一种喷射规律可变的双燃料喷射器
本发明的目的在于提供一种喷射规律可变的双燃料喷射器，属于燃料喷射装置，包括柴油喷射部分、低碳燃料喷射部分，柴油喷射部分、低碳燃料喷射部分均在喷射体内部，柴油喷射部分自上而下包括柴油蓄压腔、1号喷射控制管路协同控制模块、超磁滞电磁控制针阀限位模块、柴油喷嘴部分；低碳燃料喷射部分自上而下包括两级增压模块、低碳燃料热管理蓄压模块、2号喷射控制管路协同控制模块、低碳燃料喷嘴部分。本发明能实现柴油和低碳燃料的独立喷射，并且有效控制喷入气缸内低碳燃料的相态，通过控制喷射压力和针阀升程，实现喷射规律的柔性可变，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，并防止因压力波动导致的针阀二次开启。
发明专利
CN202311524026.1
2023-11-16
CN117365759A
2024-01-09
F02D19/06(2006.01)
哈尔滨工程大学
范立云;张佃浩;礼博;魏云鹏;张瀚文;许菁;王广泽
150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号
黑龙江;23
1.一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：包括柴油喷射部分（A）、低碳燃料喷射部分（B），柴油喷射部分（A）和低碳燃料喷射部分（B）共用紧固帽（15）、蓄压腔壁、热管理腔壁，紧固帽（15）、蓄压腔壁和热管理腔壁自上而下设置，柴油喷射部分（A）还包括自上而下设置的1号喷射控制管路协调控制模块（7）、超磁滞电磁控制针阀限位模块（8）、柴油喷嘴部分（9），低碳燃料喷射部分（B）还包括两级增压模块（10）、2号喷射控制管路协同控制模块（13）、低碳燃料喷嘴部分（14）； 蓄压腔壁和热管理腔壁设置柴油蓄压腔（2），热管理腔壁里设置热管理腔（4）和低碳燃料蓄压腔（12），热管理腔壁的侧方分别设置热管理腔入口（5）和热管理腔出口（6）； 所述1号喷射控制管路协同控制模块（7）包括协同上模块、协同下模块、第一电磁阀（7-1）、1号衔铁（7-2）、1号双通路阀杆（7-4），第一电磁阀（7-1）安装在协同上模块里，1号双通路阀杆（7-4）安装在协同下模块里，1号衔铁固定在1号双通路阀杆（7-4）顶部，第一电磁阀（7-1）里安装1号衔铁复位弹簧（7-3），1号衔铁复位弹簧（7-3）位于1号衔铁（7-2）上方，协同上模块和协同下模块里设置1号进油管路（7-5），1号进油管路（7-5）连通柴油蓄压腔（2），协同下模块里分别设置1号控制油回油管路（7-7）、2号控制油回油管路（7-8）、2号进油管路（7-6），1号双通路阀杆（7-4）为上细下粗的结构，在下部的两侧位置设有第一半回形通路（7-9），第一半回形通路（7-9）与1号进油管路（7-5）、2号进油管路（7-6）、1号控制油回油管路（7-7）、2号控制油回油管路（7-8）相配合； 所述超磁滞电磁控制针阀限位模块（8）包括超磁滞上模块、超磁滞下模块、主副磁极（8-2）、超磁滞材料（8-11）、磁轭（8-1）、磁滞座（8-3）、活塞（8-4）、针阀限位块（8-6），超磁滞上模块位于超磁滞下模块上方，主副磁极（8-2）安装在超磁滞上模块里，主副磁极（8-2）里设置超磁滞材料（8-11），超磁滞材料（8-11）的上下两端分别设置磁轭（8-1）和磁滞座（8-3），磁滞座（8-3）下方设置针阀限位块（8-6），针阀限位块（8-6）下部套有针阀限位复位弹簧（8-12），针阀限位块（8-6）与磁滞座（8-3）之间形成中间腔（8-5），超磁滞上模块里分别设置单向润滑口入口（8-9）、润滑油路（8-8）、中间腔油路（8-7）、1号单向控制油入口（17），单向润滑口入口（8-9）连通润滑油路（8-8），中间腔（8-5）连通中间腔油路（8-7）； 所述柴油喷嘴部分（9）包括柴油针阀（9-1）、中间块（9-7），柴油针阀（9-1）的上部套有柴油针阀复位弹簧（9-4），柴油针阀（9-1）的中部穿过中间块（9-7），中间块（9-7）里设置柴油控制油进油管路（9-2），柴油针阀（9-1）的中部与中间块（9-7）的下方形成柴油针阀控制油腔（9-3），柴油针阀控制油腔（9-3）连通1号单向控制油入口和1号控制油回油管路（7-7），柴油针阀（9-1）与其外部形成柴油压力室，柴油针阀（9-1）底部的下方设置柴油喷孔（9-6），柴油压力室分别连通柴油喷孔（9-6）和2号进油管路（7-6）； 