CN117489495A - 电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供电磁‑压电控制双路喷射氨燃料喷射器，包括喷射器体外壳、电磁阀执行器组件、压电晶体执行器组件和喷嘴组件。通过电磁阀和压电晶体阀联合控制，可以根据发动机工况在单路喷射、双路喷射工作模式之间切换，实现氨喷射量、喷射定时及喷氨率的灵活、精确控制。热管理工质管路分布在内层喷氨路外侧，在发动机大负荷工况时，缸内温度过高，可以通入冷却介质使内层喷射的氨燃料液化，利用喷入的液氨汽化吸热降温，缓解压升率，减少污染物NOx生成。氨增压腔的蓄压作用可以有效抑制增压活塞动作时容腔内产生的压力波动，谐振块中T型回氨路的设计利用氨燃料的谐振作用，减弱针阀动作时，针阀内控制腔及压电弹簧腔内产生的压力波动。

Description

电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器

技术领域

本发明涉及的是一种发动机喷射系统，具体地说是氨燃料喷射器。

背景技术

温室气体排放是引发全球变暖等气候异常的主要原因，为实现可持续发展，国际社会高度关注碳排放问题。

氨的体积能量密度与压缩天然气、甲醇等相近，且完全燃烧时，理想产物仅为水和氮气，是一种清洁的可再生替代燃料，同时氨的生产工艺成熟，储存和运输方便，具有极大的应用前景。然而目前国际尚无成熟的氨燃料供给装置，且氨作为单一燃料在发动机中燃烧，存在自着火温度高、热值低、火焰传播速度低、火焰稳定性差、点火温度高等问题，很大程度上影响了其在发动机上的应用。使现有燃料喷射器难以满足氨燃料物性多变、喷油规律灵活、混合气可控的喷射需求，也不具备实现多次喷射精准控制的能力，限制了氨燃料的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供能在缸内气流运动较弱的条件下形成混合气大范围分布和局部浓区，提高发动机的启动性能和燃烧效率的电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器，其特征是：包括喷射器体外壳、电磁阀执行器组件、压电晶体执行器组件、中间块、喷嘴组件，所述电磁阀执行器组件、压电晶体执行器组件、中间块、喷嘴组件自上而下安装在喷射器体外壳里；

所述电磁阀执行器组件包括衔铁、电磁阀杆、电磁阀复位弹簧、电磁阀复位弹簧座、电磁阀过渡块、电磁阀中间块、增压活塞、增压活塞复位弹簧座、增压活塞复位弹簧，电磁阀复位弹簧座、衔铁、电磁阀过渡块、电磁阀中间块、增压活塞自上而下设置，电磁阀杆顶部安装在衔铁里，电磁阀杆的底部穿过电磁阀过渡块至电磁阀中间块里，衔铁与其上方的电磁阀复位弹簧座之间安装电磁阀复位弹簧，电磁阀复位弹簧的外部设置主副磁极和线圈，增压活塞与电磁阀中间块之间形成增压活塞控制腔，增压活塞的下端部位于增压活塞复位弹簧座里并与其分别形成活塞中间腔和氨增压腔，增压活塞弹簧套于增压活塞外部，增压活塞复位弹簧座上分别设置与氨增压腔相通的单向进氨口a和主进氨路；

电磁阀杆设置中部凸起，中部凸起位于电磁阀中间块里，电磁阀过渡块里设置第一回氨路，电磁阀中间块里设置第二回氨路和第一进氨路，线圈未通电时，第一回氨路连通第二回氨路、增压活塞控制腔，第一进氨路连通增压活塞控制腔。

本发明还可以包括：

1、所述压电晶体执行器组件包括自上而下设置的压电块、压电中间块，压电块里自上而下设置压电堆、垫片、液压套、压电阀杆套筒、液压套里安装液压芯，压电阀杆套筒里安装压电控制阀阀杆，压电中间块里设置谐振块，谐振块的顶部位于压电阀杆套筒里，并位于压电控制阀阀杆下方，谐振块的下方设置谐振块复位弹簧，谐振块里设置T型回氨路，液压套和压电阀杆套筒外部套有板状弹簧，压电块里设置第一进氨支路和第二进氨路，压电控制阀阀杆与压电阀杆套筒形成中间腔，第一进氨支路与第二进氨路通过中间腔相连通，压电中间块里设置第三回氨路。

