CN202718795U - 用于发动机的水平对置活塞双喷油器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机技术领域的用于发动机的水平对置活塞双喷油器。本实用新型包括两个分别与发动机的燃烧室连接且分别设置于对应的发动机的进气道下方的喷油器，所述喷油器包括液压伺服系统、孔式喷油嘴和电磁阀，液压伺服系统与电磁阀连接，电磁阀控制液压伺服系统中的油路走向，液压伺服系统的油液输出端与孔式喷油嘴连通。本实用新型结构简单，使用方便，且使用寿命长。

Description

用于发动机的水平对置活塞双喷油器

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，具体涉及一种用于发动机的水平对置活塞双喷油器。

背景技术

发动机是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器，通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。、

柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。柴油发动机的优点是功率大、经济性能好。柴油发动机的工作过程与汽油发动机有许多相同的地方，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程。但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，因此可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同。不同之处主要是，柴油发动机气缸中的混合气是压燃的，而不是点燃的。柴油发动机工作时进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度可达500-700℃，压力可达40—50个大气压。活塞接近上止点时，发动机上的高压泵以高压向气缸中喷射柴油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，柴油混合气自行燃烧，猛烈膨胀，产生爆发力，推动活塞下行做功，此时的温度可达1900-2000℃，压力可达60-100个大气压，产生的功率很大，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。

柴油机在节能与二氧化碳排放方面的优势，则是包括汽油机在内的所有热力发动机都无法取代的，因此，先进的小型高速柴油发动机，其排放已经达到欧洲III号的标准，成为“绿色发动机”，目前已经成为欧美许多新轿车的动力装置。

喷油器是柴油机的重要部件之一。喷油器接受ECU送来的喷油脉冲信号，精确地控制燃油喷射量。喷油器是一种加工精度非常高的精密器件，要求其动态流量范围大，抗堵塞和抗污染能力强以及雾化性能好。如何设计一种结构简单，使用方便，使用寿命长的喷油器是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本实用新型的首要目的就在于克服现有排气端轴承所存在的不足，从而提供一种用于发动机的水平对置活塞双喷油器。

本实用新型的用于发动机的水平对置活塞双喷油器，包括两个分别与发动机的燃烧室连接且分别设置于对应的发动机的进气道下方的喷油器，所述喷油器包括液压伺服系统、孔式喷油嘴和电磁阀，液压伺服系统与电磁阀连接，电磁阀控制液压伺服系统中的油路走向，液压伺服系统的油液输出端与孔式喷油嘴连通。

所述液压伺服系统包括油箱、共轨油道、回箱孔道、出腔孔道、推塞孔道、喷油孔道、泄油推阀孔道、控制腔和针阀，共轨油道、回箱孔道、出腔孔道、推塞孔道的一端均与电磁阀连接，共轨油道和回箱孔道的另一端均与油箱连接，出腔孔道、推塞孔道的另一端均与控制腔的一端连接，控制腔的另一端分别与针阀连接，控制腔的另一端分别与泄油推阀孔道的一端连通，泄油推阀孔道的另一端与油箱连通，针阀穿入孔式喷油嘴内部。

所述控制腔中设置有控制柱塞。

所述针阀的活动密封段的横截面为梯形。

所述孔式喷油嘴的油液连通段输入端的宽度小于等于针阀的活动密封段的梯形的较长底边的长度。

所述针阀和控制腔均与高压油泵连接，高压油泵、压力控制阀和油箱依次串联连接。

所述电磁阀是通过永磁转子产生的电流来控制其工作状态。

本实用新型的喷油时刻和喷油量的调整是通过电子触发的喷油器实现的。这些喷油器取代了喷油嘴－帽总成。与已经存在的直喷柴油机中的喷油嘴－帽总成相类似的压具同样被用于气缸顶部，用于安装喷油器，也就是说，共轨的喷油器可以在发动机无需变动的情况下，就安装在已存在的直喷柴油机的气缸顶部。

本实用新型的燃油来自于高压油路，经喷油孔道流向孔式喷油嘴，同时经泄油推阀孔道流向控制腔，控制腔与燃油回路相连。

泄油推阀孔道关闭时，作用于针阀控制柱塞的液压力超过了它在喷油嘴针阀承压面的力，结果，针阀被迫进入阀座且将高压通道与燃烧室隔离，密封。

当喷油器的电磁阀被触发，泄油推阀孔道被打开，这引起控制腔的压力下降，结果，活塞上的液压力也随之下降，一旦液压力降至低于作用于喷油嘴针阀承压面上的力，针阀被打开，燃油经喷油孔喷入燃烧室。这种对喷油嘴针阀的不直接控制采用了一套液压力放大系统，因为快速打开针阀所需的力不能直接由电磁阀产生，所谓的打开针阀所需的控制作用，是通过电磁阀打开泄油孔使得控制腔压力降低，从而打开针阀。

