CN117552899A - 具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，属于内燃机技术领域，包括喷氨器体、两级增压模块、套筒式热管理蓄压模块、进氨控制油回油管路协同控制模块、超磁滞电磁控制针阀限位模块、控制阀组件，所述两级增压模块、套筒式热管理蓄压模块、进氨、控制油回油管路协同控制模块、超磁滞电磁控制针阀限位模块、控制阀组件，均在喷氨器体内部，并依次自上而下设置。本发明能够有效控制喷入气缸内氨燃料的相态，减少因液氨在缸内汽化吸热对动力系统造成的不良影响，采用对喷射压力和针阀升程进行协同控制的方法，实现氨燃料宽广流量的喷射，满足发动机不同工况下的需求，还可以实现针阀高响应的关闭，防止因压力波动导致的针阀二次开启。

Description

具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器
技术领域
本发明涉及的是一种发动机燃料系统，具体地说是氨燃料喷射器。
背景技术
在现有动力设备已经高度发展的今天，从提高现有动力设备的效率来实现减碳目标已经变的极为困难，这就使得开发无碳、低碳动力设备成为动力领域实现减碳目标的重要途经。
氨作为一种低成本、易储存运输的高能量密度、高含氢量的无碳燃料成为了人们研究的热点，被认为是实现动力领域减碳目标的一种理想燃料。但是氨燃料的燃点高、热值低、不易燃烧、火焰传播速度慢的弊端限制了其在发动机上的应用。目前来看，对氨燃料进行高压缸内直喷，并且掺混一些易燃烧的燃料进行助燃，是改善其弊端的一项有力措施，而现有的燃料喷射器难以满足氨燃料进行高压直喷的需求，也难以实现氨燃料的宽广流量喷射，来满足氨燃料发动机不同工况下的需求。并且因为氨的汽化潜热极高，当其高压直喷在气缸内进行蒸发雾化时会吸收大量的热量，这会极大降低发动机的热效率，还会造成缸内温度过低从而使发动机面临失火的危险，因此在氨燃料进入气缸前对其进行有效的热管理变得极为重要；另外，更快的响应速度也是氨燃料喷射器未来一大发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供能够通过压力和温度的协同作用来有效控制喷入气缸内氨燃料的相态，并能够减少氨燃料在缸内汽化吸热对动力系统造成的不良影响的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器。
本发明的目的是这样实现的：
本发明具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：包括自上而下设置的两级增压模块、蓄压腔体、蓄压腔中间块、进氨控制油回油管路协同控制模块、超磁滞电磁控制针阀限位模块和控制阀组件；
所述两级增压模块包括喷氨器体、紧固帽、控制阀块座、第一电磁阀、1号衔铁、内控制阀杆、外控制阀块、双增压活塞，紧固帽固定在喷氨器体上方，1号衔铁位于喷氨器体里，且固定在内控制阀杆顶部，紧固帽里设置第一电磁阀，第一电磁阀里安装1号衔铁复位弹簧，1号衔铁复位弹簧位于1号衔铁上方，内控制阀杆下部套有外控制阀块，外控制阀块位于控制阀块座里，双增压活塞安装在控制阀块座下方，双增压活塞的外部套有增压活塞复位弹簧；
控制阀块座里设置主增压油回油油路、一级增压油回油油路、二级增压油回油油路、增压油进油口、二级增压油进油油路，双增压活塞与控制阀块座之间分别形成一级增压油腔和二级增压油腔，内控制阀杆里设置通孔，主增压油回油油路和一级增压油回油油路与通孔配合连通或断开，一级增压油腔分别连通一级增压油回油油路和增压油进油口，二级增压油进油油路与二级增压油腔连通，外控制阀块上部空间和二级增压油回油油路以及主增压油回油油路连通，二级增压油回油油路和主增压油回油油路之间设有单向阀，外控制阀块的内部和内控制阀杆外部配合位置以及外控制阀块和控制阀块座的上下接触面之间均设有密封面。
本发明还可以包括：
1、蓄压腔体里分别设置套筒式热管理腔和氨燃料蓄压腔，套筒式热管理腔分别连通套筒式热管理腔入口和套筒式热管理腔出口，氨燃料蓄压腔连接单向进氨口。
2、所述进氨控制油回油管路协同控制模块包括协同上模块、协同下模块、第二电磁阀、2号衔铁、双通路阀杆，协同上模块安装在协同下模块上方，协同上模块里设置第二电磁阀、1号进氨管路，第二电磁阀里安装2号衔铁复位弹簧，协同下模块里设置2号衔铁、双通路阀杆、2号进氨管路、1号控制油回油管路和2号控制油回油管路，2号衔铁固定在双通路阀杆顶部，2号衔铁复位弹簧位于2号衔铁上方，双通路阀杆为上细、下粗的结构，在下部的两侧位置分别设有半回形的通路，在双通路阀杆肩部的上方设有限位块，1号进氨管路连通氨燃料蓄压腔，2号进氨管路和1号控制油回油管路均与通路相配合。