2、所述喷嘴组件包括针阀以及自上而下设置的喷嘴固定块、喷嘴中间块，喷嘴固定块和喷嘴中间块里设置外喷嘴上行块，外喷嘴上行块的下方安装外喷嘴下行块，外喷嘴上行块里安装喷嘴螺帽，针阀位于外喷嘴上行块和喷嘴中间块和喷嘴螺帽里，针阀外部套有外喷嘴复位弹簧，针阀上方设置针阀复位弹簧，针阀下方与喷嘴螺帽形成内喷嘴压力室，外喷嘴复位弹簧所在空间为外喷嘴复位弹簧腔，针阀复位弹簧所在空间为针阀复位弹簧腔，外喷嘴上行块上端形成外喷嘴控制腔，中间块里设置第二进氨支路，外喷嘴上行块里设置第三进氨支路和第四进氨支路，针阀与喷嘴螺帽形成内喷氨路，第二进氨支路分别连通主进氨路和外喷嘴控制腔，第三进氨支路分别连通主进氨路和内喷氨路，第四进氨支路分别连通第二进氨路和针阀内控制腔，喷嘴固定块里分别设置热管理工质管路a、热管理工质管路b、单向进氨口b，热管理工质管路a、热管理工质管路b底部均连通内喷嘴压力室，外喷嘴上行块与喷射器体外壳形成外喷氨路，单向进氨口b连通外喷氨路。

3、低负荷工况时，电磁阀执行器组件控制外层喷射，在喷射器外层关闭状态时，电磁阀未上电，衔铁在电磁阀复位弹簧作用下紧压在电磁阀过渡块上，同时电磁阀杆紧压在电磁阀中间块上，与电磁阀过渡块和电磁阀中间块形成的液压腔打开，氨燃料通过第一进氨路供入增压活塞控制腔，通过第二回氨路进入打开的液压腔，最终流入第一回氨路；氨燃料从单向进氨口a进入氨增压腔储存，氨增压腔通过主进氨路和第二进氨支路流入外喷嘴控制腔，此时外喷嘴组件向下受到外喷嘴控制腔和外喷氨路的液压力，向上受到外喷嘴复位弹簧腔的液压力和外喷嘴复位弹簧的弹簧力，氨增压腔和外喷嘴控制腔连通，且未受到增压活塞增压作用，合力将外喷嘴组件向上压紧，外喷氨路关闭，单向进氨口b为外喷氨路输送氨燃料，准备外层喷射；喷射器外层喷氨时，线圈通电，衔铁受电磁力吸引克服电磁阀复位弹簧力向上运动，同时带动电磁阀杆向上运动，并与电磁阀过渡块形成密封，关闭液压腔，断开第二回氨路与第一回氨路，由于第一进氨路不断输入氨燃料，增压活塞控制腔内压力开始升高，增压活塞上表面所受液压力增加，克服增压活塞复位弹簧力和活塞中间腔的液压力之和，驱动增压活塞向下移动，为氨增压腔中的氨燃料增压，增压后的氨燃料通过主进氨路后分为三路，一路通过第一进氨支路、压电控制阀阀杆、进氨路和第四进氨支路，进入针阀内控制腔；一路通过进氨支路和第三进氨支路，进入内喷氨路；一路通过第二进氨支路，进入外喷嘴控制腔，氨增压腔开始建压，与其连通的外喷嘴控制腔压力升高，外喷嘴组件上表面所受液压力增加，与外喷氨路氨燃料液压力向下合力，大于外喷嘴复位弹簧腔的液压力与外喷嘴复位弹簧力向上合力，驱动外喷嘴组件向下打开，外层开始喷射，氨燃料由单向进氨口b供给，通过外喷氨路喷出；外层喷氨结束时，线圈断电，衔铁和电磁阀杆在电磁阀复位弹簧作用下复位，液压腔打开，第一回氨路与第二回氨路重新连通，通过一回氨路与第二回氨路的回氨量大于第一进氨路的进氨量，增压活塞控制腔开始泄压，增压活塞上表面液压力逐渐减小，在增压活塞复位弹簧力及活塞中间腔液压力合力作用下向上移动复位，停止增压，氨增压腔和外喷嘴控制腔的压力均降低，外喷嘴复位弹簧力及外喷嘴复位弹簧腔液压力向上合力，大于外喷嘴控制腔及外喷氨路液压力向下合力，使外喷嘴组件向上移动复位，关闭外喷氨路，外层停止喷射。

