CN205383028U - 一种利用ptc热敏陶瓷加热的gdi喷油器 - Google Patents

Abstract

一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器属汽油机燃油喷射系统技术领域，本实用新型中绝缘护套、PTC热敏陶瓷管、导热圆管顺序包裹于针阀下部的外圈，PTC热敏陶瓷管上下端分别与喷油器针阀的凸台之间设有绝缘垫片；正极导线、负极导线上端通过导电碳环及导电弹簧与线束插头连接，下端分别与加热电极正负极相连接，导电碳环Ⅰ与导电碳环Ⅱ用导电弹簧连接；本实用新型属于内部加热，可在较短时间内将喷油器内的燃油加热到较高的温度，燃油喷射效果好，将极大改善缸内直喷汽油机气缸中的喷雾效果，提高冷启动燃烧效率，降低冷启动尾气排放；本实用新型结构简单，无需对内燃机其他系统做大改动。

Description

一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器

技术领域

本实用新型属汽油机燃油喷射系统技术领域，具体涉及一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展，汽车尾气排放大量的有害物质，对人类赖以生存的大气环境造成了严重污染。以汽油为燃料的汽车排放污染物主要来源于内燃机，其有害成分包括：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)以及微粒物质；其中CO、HC和NOx是汽车污染控制的主要成分。

在汽油机冷启动过程，一方面由于气缸内温度低，燃油蒸发困难，混合气形成质量差，不利于发动机点火及快速启动；另一方面，缸内残余废气浓度高，燃烧状况不稳定，容易造成发动机失火等现象。因此，造成大量的未燃HC等排放物，直接排到大气中，对环境产生了严重的污染。在冷启动过程对喷油器进行加热，使喷射燃油温度升高，则有利于形成均匀混合气，促进冷启动过程的点火及快速启动，同时降低污染物的排放。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低廉、易于加工的GDI喷油器，以解决缸内直喷汽油机冷启动过程燃油雾化质量差，污染物排放高等问题，从而获得更好的经济性和排放性能。

本实用新型由底板1、绝缘套环Ⅰ2、绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5、绝缘套环Ⅱ6、衔铁7、限位套环Ⅰ8、线圈支架9、回位弹簧10、套管11、绝缘槽12、壳体13、密封圈限位环14、密封圈15、滤网16、连接套管17、线束插头18、加热电极负极导线19、加热电极正极导线20、导电碳环Ⅰ21、导电弹簧22、导电碳环Ⅱ23、绝缘环槽24、电磁线圈导线25、套管26、电磁线圈27、限位套环Ⅱ28、加热电极正极29、针阀30、加热电极负极31、限位套管32组成，其中连接套管17、套管11、自上而下镶嵌于喷油器壳体13内；连接套管17中的空腔以及套管11中的空腔自上而下依次设置针阀30、回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28，且回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28均套于针阀30上；限位套环Ⅰ8和限位套环Ⅱ28与针阀30固接，用来限制衔铁7的滑动；回位弹簧10上端由套管11的凸台限位，下端由限位套环Ⅰ8限位；在喷油器壳体13左边靠上的位置布置套管26，将连接电磁线圈27的电磁线圈导线25置于套管26中，电磁线圈导线25上端与线束插头18相连；限位套管32固接于喷油器壳体13的底端；设有喷孔的底板1固接于限位套管32的中心孔中。

在不影响针阀30结构强度的前提下，将所述的绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5按自内而外的顺序包裹于针阀30下部外圈；PTC热敏陶瓷管4与导热圆管5之间涂有导热的绝缘漆；PTC热敏陶瓷管4上部设置环状的加热电极正极29，下部设置环状的加热电极负极31；绝缘护套3和PTC热敏陶瓷管4上部设置绝缘套环Ⅱ6，下部设置另一绝缘套环Ⅰ2，用于保证加热系统的安全；在套管11上部开一个环形凹槽，在环形凹槽内安装一个导电碳环Ⅱ23，在导电碳环Ⅱ23和套管11之间设置一绝缘环槽24,通过导线将连导电碳环Ⅱ23与线束插头18相连；在针阀30头部与套管11上的凹槽相对应部位安装导电碳环Ⅰ21，通过加热电极正极导线20、加热电极负极导线19分别与加热电极正极29、加热电极负极31相连，加热电极负极导线19、加热电极正极导线20穿过针阀30内部；导电碳环Ⅰ21与导电碳环Ⅱ23用导电弹簧22连接。

一种利用正温度系数热敏电阻陶瓷(PTC热敏陶瓷)加热冷启动过程的汽油的GDI喷油器，是将PTC热敏陶瓷做成的套管安装在针阀30下部，可以有效提高喷油器内喷射燃油温度，提高汽油机冷启动性能，降低冷启动排放。

PTC(positivetemperaturecoefficient)热敏陶瓷在某一定的温度范围内时，它的电阻率基本保持不变或仅有很小的变化，而当温度达到材料的居里温度附近时，材料的电阻率会在几度或几十度狭窄的温度范围内迅速增大10³～10⁹数量级，接近绝缘体。