所述两级增压模块（10）包括第二电磁阀（10-1）、活塞上模块、双增压活塞（10-6）、2号衔铁（10-2）、内控制阀杆（10-3）、外控制阀块（10-4），第二电磁阀（10-1）安装在紧固帽（15）里，第二电磁阀（10-1）里安装2号衔铁复位弹簧（10-7），2号衔铁（10-2）固定在内控制阀杆（10-3）的顶部，外控制阀块（10-4）套于内控制阀杆（10-3）的外部，2号衔铁位于2号衔铁复位弹簧下方，双增压活塞（10-6）安装在活塞上模块下方，双增压活塞（10-6）外部套有增压活塞复位弹簧（10-17）； 活塞上模块里设置主增压油回油油路（10-10）、一级增压油回油油路（10-9）、二级增压油回油油路、增压油进油口（10-11）、二级增压油进油油路（10-16），双增压活塞（10-6）与活塞上模块之间分别形成一级增压油腔（10-12）和二级增压油腔（10-15），内控制阀杆（10-3）里设置通孔（10-8），主增压油回油油路（10-10）和一级增压油回油油路（10-9）与通孔（10-8）配合连通或断开，一级增压油腔（10-12）分别连通一级增压油回油油路（10-9）和增压油进油口（10-11），二级增压油进油油路（10-16）与二级增压油腔（10-15）连通，外控制阀块（10-4）上部空间和二级增压油回油油路以及主增压油回油油路（10-10）连通，二级增压油回油油路和主增压油回油油路（10-10）之间设有单向阀（10-14），外控制阀块（10-4）的内部和内控制阀杆（10-3）外部配合位置以及外控制阀块（10-4）和活塞上模块的上下接触面之间均设有密封面； 所述2号喷射控制管路协同控制模块（13）与1号喷射控制管路协同控制模块（7）共用协同上模块和协同下模块，2号喷射控制管路协同控制模块（13）还包括第三电磁阀（13-1）、3号衔铁（13-2）、2号双通路阀杆（13-3），第三电磁阀（13-1）安装在协同上模块里，第三电磁阀（13-1）里安装3号衔铁复位弹簧（13-9），2号双通路阀杆（13-3）安装在协同下模块里，3号衔铁（13-2）固定在2号双通路阀杆（13-3）的顶部，3号衔铁复位弹簧（13-9）位于2号双通路阀杆（13-3）的上方，2号双通路阀杆下部两侧位置设有第二半回形通路（13-8），协同上模块里设置1号进低碳燃料管路（13-4），协同下模块里设置2号进低碳燃料管路（13-5）、3号控制油回油管路（13-6）、4号控制油回油管路（13-7），第二半回形通路（13-8）与1号进低碳燃料管路（13-4）、2号进低碳燃料管路（13-5）、3号控制油回油管路（13-6）、4号控制油回油管路（13-7）相配合。 2.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：所述低碳燃料喷嘴部分（14）与柴油喷嘴部分（9）共用中间块（9-7），低碳燃料喷嘴部分（14）还包括低碳燃料针阀（14-3）、控制腔阀块、凸起阀块，控制腔阀块、凸起阀和中间块（9-7）自上而下依次设置，低碳燃料针阀（14-3）的中部穿过中间块（9-7），低碳燃料针阀（14-3）的上部设置凸起，凸起位于凸起阀块里，凸起上方的低碳燃料针阀（14-3）外部套有低碳燃料针阀复位弹簧（14-4），控制腔阀块里设置低碳燃料针阀控制腔（14-2），低碳燃料针阀（14-3）的下部与其外部形成低碳燃料压力室（14-5），低碳燃料针阀（14-3）底部的下方设置低碳燃料喷孔（14-6），低碳燃料压力室（14-5）分别连通2号进低碳燃料管路（13-5）和低碳燃料喷孔（14-6），低碳燃料针阀控制腔（14-2）分别连通2号控制油进油管路（14-1）和3号控制油回油管路（13-6）。 3.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：第一半回形通路（7-9）上端接口的半径分别与2号控制油回油管路（7-8）的入口以及1号进油管路（7-5）的出口半径一致，下端接口的半径分别与1号控制油回油管路（7-7）出口和2号进油管路（7-6）的入口半径一致，第一半回形通路（7-9）的上端接口与1号进油管路（7-5）的入口、2号控制油回油管路（7-8）的出口的间距和第一半回形通路（7-9）的下端接口与2号进油管路（7-6）的入口、1号控制油回油管路（7-7）的出口的间距一致。 