CN202673522U - 一种二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体涉及一种二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统。其技术方案是：隔膜泵(2)的入口球阀(3)的入口端通过油管与二甲醚油箱(4)相通，隔膜泵(2)的出口球阀(1)的出口端通过油管与共轨管(9)的进油口相通，共轨管(9)的出油口通过油管和两位两通电磁阀(8)的P口相通，两位两通电磁阀(8)的A口与喷油器(7)的进油口相通，两位两通电磁阀(8)的继电器与电子控制单元(5)的控制器插头连接器联接，电子控制单元(5)的输入电路同传感器线束(6)的线束插接器连接。该系统具有成本低、容易实施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到顺利应用与推广的特点。

Description

一种二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统

技术领域

本实用新型属于燃料喷射系统领域。具体涉及一种二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统。 

背景技术

压燃式内燃机一般采用柴油作燃料，但柴油机的尾气不仅对环境污染大，且价格也越来越高，故人们研究出来源广泛的柴油替代燃料——二甲醚（DME）。二甲醚具有低粘度、高蒸汽压和易雾化等物性，要直接将它喷入发动机气缸中，需在喷射系统采取一系列特殊措施。如在已有技术中，二甲醚发动机供油系统主要有高压共轨燃油喷射系统和泵－管－嘴燃油喷射系统，上述系统采用高压喷油泵作为燃料加压泵，容易导致加压环节处偶件的磨损和燃料泄漏。 

目前，为改善燃料的润滑性能、减缓供油系统中喷油器针阀偶件的磨损，人们虽采用了添加润滑剂的方法，但会增加使用成本，且润滑剂不能充分燃烧，亦会造成新的污染。故现有系统不利于超低排放的二甲醚代用燃料得到顺利应用与推广。 

均质压燃（Homogenous Charge Compression Ignition，简称HCCI）是在发动机进气和压缩过程形成均质混合气，当活塞运动到压缩上止点附近时，混合气由于受到压缩而达到自燃温度，发生快速的高温化学反应释放出大量热能的一种燃烧方式。采用HCCI燃烧方式可使发动机具有高的热效率和低的颗粒（PM）和NOx排放，被人们称为内燃机的“第3种燃烧方式”，但HCCI还未从根本上解决两个技术难题：混合气形成和燃烧控制（含着火时刻和燃烧速度），因此HCCI燃烧技术目前只局限在内燃机的中低负荷范围内应用。[金亨俊,李冠洙,李昌智.利用一个窄的喷射角和先进的喷油提前角降低二甲醚均质压燃发动机的废气排放研 究.燃料加工技术,2011,92:1756-1763] 

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低、容易实施和能 使超低排放的二甲醚代用燃料得到顺利应用与推广的二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：该喷射系统包括隔膜泵、二甲醚油箱、电子控制单元、传感器线束、喷油器、两位两通电磁阀和共轨管。 

隔膜泵的入口球阀的入口端通过油管与二甲醚油箱相通，隔膜泵的出口球阀的出口端通过油管与共轨管的进油口相通，共轨管的出油口通过油管和两位两通电磁阀的P口相通，两位两通电磁阀的A口与喷油器的进油口相通，两位两通电磁阀的继电器与电子控制单元的控制器插头连接器联接，电子控制单元的输入电路同传感器线束的线束插接器连接。 

所述喷油器包括喷嘴头、喷嘴座、喷嘴体、杆阀、复位弹簧和调整螺母。喷嘴体的心部自左到右同中心地依次设有锥孔、过渡孔、导向孔和复位孔，在靠近复位孔内壁的内端端面处均匀地开有5~10个小直径斜孔，小直径斜孔至过渡孔的端面处；杆阀自左到右同中心地依次设有倒锥台、过渡杆和杆体，杆体的右端加工有螺纹。 

喷嘴体的左端和右端分别与喷嘴头和喷嘴座同中心螺纹联接，喷嘴体的左端面和右端面分别垫有喷嘴头部垫圈和喷嘴中部垫圈；杆阀的杆体穿过喷嘴体的导向孔，杆阀的倒锥台与喷嘴体的锥孔偶合，杆阀的杆体与喷嘴体的导向孔偶合；复位弹簧套在杆阀的杆体上，复位弹簧的一端紧压在复位孔的内端端面上，另一端紧压在调整螺母上，调整螺母与杆阀的杆体右端的螺纹联接。 