PTC热敏陶瓷的电阻-温度特性可描述为：开始时，随温度升高电阻阻值几乎保持不变，当温度升高到某一温度值时(居里温度)，材料阻值急剧升高。此特性使它具有定温发热的用途，因此它是一个自控温的定温发热体。PTC材料不同，居里温度变化很大，最高可达350°C。它的主要特点为：不像电阻丝会过热而是自控温恒温发热，当环境温度上升，它的发热功率会下降(节能)，工作电压从几十伏到220伏之间，不需串电阻，升温快，从几秒到1～2分钟。通过安装在针阀30下部的PTC热敏陶瓷管加热喷油器内的燃油，使其温度升高，有利于使燃油喷雾细化，以此改善发动机的冷起动、燃烧和排放。

PTC热敏陶瓷为正温度系数热敏电阻陶瓷的简称。

利用热敏电阻陶瓷加热的GDI喷油器，为了保证加热系统的安全，首先在针阀30下部覆盖一个绝缘护套3；在绝缘护套3外部直接覆盖厚度为3毫米的PTC热敏陶瓷管4，PTC热敏陶瓷管外部覆盖起加热作用的导热圆管5，PTC热敏陶瓷管4与导热圆管5之间为导热的电绝缘漆；PTC热敏陶瓷管4通过加热电极正极导线20和加热电极负极导线19与线束插头18连接,如果接通外部电源，PTC热敏陶瓷管即可工作；关闭外部电源后，PTC热敏陶瓷管停止工作；

采用上述结构后，本实用新型有以下优点和效果：

1.本实用新型利用PTC热敏陶瓷作为加热材料直接加热GDI喷油器下端型腔内的燃油，可以由所选PTC热敏陶瓷的居里点和阻温特性控制燃油喷射系统的温度。这样系统的加热效果可以得到有效的控制。

2.本实用新型由于加热装置安装在针阀上，属于喷油器内部加热，相对于其他外部加热装置，具有更高的加热效率。由于PTC热敏陶瓷具有较高的加热效率，可以在很短的时间内将喷油器内的燃油加热到一定的温度，获得较好的燃油喷射效果。

3.本实用新型最终将极大改善缸内直喷汽油机气缸中的喷雾效果，提高冷启动燃烧效率，降低冷启动尾气排放。

4.本实用新型结构简单，只需对喷油器做局部改动，无需对内燃机其他系统做大的改动。

附图说明

图1为利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器的结构示意图。

其中：1.底板2.绝缘套环Ⅰ3.绝缘护套4.PTC热敏陶瓷管5.导热圆管6.绝缘套环Ⅱ7.衔铁8.限位套环Ⅰ9.线圈支架10.回位弹簧11.套管12.绝缘槽13.壳体14.密封圈限位环15.密封圈16.滤网17.连接套管18.线束插头19.加热电极负极导线20.加热电极正极导线21.导电碳环Ⅰ22.导电弹簧23.导电碳环Ⅱ24.绝缘环槽25.电磁线圈导线26.套管27.电磁线圈28.限位套环Ⅱ29.加热电极正极30.针阀31.加热电极负极32.限位套管

具体实施方式

图1所示为本实用新型利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器的具体实施方案。

本实用新型由底板1、绝缘套环Ⅰ2、绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5、绝缘套环Ⅱ6、衔铁7、限位套环Ⅰ8、线圈支架9、回位弹簧10、套管11、绝缘槽12、壳体13、密封圈限位环14、密封圈15、滤网16、连接套管17、线束插头18、加热电极负极导线19、加热电极正极导线20、导电碳环Ⅰ21、导电弹簧22、导电碳环Ⅱ23、绝缘环槽24、电磁线圈导线25、套管26、电磁线圈27、限位套环Ⅱ28、加热电极正极29、针阀30、加热电极负极31、限位套管32组成，其中连接套管17、套管11、自上而下镶嵌于喷油器壳体13内；连接套管17中的空腔以及套管11中的空腔自上而下依次设置针阀30、回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28，且回位弹簧10、限位套环Ⅰ8、衔铁7、限位套环Ⅱ28均套于针阀30上；限位套环Ⅰ8和限位套环Ⅱ28与针阀30固接，用来限制衔铁7的滑动；回位弹簧10上端由套管11的凸台限位，下端由限位套环Ⅰ8限位；在喷油器壳体13左边靠上的位置布置套管26，将连接电磁线圈27的电磁线圈导线25置于套管26中，电磁线圈导线25上端与线束插头18相连；限位套管32固接于喷油器壳体13的底端；设有喷孔的底板1固接于限位套管32的中心孔中。

在不影响针阀30结构强度的前提下，将所述的绝缘护套3、PTC热敏陶瓷管4、导热圆管5按自内而外的顺序包裹于针阀30下部外圈；PTC热敏陶瓷管4与导热圆管5之间涂有导热的绝缘漆；PTC热敏陶瓷管4上部设置环状的加热电极正极29，下部设置环状的加热电极负极31；绝缘护套3和PTC热敏陶瓷管4上部设置绝缘套环Ⅱ6，下部设置另一绝缘套环Ⅰ2，用于保证加热系统的安全；在套管11上部开一个环形凹槽，在环形凹槽内安装一个导电碳环Ⅱ23，在导电碳环Ⅱ23和套管11之间设置一绝缘环槽24,通过导线将连导电碳环Ⅱ23与线束插头18相连；在针阀30头部与套管11上的凹槽相对应部位安装导电碳环Ⅰ21，通过加热电极正极导线20、加热电极负极导线19分别与加热电极正极29、加热电极负极31相连，加热电极负极导线19、加热电极正极导线20穿过针阀30内部；导电碳环Ⅰ21与导电碳环Ⅱ23用导电弹簧22连接。