3、所述超磁滞电磁控制针阀限位模块包括超磁滞上模块、超磁滞下模块、超磁滞材料、活塞、主副磁极、磁滞座、下凸状针阀限位块超磁滞上模块安装在超磁滞下模块上方，主副磁极设置在超磁滞上模块里，主副磁极里设置线圈，超磁滞材料安装在主副磁极内部，超磁滞材料上下分别设置磁轭和磁滞座，活塞安装在磁滞座下方，下凸状针阀限位块位于活塞下方，且二者形成中间腔，下凸状针阀限位块下部套有下凸状针阀复位弹簧，超磁滞上模块里设置润滑油进油口、润滑油路、单向中间腔进油口、中间腔油路，润滑油进油口连通润滑油路，单向中间腔进油口通过中间腔油路连通中间腔。
4、所述控制阀组件包括针阀、中间块，针阀的中部穿过中间块，针阀中部有环形凹腔，环形凹腔与中间块的下表面所形成的空间为控制油腔，中间块下方形成控制油进油管路，控制油进油管路、控制油腔、1号控制油回油管路处于连通状态。
5、双通路阀杆两侧的半回形通路的入口和出口的半径与1号进氨管路、1号控制油回油管路的出口以及2号进氨管路、2号控制油回油管路的进口半径一致，双通路阀杆两侧的半回形通路的入口与1号进氨管路、2号控制油回油管路的出口的间距和双通路阀杆两侧的半回形通路的入口与2号进氨管路、1号控制油回油管路的入口的间距一致。
6、选择基压模式时，两级增压模块不通电，1号衔铁落座，一级增压油回油油路和主增压油回油油路通过内控制阀杆上的通孔连通，外控制阀块落座于控制阀块座的下接触面，之间形成密封腔，一级增压油回油油路和二级增压油进油油路不连通，二级增压油回油油路与主增压油回油油路之间连通，一级增压油腔和二级增压油腔均不能建压，双增压活塞不起增压作用。
7、选择低增压模式时，两级增压模块通低电位，1号衔铁受到电磁力的作用带动内 控制阀杆向上运动，从而断开一级增压油回油油路和主增压油回油油路的连通，外控制阀 块落座于控制阀块座的下接触面，之间形成密封腔，一级增压油回油油路和二级增压油进 油油路不连通，二级增压油回油油路与主增压油回油油路之间连通，此时二级增压油腔不 能建压，一级增压油腔开始建压，双增压活塞向下运动，氨燃料蓄压腔内的压力升高，直至 氨燃料蓄压腔内的压力乘以双增压活塞的下表面的面积加上双增压活塞复位弹簧的 弹力等于一级增压油腔内增压油的压力乘以它作用在双增压活塞上的面积时双增 压活塞不再运动，即。
8、选择高增压模式时，两级增压模块通高电位，1号衔铁受到电磁力的作用带动内 控制阀杆向上运动并进一步的带动外控制阀块向上运动，切断一级增压油回油油路与主增 压油回油油路的连通，一级增压油腔开始建压，二级增压油进油油路与一级增压油回油油 路连通，与外控制阀块的上部空间断开，二级增压油腔开始建压；双增压活塞向下运动，氨 燃料蓄压腔内的压力升高，直至氨燃料蓄压腔内的压力乘以双增压活塞的下表面的面 积加上双增压活塞复位弹簧的弹力等于增压油腔和内增压油的压力乘以它作用 在双增压活塞上的面积时双增压活塞不再运动，即。
9、选择低针阀升程喷射时，超磁滞电磁控制针阀限位模块通电，超磁滞材料伸长，磁滞座压迫活塞向下运动，使活塞和下凸状针阀限位块所形成的中间腔的压力升高，从而使下凸状针阀限位块克服复位弹簧的弹力下移；进氨控制油回油管路协同控制模块通电，2号衔铁受到电磁力的作用带动双通路阀杆向上运动，直到双通路阀杆接触到限位块，双通路阀杆不再运动，此时双通路阀杆两侧的半回形通路同时连通1号进氨管路与2号进氨管路、（1）号控制油回油管路与2号控制油回油管路，与套筒式热管理腔内的加热液充分换热过的氨燃料由蓄压腔经过1号进氨管路与2号进氨管路流入压力室中，控制油腔内的控制油经过1号控制油回油管路、2号控制油回油管路流回到油箱中，当控制油腔内的压力和针阀复位弹簧的弹力形成的合力小于压力室内向上的液压力时，针阀向上抬起，直至针阀的上表面与下凸状针阀限位块的下表面接触，针阀停止运动，喷射流道打开，进行喷氨；结束喷射时，进氨控制油回油管路协同控制模块断电，在2号衔铁复位弹簧的作用下，2号衔铁落座，带动双通路阀杆向下运动，同时切断1号进氨管路与2号进氨管路、1号控制油回油管路与2号控制油回油管路，压力室不再有氨燃料流入，控制油腔逐渐建压，当控制油腔内的压力和针阀复位弹簧的弹力大于压力室内向上的液压力时，针阀重新落座。
