專利名稱：一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于燃料噴射系統(tǒng)領(lǐng)域。具體涉及一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壓燃式內(nèi)燃機(jī)一般采用柴油作燃料，但柴油機(jī)的尾氣不僅對(duì)環(huán)境污染大，且價(jià)格也越來(lái)越高，故人們研究出來(lái)源廣泛的柴油替代燃料一二甲醚(DME)。二甲醚具有低粘度、高蒸汽壓和易霧化等物性，要直接將它噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中，需在噴射系統(tǒng)采取一系列特殊措施。如在已有技術(shù)中，二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)主要有高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)和泵一管一嘴燃油噴射系統(tǒng)，上述系統(tǒng)采用高壓噴油泵作為燃料加壓泵，容易導(dǎo)致加壓環(huán)節(jié)處偶件的磨損和燃料泄漏。目前，為改善燃料的潤(rùn)滑性能、減緩供油系統(tǒng)中噴油器針閥偶件的磨損，人們雖采用了添加潤(rùn)滑劑的方法，但會(huì)增加使用成本，且潤(rùn)滑劑不能充分燃燒，亦會(huì)造成新的污染。故現(xiàn)有系統(tǒng)不利于超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應(yīng)用與推廣。均質(zhì)壓燃(HomogenousCharge Compression Ignition,簡(jiǎn)稱HCCI)是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣和壓縮過(guò)程形成均質(zhì)混合氣，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到壓縮上止點(diǎn)附近時(shí)，混合氣由于受到壓縮而達(dá)到自燃溫度，發(fā)生快速的高溫化學(xué)反應(yīng)釋放出大量熱能的一種燃燒方式。采用HCCI燃燒方式可使發(fā)動(dòng)機(jī)具有高的熱效率和低的顆粒(PM)和NOx排放，被人們稱為內(nèi)燃機(jī)的“第3種燃燒方式”，但HCCI還未從根本上解決兩個(gè)技術(shù)難題混合氣形成和燃燒控制(含著火時(shí)刻和燃燒速度)，因此HCCI燃燒技術(shù)目前只局限在內(nèi)燃機(jī)的中低負(fù)荷范圍內(nèi)應(yīng)用。[金亨俊，冠洙，李昌智.利用一個(gè)窄的噴射角和先進(jìn)的噴油提前角降低二甲醚均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放研究·燃料加工技術(shù)，2011，92:1756-1763]
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種成本低、容易實(shí)施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應(yīng)用與推廣的二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是該噴射系統(tǒng)包括隔膜泵、二甲醚油箱、電子控制單元、傳感器線束、噴油器、兩位兩通電磁閥和共軌管。隔膜泵的入口球閥的入口端通過(guò)油管與二甲醚油箱相通，隔膜泵的出口球閥的出口端通過(guò)油管與共軌管的進(jìn)油口相通，共軌管的出油口通過(guò)油管和兩位兩通電磁閥的P 口相通，兩位兩通電磁閥的A 口與噴油器的進(jìn)油口相通，兩位兩通電磁閥的繼電器與電子控制單元的控制器插頭連接器聯(lián)接，電子控制單元的輸入電路同傳感器線束的線束插接器連接。所述噴油器包括噴嘴頭、噴嘴座、噴嘴體、桿閥、復(fù)位彈簧和調(diào)整螺母。