4、低负荷工况时，压电晶体执行器组件控制内层喷射，喷射器内层关闭时，压电堆未上电，氨增压腔中的氨燃料一路通过主进氨路、第一进氨支路、压电控制阀杆、第二进氨路和第四进氨支路，进入针阀内控制腔，针阀内控制腔通过针阀内控制腔回氨路，与压电弹簧腔、T型回氨路连通，此时谐振块被谐振块复位弹簧压在压电阀杆套筒上，T型回氨路与第三回氨路断开；一路通过主进氨路和第三进氨支路，进入内喷氨路中，准备内层喷射；内层喷射开始时，压电控制阀通电，压电堆在逆压电效应作用下伸长，通过垫片传递压迫液压套和液压芯共同向下运动，使液压芯和压电控制阀阀杆形成的液压腔压力升高，进而推动压电控制阀杆和谐振块共同向下运动，压电控制阀杆与压电阀杆套筒形成的中间腔关闭，第一进氨支路与第二进氨路断开，不再通过第四进氨支路向针阀内控制腔输送氨燃料，同时谐振块下移，T型回氨路与第三回氨路连通，针阀内控制腔中的氨燃料通过针阀内控制腔回氨路、压电弹簧腔、T型回氨路流入第三回氨路，针阀内控制腔内压力迅速降低，针阀所受向下的液压力与针阀复位弹簧力合力减小，小于针阀下端所受向上的液压力，针阀开启，内喷氨路中的氨燃料通过内喷嘴压力室和喷孔喷入气缸；热管理工质管路a及热管理工质管路b分布在内喷氨路外侧，当内层喷射过程中发动机负荷较高，缸内温度较高时，在热管理工质管路a及热管理工质管路b中通入冷却介质；内层喷射结束时，压电控制阀断电，液压套和液压芯在板状弹簧力作用下复位，压电控制阀杆也随之上移，打开第一进氨支路和第二进氨路，氨燃料通过第四进氨支路进入针阀内控制腔，同时谐振块上移复位，T型回氨路与第三回氨路断开，停止回氨，针阀内控制腔开始重新建压，作用在针阀上表面的向下的液压力增大，克服针阀复位弹簧力与向上的液压力合力，驱动针阀落座，关闭内喷氨路，内层停止喷氨。

5、发动机高负荷工况时，电磁阀执行器组件、压电晶体执行器组件均通电，外层和内层同时喷射，热管理工质管路a及热管理工质管路b中通入冷却介质。

本发明的优势在于：

1、本发明采用电磁阀和压电晶体阀联合控制工作模式，可以根据发动机的负载工况选择单路喷射，或者两路同时喷射，实现氨喷射过程循环可变，使喷氨量、喷氨定时及喷氨率控制更加精准、灵活；

2、针阀和外喷嘴在双阀控制模式下进行氨燃料双路喷射，既考虑到氨燃料热值低，需要大流量喷射的特点，又能使喷入的氨燃料在缸内气流运动减弱（氨燃料火焰稳定性差）的情况下充分利用空间，形成氨/空气混合气大范围分布，实现混合气可控；

3、内层针阀喷氨结合热管理工质管路设计，在发动机大负荷工况下通入冷却工质，利用内层被冷却的液氨吸热，降低缸内温度，减少NOx污染物生成，缓解压升率；

4、氨增压腔的蓄压作用和T型回氨路的谐振作用，均可以有效减弱氨燃料喷射过程中产生的压力波动，使喷射过程更加稳定、控制精准。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为电磁阀执行器组件结构示意图；

图3为压电晶体执行器组件结构示意图；

图4为喷嘴组件结构示意图。

附图标记说明：电磁阀帽1；单向进氨口a2；喷射器体外壳3；主进氨路4；进氨支路5；进氨支路6；电磁阀执行器组件7；氨增压腔8；压电晶体执行器组件9；喷嘴帽10；中间块11；喷嘴组件12；电磁阀复位弹簧座13；电磁阀复位弹簧14；线圈15；主副磁极16；回氨路17；进氨路18；活塞中间腔19；增压活塞复位弹簧座20；衔铁21；电磁阀杆22；电磁阀过渡块23；回氨路24；电磁阀中间块25；增压活塞控制腔26；增压活塞27；增压活塞复位弹簧28；压电堆29；压电块30；垫片31；板状弹簧32；进氨支路33；压电阀杆套筒34；回氨路35；谐振块复位弹簧36；液压套37；液压芯38；压电控制阀阀杆39；谐振块40；进氨路41；T型回氨路42；压电中间块43；压电弹簧腔44；外喷嘴上行块45；喷嘴过渡块46；进氨支路47；热管理工质管路a48；单向进氨口b49；针阀50；喷氨路51；喷氨路52；外喷嘴下行块53；内喷嘴压力室54；针阀内控制腔回氨路55；外喷嘴控制腔56；进氨支路57；针阀内控制腔58；针阀复位弹簧59；外喷嘴复位弹簧腔60；外喷嘴复位弹簧61；热管理工质管路b62；喷嘴中间块63；喷嘴螺帽64；喷孔65。

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，本发明的电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器由电磁阀帽1、单向进氨口a2、喷射器体外壳3、主进氨路4、进氨支路5、进氨支路6、电磁阀执行器组件7、氨增压腔8、压电晶体执行器组件9、中间块11和喷嘴组件12组成。电磁执行器组件7、压电晶体执行器组件9、中间块11、喷嘴组件12自上而下安装，并通过定位销连接。电磁阀帽1与喷射器体外壳3，喷嘴帽10与喷嘴组件12均通过螺纹紧固在一起。