10、选择高针阀升程喷射时，超磁滞电磁控制针阀限位模块不通电，活塞不动，下凸状针阀限位块在复位弹簧的作用下处于最高位置；进氨、控制油回油管路协同控制模块通电，2号衔铁受到电磁力的作用带动双通路阀杆向上运动，直到双通路阀杆接触到限位块，双通路阀杆不再运动，此时双通路阀杆两侧的半回形通路同时连通1号进氨管路与2号进氨管路、1号控制油回油管路与2号控制油回油管路，与套筒式热管理腔内的加热液充分换热过的氨燃料由蓄压腔经过1号进氨管路与2号进氨管路流入压力室中，控制油腔内的控制油经过1号控制油回油管路、2号控制油回油管路流回到油箱中，当控制油腔内的压力和针阀复位弹簧的弹力形成的合力小于压力室内向上的液压力时，针阀向上抬起，直至针阀的上表面与下凸状针阀限位块的下表面接触，针阀停止运动，喷射流道打开，进行喷氨；结束喷射时，进氨控制油回油管路协同控制模块断电，在2号衔铁复位弹簧的作用下，2号衔铁落座，带动双通路阀杆向下运动，同时切断1号进氨管路与2号进氨管路、1号控制油回油管路与2号控制油回油管路，压力室不再有氨燃料流入，控制油腔逐渐建压，当控制油腔内的压力和针阀复位弹簧的弹力大于压力室内向上的液压力时，针阀重新落座。
本发明的优势在于：
1、本发明采用对喷射压力和针阀升程协同控制的方法来实现对氨燃料喷射规律的柔性控制，不仅可以更加灵活的控制喷射量和喷射定时，还可以结合数种增压模式和多种针阀升程来实现对氨燃料的宽广流量喷射，满足发动机不同工况的需求。
2、本发明结合套筒式热管理腔和氨燃料蓄压腔对喷氨器中的氨燃料进行热管理，能够使氨燃料得到较为充分的换热，可以通过调节热管理腔中加热液的温度和蓄压腔中氨燃料的压力来控制氨燃料的相态，并且使喷射器具备喷射超临界氨燃料的能力，使氨燃料在缸内加快雾化并克服因液氨汽化潜热过大带来的不利影响。
3、本发明可以在喷氨结束时通过进氨、控制油回油管路协同控制模块来同时实现切断压力室氨燃料的供给和对控制油腔的建压，能够保证针阀落座迅速，断油干脆利落，并且能够保证不会因高压油管等其它部件压力波动的影响而使针阀二次开启。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为两级增压模块结构示意图；
图3为进氨控制油回油管路协同控制模块结构示意图；
图4超磁滞电磁控制针阀限位模块结构示意图；
图5为控制阀组件结构示意图；
图6为图1中沿A-A方向的剖视图。
附图标记：两级增压模块1；单向进氨口2；套筒式热管理腔入口3；喷氨器体4；氨燃料蓄压腔5；套筒式热管理腔6；套筒式热管理腔出口7；喷射控制管路协调控制模块8；超磁滞电磁控制针阀限位模块9；单向控制油入口10；针阀复位弹簧11；中间块12；控制阀组件13；压力室14；喷孔15；紧固帽16；紧固套17；第一电磁阀1-1；1号衔铁1-2；内控制阀杆1-3；外控制阀块1-4；外控制阀块复位弹簧1-5；增压油进油口1-6；一级增压油腔1-7；一级增压油回油油路1-8；主增压油回油油路1-9；二级增压油进油油路1-10；二级增压油腔1-11；二级增压油回油油路1-12；单向阀1-13；双增压活塞1-14；增压活塞复位弹簧1-15；1号衔铁复位弹簧1-16；通孔1-17；控制阀块座1-18；第二电磁阀8-1；2号衔铁8-2；双通路阀杆8-3；1号进氨管路8-4；2号进氨管路8-5；1号控制油回油管路8-6；2号控制油回油管路8-7；衔铁铁复位弹簧8-8；两段半回形的通路8-9；限位块8-10；磁轭9-1；主副磁极9-2；磁滞座9-3；活塞9-4；中间腔9-5；下凸状针阀限位块9-6；润滑油路9-7；中间腔油路9-8；润滑油进油口9-9；单向中间腔进油口9-10；线圈9-11；超磁滞材料9-12；复位弹簧9-13；超磁滞限位块9-14；针阀13-1；控制油进油管路13-2；控制油腔13-3；针阀1号控制油回油管路13-4；针阀中间块13-5。
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1-6，图1为本发明的结构示意图，具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，包括两级增压模块1、单向进氨口2、套筒式热管理腔入口3、喷氨器体4、氨燃料蓄压腔5、套筒式热管理腔6、套筒式热管理腔出口7、进氨、控制油回油管路协同控制模块8、超磁滞电磁控制针阀限位模块9、单向控制油入口10、针阀复位弹簧11、中间块12、控制阀组件13、压力室14、喷孔15、紧固帽16、紧固套17，所述两级增压模块1、单向进氨口2、套筒式热管理腔入口3、喷氨器体4、氨燃料蓄压腔5、套筒式热管理腔6、套筒式热管理腔出口7、进氨、控制油回油管路协同控制模块8、超磁滞电磁控制针阀限位模块9、控制阀组件3，依次自上而下设置。通过协同控制喷射压力和针阀升程来实现对氨燃料的宽广流量喷射，满足发动机不同工况的需求；套筒式热管理腔6布置在氨燃料蓄压腔5的周围是为了让氨燃料在喷射器中流速最慢、换热面积最大的地方得到充分有效地换热，通过调节热管理腔6中加热液的温度和蓄压腔5中氨燃料的压力来控制氨燃料的相态，并且使喷射器具备喷射超临界氨燃料的能力，使氨燃料在缸内加快雾化并克服因氨燃料汽化潜热过大带来的缺点；还能够在喷射结束时切断氨燃料的供给，保证针阀迅速落座，并且不会因为压力波动而导致针阀的二次开启，紧固帽16和喷氨器体4之间以及紧固套17和喷氨器体4之间通过螺纹固定。
