油箱，所述第二腔体和所述第三腔体中的一个通过所述第一电磁阀连通于所述高压油箱，另一个通过所述第一电磁阀连通于所述低压油箱。

作为一种优选方案，所述活塞呈阶梯状，且所述活塞的小径端的侧壁与所述第一腔体的内壁贴合，所述活塞的大径端的侧壁与所述壳体的内壁贴合。

作为一种优选方案，所述第一电磁阀包括弹性件和衔铁；

当所述第一电磁阀通电时，所述衔铁挤压所述弹性件，所述低压油箱与所述第二腔体连通，所述高压油箱与所述第三腔体连通，所述活塞向靠近所述第一进油口的方向运动；

当所述第一电磁阀断电时，所述弹性件推动所述衔铁，此时所述低压油箱与所述第三腔体连通，所述高压油箱与所述第二腔体连通，所述活塞向远离所述第一进油口的方向运动。

作为一种优选方案，所述第一电磁阀包括至少两个高压油箱进油口和至少两个低压油箱进油口，且至少两个所述高压油箱进油口均连接于所述高压油箱，至少两个所述低压油箱进油口均连接于所述低压油箱。

作为一种优选方案，所述高压油箱进油口和所述低压油箱进油口间隔设置。

作为一种优选方案，所述壳体内部还设置有通道，所述通道与所述第一腔体连通；所述通道的横截面的面积小于所述第一腔体的横截面的面积；

所述通道与所述喷油嘴连通，以使所述第一腔体中的高压燃油能进入所述喷油嘴中。

作为一种优选方案，所述喷油嘴包括第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述通道连通。

作为一种优选方案，所述喷油嘴的喷射端设置有锥形喷口。

作为一种优选方案，所述喷油嘴还包括第四腔体，所述第四腔体连接在所述第二电磁阀和所述锥形喷口之间。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种超高压燃油喷射系统，结构简单，通过第一电磁阀的启闭即可控制并改变第二腔体和第一腔体的燃油压力，进而能够控制并实现活塞运动，从而使得活塞可以将第一腔体中的高压燃油驱动至喷油嘴中形成超高压燃油并由喷油嘴喷出。只需要改变第二腔体和第一腔体的燃油压力，无需额外的止回阀即可实现活塞自动止回，使得超高压燃油喷射系统结构变得更加简单，降低成本。第二腔体的设置不仅能够避免壳体内部压力激增，同时还可以提高活塞复位速度，缩短响应时间，进而提高超高压燃油喷射系统的工作效率。该超高压燃油喷射系统可以应用于船用大功率柴油机、双燃料发动机以及多燃料发动机中，进一步提高了超高压燃油喷射系统使用的灵活性和通用性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的超高压燃油喷射系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一电磁阀的断电时的结构示意图。

附图标记：

1-壳体；11-第一进油口；12-第一腔体；13-第二腔体；14-第三腔体；15-通道；

2-第一电磁阀；21-弹性件；22-衔铁；23-高压油箱进油口；24-低压油箱进油口；25-吸附块；26-第二进油口；27-第三进油口；

3-活塞；

4-喷油嘴；41-第二电磁阀；42-锥形喷口；43-第四腔体；

5-高压油箱；

6-低压油箱。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例中提供一种超高压燃油喷射系统，该超高压燃油喷射系统能够应用于船用大功率柴油机、双燃料发动机以及多燃料发动机中，主要包括壳体1、喷油嘴4、活塞3以及第一电磁阀2。其中，壳体1上设有第一进油口11以及连通第一进油口11的第一腔体12，喷油嘴4连通于第一腔体12，活塞3设置于壳体1内，且与壳体1形成有第二腔体13和第三腔体14，活塞3的端部置于第一腔体12内。第一电磁阀2分别连通第二腔体13、第三腔体14、高压油箱5以及低压油箱6，第二腔体13和第三腔体14中的一个通过第一电磁阀2连通于高压油箱5，另一个通过第一电磁阀2连通于低压油箱6。此外，该超高压燃油喷射系统还包括高压燃油共轨和泵体(图中未示出)，高压油箱5与高压燃油共轨连接，高压燃油共轨能够为高压油箱5中的高压燃油提供驱动力，可以驱动高压燃油进入第一电磁阀2；低压油箱6与泵体(泵体的驱动力小于高压燃油共轨的驱动力)连接，可以驱动低压燃油进入第一电磁阀2中。

