双阀控制双路喷射热管理可控的氨燃料喷射器
本发明的目的在于提供双阀控制双路喷射热管理可控的氨燃料喷射器，属于燃料喷射装置领域，可进行双路喷射，满足氨燃料大流量喷射要求，又能充分利用缸内空间加强喷入的氨燃料与空气的混合作用，形成氨/空气混合气大范围分布，结合双电磁阀控制实现混合气可控，改善缸内燃烧情况。通过双电磁阀控制，可以根据发动机工况在单路喷射、双路喷射工作模式之间切换，实现氨喷射量、喷射定时及喷氨率的灵活、精确控制。热管理工质管路的通断由外喷嘴控制阀控制，仅在外喷嘴控制阀打开，外层喷嘴开始喷射时，热管理工质管路连通，引入冷却介质，防止外层氨燃料被过度冷却，同时避免了部分能源的浪费。
发明专利
CN202311524040.1
2023-11-16
CN117365791A
2024-01-09
F02M21/02(2006.01)
哈尔滨工程大学
范立云;吴岳霖;礼博;魏云鹏;许菁;王广泽;沈崇崇
150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号
黑龙江;23
1.双阀控制双路喷射热管理可控的氨燃料喷射器，其特征是：包括喷射器体外壳（3）、量孔板（8）、电磁阀帽（1）、双电磁阀组件（2）、控制活塞组件（6）、喷嘴帽（4）和喷嘴组件（7），喷射器体外壳（3）的上部位于喷嘴帽（4）上方，喷射器体外壳（3）的底部位于喷嘴帽（4）内部，量孔板（8）、双电磁阀组件（2）自上而下安装在喷射器体外壳（3）里，电磁阀帽（1）位于量孔板（8）上方，喷嘴组件（7）安装在喷嘴帽（4）里，控制活塞组件（6）的上部安装在喷射器体外壳（3）里，其下部安装在喷嘴帽（4）里； 电磁阀帽（1）里设置单向进氨口a（5）和总进氨路，单向进氨口a（5）连通总进氨路；所述双电磁阀组件（2）包括自上而下设置的针阀喷射控制阀体（10）、电磁阀体（11）、上外喷嘴控制阀体（14）和下外喷嘴控制阀体（17），量孔板（8）位于针阀喷射控制阀体（10）上方，电磁阀体（11）里设置针阀喷射电磁铁（24）与外喷嘴电磁铁（12），针阀喷射电磁铁（24）与外喷嘴电磁铁（12）上下对称安装并通过电磁阀体（11）隔开，针阀喷射电磁铁（24）里安装针阀喷射控制阀复位弹簧（23），外喷嘴电磁铁（12）里安装外喷嘴控制阀复位弹簧（13），针阀喷射控制阀体（10）里设置针阀喷射控制阀（21）、针阀喷射控制阀衔铁（22）、针阀回氨路（9），针阀喷射控制阀衔铁（22）安装于针阀喷射控制阀（21）下端，电磁阀体（11）和下外喷嘴控制阀体（17）设置外喷嘴控制阀衔铁（25）、外喷嘴控制阀（28），外喷嘴控制阀衔铁（25）安装在外喷嘴控制阀（28）上端，针阀喷射控制阀复位弹簧（23）位于针阀喷射控制阀衔铁（22）与电磁阀体（11）之间，外喷嘴控制阀复位弹簧（13）位于电磁阀体（11）与外喷嘴控制阀衔铁（25）之间；量孔板（8）里设置针阀回氨节流孔（19）和进氨路a（20），针阀喷射控制阀（21）被针阀喷射控制阀复位弹簧（23）压紧在量孔板（8）上，密封针阀回氨节流孔（19），进氨路a（20）连通总进氨路；喷嘴控制阀（28）被外喷嘴控制阀复位弹簧（13）向下压紧，分别与上外喷嘴控制阀体（14）和下外喷嘴控制阀体（17）形成锥面密封；上外喷嘴控制阀体（14）里设置热管理工质管路a（15）、热管理工质管路b（16）、热管理工质管路c（26）、热管理工质管路d（27）、进氨支路a（29），外喷嘴控制阀（28）的上部为细端，外喷嘴控制阀（28）的下部为粗端，细端、粗端和上外喷嘴控制阀体（14）形成热管理工质腔，热管理工质管路a（15）和热管理工质管路c（26）均连通热管理工质腔；下外喷嘴控制阀体（17）里设置控制活塞进氨路（30）和外喷嘴控制阀回氨路（18）； 