图2为两级增压模块结构示意图，主要包括电磁阀1-1、1号衔铁1-2、内控制阀杆1-3、外控制阀块1-4、外控制阀块复位弹簧1-5、增压油进油口1-6、一级增压油腔1-7、一级增压油回油油路1-8、主增压油回油油路1-9、二级增压油进油油路1-10、二级增压油腔1-11、二级增压油回油油路1-12、单向阀1-13、双增压活塞1-14、增压活塞复位弹簧1-15， 1号衔铁固定在内控制阀杆顶部，上方设有1号衔铁复位弹簧1-16，内控制阀杆1-3下部设有通孔1-17，一级增压油回油油路1-8和主增压油回油油1-9路被内控制阀杆1-3隔开，在电磁阀1-1不通电时可以通过内控制阀杆上的通孔1-17进行连通，外控制阀块1-4为中空结构，套在内控制阀杆1-3上，外控制阀块1-4的内部和内控制阀杆1-3外部配合位置以及外控制阀块1-4和控制阀块座1-18的上下接触面之间均设有密封面，增压油进油口1-6、一级增压油腔1-7和一级增压油回油油路1-8连通，外控制阀块1-4上部空间和二级增压油回油油路1-12以及主增压油回油油路1-9连通，二级增压油回油油路1-12和主增压油回油油路1-9之间设有单向阀1-13，防止主增压油回油油路内的油进入二级增压油腔1-11，干扰对两级增压模块的精确控制，双增压活塞1-14位于内控制阀杆1-3下方，双增压活塞中部凸起下方设有增压活塞复位弹簧1-15，增压油可以选择柴油或者氨等无碳、低碳燃料。
图3为进氨、控制油回油管路协同控制模块结构示意图，主要包括电磁阀8-1、2号衔铁8-2、双通路阀杆8-3、1号进氨管路8-4、2号进氨管路8-5、1号控制油回油管路8-6、2号控制油回油管路8-7，2号控制油回油管路8-7在1号进氨管路8-4的右侧，2号进氨管路8-5和1号控制油回油管路8-6分别在1号进氨管路8-4和2号控制油回油管路8-7的下方，2号衔铁8-2上部设有2号衔铁复位弹簧8-8，双通路阀杆8-3固定在2号衔铁8-2上，能够随2号衔铁8-2一起上下运动，双通路阀杆8-3是一种上边细、下边粗的结构，并且在下部的两侧位置分别设有两段半回形的通路8-9，在双通路阀杆8-3肩部的上方设有限位块8-10，双通路阀杆两侧的半回形通路8-9的入口和出口的半径和1号进氨管路8-4、1号控制油回油管路8-6的出口以及2号进氨管路8-5、2号控制油回油管路8-7的进口半径是一样的，并且双通路阀杆两侧的半回形通路8-9的入口与1号进氨管路8-4、2号控制油回油管路8-7的出口的间距和双通路阀杆两侧的半回形通路8-9的入口与2号进氨管路8-5、1号控制油回油管路8-6的入口的间距是一样的，也就是说双通路阀杆两侧的半回形通路8-9能够同时连通和切断1号进氨管路8-4与2号进氨管路8-5、1号控制油回油管路8-6与2号控制油回油管路8-7，可以做到在喷氨结束时同时切断对压力室氨燃料的供给，并且对控制油腔进行建压，使针阀迅速落座，断油干脆利落。
图4为超磁滞电磁控制针阀限位模块结构示意图，主要包括磁轭9-1、主副磁极9-2、磁滞座9-3、活塞9-4、中间腔9-5、下凸状针阀限位块9-6、润滑油路9-7、中间腔油路9-8、润滑油进油口9-9、单向中间腔进油口9-10，主副磁极里缠绕线圈9-11，主副磁极的通孔里设置超磁滞材料9-12，活塞9-4和下凸状针阀限位块9-6均在超磁滞材料9-12的下方，中间腔9-5位于活塞9-4和下凸状针阀限位块9-6之间，下凸状针阀限位块9-6的下方设有复位弹簧9-13，上方设有超磁滞限位块9-14，下凸状针阀限位块9-6上表面的面积比针阀下端承受向上液压力的等效表面的面积大的多，这样可以使中间腔9-5内油对下凸状针阀限位块9-6的压力比针阀对针阀限位块9-6的压力大的多。
图5为控制阀组件结构部分示意图，主要包括针阀13-1、控制油进油管路13-2、控制油腔13-3、针阀1号控制油回油管路13-4、针阀中间块13-5，针阀中部有环形凹腔，环形凹腔与针阀中间块13-5的下表面所形成的空间即为控制油腔13-3，控制油进油管路13-2、控制油腔13-3、针阀1号控制油回油管路13-4处于连通状态。
本发明具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器能够实现三种基本的增压模式和两种基本的针阀升程喷射模式，从而组合出基压低针阀升程、基压高针阀升程、低增压低针阀升程、低增压高针阀升程、高增压低针阀升程、高增压高针阀升程喷射六种基本喷射模式，并且还可以给超磁滞电磁控制针阀限位模块通不同强弱程度的电流来获得介于低针阀升程和高针阀升程之间的不同程度的针阀升程，从而获得更多的喷射模式，通过对这些喷射模式的组合来实现对氨燃料宽广流量范围内的喷射，该喷射器的三种基本增压模式和两种基本针阀升程喷射模式的实现过程如下：