噴嘴體的心部自左到右同中心地依次設(shè)有錐孔、過(guò)渡孔、導(dǎo)向孔和復(fù)位孔，在靠近復(fù)位孔內(nèi)壁的內(nèi)端端面處均勻地開(kāi)有5 10個(gè)小直徑斜孔，小直徑斜孔至過(guò)渡孔的端面處；桿閥自左到右同中心地依次設(shè)有倒錐臺(tái)、過(guò)渡桿和桿體，桿體的右端加工有螺紋。噴嘴體的左端和右端分別與噴嘴頭和噴嘴座同中心螺紋聯(lián)接，噴嘴體的左端面和右端面分別墊有噴嘴頭部墊圈和噴嘴中部墊圈；桿閥的桿體穿過(guò)噴嘴體的導(dǎo)向孔，桿閥的倒錐臺(tái)與噴嘴體的錐孔偶合，桿閥的桿體與噴嘴體的導(dǎo)向孔偶合；復(fù)位彈簧套在桿閥的桿體上，復(fù)位彈簧的一端緊壓在復(fù)位孔的內(nèi)端端面上，另一端緊壓在調(diào)整螺母上，調(diào)整螺母與桿閥的桿體右端的螺紋聯(lián)接。所述隔膜泵包括出口管、出口球閥、膜片腔、隔膜泵膜片、入口球閥、入口管和柱塞機(jī)構(gòu)。隔膜泵的右端裝有柱塞機(jī)構(gòu)，隔膜泵的左端為膜片腔，膜片腔的一側(cè)設(shè)有入口球閥，另一側(cè)設(shè)有出口球閥，隔膜泵膜片位于膜片腔和柱塞機(jī)構(gòu)之間，隔膜泵膜片使柱塞機(jī)構(gòu)的柱塞偶件和膜片腔中的燃料完全隔開(kāi)。由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型針對(duì)二甲醚低粘度、高蒸汽壓和易霧化等物性特性，采用與低壓共軌燃料噴射系統(tǒng)相匹配的隔膜泵作為加壓泵，不僅解決了由二甲醚 低粘性帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)副磨損問(wèn)題，又大幅減少了二甲醚燃料的泄漏量；同時(shí)，由于采用與低壓共軌燃料噴射系統(tǒng)相匹配的隔膜泵作為加壓泵，將二甲醚燃油從燃油箱中吸出，從而使其克服管道的阻力，經(jīng)管路進(jìn)入二甲醚電控噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的供油共軌系統(tǒng)中。對(duì)于隔膜泵，由于隔膜泵柱塞偶件自身具有獨(dú)立強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，且柱塞偶件和被加壓介質(zhì)完全由隔膜隔開(kāi)，不存在介質(zhì)從柱塞偶件間隙泄漏問(wèn)題，因此，隔膜泵柱塞偶件的潤(rùn)滑與磨損問(wèn)題可得到徹底的解決。本實(shí)用新型用隔膜泵替換常規(guī)柴油機(jī)高壓噴油泵作為燃料加壓泵，能有效避免加壓環(huán)節(jié)處偶件的磨損和泄漏，隔膜泵柱塞偶件和被加壓介質(zhì)完全由隔膜隔開(kāi)，故不存在介質(zhì)從柱塞偶件間隙泄漏問(wèn)題；另外，隔膜泵自身具有獨(dú)立強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，故隔膜泵柱塞偶件的潤(rùn)滑與磨損問(wèn)題得到徹底的解決，也使可控預(yù)混合燃燒成為現(xiàn)實(shí)，從而解決均質(zhì)燃燒著火時(shí)刻難以控制的技術(shù)障礙。本實(shí)用新型采用的噴油器為申請(qǐng)人已獲得專利權(quán)的“一種用于內(nèi)燃機(jī)低粘度燃料的噴嘴”(ZL201010143592. 4)專利技術(shù)，該專利技術(shù)將二甲醚(DME)燃料由噴嘴座的中心孔進(jìn)入至噴嘴體的復(fù)位孔，經(jīng)噴嘴體中的小直徑斜孔進(jìn)入桿閥的過(guò)渡桿與噴嘴體的過(guò)渡孔所形成的壓力均衡室，調(diào)整螺母的旋入或旋出可設(shè)置啟噴壓力在合適的范圍，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力后將克服復(fù)位彈簧的預(yù)緊力而推開(kāi)桿閥后進(jìn)入噴嘴頭，再由噴嘴頭上分布的小噴孔噴出；當(dāng)DME燃料失去壓力后，桿閥在復(fù)位彈簧的作用下后退，依靠桿閥的倒錐臺(tái)與噴嘴體的錐孔間的錐面接觸形成對(duì)DME燃料的密封。