进一步地，第一进油口11通过第一电磁阀2连接于高压油箱5，高压油箱5中的高压燃油能够在外界驱动装置(例如泵)的驱动下经过第一进油口11进入到第一腔体12中。当超高压燃油喷射系统需要喷射燃油时，第一电磁阀2通电进而控制高压油箱5中的高压燃油能够通过第一电磁阀2进入第三腔体14中，低压油箱6中的低压燃油通过第一电磁阀2进入到第二腔体13中，此时第三腔体14的油压大于第二腔体13的油压，进而使得活塞3能够被驱动着向第一进油口11运动，从而能够将第一腔体12中的高压燃油驱动至喷油嘴4中形成超高压燃油，之后喷油嘴4将超高压燃油喷出。

优选地，第一进油口11设置在第一腔体12的侧壁上，这样当活塞3朝向第一腔体12运动至某一位置时，活塞3能够将第一进油口11进行封堵，从而阻碍高压燃油继续进入第一腔体12中，不仅提高了活塞3驱动高压燃油的效率，同时由于活塞3可以直接封堵第一进油口11，进而省去了传统技术中的单向阀等零部件，节约成本，结构更加简单。

更进一步地，当超高压燃油喷射系统喷射完毕时，第一电磁阀2断电进而控制高压油箱5中的高压燃油进入第二腔体13中，低压油箱6中的低压燃油进入到第三腔体14中，此时第三腔体14的油压小于第二腔体13的油压，进而能够驱动活塞3向着远离第一进油口11的方向运动，也就是说此时活塞3复位。当活塞3朝向第一进油口11运动时，第二腔体13的设置有利于缓冲活塞3，避免壳体1内部压力激增，从而能够保证活塞3在运动时不会与壳体1内部零部件发生碰撞；当活塞3远离第一进油口11运动时，第二腔体13的设置有利于增加活塞3的复位速度，进而缩短活塞3复位的响应时间，提高超高压燃油喷射系统的工作效率。

与现有技术相比，本发明的超高压燃油喷射系统结构简单，通过第一电磁阀2的启闭即可控制并改变第二腔体13和第一腔体12的燃油压力，进而能够控制并实现活塞3运动，从而使得活塞3可以将第一腔体12中的高压燃油驱动至喷油嘴4中形成超高压燃油并由喷油嘴4喷出。只需要改变第二腔体13和第一腔体12的燃油压力，无需额外的止回阀即可实现活塞3自动止回，使得超高压燃油喷射系统结构变得更加简单，降低成本。第二腔体13的设置不仅能够避免壳体1内部压力激增，同时还可以提高活塞3复位速度，缩短响应时间，进而提高超高压燃油喷射系统的工作效率。该超高压燃油喷射系统可以应用于船用大功率柴油机、双燃料发动机以及多燃料发动机中，进一步提高了超高压燃油喷射系统使用的灵活性和通用性。

如图1所示，本实施例中，活塞3呈阶梯状，且活塞3的小径端的侧壁与第一腔体12的内壁贴合，活塞3的大径端的侧壁与壳体1的内壁贴合。

优选地，为了保证第一腔体12、第二腔体13以及第三腔体14的密封性能，防止高压燃油与低压燃油互相流通，活塞3的小径端的侧壁与第一腔体12的内壁贴合，活塞3大径端的侧壁与壳体1的内壁贴合，这样当活塞3运动时，能够始终保证第一腔体12中的高压燃油不会流进第二腔体13和第三腔体14中，进而确保第二腔体13与第三腔体14始终形成压力差，从而能够驱动活塞3实现运动，有利于提高活塞3的工作效率。

优选地，在第一腔体12的内壁和壳体1的内壁上还可以设置密封层，从而进一步提高第一腔体12、第二腔体13和第三腔体14之间的密封效果。当然，也可以在活塞3上包覆设置密封层，只要能够保证第一腔体12、第二腔体13和第三腔体14之间具有良好的密封效果同时活塞3能够在压力差的驱动下流畅地运动即可。