当选择基压模式时，两级增压模块1不通电，1号衔铁1-2落座，一级增压油回油油路1-8和主增压油回油油路1-9通过内控制阀杆上的通孔1-17连通，外控制阀块1-4落座于控制阀块座1-18的下接触面，之间形成密封腔，一级增压油回油油路1-8和二级增压油进油油路1-10不连通，二级增压油回油油路1-12与主增压油回油油路1-9之间连通，一级增压油腔1-7和二级增压油腔1-11均不能建压，双增压活塞1-14不起增压作用。
当选择低增压模式时，两级增压模块1通低电位，1号衔铁1-2受到电磁力的作用带 动内控制阀杆1-3向上运动，从而断开一级增压油回油油路1-8和主增压油回油油路1-9的 连通，而外控制阀块1-4仍落座于控制阀块座1-18的下接触面，之间形成密封腔，一级增压 油回油油路1-8和二级增压油进油油路1-10不连通，二级增压油回油油路1-12与主增压油 回油油路1-9之间连通，此时二级增压油腔1-11仍不能建压，而一级增压油腔1-7开始建压， 双增压活塞1-14向下运动，氨燃料蓄压腔5内的压力升高，直至氨燃料蓄压腔5内的压力 乘以双增压活塞1-14的下表面的面积加上双增压活塞复位弹簧1-15的弹力等于一级 增压油腔1-7内增压油的压力乘以它作用在双增压活塞1-14上的面积时双增压活塞1- 14不再运动，即。
当选择高增压模式时，两级增压模块1通高电位，1号衔铁1-2受到电磁力的作用带 动内控制阀杆1-3向上运动并进一步的带动外控制阀块1-4向上运动，切断一级增压油回油 油路1-8与主增压油回油油路的连通，一级增压油腔1-7开始建压，并且二级增压油进油油 路1-10与一级增压油回油油路1-8连通，与外控制阀块1-4的上部空间断开，二级增压油腔 1-11开始建压。双增压活塞1-14向下运动，氨燃料蓄压腔5内的压力升高，直至氨燃料蓄压 腔5内的压力乘以双增压活塞1-14的下表面的面积加上双增压活塞复位弹簧1-15的 弹力等于增压油腔1-7和1-11内增压油的压力乘以它作用在双增压活塞1-14上的面 积时双增压活塞1-14不再运动，即。
当选择低针阀升程喷射时，超磁滞电磁控制针阀限位模块9通电，超磁滞材料9-12伸长，磁滞座9-3压迫活塞9-4向下运动，使活塞9-4和下凸状针阀限位块9-6所形成的中间腔9-5的压力升高，从而使下凸状针阀限位块9-6克服复位弹簧9-13的弹力下移。进氨、控制油回油管路协同控制模块8通电，2号衔铁8-2受到电磁力的作用带动双通路阀杆8-3向上运动，直到双通路阀杆8-3接触到限位块8-10，双通路阀杆8-3不再运动，此时双通路阀杆两侧的半回形通路8-9同时连通1号进氨管路8-4与2号进氨管路8-5、1号控制油回油管路8-6与2号控制油回油管路8-7，与套筒式热管理腔6内的加热液充分换热过的氨燃料由蓄压腔5经过1号进氨管路8-4与2号进氨管路8-5流入压力室14中，控制油腔13-3内的控制油经过1号控制油回油管路8-6、2号控制油回油管路8-7流回到油箱中，当控制油腔13-3内的压力和针阀复位弹簧11的弹力形成的合力小于压力室14内向上的液压力时，针阀13-1向上抬起，直至针阀13-1的上表面与下凸状针阀限位块9-6的下表面接触，因为下凸状针阀限位块9-6上表面的面积比针阀13-1下端承受向上液压力的等效表面的面积大的多，所以施加在下凸状针阀限位块9-6上表面的液压力也比针阀13-1下端受到的压力室14内向上的液压力大的多，此时针阀13-1停止运动，这时喷射流道打开，进行喷氨。结束喷射时，进氨、控制油回油管路协同控制模块8断电，在2号衔铁复位弹簧8-8的作用下，2号衔铁8-2落座，带动双通路阀杆8-3向下运动，同时切断1号进氨管路8-4与2号进氨管路8-5、1号控制油回油管路8-6与2号控制油回油管路8-7，压力室14不再有氨燃料流入，压力迅速减小，并且控制油腔13-3逐渐建压，当控制油腔13-3内的压力和针阀复位弹簧11的弹力大于压力室14内向上的液压力时，针阀13-1重新落座。