此外，燃油还在针阀和控制柱塞处产生泄漏，控制和泄漏的燃油，通过回油管，会同高压泵和压力控制阀的回油流回油箱。

在发动机的运转和高压泵的产生压力状态下，将喷油器的工作过程划分为四个阶段：

1）喷油器关闭，当有高压时；

2）喷油器打开，开始喷射；

3）喷油器完全打开；

4）喷油器关闭，喷射结束。

这些工作阶段是由于作用于喷油器各零部件的分配力所导致的。发动机停机时，共轨中没有压力时，喷油嘴弹簧使喷油器关闭。

喷油器关闭，即自由状态：在自由状态，电磁阀没有通电，所以它是关着的。

泄油推阀孔道关闭，共轨高压在控制腔建立，同样的压力也存在于喷油嘴的承压腔内。共轨压力作用于控制柱塞的末端面，与喷油嘴弹簧力共同作用，克服由承压腔产生的开启力，维持喷油嘴在关闭位置。

喷油器打开，即开始喷射，喷油器处于它的自由状态，电磁阀通以用于保证它快速打开的峰值电流。

由电磁触发产生的力打开触发器，触发器打开了泄油推阀孔道。几乎同时，较高的拾取电流降至较低的电磁铁所需的维持电流，磁路的磁隙变小使得仅需较小的维持电流使得控制阀保持开启。当泄油推阀孔道打开时，燃油将从控制腔流入位于它上方的空腔，燃油并由此经回油管回到油箱。泄油孔破坏了绝对的压力平衡，最终在控制腔内的压力也下降。这导致控制腔内的压力低于仍与共轨有相同压力水平的喷油嘴承压腔的压力，控制腔内压力的减小，导致作用于控制柱塞上的力的减小，最终喷油嘴针阀打开，喷射开始。

喷油嘴针阀的打开速度取决于流过控制腔的进、泄油孔时的不同流量。控制柱塞到达上方的停止位置，那里仍由在进、出油口之间的燃油流动所产生的缓冲保持着。这时，喷油器喷油嘴完全打开，且燃油以几乎与共轨内的相同压力喷入燃烧室内。喷油器的强制分配与它在打开阶段时相似。

喷油器关闭，即喷射结束：一旦电磁阀不被触发，泄油推阀孔道将关闭。燃油经进油口进入控制腔建立压力，这个压力与共轨内的压力相同，该压力在控制柱塞末端面上产生一个增大的力，此时超过了由承压腔产生的力，所以喷油器针阀关闭。喷油器针阀的关闭速度取决于进油孔的流量，一旦喷油嘴针阀又运动至底部密封位置时，喷射停止。

本实用新型结构简单，使用方便，且使用寿命长。

水平对置活塞柴油机是引擎汽缸分成左右两边，每边2个汽缸，左右两边的活塞作180度的对向运动，这种发动机技术的特点是：

1、发动机活塞平均分布在曲轴两侧，在水平方向上左右运动。使发动机的整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低，车辆行驶更加平稳,发动机安装在整车的中心线上，两侧活塞产生的力矩相互抵消，大大降低车辆在行驶中的振动，便发动机转速得到很大提升，减少噪音。

2、低重心：产生的横向震动容易被支架吸收、有效将全车较重的发动机重心降低，更容易达到整体平衡。

3、低振动：活塞运动的平衡良好，能够180度左右抵消。相比直列式，在曲轴方面所需的平衡配重因素减少，有助转速提升。它能保持650转的低转速，并保证发动机平稳的工作。同样相比其它发动机行式油耗最低。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图。

图2为本实用新型的内部结构剖面示意图。

图3为图2的A-A向视图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

如图1、图2和图3所示，本实用新型的用于发动机的水平对置活塞双喷油器3，包括两个分别与发动机的燃烧室1连接且分别设置于对应的发动机的进气道2下方的喷油器3，所述喷油器3包括液压伺服系统、孔式喷油嘴6和电磁阀7，液压伺服系统与电磁阀7连接，电磁阀7控制液压伺服系统中的油路走向，液压伺服系统的油液输出端与孔式喷油嘴6连通。

所述液压伺服系统包括油箱51、共轨油道52、回箱孔道53、出腔孔道54、推塞孔道55、喷油孔道56、泄油推阀孔道57、控制腔58和针阀59，共轨油道52、回箱孔道53、出腔孔道54、推塞孔道55的一端均与电磁阀7连接，共轨油道52和回箱孔道53的另一端均与油箱51连接，出腔孔道54、推塞孔道55的另一端均与控制腔58的一端连接，控制腔58的另一端分别与针阀59连接，控制腔58的另一端分别与泄油推阀孔道57的一端连通，泄油推阀孔道57的另一端与油箱51连通，针阀59穿入孔式喷油嘴6内部。