4.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：在喷射准备阶段，1号喷射控制管路协同控制模块（7）和2号喷射控制管路协同控制模块（13）的电磁阀均不通电，1号双通路阀杆（7-4）和2号双通路阀杆（13-3）落座，切断柴油喷射部分（A）和低碳燃料喷射部分（B）的进油和回油通路，柴油压力室（9-5）和低碳燃料压力室（14-5）中没有燃料流入，柴油针阀控制油腔（9-3）和低碳燃料针阀控制腔（14-2）内建压，在柴油针阀复位弹簧（9-4）弹力和柴油针阀控制腔（9-3）内柴油液压力的作用下柴油针阀（9-1）落座，在低碳燃料针阀复位弹簧（14-4）弹力和低碳燃料针阀控制腔（14-2）内低碳燃料液压力的作用下低碳燃料针阀（14-3）落座，不进行喷射。 5.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：柴油喷射部分（A）采用小流量喷射，超磁滞电磁控制针阀限位模块（8）通电，超磁滞材料（8-11）伸长，磁滞座（8-3）压迫活塞（8-4）向下运动，使活塞（8-4）和针阀限位块（8-6）所形成的中间腔（8-5）的压力升高，从而使针阀限位块（8-6）克服复位针阀限位块弹簧（8-12）的弹力下移，1号喷射控制管路协同控制模块（7）通电，1号衔铁（7-2）受到电磁力的作用带动1号双通路阀杆（7-4）向上运动，1号双通路阀杆（7-4）下端两侧的半回形通路（7-9）同时连通1号进油管路（7-5）与2号进油管路（7-6）、1号控制油回油管路（7-7）与2号控制油回油管路（7-8），柴油蓄压腔（2）中的柴油经过1号进油管路（7-5）与2号进油管路（7-6）流入柴油压力室（9-5）中，柴油针阀控制油腔（9-3）内的控制油经过1号控制油回油管路（7-7）、2号控制油回油管路（7-8）流回到油箱中，当柴油针阀控制油腔（9-3）内的压力和柴油针阀复位弹簧（9-4）的弹力形成的合力小于柴油压力室（9-5）内向上的液压力时，柴油针阀（9-1）向上抬起，直至柴油针阀（9-1）的上表面与针阀限位块（8-6）的下表面接触，柴油针阀（9-1）停止运动，喷射流道打开；结束喷射时，1号喷射控制管路协同控制模块（7）断电，1号衔铁（7-2）在1号衔铁复位弹簧（7-3）的作用下带动1号双通路阀杆（7-4）向下运动，同时切断1号进油管路（7-5）与2号进油管路（7-6）、1号控制油回油管路（7-7）与2号控制油回油管路（7-8），柴油压力室（9-5）不再有燃料流入，当柴油针阀控制油腔（9-3）内的压力和柴油针阀复位弹簧（9-4）的弹力大于柴油压力室（9-5）内燃油给柴油针阀（9-1）向上的液压力时，柴油针阀（9-1）重新落座，柴油喷射结束。 6.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：柴油喷射部分（A）采用大流量喷射，超磁滞电磁控制针阀限位模块（8）不通电，活塞（8-4）不动，针阀限位块（8-6）在针阀限位块复位弹簧（8-12）的作用下处于最高位置；1号喷射控制管路协同控制模块（7）通电，1号衔铁（7-2）受到电磁力的作用带动1号双通路阀杆（7-4）向上运动，1号双通路阀杆（7-4）下端第一半回形通路（7-9）同时连通1号进油管路（7-5）与2号进油管路（7-6）、1号控制油回油管路（7-7）与2号控制油回油管路（7-8），柴油蓄压腔（2）中的柴油经过1号进油管路（7-5）与2号进油管路（7-6）流入柴油压力室（9-5）中，柴油针阀控制油腔（9-3）内的控制油经过1号控制油回油管路（7-7）、2号控制油回油管路（7-8）流回到油箱中，当柴油针阀控制油腔（9-3）内的压力和柴油针阀复位弹簧（9-4）的弹力形成的合力小于柴油压力室（9-5）内向上的液压力时，柴油针阀（9-1）向上抬起，喷射流道打开进行大流量喷射；结束喷射时，1号喷射控制管路协同控制模块（7）断电，柴油针阀（9-1）重新落座，柴油喷射结束。 7.