当选择高针阀升程喷射时，超磁滞电磁控制针阀限位模块9不通电，活塞9-4不动，下凸状针阀限位块9-6在复位弹簧9-14的作用下处于最高位置，这时针阀13-1和下凸状针阀限位块9-6之间的距离最大。进氨、控制油回油管路协同控制模块8通电，2号衔铁8-2受到电磁力的作用带动双通路阀杆8-3向上运动，直到双通路阀杆8-3接触到限位块8-10，双通路阀杆8-3不再运动，此时双通路阀杆两侧的半回形通路8-9同时连通1号进氨管路8-4与2号进氨管路8-5、1号控制油回油管路8-6与2号控制油回油管路8-7，与套筒式热管理腔6内的加热液充分换热过的氨燃料由蓄压腔5经过1号进氨管路8-4与2号进氨管路8-5流入压力室14中，控制油腔13-3内的控制油经过1号控制油回油管路8-6、2号控制油回油管路8-7流回到油箱中，当控制油腔13-3内的压力和针阀复位弹簧11的弹力形成的合力小于压力室14内向上的液压力时，针阀13-1向上抬起，直至针阀13-1的上表面与下凸状针阀限位块9-6的下表面接触，因为下凸状针阀限位块9-6上表面的面积比针阀13-1下端承受向上液压力的等效表面的面积大的多，所以施加在下凸状针阀限位块9-6上表面的液压力也比针阀13-1下端受到的压力室14内向上的液压力大的多，此时针阀13-1停止运动，这时喷射流道打开，进行喷氨。结束喷射时，进氨、控制油回油管路协同控制模块8断电，在2号衔铁复位弹簧8-8的作用下，2号衔铁8-2落座，带动双通路阀杆8-3向下运动，同时切断1号进氨管路8-4与2号进氨管路8-5、1号控制油回油管路8-6与2号控制油回油管路8-7，压力室14不再有氨燃料流入，压力迅速减小，并且控制油腔13-3逐渐建压，当控制油腔13-3内的压力和针阀复位弹簧11的弹力大于压力室14内向上的液压力时，针阀13-1重新落座。
由上述描述可知，本发明是通过两级增压模块和超磁滞电磁控制针阀限位模块来控制喷射压力和针阀升程的，也就是通过对燃料压力和燃料流通面积的协同控制来实现对氨燃料喷射规律的柔性控制，同时满足对氨燃料宽广流量喷射的需求。并结合套筒式热管理腔和蓄压腔对喷氨器中的氨燃料进行充分的换热。通过调节热管理腔中加热液的温度和蓄压腔中氨燃料的压力来控制氨燃料的相态，并且使喷射器具备喷射超临界氨燃料的能力，使氨燃料在缸内加快雾化并克服因液氨汽化潜热过大造成的弊端。同时设计了进氨、控制油回油管路协同控制模块来保证供油结束时断油干脆，并防止针阀的二次开启。

Claims (11)

1.具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：包括自上而下设置的两级增压模块（1）、蓄压腔体、蓄压腔中间块、进氨控制油回油管路协同控制模块（8）、超磁滞电磁控制针阀限位模块（9）和控制阀组件（13）；
所述两级增压模块（1）包括喷氨器体（4）、紧固帽（16）、控制阀块座（1-18）、第一电磁阀（1-1）、1号衔铁（1-2）、内控制阀杆（1-3）、外控制阀块（1-4）、双增压活塞（1-14），紧固帽（16）固定在喷氨器体（4）上方，1号衔铁（1-2）位于喷氨器体（4）里，且固定在内控制阀杆（1-3）顶部，紧固帽（16）里设置第一电磁阀（1-1），第一电磁阀（1-1）里安装1号衔铁复位弹簧，1号衔铁复位弹簧位于1号衔铁上方，内控制阀杆（1-3）下部套有外控制阀块（1-4），外控制阀块（1-4）位于控制阀块座（1-18）里，双增压活塞（1-14）安装在控制阀块座（1-18）下方，双增压活塞（1-14）的外部套有增压活塞复位弹簧（1-15）；
控制阀块座（1-18）里设置主增压油回油油路（1-9）、一级增压油回油油路（1-8）、二级增压油回油油路（1-12）、增压油进油口（1-6）、二级增压油进油油路（1-10），双增压活塞（1-14）与控制阀块座（1-18）之间分别形成一级增压油腔（1-7）和二级增压油腔（1-11），内控制阀杆（1-3）里设置通孔（1-17），主增压油回油油路（1-9）和一级增压油回油油路（1-8）与通孔（1-17）配合连通或断开，一级增压油腔（1-7）分别连通一级增压油回油油路（1-8）和增压油进油口（1-6），二级增压油进油油路（1-10）与二级增压油腔（1-11）连通，外控制阀块（1-4）上部空间和二级增压油回油油路（1-12）以及主增压油回油油路（1-9）连通，二级增压油回油油路（1-12）和主增压油回油油路（1-9）之间设有单向阀（1-13），外控制阀块（1-4）的内部和内控制阀杆（1-3）外部配合位置以及外控制阀块（1-4）和控制阀块座（1-18）的上下接触面之间均设有密封面。
2.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：蓄压腔体里分别设置套筒式热管理腔（6）和氨燃料蓄压腔（5），套筒式热管理腔（6）分别连通套筒式热管理腔入口（3）和套筒式热管理腔出口（7），氨燃料蓄压腔（5）连接单向进氨口（2）。