所述控制腔58中设置有控制柱塞581。

所述针阀59的活动密封段的横截面为梯形。

所述孔式喷油嘴6的油液连通段输入端的宽度小于等于针阀59的活动密封段的梯形的较长底边的长度。

所述针阀59和控制腔58均与高压油泵81连接，高压油泵81、压力控制阀82和油箱51依次串联连接。

所述电磁阀7是通过永磁转子产生的电流来控制其工作状态。

本实用新型的喷油时刻和喷油量的调整是通过电子触发的喷油器3实现的。这些喷油器3取代了喷油嘴－帽总成。与已经存在的直喷柴油机中的喷油嘴－帽总成相类似的压具同样被用于气缸顶部，用于安装喷油器3，也就是说，共轨的喷油器3可以在发动机无需变动的情况下，就安装在已存在的直喷柴油机的气缸顶部。

本实用新型的燃油来自于高压油路，经喷油孔道56流向孔式喷油嘴6，同时经泄油推阀孔道57流向控制腔58，控制腔58与燃油回路相连。

泄油推阀孔道57关闭时，作用于针阀59控制柱塞581的液压力超过了它在喷油嘴针阀59承压面的力，结果，针阀59被迫进入阀座且将高压通道与燃烧室1隔离，密封。

当喷油器3的电磁阀7被触发，泄油推阀孔道57被打开，这引起控制腔58的压力下降，结果，活塞上的液压力也随之下降，一旦液压力降至低于作用于喷油嘴针阀59承压面上的力，针阀59被打开，燃油经喷油孔喷入燃烧室1。这种对喷油嘴针阀59的不直接控制采用了一套液压力放大系统，因为快速打开针阀59所需的力不能直接由电磁阀7产生，所谓的打开针阀59所需的控制作用，是通过电磁阀7打开泄油孔使得控制腔58压力降低，从而打开针阀59。

此外，燃油还在针阀59和控制柱塞581处产生泄漏，控制和泄漏的燃油，通过回油管，会同高压泵和压力控制阀82的回油流回油箱51。

在发动机的运转和高压泵的产生压力状态下，将喷油器3的工作过程划分为四个阶段：

1）喷油器3关闭，当有高压时；

2）喷油器3打开，开始喷射；

3）喷油器3完全打开；

4）喷油器3关闭，喷射结束。

这些工作阶段是由于作用于喷油器3各零部件的分配力所导致的。发动机停机时，共轨中没有压力时，喷油嘴弹簧使喷油器3关闭。

喷油器3关闭，即自由状态：在自由状态，电磁阀7没有通电，所以它是关着的。

泄油推阀孔道57关闭，共轨高压在控制腔58建立，同样的压力也存在于喷油嘴的承压腔内。共轨压力作用于控制柱塞581的末端面，与喷油嘴弹簧力共同作用，克服由承压腔产生的开启力，维持喷油嘴在关闭位置。

喷油器3打开，即开始喷射，喷油器3处于它的自由状态，电磁阀7通以用于保证它快速打开的峰值电流。

由电磁触发产生的力打开触发器，触发器打开了泄油推阀孔道57。几乎同时，较高的拾取电流降至较低的电磁铁所需的维持电流，磁路的磁隙变小使得仅需较小的维持电流使得控制阀保持开启。当泄油推阀孔道57打开时，燃油将从控制腔58流入位于它上方的空腔，燃油并由此经回油管回到油箱51。泄油孔破坏了绝对的压力平衡，最终在控制腔58内的压力也下降。这导致控制腔58内的压力低于仍与共轨有相同压力水平的喷油嘴承压腔的压力，控制腔58内压力的减小，导致作用于控制柱塞581上的力的减小，最终喷油嘴针阀59打开，喷射开始。

喷油嘴针阀59的打开速度取决于流过控制腔58的进、泄油孔时的不同流量。控制柱塞581到达上方的停止位置，那里仍由在进、出油口之间的燃油流动所产生的缓冲保持着。这时，喷油器3喷油嘴完全打开，且燃油以几乎与共轨内的相同压力喷入燃烧室1内。喷油器3的强制分配与它在打开阶段时相似。

喷油器3关闭，即喷射结束：一旦电磁阀7不被触发，泄油推阀孔道57将关闭。燃油经进油口进入控制腔58建立压力，这个压力与共轨内的压力相同，该压力在控制柱塞581末端面上产生一个增大的力，此时超过了由承压腔产生的力，所以喷油器3针阀59关闭。喷油器3针阀59的关闭速度取决于进油孔的流量，一旦喷油嘴针阀59又运动至底部密封位置时，喷射停止。