如图2所示，本实施例中，第一电磁阀2包括弹性件21和衔铁22。当第一电磁阀2通电时，衔铁22挤压弹性件21，低压油箱6与第二腔体13连通，高压油箱5与第三腔体14连通，活塞3向靠近第一进油口11的方向运动；当第一电磁阀2断电时，弹性件21推动衔铁22，此时低压油箱6与第三腔体14连通，高压油箱5与第二腔体13连通，活塞3向远离第一进油口11的方向运动。

示例性地，如图2所示，弹性件21的一端被固定在壳体1的内壁上，且壳体1内部还设置有吸附块25，且弹性件21和吸附块25均是由铁、钴、镍中的一种材质制作而成，衔铁22设置于壳体1的内部，衔铁22能够在壳体1中运动，且衔铁22上设置有供高压燃油和低压燃油流通的通道。当第一电磁阀2通电时，衔铁22具有磁性，此时衔铁22靠近弹性件21的一端与吸附块25贴合，使得衔铁22压缩弹性件21，这样低压油箱6与第二腔体13连通、高压油箱5与第三腔体14连通，使得低压燃油能够进入第二腔体13中，高压燃油进入第三腔体14中，进而形成压力差驱动活塞3靠近第一进油口11运动；当第一电磁阀2断电时，衔铁22失去磁性，弹性件21由于要恢复原长，此时弹性件21产生弹力进而推动衔铁22朝向远离吸附块25的方向运动，这样高压油箱5与第二腔体13连通、低压油箱6与第三腔体14连通，使得高压燃油能够进入第二腔体13中，低压燃油进入第三腔体14中，进而驱动活塞3进行复位。

进一步地，弹性件21靠近衔铁22的一端可以与衔铁22抵接，也可以通过电焊等形式将弹性件21固定于衔铁22上，只要保证在第一电磁阀2断电时，弹性件21处于原长状态即可。这样有利于弹性件21在恢复原长时产生弹力，进而推动衔铁22向远离吸附块25的方向运动。

如图1-图2所示，本实施例中，第一电磁阀2包括至少两个高压油箱进油口23和至少两个低压油箱进油口24，且至少两个高压油箱进油口23和至少两个低压油箱进油口24均分别对应连接高压油箱5和低压油箱6。高压油箱进油口23和低压油箱进油口24间隔设置。

进一步地，高压油箱进油口23对应并连通于高压油箱5，低压油箱进油口24对应并连通于低压油箱6。将高压油箱进油口23和低压油箱进油口24间隔设置有利于缩短衔铁22的移动距离，这样衔铁22只需要移动很小的距离即可实现高压燃油和低压燃油之间的切换，进而能够提高衔铁22的响应速度，进而提高第一电磁阀2的响应速度。

更进一步地，在第一电磁阀2上还设置有第二进油口26和第三进油口27，第二进油口26和第三进油口27分别对应连通第二腔体13和第三腔体14，且第二进油口26与至少一个高压油箱进油口23和至少一个低压油箱进油口24配合；同样地，第三进油口27与另外地至少一个高压油箱进油口23和至少一个低压油箱进油口24配合。这样当第一电磁阀2通电时，低压燃油能够通过低压油箱进油口24流进第二进油口26，进而能够流进第二腔体13中；高压燃油能够通过高压油箱进油口23流进第三进油口27，进而能够流进第三腔体14中。

如图1所示，本实施例中，壳体1内部还设置有通道15，通道15与第一腔体12连通；通道15的轴向截面积小于第一腔体12的轴向截面积。喷油嘴4与通道15连通，以使第一腔体12中的高压燃油能进入喷油嘴4中。

进一步地，高压燃油经过第一进油口11流进第一腔体12中，在活塞3的驱动下，高压燃油流进通道15，由于通道15的轴向截面积小于第一腔体12的轴向截面积，这样在驱动等体积的高压燃油时，流进通道15的高压燃油具有更大的动能，速度更快，也就是说通道15能够加快高压燃油的流动速度，进而形成超高压燃油流进喷油嘴4中。

如图1所示，本实施例中，喷油嘴4包括第二电磁阀41，第二电磁阀41与通道15连通。

优选地，第二电磁阀41可以控制超高压燃油进入喷油嘴4内部。当活塞3驱动第一腔体12中的高压燃油进入通道15形成超高压燃油时，第二电磁阀41打开使得超高压燃油进入喷油嘴4内部；当活塞3复位时，第二电磁阀41关闭，进而封堵喷油嘴4中的超高压燃油，使喷油嘴4中的超高压燃油不会倒流入通道15以及第一腔体12中，从而提高了超高压燃油喷射系统再次喷射的效率。