3.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：所述进氨控制油回油管路协同控制模块（8）包括协同上模块、协同下模块、第二电磁阀（8-1）、2号衔铁（8-2）、双通路阀杆（8-3），协同上模块安装在协同下模块上方，协同上模块里设置第二电磁阀（8-1）、1号进氨管路（8-4），第二电磁阀（8-1）里安装2号衔铁复位弹簧（8-8），协同下模块里设置2号衔铁（8-2）、双通路阀杆（8-3）、2号进氨管路（8-5）、1号控制油回油管路（8-6）和2号控制油回油管路（8-7），2号衔铁（8-2）固定在双通路阀杆（8-3）顶部，2号衔铁复位弹簧（8-8）位于2号衔铁（8-2）上方，双通路阀杆（8-3）为上细、下粗的结构，在下部的两侧位置分别设有半回形的通路（8-9），在双通路阀杆（8-3）肩部的上方设有限位块（8-10），1号进氨管路（8-4）连通氨燃料蓄压腔（5），2号进氨管路（8-5）和1号控制油回油管路（8-6）均与通路（8-9）相配合。
4.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：所述超磁滞电磁控制针阀限位模块（9）包括超磁滞上模块、超磁滞下模块、超磁滞材料（9-12）、活塞（9-4）、主副磁极（9-2）、磁滞座（9-3）、下凸状针阀限位块（9-6），超磁滞上模块安装在超磁滞下模块上方，主副磁极（9-2）设置在超磁滞上模块里，主副磁极（9-2）里设置线圈（9-11），超磁滞材料（9-12）安装在主副磁极（9-2）内部，超磁滞材料（9-12）上下分别设置磁轭（9-1）和磁滞座（9-3），活塞（9-4）安装在磁滞座（9-3）下方，下凸状针阀限位块（9-6）位于活塞（9-4）下方，且二者形成中间腔（9-5），下凸状针阀限位块（9-6）下部套有复位弹簧（9-13），超磁滞上模块里设置润滑油进油口（9-9）、润滑油路（9-7）、单向中间腔进油口（9-10）、中间腔油路（9-8），润滑油进油口（9-9）连通润滑油路（9-7），单向中间腔进油口（9-10）通过中间腔油路（9-8）连通中间腔（9-5）。
5.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：所述控制阀组件（13）包括针阀（13-1）、针阀中间块（13-5），针阀（13-1）的中部穿过针阀中间块（13-5），针阀（13-1）中部有环形凹腔，环形凹腔与针阀中间块（13-5）的下表面所形成的空间为控制油腔（13-3），针阀中间块（13-5）下方形成控制油进油管路（13-2），控制油进油管路（13-2）、控制油腔（13-3）、1号控制油回油管路（8-6）处于连通状态。
6.根据权利要求3所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：双通路阀杆两侧的半回形通路（8-9）的入口和出口的半径与1号进氨管路（8-4）、1号控制油回油管路（8-6）的出口以及2号进氨管路（8-5）、2号控制油回油管路（8-7）的进口半径一致，双通路阀杆两侧的半回形通路（8-9）的入口与1号进氨管路（8-4）、2号控制油回油管路（8-7）的出口的间距和双通路阀杆两侧的半回形通路（8-9）的入口与2号进氨管路（8-5）、1号控制油回油管路（8-6）的入口的间距一致。
7.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：选择基压模式时，两级增压模块（1）不通电，1号衔铁（1-2）落座，一级增压油回油油路（1-8）和主增压油回油油路（1-9）通过内控制阀杆上的通孔（1-17）连通，外控制阀块（1-4）落座于控制阀块座（1-18）的下接触面，之间形成密封腔，一级增压油回油油路（1-8）和二级增压油进油油路（1-10）不连通，二级增压油回油油路（1-12）与主增压油回油油路（1-9）之间连通，一级增压油腔（1-7）和二级增压油腔（1-11）均不能建压，双增压活塞（1-14）不起增压作用。
8.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：选择低增压模式时，两级增压模块（1）通低电位，1号衔铁（1-2）受到电磁力的作用带动内控制阀杆（1-3）向上运动，从而断开一级增压油回油油路（1-8）和主增压油回油油路（1-9）的连通，外控制阀块（1-4）落座于控制阀块座（1-18）的下接触面，之间形成密封腔，一级增压油回油油路（1-8）和二级增压油进油油路（1-10）不连通，二级增压油回油油路（1-12）与主增压油回油油路（1-9）之间连通，此时二级增压油腔（1-11）不能建压，一级增压油腔（1-7）开始建压，双增压活塞（1-14）向下运动，氨燃料蓄压腔（5）内的压力升高，直至氨燃料蓄压腔（5）内的压力乘以双增压活塞（1-14）的下表面的面积/>加上双增压活塞复位弹簧（1-15）的弹力/>等于一级增压油腔（1-7）内增压油的压力/>乘以它作用在双增压活塞（1-14）上的面积/>时双增压活塞（1-14）不再运动，即/>。