线圈15、主副磁极16、电磁阀过渡块23、电磁阀中间块25、增压活塞27、增压活塞复位弹簧座20自上而下安装，电磁阀复位弹簧14安装在电磁阀复位弹簧座13和衔铁21之间，衔铁21安装在电磁阀杆22上端，电磁阀杆22在电磁阀复位弹簧14作用下压紧在电磁阀中间块25上，与电磁阀过渡块23和电磁阀中间块25形成液压腔，电磁阀未上电时，回氨路17通过电磁阀液压腔与回氨路24和增压活塞控制腔26相连通，进氨路18与增压活塞控制腔26保持常连通，增压活塞复位弹簧28安装在增压活塞27与增压活塞复位弹簧座20之间，增压活塞27与增压活塞复位弹簧座20和喷射器体外壳3之间形成活塞中间腔19。

压电块30和压电中间块43自上而下安装，压电堆29与垫片31叠加放置，液压套37与压电阀杆套筒34中空，液压芯38和压电控制阀阀杆39安装在其内部，压电控制阀阀杆39与压电阀杆套筒34形成中间腔，谐振块40安装在压电控制阀阀杆39下方，下端与压电中间块43和中间块11形成压电弹簧腔。氨增压腔8中储存的氨燃料通过主进氨路4流入进氨支路33，压电堆29未伸长动作时，进氨支路33与进氨路41通过中间腔相连通。板状弹簧32安装在压电阀杆套筒34上方，弹簧上端将液压芯38紧紧压在垫片31上，使得液压套37、液压芯38、压电控制阀阀杆39和谐振块40随压电堆29伸长或缩短动作而动作。谐振块40内开有T型回氨路42，与压电弹簧腔44保持常连通，谐振块复位弹簧36安装在谐振块40和中间块11之间，在压电堆29未伸长动作时，将谐振块40压紧在压电阀杆套筒34上，使T型回氨路42与回氨路35断开。

喷嘴帽10与喷射器体外壳3之间靠螺纹紧固，喷嘴过渡块46、喷嘴中间块63、喷嘴螺帽64自上而下安装，喷嘴螺帽64与喷嘴中间块63之间靠螺纹紧固。外喷嘴上行块45和外喷嘴下行块53自上而下安装在喷嘴过渡块46和喷嘴中间块63内部，构成外喷嘴组件，与喷嘴中间块63和喷嘴帽10之间形成喷氨路51，单向进氨口b安装在喷嘴帽10和喷嘴中间块63侧面，与喷氨路51常连通，为外层喷射供氨。外喷嘴组件内部中空，安装针阀50，针阀50下侧面与喷嘴螺帽64之间形成喷氨路52，喷氨路52通过进氨支路47、进氨支路6、主进氨路4与氨增压腔8常连通，针阀50下端与喷嘴螺帽64形成锥面密封，喷嘴螺帽下端开有内喷嘴压力室54，连通喷孔65，针阀50上侧面与外喷嘴上行块45、喷嘴中间块63形成外喷嘴复位弹簧腔60，外喷嘴复位弹簧61安装在喷嘴中间块63上方，弹簧上端将外喷嘴上行块45紧压在中间块11下端，外喷嘴下行块53紧靠喷嘴帽10，密封喷氨路51。针阀50上端与外喷嘴上行块45、中间块11形成针阀内控制腔58，上端通过针阀内控制腔回氨路55，与压电弹簧腔44和T型回氨路42常连通，侧面氨燃料通过进氨支路33、进氨路41连通进氨支路57，输入针阀内控制腔58。针阀复位弹簧59安装在针阀50上方，弹簧力将针阀50紧压在喷嘴螺帽64上。外喷嘴上行块45上端与中间块11形成外喷嘴控制腔56，氨增压腔8中的氨燃料通过主进氨路4和进氨支路5输入外喷嘴控制腔56。热管理工质管路a48及热管理工质管路b62开在喷嘴帽10及喷嘴中间块63两侧，通入喷嘴螺帽64，并分布在喷氨路52外侧，内部通入冷却介质可对喷氨路52中的氨燃料进行冷却。

本发明的电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器可以根据发动机负载工况，选择单路喷射（外层喷射或内层喷射）和双路喷射两种工作模式，同时可根据需要灵活搭配热管理工质进行冷却，下面主要介绍单路喷射，即外层喷射或内层喷射时的工作过程，同理可得双路喷射时的工作过程。