所述控制活塞组件（6）包括控制活塞体（31）、中间块（38）、控制活塞（32）和连接体（33），控制活塞体（31）、中间块（38）自上而下设置，连接体（33）的下部安装在中间块（38）里，控制活塞（32）安装在控制活塞体（31）里，控制活塞（32）位于连接体（33）上方，控制活塞体（31）里设置进氨支路b（36），控制活塞体（31）与控制活塞（32）顶端形成控制活塞液压腔（35），进氨支路b（36）分别连通总进氨路和控制活塞液压腔（35），控制活塞体（31）、中间块（38）与控制活塞（32）底部形成控制活塞控制腔（37），控制活塞控制腔（37）与控制活塞进氨路（30）连通； 所述喷嘴组件（7）包括喷嘴过渡块（40）、喷嘴中间块（52）、外喷嘴上行块（39）、外喷嘴下行块（54）、喷嘴螺帽（53）和针阀（43），喷嘴过渡块（40）、喷嘴中间块（52）、喷嘴螺帽（53）自上而下安装，喷嘴螺帽（53）与喷嘴中间块（52）之间通过螺纹固定，外喷嘴上行块（39）和外喷嘴下行块（54）自上而下安装在喷嘴过渡块（40）和喷嘴中间块（52）内部，构成外喷嘴组件，外喷嘴组件与喷嘴中间块（52）和喷嘴帽（4）之间形成进氨路c（44），为外层喷射供氨，喷嘴块（52）侧面安装单向进氨口b（42），单向进氨口b（42）连通进氨路c（44），外喷嘴组件内部中空并安装针阀（43），外喷嘴上行块（39）、针阀（43）与喷嘴中间块（52）之间形成外喷嘴液压腔（51），外喷嘴上行块（39）与喷嘴中间块（52）之间安装外喷嘴复位弹簧（50），外喷嘴上行块（39）和针阀（43）之间安装针阀复位弹簧（47），针阀（43）、喷嘴中间块（52）与喷嘴螺帽（53）之间形成喷氨路（45），外喷嘴上行块（39）里设置进氨路b（41），单向进氨口b（42）通过进氨路b（41）与喷氨路（45）连通，为内层喷射供氨，针阀（43）底端与喷嘴螺帽（53）形成锥面密封，喷嘴螺帽（53）下端开有压力室（46），连通喷嘴螺帽底部的喷孔（55），针阀（43）上端与外喷嘴上行块（39）之间形成针阀控制腔（48），单向进氨口a（5）通过总进氨路、进氨路a（20）和进氨支路c（49）向针阀控制腔（48）内供氨。 2.根据权利要求1所述的双阀控制双路喷射热管理可控的氨燃料喷射器，其特征是：低负荷工况时，选择仅外层喷射，外喷嘴电磁铁（12）未上电时，外喷嘴控制阀衔铁（25）在外喷嘴控制阀复位弹簧（13）的作用下紧压在上外喷嘴控制阀体（14）上，外喷嘴控制阀（28）分别与上外喷嘴控制阀体（14）和下外喷嘴控制阀体（17）形成锥面密封，热管理工质管路a（15）、c（26）与热管理工质管路b（16）、d（27）之间断开，同时控制活塞进氨路（30）与外喷嘴控制阀回氨路（18）之间断开；单向进氨口a（5）通过进氨路a（20）、进氨支路a（29）和控制活塞控制腔进氨路（30）向控制活塞控制腔（37）供氨，通过进氨路a（20）、进氨支路b（36）向控制活塞液压腔（35）供氨，外喷嘴组件在外喷嘴复位弹簧（50）的作用下与喷嘴帽（4）形成锥面密封，喷射器外层处于关闭状态；喷射器外层喷氨时，外喷嘴电磁铁（12）通电，外喷嘴控制阀衔铁（25）受电磁力吸引克服外喷嘴控制阀复位弹簧（13）的作用向上移动，带动外喷嘴控制阀（28）向上打开热管理工质管路a（15）、热管理工质管路c（26）与热管理工质管路b（16）、热管理工质管路d（27），通入的冷却介质对喷氨路（45）中的氨