所述隔膜泵包括出口管、出口球阀 、膜片腔、隔膜泵膜片、入口球阀 、入口管和柱塞机构。隔膜泵的右端装有柱塞机构，隔膜泵的左端为膜片腔，膜片腔的一侧设有入口球阀，另一侧设有出口球阀，隔膜泵膜片位于膜片腔和柱塞机构之间，隔膜泵膜片使柱塞机构的柱塞偶件和膜片腔中的燃料完全隔开。 

 由于采用上述技术方案，本实用新型针对二甲醚低粘度、高蒸汽压和易雾化等物性特性，采用与低压共轨燃料喷射系统相匹配的隔膜泵作为加压泵，不仅解决了由二甲醚低粘性带来的运动副磨损问题，又大幅减少了二甲醚燃料的泄漏量；同时，由于采用与低压共轨燃料喷射系统相匹配的隔膜泵作为加压泵，将二甲醚燃油从燃油箱中吸出，从而使其克服管道的阻力，经管路进入二甲醚 电控喷射发动机的供油共轨系统中。对于隔膜泵，由于隔膜泵柱塞偶件自身具有独立强制润滑系统，且柱塞偶件和被加压介质完全由隔膜隔开，不存在介质从柱塞偶件间隙泄漏问题，因此，隔膜泵柱塞偶件的润滑与磨损问题可得到彻底的解决。 

本实用新型用隔膜泵替换常规柴油机高压喷油泵作为燃料加压泵，能有效避免加压环节处偶件的磨损和泄漏，隔膜泵柱塞偶件和被加压介质完全由隔膜隔开，故不存在介质从柱塞偶件间隙泄漏问题；另外，隔膜泵自身具有独立强制润滑系统，故隔膜泵柱塞偶件的润滑与磨损问题得到彻底的解决，也使可控预混合燃烧成为现实，从而解决均质燃烧着火时刻难以控制的技术障碍。 

本实用新型采用的喷油器为申请人已获得专利权的“一种用于内燃机低粘度燃料的喷嘴”（ZL201010143592.4）专利技术，该专利技术将二甲醚（DME）燃料由喷嘴座的中心孔进入至喷嘴体的复位孔，经喷嘴体中的小直径斜孔进入杆阀的过渡杆与喷嘴体的过渡孔所形成的压力均衡室，调整螺母的旋入或旋出可设置启喷压力在合适的范围，当达到设定压力后将克服复位弹簧的预紧力而推开杆阀后进入喷嘴头，再由喷嘴头上分布的小喷孔喷出；当DME燃料失去压力后，杆阀在复位弹簧的作用下后退，依靠杆阀的倒锥台与喷嘴体的锥孔间的锥面接触形成对DME燃料的密封。 

本实用新型采用的喷油器经试验表明：DME燃料有99.8%通过小直径斜孔流经喷嘴体，仅有0.2%以下的DME燃料通过杆阀与喷嘴体的偶合表面流经喷嘴体，这样对杆阀与喷嘴体的偶合表面基本没有冲刷，也就解决了因DME燃料粘度低而造成的喷嘴偶合表面磨损问题；复位弹簧以及杆阀与喷嘴体的锥面接触形式具有自动补偿上述锥面磨损的功能。本实用新型采用的喷油器还能明显减轻内燃机低粘度燃料喷嘴的偶合表面磨损，具有工作寿命长和自动补偿上述锥面磨损功能的特点，从而使本实用新型所涉及的内燃机喷嘴适用于粘度较低的燃料。 

因此，该系统具有成本低、容易实施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到顺利应用与推广的特点。 

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图； 

图2是图1中喷油器7的一种结构示意图； 

图3是图1中隔膜泵2的一种结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述，并非对本实用新型保护范围的限制： 

实施例1 

一种二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统，该喷射系统的结构如图1所示，包括隔膜泵2、二甲醚油箱4、电子控制单元5、传感器线束6、喷油器7、两位两通电磁阀8和共轨管9。 

隔膜泵2的入口球阀3的入口端通过油管与二甲醚油箱4相通，隔膜泵2的出口球阀1的出口端通过油管与共轨管9的进油口相通，共轨管9的出油口通过油管和两位两通电磁阀8的P口相通，两位两通电磁阀8的A口与喷油器7的进油口相通，两位两通电磁阀8的继电器与电子控制单元5的控制器插头连接器联接，电子控制单元5的输入电路同传感器线束6的线束插接器连接。 