一般低负荷工况时，可以选择仅外层喷射或仅内层喷射，外层喷射受电磁阀执行器组件7控制。在喷射器外层关闭状态时，电磁阀未上电，衔铁21在电磁阀复位弹簧14作用下紧压在电磁阀过渡块23上，同时电磁阀杆22紧压在电磁阀中间块25上，与电磁阀过渡块23和电磁阀中间块25形成的液压腔打开，氨燃料通过进氨路18供入增压活塞控制腔26，通过回氨路24进入打开的液压腔，最终流入低压回氨路17，增压活塞控制腔26内压力较低，无法驱动增压活塞27加压。氨燃料从单向进氨口a2进入氨增压腔8储存，氨增压腔8大容积的蓄压作用可以有效抑制增压活塞27加压时产生的压力波动，并通过主进氨路4和进氨支路5流入外喷嘴控制腔56，此时外喷嘴组件向下受到外喷嘴控制腔56和喷氨路51的液压力，向上受到外喷嘴复位弹簧腔60的液压力和外喷嘴复位弹簧61的弹簧力，由于氨增压腔8和外喷嘴控制腔56连通，且未受到增压活塞27增压作用，合力将外喷嘴组件向上压紧，喷氨路51关闭，单向进氨口b49为喷氨路51输送氨燃料，准备外层喷射。喷射器外层喷氨时，电磁阀线圈15通电，衔铁21受电磁力吸引克服电磁阀复位弹簧14力向上运动，同时带动电磁阀杆22向上运动，并与电磁阀过渡块23形成密封，关闭液压腔，断开回氨路24与回氨路17，由于进氨路18不断输入氨燃料，增压活塞控制腔26内压力开始升高，增压活塞27上表面所受液压力增加，克服增压活塞复位弹簧28力和活塞中间腔19的液压力之和，驱动增压活塞27向下移动，为氨增压腔8中的氨燃料增压，增压后的氨燃料通过主进氨路4后分为三路，一路通过进氨支路33、压电控制阀阀杆39、进氨路41和进氨支路57，进入针阀内控制腔58；一路通过进氨支路6和进氨支路47，进入内侧喷氨路52；一路通过进氨支路5，进入外喷嘴控制腔56。由于氨增压腔8开始建压，与其连通的外喷嘴控制腔56压力升高，外喷嘴组件上表面所受液压力增加，与喷氨路51氨燃料液压力向下合力，大于外喷嘴复位弹簧腔60的液压力与外喷嘴复位弹簧61力向上合力，驱动外喷嘴组件向下打开，外层开始喷射，氨燃料由单向进氨口49供给，通过喷氨路51喷出。外层喷氨结束时，线圈15断电，衔铁21和电磁阀杆22在电磁阀复位弹簧14作用下复位，液压腔打开，回氨路17与回氨路24重新连通，通过回氨路17、24的回氨量大于进氨路18的进氨量，增压活塞控制腔26开始泄压，增压活塞27上表面液压力逐渐减小，在增压活塞复位弹簧28力及活塞中间腔19液压力合力作用下向上移动复位，停止增压，氨增压腔8和外喷嘴控制腔56的压力均降低，外喷嘴复位弹簧61力及外喷嘴复位弹簧腔液压力向上合力，大于外喷嘴控制腔56及喷氨路51液压力向下合力，使外喷嘴组件向上移动复位，关闭喷氨路51，外层停止喷射。

内层喷射受压电晶体执行器组件9控制，喷射器内层关闭时，压电堆29未上电，氨增压腔8中的氨燃料一路通过主进氨路4、进氨支路33、压电控制阀杆、进氨路41和进氨支路57，进入针阀内控制腔58，针阀内控制腔58通过针阀内控制腔回氨路55，与压电弹簧腔44、T型回氨路42连通，此时谐振块40被谐振块复位弹簧36压在压电阀杆套筒34上，T型回氨路42与回氨路35断开；一路通过主进氨路4、进氨支路6和进氨支路47，进入内层喷氨路52中，准备内层喷射。氨燃料在T型回氨路42内的谐振作用，可使其连通的压电弹簧腔44、针阀内控制腔58压力波动减弱，提高了氨燃料喷射器系统的工作稳定性。内层喷射开始时，压电控制阀通电，压电堆29在逆压电效应作用下伸长，通过垫片31传递压迫液压套37和液压芯38共同向下运动，使液压芯38和压电控制阀阀杆39形成的液压腔压力升高，进而推动压电控制阀杆39和谐振块40共同向下运动，压电控制阀杆39与压电阀杆套筒34形成的中间腔关闭，进氨支路33与进氨路41断开，不再通过进氨支路57向针阀内控制腔58输送氨燃料，同时谐振块40下移，T型回氨路42与回氨路35连通，针阀内控制腔58中的氨燃料通过针阀内控制腔回氨路55、压电弹簧腔44、T型回氨路55流入回氨路35，针阀内控制腔58内压力迅速降低，针阀50所受向下的液压力与针阀复位弹簧59力合力减小，小于针阀50下端所受向上的液压力，因此针阀50开启，喷氨路52中的氨燃料通过内喷嘴压力室54和喷孔65喷入气缸。热管理工质管路a48及热管理工质管路b62分布在内层喷氨路52外侧，若内层喷射过程中发动机负荷较高，缸内温度较高，可以在热管理工质管路中通入冷却介质，使内层喷氨路52中的氨燃料降温液化，喷入气缸后再汽化吸热，降低缸内温度，减少NOx污染物生成，缓解压升率。内层喷射结束时，压电控制阀断电，液压套37和液压芯38在板状弹簧32力作用下复位，压电控制阀杆39也随之上移，打开进氨支路33和进氨路41，氨燃料通过进氨支路57进入针阀内控制腔58，同时谐振块40上移复位，T型回氨路42与回氨路35断开，停止回氨，针阀内控制腔58开始重新建压，作用在针阀50上表面的向下的液压力增大，克服针阀复位弹簧59力与向上的液压力合力，驱动针阀50落座，关闭喷氨路52，内层停止喷氨。