本實(shí)用新型采用的噴油器經(jīng)試驗(yàn)表明DME燃料有99. 8%通過(guò)小直徑斜孔流經(jīng)噴嘴體，僅有O. 2%以下的DME燃料通過(guò)桿閥與噴嘴體的偶合表面流經(jīng)噴嘴體，這樣對(duì)桿閥與噴嘴體的偶合表面基本沒(méi)有沖刷，也就解決了因DME燃料粘度低而造成的噴嘴偶合表面磨損問(wèn)題；復(fù)位彈簧以及桿閥與噴嘴體的錐面接觸形式具有自動(dòng)補(bǔ)償上述錐面磨損的功能。本實(shí)用新型采用的噴油器還能明顯減輕內(nèi)燃機(jī)低粘度燃料噴嘴的偶合表面磨損，具有工作壽命長(zhǎng)和自動(dòng)補(bǔ)償上述錐面磨損功能的特點(diǎn)，從而使本實(shí)用新型所涉及的內(nèi)燃機(jī)噴嘴適用于粘度較低的燃料。因此，該系統(tǒng)具有成本低、容易實(shí)施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應(yīng)用與推廣的特點(diǎn)。
圖I是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I中噴油器7的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖I中隔膜泵2的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制實(shí)施例I 一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)，該噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括隔膜泵2、二甲醚油箱4、電子控制單元5、傳感器線束6、噴油器7、兩位兩通電磁閥8和共軌管9。隔膜泵2的入口球閥3的入口端通過(guò)油管與二甲醚油箱4相通，隔膜泵2的出口球閥I的出口端通過(guò)油管與共軌管9的進(jìn)油口相通，共軌管9的出油口通過(guò)油管和兩位兩通電磁閥8的P 口相通，兩位兩通電磁閥8的A 口與噴油器7的進(jìn)油口相通，兩位兩通電磁閥8的繼電器與電子控制單元5的控制器插頭連接器聯(lián)接，電子控制單元5的輸入電路同傳感器線束6的線束插接器連接。本實(shí)施例采用的噴油器7如圖2所示，包括噴嘴頭10、噴嘴座17、噴嘴體14、桿閥12、復(fù)位彈簧13和調(diào)整螺母15。噴嘴體14的心部自左到右同中心地依次設(shè)有錐孔22、過(guò)渡孔21、導(dǎo)向孔19和復(fù)位孔18，在靠近復(fù)位孔18內(nèi)壁的內(nèi)端端面處均勻地開(kāi)有5飛個(gè)小直徑斜孔20，小直徑斜孔20至過(guò)渡孔21的端面處；桿閥12自左到右同中心地依次設(shè)有倒錐臺(tái)、過(guò)渡桿和桿體,桿體的右端加工有螺紋。噴嘴體14的左端和右端分別與噴嘴頭10和噴嘴座17同中心螺紋聯(lián)接，噴嘴體14的左端面和右端面分別塾有嗔嘴頭部塾圈11和嗔嘴中部塾圈16 ;桿閥12的桿體芽過(guò)嗔嘴體14的導(dǎo)向孔19，桿閥12的倒錐臺(tái)與噴嘴體14的錐孔22偶合，桿閥12的桿體與噴嘴體14的導(dǎo)向孔19偶合；復(fù)位彈簧13套在桿閥12的桿體上，復(fù)位彈簧13的一端緊壓在復(fù)位孔18的內(nèi)端端面上，另一端緊壓在調(diào)整螺母15上，調(diào)整螺母15與桿閥12的桿體右端的螺紋聯(lián)接。所述噴油器7中小直徑斜孔20的直徑為I. 5 2. 5mm ;噴嘴頭部墊圈11和噴嘴中部墊圈16的材質(zhì)均為銅質(zhì)材料；噴嘴頭10的頭部上分布有3 7個(gè)小噴孔，直徑為I. O 2. 5 mm ;桿閥12的桿體與噴嘴體14的導(dǎo)向孔19偶合的偶合間隙為O. 002 0. 0025mm，桿閥12的桿體與噴嘴體14的導(dǎo)向孔19偶合的偶合長(zhǎng)度為2(T40mm。本實(shí)施例采用的隔膜泵2如圖3所示，包括出口管23、出口球閥I、膜片腔24、隔膜泵膜片25、入口球閥3、入口管26和柱塞機(jī)構(gòu)27。