9.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：选择高增压模式时，两级增压模块（1）通高电位，1号衔铁（1-2）受到电磁力的作用带动内控制阀杆（1-3）向上运动并进一步的带动外控制阀块（1-4）向上运动，切断一级增压油回油油路（1-8）与主增压油回油油路的连通，一级增压油腔（1-7）开始建压，二级增压油进油油路（1-10）与一级增压油回油油路（1-8）连通，与外控制阀块（1-4）的上部空间断开，二级增压油腔（1-11）开始建压；双增压活塞（1-14）向下运动，氨燃料蓄压腔（5）内的压力升高，直至氨燃料蓄压腔（5）内的压力乘以双增压活塞（1-14）的下表面的面积/>加上双增压活塞复位弹簧（1-15）的弹力/>等于增压油腔（1-7）和（1-11）内增压油的压力/>乘以它作用在双增压活塞（1-14）上的面积/>时双增压活塞（1-14）不再运动，即/>。
10.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：选择低针阀升程喷射时，超磁滞电磁控制针阀限位模块（9）通电，超磁滞材料（9-12）伸长，磁滞座（9-3）压迫活塞（9-4）向下运动，使活塞（9-4）和下凸状针阀限位块（9-6）所形成的中间腔（9-5）的压力升高，从而使下凸状针阀限位块（9-6）克服复位弹簧（9-13）的弹力下移；进氨控制油回油管路协同控制模块（8）通电，2号衔铁（8-2）受到电磁力的作用带动双通路阀杆（8-3）向上运动，直到双通路阀杆（8-3）接触到限位块（8-10），双通路阀杆（8-3）不再运动，此时双通路阀杆两侧的半回形通路（8-9）同时连通1号进氨管路（8-4）与2号进氨管路（8-5）、（1）号控制油回油管路（8-6）与2号控制油回油管路（8-7），与套筒式热管理腔（6）内的加热液充分换热过的氨燃料由蓄压腔（5）经过1号进氨管路（8-4）与2号进氨管路（8-5）流入压力室（14）中，控制油腔（13-3）内的控制油经过1号控制油回油管路（8-6）、2号控制油回油管路（8-7）流回到油箱中，当控制油腔（13-3）内的压力和针阀复位弹簧（13）的弹力形成的合力小于压力室（14）内向上的液压力时，针阀（13-1）向上抬起，直至针阀（13-1）的上表面与下凸状针阀限位块（9-6）的下表面接触，针阀（13-1）停止运动，喷射流道打开，进行喷氨；结束喷射时，进氨控制油回油管路协同控制模块（8）断电，在2号衔铁复位弹簧（8-8）的作用下，2号衔铁（8-2）落座，带动双通路阀杆（8-3）向下运动，同时切断1号进氨管路（8-4）与2号进氨管路（8-5）、1号控制油回油管路（8-6）与2号控制油回油管路（8-7），压力室（14）不再有氨燃料流入，控制油腔（13-3）逐渐建压，当控制油腔（13-3）内的压力和针阀复位弹簧（11）的弹力大于压力室（14）内向上的液压力时，针阀（13-1）重新落座。
11.根据权利要求1所述的具备热管理的宽广流量氨燃料喷射器，其特征是：选择高针阀升程喷射时，超磁滞电磁控制针阀限位模块（9）不通电，活塞（9-4）不动，下凸状针阀限位块（9-6）在复位弹簧（9-14）的作用下处于最高位置；进氨、控制油回油管路协同控制模块（8）通电，2号衔铁（8-2）受到电磁力的作用带动双通路阀杆（8-3）向上运动，直到双通路阀杆（8-3）接触到限位块（8-10），双通路阀杆（8-3）不再运动，此时双通路阀杆两侧的半回形通路（8-9）同时连通1号进氨管路（8-4）与2号进氨管路（8-5）、1号控制油回油管路（8-6）与2号控制油回油管路（8-7），与套筒式热管理腔（6）内的加热液充分换热过的氨燃料由蓄压腔（5）经过1号进氨管路（8-4）与2号进氨管路（8-5）流入压力室（14）中，控制油腔（13-3）内的控制油经过1号控制油回油管路（8-6）、2号控制油回油管路（8-7）流回到油箱中，当控制油腔（13-3）内的压力和针阀复位弹簧（13）的弹力形成的合力小于压力室（14）内向上的液压力时，针阀（13-1）向上抬起，直至针阀（13-1）的上表面与下凸状针阀限位块（9-6）的下表面接触，针阀（13-1）停止运动，喷射流道打开，进行喷氨；结束喷射时，进氨控制油回油管路协同控制模块（8）断电，在2号衔铁复位弹簧（8-8）的作用下，2号衔铁（8-2）落座，带动双通路阀杆（8-3）向下运动，同时切断1号进氨管路（8-4）与2号进氨管路（8-5）、1号控制油回油管路（8-6）与2号控制油回油管路（8-7），压力室（14）不再有氨燃料流入，控制油腔（13-3）逐渐建压，当控制油腔（13-3）内的压力和针阀复位弹簧（11）的弹力大于压力室（14）内向上的液压力时，针阀（13-1）重新落座。
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