发动机高负荷工况时，要求喷射大流量的氨燃料，则喷射器电磁阀、压电控制阀均通电，外层和内层同时喷射，考虑到氨火焰稳定性差，要降低缸内气流运动，在气流运动减弱的条件下，双路喷射可以充分利用缸内的空间，与空气混合作用加强，在缸内形成大范围氨/空气混合气分布，提高缸内燃烧效率。同时结合热管理工质管路a48、b62，通入冷却介质在高负荷工况内层喷入液氨，在缸内汽化吸热降低温度，缓解压升率，减少NOx污染物生成。

由上述喷射器具体工作过程描述可知，本发明双路喷射考虑到氨燃料热值低，弥补传统单路喷射流量不足的缺点，满足大流量喷射的特点；同时，氨燃料火焰稳定性差，因此缸内气流运动减弱，双路喷射充分利用缸内空间使喷入的氨燃料与空气混合，形成氨/空气混合气大范围分布，提高了缸内的燃烧效率；另外，双路喷射与电磁-压电双阀联合控制结合，电磁阀控制外层氨喷射，压电控制阀控制内层氨喷射，使内外层喷射独立，可根据发动机运行工况选择单路喷射及双路喷射模式，实现氨喷射过程喷氨量、喷氨定时、喷氨率的精准、灵活控制及缸内混合气可控；热管理工质管路a48、b62分布在内层喷氨路52外侧，在发动机高负荷工况时，缸内温度较高，可通入冷却介质使内层氨燃料降温液化，喷入的液氨汽化吸热，降低缸内温度，缓解压升率，减少污染物NOx生成；氨增压腔8的蓄压作用和谐振块40中T型回氨路42的谐振作用，可以有效减小喷氨过程中增压活塞27、外喷嘴组件、针阀50动作产生的压力波动，使氨燃料喷射控制更加稳定、精准。

Claims (4)

1.电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器，其特征是：包括喷射器体外壳（3）、电磁阀执行器组件（7）、压电晶体执行器组件（9）、中间块（11）、喷嘴组件（12），所述电磁阀执行器组件（7）、压电晶体执行器组件（9）、中间块（11）、喷嘴组件（12）自上而下安装在喷射器体外壳（3）里；

所述电磁阀执行器组件（7）包括衔铁（21）、电磁阀杆（22）、电磁阀复位弹簧（14）、电磁阀复位弹簧座（13）、电磁阀过渡块（23）、电磁阀中间块（25）、增压活塞（27）、增压活塞复位弹簧座（20）、增压活塞复位弹簧（28），电磁阀复位弹簧座（13）、衔铁（21）、电磁阀过渡块（23）、电磁阀中间块（25）、增压活塞（27）自上而下设置，电磁阀杆（22）顶部安装在衔铁（21）里，电磁阀杆（22）的底部穿过电磁阀过渡块（23）至电磁阀中间块（25）里，衔铁（21）与其上方的电磁阀复位弹簧座（13）之间安装电磁阀复位弹簧（14），电磁阀复位弹簧（14）的外部设置主副磁极（16）和线圈（15），增压活塞（27）与电磁阀中间块（25）之间形成增压活塞控制腔（26），增压活塞（27）的下端部位于增压活塞复位弹簧座（20）里并与其分别形成活塞中间腔（19）和氨增压腔（8），增压活塞弹簧（28）套于增压活塞（27）外部，增压活塞复位弹簧座（20）上分别设置与氨增压腔（8）相通的单向进氨口a（2）和主进氨路（4）；

电磁阀杆（22）设置中部凸起，中部凸起位于电磁阀中间块（25）里，电磁阀过渡块（23）里设置第一回氨路（17），电磁阀中间块（25）里设置第二回氨路（24）和第一进氨路（18），线圈（15）未通电时，第一回氨路（17）连通第二回氨路（24）、增压活塞控制腔（26），第一进氨路（18）连通增压活塞控制腔（26）；