如图1所示，本实施例中，优选地，喷油嘴4的喷射端设置有锥形喷口42，这样有利于进一步地增加超高压燃油的喷射速度，当然用户能够通过选取不同形状的喷口，以满足对超高压燃油不同喷射速度的微调。喷油嘴4还包括第四腔体43，第四腔体43连接在第二电磁阀41和锥形喷口42之间，第四腔体43用于在喷油嘴4中存储一定量的超高压燃油，这样使得在超高压燃油喷射系统多次喷射时，前一次喷射的超高压燃油能够储备在第四腔体43中，在进行下一次喷射时，第四腔体43中的超高压燃油可以优先从锥形喷口42中被喷出，提高了喷油嘴4的工作效率，进而提高了超高压燃油喷射系统的喷射效率。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种超高压燃油喷射系统，其特征在于，所述超高压燃油喷射系统包括：

壳体(1)，所述壳体(1)上设有第一进油口(11)以及连通所述第一进油口(11)的第一腔体(12)；

喷油嘴(4)，连通于所述第一腔体(12)；

活塞(3)，设置于所述壳体(1)内，所述活塞(3)呈阶梯状，且所述活塞(3)的小径端的侧壁与所述第一腔体(12)的内壁贴合，所述活塞(3)的大径端的侧壁与所述壳体(1)的内壁贴合，所述活塞(3)与所述壳体(1)形成有第二腔体(13)和第三腔体(14)，所述活塞(3)的端部置于所述第一腔体(12)内；

第一电磁阀(2)，分别连通所述第二腔体(13)、所述第三腔体(14)、高压油箱(5)以及低压油箱(6)，所述第二腔体(13)和所述第三腔体(14)中的一个通过所述第一电磁阀(2)连通于所述高压油箱(5)，另一个通过所述第一电磁阀(2)连通于所述低压油箱(6)；

所述第一电磁阀(2)包括弹性件(21)和衔铁(22)；

当所述第一电磁阀(2)通电时，所述衔铁(22)挤压所述弹性件(21)，所述低压油箱(6)与所述第二腔体(13)连通，所述高压油箱(5)与所述第三腔体(14)连通，所述活塞(3)向靠近所述第一进油口(11)的方向运动；

当所述第一电磁阀(2)断电时，所述弹性件(21)推动所述衔铁(22)，此时所述低压油箱(6)与所述第三腔体(14)连通，所述高压油箱(5)与所述第二腔体(13)连通，所述活塞(3)向远离所述第一进油口(11)的方向运动。

2.根据权利要求1所述的超高压燃油喷射系统，其特征在于，所述第一电磁阀(2)包括至少两个高压油箱进油口(23)和至少两个低压油箱进油口(24)，且至少两个所述高压油箱进油口(23)均连接于所述高压油箱(5)，至少两个所述低压油箱进油口(24)均连接于所述低压油箱(6)。

3.根据权利要求2所述的超高压燃油喷射系统，其特征在于，所述高压油箱进油口(23)和所述低压油箱进油口(24)间隔设置。

4.根据权利要求1所述的超高压燃油喷射系统，其特征在于，所述壳体(1)内部还设置有通道(15)，所述通道(15)与所述第一腔体(12)连通；所述通道(15)的横截面的面积小于所述第一腔体(12)的横截面的面积；

所述通道(15)与所述喷油嘴(4)连通，以使所述第一腔体(12)中的高压燃油能进入所述喷油嘴(4)中。

5.根据权利要求4所述的超高压燃油喷射系统，其特征在于，所述喷油嘴(4)包括第二电磁阀(41)，所述第二电磁阀(41)与所述通道(15)连通。

6.根据权利要求5所述的超高压燃油喷射系统，其特征在于，所述喷油嘴(4)的喷射端设置有锥形喷口(42)。

7.根据权利要求6所述的超高压燃油喷射系统，其特征在于，所述喷油嘴(4)还包括第四腔体(43)，所述第四腔体(43)连接在所述第二电磁阀(41)和所述锥形喷口(42)之间。

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