本实施例采用的喷油器7如图2所示，包括喷嘴头10、喷嘴座17、喷嘴体14、杆阀12、复位弹簧13和调整螺母15。喷嘴体14的心部自左到右同中心地依次设有锥孔22、过渡孔21、导向孔19和复位孔18，在靠近复位孔18内壁的内端端面处均匀地开有5~6个小直径斜孔20，小直径斜孔20至过渡孔21的端面处；杆阀12自左到右同中心地依次设有倒锥台、过渡杆和杆体，杆体的右端加工有螺纹。 

喷嘴体14的左端和右端分别与喷嘴头10和喷嘴座17同中心螺纹联接，喷嘴体14的左端面和右端面分别垫有喷嘴头部垫圈11和喷嘴中部垫圈16；杆阀12的杆体穿过喷嘴体14的导向孔19，杆阀12的倒锥台与喷嘴体14的锥孔22偶合，杆阀12的杆体与喷嘴体14的导向孔19偶合；复位弹簧13套在杆阀12的杆体上，复位弹簧13的一端紧压在复位孔18的内端端面上，另一端紧压在调整螺母15上，调整螺母15与杆阀12的杆体右端的螺纹联接。 

所述喷油器7中：小直径斜孔20的直径为1.5～2.5mm；喷嘴头部垫圈11和喷嘴中部垫圈16的材质均为铜质材料；喷嘴头10的头部上分布有3~7个小喷孔，直径为1.0～2.5 mm；杆阀12的杆体与喷嘴体14的导向孔19偶合的偶 合间隙为0.002~0.0025mm，杆阀12的杆体与喷嘴体14的导向孔19偶合的偶合长度为20~40mm。 

本实施例采用的隔膜泵2如图3所示，包括出口管23、出口球阀1 、膜片腔24、隔膜泵膜片25、入口球阀3 、入口管26和柱塞机构27。隔膜泵2的右端装有柱塞机构27，隔膜泵2的左端为膜片腔24，膜片腔24的一侧设有入口球阀3，另一侧设有出口球阀1，隔膜泵膜片25位于膜片腔24和柱塞机构27之间，隔膜泵膜片25使柱塞机构27的柱塞偶件和膜片腔24中的燃料完全隔开。 

实施例2 

一种二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统。在靠近复位孔18内壁的内端端面处均匀地开有7~10个小直径斜孔20，小直径斜孔20的直径为0.5～1.5mm；喷嘴头10的头部上分布有6~10个小喷孔，直径为0.1～1.5 mm；杆阀12的杆体与喷嘴体14的导向孔19的偶合长度为30~50mm。 

其余同实施例1. 

本具体实施方式针对二甲醚低粘度、高蒸汽压和易雾化等物性特性，采用与低压共轨燃料喷射系统相匹配的隔膜泵2作为加压泵，不仅解决了由二甲醚低粘性带来的运动副磨损问题，又大幅减少了二甲醚燃料的泄漏量；同时，由于采用与低压共轨燃料喷射系统相匹配的隔膜泵2作为加压泵，将二甲醚燃油从油箱中吸出，从而使其克服管道的阻力，经管路进入二甲醚电控喷射发动机的供油共轨系统中。对于隔膜泵2，由于隔膜泵柱塞偶件自身具有独立强制润滑系统，且柱塞偶件和被加压介质完全由隔膜隔开，不存在介质从柱塞偶件间隙泄漏问题，因此，隔膜泵柱塞偶件的润滑与磨损问题可得到彻底的解决。 

本具体实施方式用隔膜泵2替换常规柴油机高压喷油泵作为燃料加压泵，能有效避免加压环节处偶件的磨损和泄漏，隔膜泵柱塞偶件和被加压介质完全由隔膜隔开，故不存在介质从柱塞偶件间隙泄漏问题；另外，隔膜泵自身具有独立强制润滑系统，因此，隔膜泵柱塞偶件的润滑与磨损问题可得到彻底的解决，也可使可控预混合燃烧成为现实，从而解决均质燃烧着火时刻难以控制的技术障碍。 

本具体实施方式采用的喷油器7为申请人已取得专利权的“一种用于内燃机低粘度燃料的喷嘴”（ZL201010143592.4）专利技术，该专利技术将二甲醚 （DME）燃料由喷嘴座17的中心孔进入至喷嘴体14的复位孔18，经喷嘴体14中的小直径斜孔20进入杆阀12的过渡杆与喷嘴体14的过渡孔21所形成的压力均衡室，调整螺母15的旋入或旋出可设置喷油器7的启喷压力范围，当达到设定压力后将克服复位弹簧13的预紧力而推开杆阀12后进入喷嘴头10，再由喷嘴头10上分布的小喷孔喷出；当DME燃料失去压力后，杆阀12在复位弹簧13的作用下后退，依靠杆阀12的倒锥台与喷嘴体14的锥孔22间的锥面接触形成对DME燃料的密封。 