用于发动机的水平对置活塞双喷油器3在喷射压力、循环喷油量、喷油规律等高压喷射特性和高低压系统的压力、温度、循环喷油量耦合特性都有创新点。并且成功匹配柴油机达到欧Ⅳ排放法规要求。用于发动机的水平对置活塞双喷油器3研发和试验在得到了喷射压力map、喷射温度map和循环喷油量map的基础上,对显著影响喷射特性的喷射压力、循环喷油量、喷油持续期和供油系数的5大燃油系统参数的响应、以及与各种喷射特性的相关性进行了确定。

燃油喷射系统是一个多参数相互作用的高度复杂的非线性系统。系统的高度复杂性导致了水平对置活塞柴油机开发初期循环喷油量波动的发生。循环喷油量波动的原因划分为三种形式:1)使用寿命周期内系统性能参数变化引起的循环喷油量变化;2)大批量生产中由于制造精度产生的个体之间的循环喷油量不一致;3)由于复杂的液力系统作用引起的燃油喷射系统的单缸循环喷油量波动和不同缸循环喷油量波动。

用于发动机的水平对置活塞双喷油器3在实验设计中对前两种原因，影响循环喷油量波动的关键参数的量化指标进行了试验,为该系统性能的稳定和标定map的一致性提供了保障。

双喷油器3燃油喷射系统是高低压耦合的整体系统,低压系统参数对喷射特性有影响,从面进行了高低压耦合动态喷射特性的研发试验。此双喷油器3高压喷射系统是对低压系统敏感性低的系统。

高低压系统压力、温度和循环喷油量各种特性耦合现象以及强耦合引起的不正常喷射现象。为了消除这种不正常现象,用于发动机的水平对置活塞双喷油器3电喷系统采用加阻尼出油阀和改进低压供油压力的解耦方法,优化阻尼出油阀结构参数和低压系统参数,降低了高压喷射系统对低压系统的敏感性。

对低压系统进行变参数的开发:回油阀工作压力对吸油充分程度影响比输油泵流量敏感,并且不同低压油路对压力波动衰减、相邻缸喷射特性影响也不同。

用于发动机的水平对置活塞双喷油器3燃油喷射系统是一个多输入、多输出、非线性,时变、不稳定的系统。高压喷射过程中大幅值模态出现在燃油系统泵体腔内和高压油管内,喷油器3部分的模态小,满足理想喷射规律的要求。系统低压部分模态的特征频率都在1000Hz以上,对低压系统各缸吸油位置的压力波动影响小,通过高低压系统解耦后的燃油喷射系统低压部分的共振频率模态对高压喷射特性没有影响。

喷油器3是对置喷油，高压达到2000bar，并在缸筒活塞内形成旋转式可燃压缩气体，保证充分的燃烧效果。

Claims (6)

1.一种用于发动机的水平对置活塞双喷油器，其特征在于，包括两个分别与发动机的燃烧室连接且分别设置于对应的发动机的进气道下方的喷油器，所述喷油器包括液压伺服系统、孔式喷油嘴和电磁阀，液压伺服系统与电磁阀连接，电磁阀控制液压伺服系统中的油路走向，液压伺服系统的油液输出端与孔式喷油嘴连通。

2.如权利要求1所述的用于发动机的水平对置活塞双喷油器，其特征在于，所述液压伺服系统包括油箱、共轨油道、回箱孔道、出腔孔道、推塞孔道、喷油孔道、泄油推阀孔道、控制腔和针阀，共轨油道、回箱孔道、出腔孔道、推塞孔道的一端均与电磁阀连接，共轨油道和回箱孔道的另一端均与油箱连接，出腔孔道、推塞孔道的另一端均与控制腔的一端连接，控制腔的另一端分别与针阀连接，控制腔的另一端分别与泄油推阀孔道的一端连通，泄油推阀孔道的另一端与油箱连通，针阀穿入孔式喷油嘴内部。

3.如权利要求2所述的用于发动机的水平对置活塞双喷油器，其特征在于，所述控制腔中设置有控制柱塞。

4.如权利要求2所述的用于发动机的水平对置活塞双喷油器，其特征在于，所述针阀的活动密封段的横截面为梯形；

所述孔式喷油嘴的油液连通段输入端的宽度小于等于针阀的活动密封段的梯形的较长底边的长度。

5.如权利要求2所述的用于发动机的水平对置活塞双喷油器，其特征在于，所述针阀和控制腔均与高压油泵连接，高压油泵、压力控制阀和油箱依次串联连接。

6.如权利要求1所述的用于发动机的水平对置活塞双喷油器，其特征在于，所述电磁阀是通过永磁转子产生的电流来控制其工作状态。

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