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：低碳燃料喷射部分（B）采用基压喷射，两级增压模块（10）不通电，2号衔铁（10-2）落座，一级增压油回油油路（10-9）和主增压油回油油路（10-10）通过内控制阀杆上的通孔（10-8）连通，外控制阀块（10-4）落座于控制阀块座（10-5）的下接触面，之间形成密封腔，一级增压油回油油路（10-9）和二级增压油进油油路（10-16）不连通，二级增压油回油油路（10-13）与主回油油路（10-10）之间连通，一级增压油腔（10-12）和二级增压油腔（10-15）均不建压；2号喷射控制管路协同控制模块（13）通电，3号衔铁（13-2）受到电磁力的作用带动2号双通路阀杆（13-3）向上运动，2号双通路阀杆（13-3）第二半回形通路（13-8）同时连通1号进低碳燃料管路（13-4）与2号进低碳燃料管路（13-5）、3号控制油回油管路（13-6）与4号控制油回油管路（13-7），与热管理腔（4）内的加热液换热过的低碳燃料由低碳燃料蓄压腔（12）经过1号进低碳燃料管路（13-4）与2号进低碳燃料管路（13-5）流入低碳燃料压力室（14-5）中，低碳燃料针阀控制腔（14-2）内的控制油经过3号控制油回油管路（13-6）、4号控制油回油管路（13-7）流回到油箱中，当低碳燃料针阀控制腔（14-2）内的压力和低碳燃料针阀复位弹簧（14-4）的弹力形成的合力小于压力室（14-5）内燃料给低碳燃料针阀（14-3）向上的液压力时，低碳燃料针阀（14-3）向上抬起，开始喷射；结束喷射时，2号喷射控制管路协同控制模块（13）断电，3号衔铁（13-2）落座，带动2号双通路阀杆（13-3）向下运动，低碳燃料压力室（14-5）不再有低碳燃料流入，当低碳燃料针阀控制腔（14-2）内的压力和低碳燃料针阀复位弹簧（14-4）的弹力大于低碳燃料压力室（14-5）内向上的液压力时，低碳燃料针阀（14-3）重新落座，喷射结束。 8.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：低碳燃料喷射部分（B）采用低增压喷射，两级增压模块（10）通低电位，2号衔铁（10-2）受到电磁力的作用带动内控制阀杆（10-3）向上运动，从而断开一级增压油回油油路（10-9）和主增压油回油油路（10-10）的连通，而外控制阀块（10-4）落座于控制阀块座（10-5）的下接触面，之间形成密封腔，一级增压油回油油路（10-9）和二级增压油进油油路（10-6）不连通，二级增压油回油油路（10-13）与主回油油路（10-10）之间连通，一级增压油腔（10-12）开始建压，双增压活塞（10-6）向下运动，低碳燃料蓄压腔（12）内的压力升高，直至低碳燃料蓄压腔（12）内的压力乘以双增压活塞（10-6）的下表面的面积/>加上双增压活塞复位弹簧（10-17）的弹力/>等于一级增压油腔（10-12）内增压油的压力/>乘以它作用在双增压活塞（10-6）上的面积/>时，双增压活塞（10-6）不再运动，即/>，2号喷射控制管路协同控制模块（13）通电，低碳燃料针阀（14-3）抬起，低碳燃料进行低增压喷射，喷射结束时，两级增压模块（10）断电，2号喷射控制管路协同控制模块（13）断电，低碳燃料针阀（14-3）落座，喷射结束。 9.根据权利要求1所述的一种喷射规律可变的双燃料喷射器，其特征是：低碳燃料喷射部分（B）采用高增压喷射，两级增压模块（10）通高电位，2号衔铁（10-2）受到电磁力的作用带动内控制阀杆（10-3）向上运动并进一步的带动外控制阀块（10-4）向上运动，切断一级增压油回油油路（10-9）与主增压油回油油路（10-10）的连通，一级增压油腔（10-12）开始建压，并且二级增压油进油油路（10-16）与一级增压油回油油路（10-9）连通，与外控制阀块（10-4）的上部空间断开，二级增压油腔（10-15）开始建压；双增压活塞（10-6）向下运动，低碳燃料蓄压腔（12）内的压力升高，直至低碳燃料蓄压腔（12）内的压力乘以双增压活塞（10-6）的下表面的面积/>加上双增压活塞复位弹簧（10-17）的弹力/>等于增压油腔内增压油的压力/>乘以它作用在双增压活塞（10-6）上的面积/>时，双增压活塞（10-6）不再运动，即/>，2号喷射控制管路协同控制模块（13）通电，低碳燃料针阀（14-3）抬起，低碳燃料进行高增压喷射，喷射结束时，两级增压模块（10）断电，2号喷射-控制管路协同控制模块（13）断电，低碳燃料针阀（14-3）落座，喷射结束。