所述压电晶体执行器组件（9）包括自上而下设置的压电块（30）、压电中间块（43），压电块（30）里自上而下设置压电堆（29）、垫片（31）、液压套（37）、压电阀杆套筒（34），液压套（37）里安装液压芯（38），压电阀杆套筒（34）里安装压电控制阀阀杆（39），压电中间块（43）里设置谐振块（40），谐振块（40）的顶部位于压电阀杆套筒（34）里，并位于压电控制阀阀杆（39）下方，谐振块（40）的下方设置谐振块复位弹簧（36），谐振块（40）里设置T型回氨路（42），液压套（37）和压电阀杆套筒（34）外部套有板状弹簧（32），压电块（30）里设置第一进氨支路（33）和第二进氨路（41），压电控制阀阀杆（39）与压电阀杆套筒（34）形成中间腔，第一进氨支路（33）与第二进氨路（41）通过中间腔相连通，压电中间块（43）里设置第三回氨路（35）；

所述喷嘴组件（12）包括针阀（50）以及自上而下设置的喷嘴固定块（46）、喷嘴中间块（63），喷嘴固定块（46）和喷嘴中间块（63）里设置外喷嘴上行块（45），外喷嘴上行块（45）的下方安装外喷嘴下行块（53），外喷嘴上行块（45）里安装喷嘴螺帽（64），针阀（50）位于外喷嘴上行块（45）和喷嘴中间块（63）和喷嘴螺帽（64）里，针阀（50）外部套有外喷嘴复位弹簧（61），针阀（50）上方设置针阀复位弹簧（59），针阀（50）下方与喷嘴螺帽（64）形成内喷嘴压力室（54），外喷嘴复位弹簧（61）所在空间为外喷嘴复位弹簧腔（60），针阀复位弹簧（59）所在空间为针阀复位弹簧腔（58），外喷嘴上行块（45）上端形成外喷嘴控制腔（56），中间块（11）里设置第二进氨支路（5），外喷嘴上行块（45）里设置第三进氨支路（47）和第四进氨支路（57），针阀（50）与喷嘴螺帽（64）形成内喷氨路（52），第二进氨支路（5）分别连通主进氨路（4）和外喷嘴控制腔（56），第三进氨支路（47）分别连通主进氨路（4）和内喷氨路（52），第四进氨支路分别连通第二进氨路（41）和针阀内控制腔（58），喷嘴固定块（46）里分别设置热管理工质管路a（48）、热管理工质管路b（62）、单向进氨口b（49），热管理工质管路a（48）、热管理工质管路b（62）底部均连通内喷嘴压力室（54），外喷嘴上行块（45）与喷射器体外壳（3）形成外喷氨路（51），单向进氨口b（49）连通外喷氨路（51）。

2.根据权利要求1所述的电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器，其特征是：低负荷工况时，电磁阀执行器组件（7）控制外层喷射，在喷射器外层关闭状态时，电磁阀未上电，衔铁（21）在电磁阀复位弹簧（14）作用下紧压在电磁阀过渡块（23）上，同时电磁阀杆（22）紧压在电磁阀中间块（25）上，与电磁阀过渡块（23）和电磁阀中间块（25）形成的液压腔打开，氨燃料通过第一进氨路（18）供入增压活塞控制腔（26），通过第二回氨路（24）进入打开的液压腔，最终流入第一回氨路（17）；氨燃料从单向进氨口a（2）进入氨增压腔（8）储存，氨增压腔（8）通过主进氨路（4）和第二进氨支路（5）流入外喷嘴控制腔（56），此时外喷嘴组件向下受到外喷嘴控制腔（56）和外喷氨路（51）的液压力，向上受到外喷嘴复位弹簧腔（60）的液压力和外喷嘴复位弹簧（61）的弹簧力，氨增压腔（8）和外喷嘴控制腔（56）连通，且未受到增压活塞（27）增压作用，合力将外喷嘴组件向上压紧，外喷氨路（51）关闭，单向进氨口b（49）为外喷氨路（51）输送氨燃料，准备外层喷射；喷射器外层喷氨时，线圈（15）通电，衔铁（21）受电磁力吸引克服电磁阀复位弹簧（14）力向上运动，同时带动电磁阀杆（22）向上运动，并与电磁阀过渡块（23）形成密封，关闭液压腔，断开第二回氨路（24）与第一回氨路（17），由于第一进氨路（18）不断输入氨燃料，增压活塞控制腔（26）内压力开始升高，增压活塞（27）上表面所受液压力增加，克服增压活塞复位弹簧（28）力和活塞中间腔（19）的液压力之和，驱动增压活塞（27）向下移动，为氨增压腔（8）中的氨燃料增压，增压后的氨燃料通过主进氨路（4）后分为三路，一路通过第一进氨支路（33）、压电控制阀阀杆（39）、进氨路（41）和第四进氨支路（57），进入针阀内控制腔（58）；一路通过进氨支路（6）和第三进氨支路（47），进入内喷氨路（52）；一路通过第二进氨支路（5），进入外喷嘴控制腔（56），氨增压腔（8）开始建压，与其连通的外喷嘴控制腔（56）压力升高，外喷嘴组件上表面所受液压力增加，与外喷氨路（51）氨燃料液压力向下合力，大于外喷嘴复位弹簧腔（60）的液压力与外喷嘴复位弹簧（61）力向上合力，驱动外喷嘴组件向下打开，外层开始喷射，氨燃料由单向进氨口b（49）供给，通过外喷氨路（51）喷出；外层喷氨结束时，线圈（15）断电，衔铁（21）和电磁阀杆（22）在电磁阀复位弹簧（14）作用下复位，液压腔打开，第一回氨路（17）与第二回氨路（24）重新连通，通过一回氨路（17）与第二回氨路（24）的回氨量大于第一进氨路（18）的进氨量，增压活塞控制腔（26）开始泄压，增压活塞（27）上表面液压力逐渐减小，在增压活塞复位弹簧（28）力及活塞中间腔（19）液压力合力作用下向上移动复位，停止增压，氨增压腔（8）和外喷嘴控制腔（56）的压力均降低，外喷嘴复位弹簧（61）力及外喷嘴复位弹簧腔液压力向上合力，大于外喷嘴控制腔（56）及外喷氨路（51）液压力向下合力，使外喷嘴组件向上移动复位，关闭外喷氨路（51），外层停止喷射。