隔膜泵2的右端裝有柱塞機(jī)構(gòu)27，隔膜泵2的左端為膜片腔24，膜片腔24的一側(cè)設(shè)有入口球閥3，另一側(cè)設(shè)有出口球閥1，隔膜泵膜片25位于膜片腔24和柱塞機(jī)構(gòu)27之間，隔膜泵膜片25使柱塞機(jī)構(gòu)27的柱塞偶件和膜片腔24中的燃料完全隔開(kāi)。實(shí)施例2[0028]一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)。在靠近復(fù)位孔18內(nèi)壁的內(nèi)端端面處均勻地開(kāi)有7 10個(gè)小直徑斜孔20，小直徑斜孔20的直徑為O. 5 I. 5mm ;噴嘴頭10的頭部上分布有6 10個(gè)小噴孔，直徑為O. I I. 5 mm ;桿閥12的桿體與噴嘴體14的導(dǎo)向孔19的偶合長(zhǎng)度為3(T50mm。其余同實(shí)施例I.本具體實(shí)施方式
針對(duì)二甲醚低粘度、高蒸汽壓和易霧化等物性特性，采用與低壓共軌燃料噴射系統(tǒng)相匹配的隔膜泵2作為加壓泵，不僅解決了由二甲醚低粘性帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)副磨損問(wèn)題，又大幅減少了二甲醚燃料的泄漏量；同時(shí)，由于采用與低壓共軌燃料噴射系統(tǒng)相匹配的隔膜泵2作為加壓泵，將二甲醚燃油從油箱中吸出，從而使其克服管道的阻力，經(jīng)管路進(jìn)入二甲醚電控噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的供油共軌系統(tǒng)中。對(duì)于隔膜泵2，由于隔膜泵柱塞偶件自身具有獨(dú)立強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，且柱塞偶件和被加壓介質(zhì)完全由隔膜隔開(kāi)，不存在介質(zhì)從柱塞偶件間隙泄漏問(wèn)題，因此，隔膜泵柱塞偶件的潤(rùn)滑與磨損問(wèn)題可得到徹底的解決。 本具體實(shí)施方式
用隔膜泵2替換常規(guī)柴油機(jī)高壓噴油泵作為燃料加壓泵，能有效避免加壓環(huán)節(jié)處偶件的磨損和泄漏，隔膜泵柱塞偶件和被加壓介質(zhì)完全由隔膜隔開(kāi)，故不存在介質(zhì)從柱塞偶件間隙泄漏問(wèn)題；另外，隔膜泵自身具有獨(dú)立強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，因此，隔膜 泵柱塞偶件的潤(rùn)滑與磨損問(wèn)題可得到徹底的解決，也可使可控預(yù)混合燃燒成為現(xiàn)實(shí)，從而解決均質(zhì)燃燒著火時(shí)刻難以控制的技術(shù)障礙。本具體實(shí)施方式
采用的噴油器7為申請(qǐng)人已取得專利權(quán)的“一種用于內(nèi)燃機(jī)低粘度燃料的噴嘴”(ZL201010143592. 4)專利技術(shù)，該專利技術(shù)將二甲醚(DME)燃料由噴嘴座17的中心孔進(jìn)入至噴嘴體14的復(fù)位孔18，經(jīng)噴嘴體14中的小直徑斜孔20進(jìn)入桿閥12的過(guò)渡桿與噴嘴體14的過(guò)渡孔21所形成的壓力均衡室，調(diào)整螺母15的旋入或旋出可設(shè)置噴油器7的啟噴壓力范圍，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力后將克服復(fù)位彈簧13的預(yù)緊力而推開(kāi)桿閥12后進(jìn)入噴嘴頭10，再由噴嘴頭10上分布的小噴孔噴出；當(dāng)DME燃料失去壓力后，桿閥12在復(fù)位彈簧13的作用下后退，依靠桿閥12的倒錐臺(tái)與噴嘴體14的錐孔22間的錐面接觸形成對(duì)DME燃料的密封。噴油器7安裝在二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)上，燃料由噴嘴座17的錐孔22進(jìn)入至噴嘴體14，經(jīng)噴嘴體14中均勻分布的5 10個(gè)小直徑斜孔20進(jìn)入桿閥12與噴嘴體14所形成的壓力均衡室，達(dá)到一定壓力后克服復(fù)位彈簧13的預(yù)緊力而推開(kāi)桿閥后進(jìn)入噴嘴頭10，再由噴嘴頭10上分布的3 10個(gè)小直徑噴孔噴出。燃料失去壓力后，桿閥12在復(fù)位彈簧13的作用下后退，依靠桿閥12與噴嘴體14的錐面接觸形成對(duì)燃油的密封。本具體實(shí)施方式