燃料进行冷却；外喷嘴控制阀（28）向上压紧在上外喷嘴控制阀体（14）底部，形成密封，断开进氨支路a（29）与控制活塞控制腔进氨路（30），停止向控制活塞控制腔（37）供氨，并打开控制活塞进氨路（30）与外喷嘴控制阀回氨路（18），使控制活塞控制腔（37）中的氨燃料将通过控制活塞进氨路（30）流入外喷嘴控制阀回氨路（18），控制活塞（32）受到向下的液压合力作用，带动连接体（33）和外喷嘴组件克服外喷嘴复位弹簧（50）的作用向下运动，打开外喷嘴组件与喷嘴帽（4）的密封，氨燃料通过进氨路c（44）喷入气缸；外层喷氨结束时，外喷嘴电磁铁（12）断电，外喷嘴控制阀衔铁（25）与外喷嘴控制阀（28）在外喷嘴控制阀复位弹簧（13）的作用下复位，外喷嘴控制阀（28）重新与上外喷嘴控制阀体（14）和下外喷嘴控制阀体（17）形成锥面密封，断开热管理工质管路a（15）、热管理工质管路c（26）与热管理工质管路b（16）、热管理工质管路d（27），控制活塞进氨路（30）与外喷嘴控制阀回氨路（18）之间断开，进氨支路a（29）与控制活塞控制腔进氨路（30）重新连通，控制活塞控制腔（37）停止通过外喷嘴控制阀回氨路（18）回氨，单向进氨口a（5）开始通过进氨路a（20）、进氨支路a（29）和控制活塞控制腔进氨路（30）向控制活塞控制腔（37）供氨；外喷嘴组件在外喷嘴复位弹簧（50）的作用下复位，带动连接体（33）与控制活塞（32）上移，外喷嘴下行块（54）与喷嘴帽（4）密封，关闭进氨路c（44），外层停止喷射。 3.根据权利要求1所述的双阀控制双路喷射热管理可控的氨燃料喷射器，其特征是：低负荷工况时，选择仅内层喷射，喷射器针阀关闭时，针阀喷射电磁铁（24）不上电，针阀喷射控制阀（21）在针阀喷射控制阀复位弹簧（23）的作用下压紧在量孔板（8）上，密封针阀回氨节流孔（19），单向进氨口a（5）通过进氨路（20）和进氨支路c（49）向针阀控制腔（48）内供氨，此时针阀（43）所受向下的液压力与针阀复位弹簧（47）合力大于向上的液压力，针阀（43）紧靠在喷嘴螺母（53）上，形成锥面密封；针阀喷射开始时，针阀喷射电磁铁（24）通电，针阀喷射控制阀衔铁（22）受电磁力吸引，带动针阀喷射控制阀（21）克服针阀喷射控制阀复位弹簧（23）作用向下移动，针阀喷射控制阀（21）打开针阀回氨节流孔（19），针阀控制腔（48）中的氨燃料通过针阀控制腔节流孔（34）、针阀回氨路（9）和针阀回氨节流孔（19）回流至低压管路，单向进氨口a（5）通过进氨路（20）和进氨支路c（49）向针阀控制腔（48）内供氨，针阀回氨节流孔（19）的直径大于进氨支路c（49）的直径，回氨的流量大于供氨的流量，针阀（43）所受向上的液压力大于向下的液压力与针阀复位弹簧（47）的合力，针阀（43）抬起，打开压力室（46）和喷孔（55）；单向进氨口b（42）通过进氨路b（41）为喷氨路（45）供氨，再通过压力室（46），从喷孔（55）喷入缸内；针阀喷射结束时，针阀喷射电磁铁（24）断电，针阀喷射控制阀衔铁（22）与针阀喷射控制阀（21）在针阀喷射控制阀复位弹簧（23）作用下重新落座，密封针阀回氨节流孔（19），针阀控制腔（48）停止回氨，氨燃料继续从进氨支路c（49）补充到针阀控制腔（48），针阀（43）落座，密封压力室（46）和喷孔（55），针阀（43）停止喷氨。 4.根据权利要求1所述的双阀控制双路喷射热管理可控的氨燃料喷射器，其特征是：高负荷工况时，外喷嘴电磁铁（12）、针阀喷射电磁铁（24）均通电，外层和内层同时喷射，外层喷嘴喷射同时引入热管理工质，氨燃料被冷却为液氨喷入。