3.根据权利要求1所述的电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器，其特征是：低负荷工况时，压电晶体执行器组件（9）控制内层喷射，喷射器内层关闭时，压电堆（29）未上电，氨增压腔（8）中的氨燃料一路通过主进氨路（4）、第一进氨支路（33）、压电控制阀杆（39）、第二进氨路（41）和第四进氨支路（57），进入针阀内控制腔（58），针阀内控制腔（58）通过针阀内控制腔回氨路（55），与压电弹簧腔（44）、T型回氨路（42）连通，此时谐振块（40）被谐振块复位弹簧（36）压在压电阀杆套筒（34）上，T型回氨路（42）与第三回氨路（35）断开；一路通过主进氨路（4）和第三进氨支路（47），进入内喷氨路（52）中，准备内层喷射；内层喷射开始时，压电控制阀通电，压电堆（29）在逆压电效应作用下伸长，通过垫片（31）传递压迫液压套（37）和液压芯（38）共同向下运动，使液压芯（38）和压电控制阀阀杆（39）形成的液压腔压力升高，进而推动压电控制阀杆（39）和谐振块（40）共同向下运动，压电控制阀杆（39）与压电阀杆套筒（34）形成的中间腔关闭，第一进氨支路（33）与第二进氨路（41）断开，不再通过第四进氨支路（57）向针阀内控制腔（58）输送氨燃料，同时谐振块（40）下移，T型回氨路（42）与第三回氨路（35）连通，针阀内控制腔（58）中的氨燃料通过针阀内控制腔回氨路（55）、压电弹簧腔（44）、T型回氨路（55）流入第三回氨路（35），针阀内控制腔（58）内压力迅速降低，针阀（50）所受向下的液压力与针阀复位弹簧（59）力合力减小，小于针阀（50）下端所受向上的液压力，针阀（50）开启，内喷氨路（52）中的氨燃料通过内喷嘴压力室（54）和喷孔（65）喷入气缸；热管理工质管路a（48）及热管理工质管路b（62）分布在内喷氨路（52）外侧，当内层喷射过程中发动机负荷高，缸内温度高时，在热管理工质管路a（48）及热管理工质管路b（62）中通入冷却介质；内层喷射结束时，压电控制阀断电，液压套（37）和液压芯（38）在板状弹簧（32）力作用下复位，压电控制阀杆（39）也随之上移，打开第一进氨支路（33）和第二进氨路（41），氨燃料通过第四进氨支路（57）进入针阀内控制腔（58），同时谐振块（40）上移复位，T型回氨路（42）与第三回氨路（35）断开，停止回氨，针阀内控制腔（58）开始重新建压，作用在针阀（50）上表面的向下的液压力增大，克服针阀复位弹簧（59）力与向上的液压力合力，驱动针阀（50）落座，关闭内喷氨路（52），内层停止喷氨。

4.根据权利要求1所述的电磁-压电控制双路喷射氨燃料喷射器，其特征是：发动机高负荷工况时，电磁阀执行器组件（7）、压电晶体执行器组件（9）均通电，外层和内层同时喷射，热管理工质管路a（48）及热管理工质管路b（62）中通入冷却介质。