喷油器7安装在二甲醚发动机上，燃料由喷嘴座17的锥孔22进入至喷嘴体14，经喷嘴体14中均匀分布的5~10个小直径斜孔20进入杆阀12与喷嘴体14所形成的压力均衡室，达到一定压力后克服复位弹簧13的预紧力而推开杆阀后进入喷嘴头10，再由喷嘴头10上分布的3~10个小直径喷孔喷出。燃料失去压力后，杆阀12在复位弹簧13的作用下后退，依靠杆阀12与喷嘴体14的锥面接触形成对燃油的密封。 

本具体实施方式采用的喷油器7经试验表明：DME燃料有99.8%通过小直径斜孔20流经喷嘴体14，仅有0.2%以下的DME燃料通过杆阀12与喷嘴体14的偶合表面流经喷嘴体14，这样对杆阀12与喷嘴体14的偶合表面基本没有冲刷，也就解决了因DME燃料粘度低而造成的喷嘴偶合表面磨损问题；复位弹簧13以及杆阀12与喷嘴体14的锥面接触形式具有自动补偿上述锥面磨损的功能。本具体实施方式采用的喷油器7还能明显减轻内燃机低粘度燃料喷嘴的偶合表面磨损，具有工作寿命长和自动补偿上述锥面磨损功能的特点，从而使本具体实施方式所涉及的内燃机喷嘴适用于粘度较低的燃料。 

因此，该系统具有成本低、容易实施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到顺利应用与推广的特点。 

Claims (3)

1.一种二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统，其特征在于该喷射系统包括隔膜泵(2)、二甲醚油箱(4)、电子控制单元(5)、传感器线束(6)、喷油器(7)、两位两通电磁阀(8)和共轨管(9)；

隔膜泵(2)的入口球阀(3)的入口端通过油管与二甲醚油箱(4)相通，隔膜泵(2)的出口球阀(1)的出口端通过油管与共轨管(9)的进油口相通，共轨管(9)的出油口通过油管和两位两通电磁阀(8)的P口相通，两位两通电磁阀(8)的A口与喷油器(7)的进油口相通，两位两通电磁阀(8)的继电器与电子控制单元(5)的控制器插头连接器联接，电子控制单元(5)的输入电路同传感器线束(6)的线束插接器连接。

2.根据权利要求1所述的二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统，其特征在于所述喷油器(7)包括喷嘴头(10)、喷嘴座(17)、喷嘴体(14)、杆阀(12)、复位弹簧(13)和调整螺母(15)；

喷嘴体(14)的心部自左到右同中心地依次设有锥孔(22)、过渡孔(21)、导向孔(19)和复位孔(18)，在靠近复位孔(18)内壁的内端端面处均匀地开有5～10个小直径斜孔(20)，小直径斜孔(20)至过渡孔(21)的端面处；

杆阀(12)自左到右同中心地依次设有倒锥台、过渡杆和杆体，杆体的右端加工有螺纹；

喷嘴体(14)的左端和右端分别与喷嘴头(10)和喷嘴座(17)同中心螺纹联接，喷嘴体(14)的左端面和右端面分别垫有喷嘴头部垫圈(11)和喷嘴中部垫圈(16)；杆阀(12)的杆体穿过喷嘴体(14)的导向孔(19)，杆阀(12)的倒锥台与喷嘴体(14)的锥孔(22)偶合，杆阀(12)的杆体与喷嘴体(14)的导向孔(19)偶合；复位弹簧(13)套在杆阀(12)的杆体上，复位弹簧(13)的一端紧压在复位孔(18)的内端端面上，另一端紧压在调整螺母(15)上，调整螺母(15)与杆阀(12)的杆体右端的螺纹联接。

3.根据权利要求1所述的二甲醚燃料隔膜泵低压喷射系统，其特征在于所述隔膜泵(2)包括出口管(23)、出口球阀(1)、膜片腔(24)、隔膜泵膜片(25)、入口球阀(3)、入口管(26)和柱塞机构(27)；

隔膜泵(2)的右端装有柱塞机构(27)，隔膜泵(2)的左端为膜片腔(24)，膜片腔(24)的一侧设有入口球阀(3)，另一侧设有出口球阀(1)，隔膜泵膜片(25)位于膜片腔(24)和柱塞机构(27)之间，隔膜泵膜片(25)使柱塞机构(27)的柱塞偶件和膜片腔(24)中的燃料完全隔开。

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