PTC热敏陶瓷管4通过加热电极正极导线20和加热电极负极导线19与线束插头18连接,此时如果接通外部电源，PTC热敏陶瓷管4即可工作；PTC热敏陶瓷管4快速发热，使相邻的导热圆管5温度升高；导热圆管5与喷油器壳体13的下部壳体之间腔内的燃油以较大的受热面积被加热，加热速度快，达到具有良好雾化效果所需温度的加热时间短，有利于汽油机的快速启动；断开外部电源时，PTC热敏陶瓷管4停止工作；

燃油从燃油共轨管通过且经过进油管中的滤网16进入到喷油器内部油腔内，然后顺着衔衔铁7流通孔进入针阀30与喷油器壳体13下部间的型腔内。

在汽车冷启动时，电瓶或经升压后的电路连通PTC热敏陶瓷管4的加热电极正负极29、31.此时PTC热敏陶瓷电阻R(t)很低，供电电压U是一恒定值。所以PTC热敏陶瓷的发热功率为P＝U²/R(t)。在PTC陶瓷通电的短暂时间内，PTC热敏陶瓷发出大量热，同时居里点升高。PTC热敏陶瓷管4发出的大量热通过与之相邻的导热圆管5被喷油器下端型腔内的燃油吸收，使型腔内的燃油在较短时间内温度升高。

Claims (1)

1.一种利用PTC热敏陶瓷加热的GDI喷油器由底板(1)、绝缘套环Ⅰ(2)、绝缘护套(3)、PTC热敏陶瓷管(4)、导热圆管(5)、绝缘套环Ⅱ(6)、衔铁(7)、限位套环Ⅰ(8)、线圈支架(9)、回位弹簧(10)、套管(11)、绝缘槽(12)、壳体(13)、密封圈限位环(14)、密封圈(15)、滤网(16)、连接套管(17)、线束插头(18)、加热电极负极导线(19)、加热电极正极导线(20)、导电碳环Ⅰ(21)、导电弹簧(22)、导电碳环Ⅱ(23)、绝缘环槽(24)、电磁线圈导线(25)、套管(26)、电磁线圈(27)、限位套环Ⅱ(28)、加热电极正极(29)、针阀(30)、加热电极负极(31)、限位套管(32)组成，其中连接套管(17)、套管(11)、自上而下镶嵌于喷油器壳体(13)内；连接套管(17)中的空腔以及套管(11)中的空腔自上而下依次设置针阀(30)、回位弹簧(10)、限位套环Ⅰ(8)、衔铁(7)、限位套环Ⅱ(28)，且回位弹簧(10)、限位套环Ⅰ(8)、衔铁(7)、限位套环Ⅱ(28)均套于针阀(30)上；限位套环Ⅰ(8)和限位套环Ⅱ(28)与针阀(30)固接，用来限制衔铁(7)的滑动；回位弹簧(10)上端由套管(11)的凸台限位，下端由限位套环Ⅰ(8)限位；在喷油器壳体(13)左边靠上的位置布置套管(26)，将连接电磁线圈(27)的电磁线圈导线(25)置于套管(26)中，电磁线圈导线(25)上端与线束插头(18)相连；限位套管(32)固接于喷油器壳体(13)的底端；设有喷孔的底板(1)固接于限位套管(32)的中心孔中；其特征在于绝缘护套(3)、PTC热敏陶瓷管(4)、导热圆管(5)按自内而外的顺序包裹于针阀(30)下部外圈；PTC热敏陶瓷管(4)与导热圆管(5)之间涂有导热的绝缘漆；PTC热敏陶瓷管(4)上部设置环状的加热电极正极(29)，下部设置环状的加热电极负极(31)；绝缘护套(3)和PTC热敏陶瓷管(4)上部设置绝缘套环Ⅱ(6)，下部设置另一绝缘套环Ⅰ(2)，用于保证加热系统的安全；在套管(11)上部开一个环形凹槽，在环形凹槽内安装一个导电碳环Ⅱ(23)，在导电碳环Ⅱ(23)和套管(11)之间设置一绝缘环槽(24),通过导线将连导电碳环Ⅱ(23)与线束插头(18)相连；在针阀(30)头部与套管(11)上的凹槽相对应部位安装导电碳环Ⅰ(21)，通过加热电极正极导线(20)、加热电极负极导线(19)分别与加热电极正极(29)、加热电极负极(31)相连，加热电极负极导线(19)、加热电极正极导线(20)穿过针阀(30)内部；导电碳环Ⅰ(21)与导电碳环Ⅱ(23)用导电弹簧(22)连接。