采用的噴油器7經(jīng)試驗(yàn)表明DME燃料有99. 8%通過(guò)小直徑斜孔20流經(jīng)噴嘴體14，僅有O. 2%以下的DME燃料通過(guò)桿閥12與噴嘴體14的偶合表面流經(jīng)噴嘴體14，這樣對(duì)桿閥12與噴嘴體14的偶合表面基本沒(méi)有沖刷，也就解決了因DME燃料粘度低而造成的噴嘴偶合表面磨損問(wèn)題；復(fù)位彈簧13以及桿閥12與噴嘴體14的錐面接觸形式具有自動(dòng)補(bǔ)償上述錐面磨損的功能。本具體實(shí)施方式
采用的噴油器7還能明顯減輕內(nèi)燃機(jī)低粘度燃料噴嘴的偶合表面磨損，具有工作壽命長(zhǎng)和自動(dòng)補(bǔ)償上述錐面磨損功能的特點(diǎn)，從而使本具體實(shí)施方式
所涉及的內(nèi)燃機(jī)噴嘴適用于粘度較低的燃料。因此，該系統(tǒng)具有成本低、容易實(shí)施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應(yīng)用與推廣的特點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)，其特征在于該噴射系統(tǒng)包括隔膜泵(2)、二甲醚油箱(4)、電子控制單元(5)、傳感器線束(6)、噴油器(7)、兩位兩通電磁閥(8)和共軌管(9)； 隔膜泵(2)的入口球閥(3)的入口端通過(guò)油管與二甲醚油箱(4)相通，隔膜泵(2)的出口球閥(I)的出口端通過(guò)油管與共軌管(9)的進(jìn)油口相通，共軌管(9)的出油口通過(guò)油管和兩位兩通電磁閥(8)的P 口相通，兩位兩通電磁閥(8)的A 口與噴油器(7)的進(jìn)油口相通，兩位兩通電磁閥⑶的繼電器與電子控制單元(5)的控制器插頭連接器聯(lián)接，電子控制單元(5)的輸入電路同傳感器線束(6)的線束插接器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)，其特征在于所述噴油器(7)包括噴嘴頭(10)、噴嘴座(17)、噴嘴體(14)、桿閥(12)、復(fù)位彈簧(13)和調(diào)整螺母(15)； 噴嘴體(14)的心部自左到右同中心地依次設(shè)有錐孔(22)、過(guò)渡孔(21)、導(dǎo)向孔(19)和復(fù)位孔(18)，在靠近復(fù)位孔(18)內(nèi)壁的內(nèi)端端面處均勻地開(kāi)有5 10個(gè)小直徑斜孔(20)，小直徑斜孔(20)至過(guò)渡孔(21)的端面處； 桿閥(12)自左到右同中心地依次設(shè)有倒錐臺(tái)、過(guò)渡桿和桿體，桿體的右端加工有螺紋； 噴嘴體(14)的左端和右端分別與噴嘴頭(10)和噴嘴座(17)同中心螺紋聯(lián)接，噴嘴體(14)的左端面和右端面分別墊有噴嘴頭部墊圈(11)和噴嘴中部墊圈(16);桿閥(12)的桿體穿過(guò)噴嘴體(14)的導(dǎo)向孔(19)，桿閥(12)的倒錐臺(tái)與噴嘴體(14)的錐孔(22)偶合，桿閥(12)的桿體與噴嘴體(14)的導(dǎo)向孔(19)偶合；復(fù)位彈簧(13)套在桿閥(12)的桿體上，復(fù)位彈簧(13)的一端緊壓在復(fù)位孔(18)的內(nèi)端端面上，另一端緊壓在調(diào)整螺母(15)上，調(diào)整螺母(15)與桿閥(12)的桿體右端的螺紋聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)，其特征在于所述隔膜泵(2)包括出口管(23)、出口球閥(I)、膜片腔(24)、隔膜泵膜片(25)、入口球閥(3)、入口管(26)和柱塞機(jī)構(gòu)(27)； 隔膜泵⑵的右端裝有柱塞機(jī)構(gòu)(27)，隔膜泵⑵的左端為膜片腔(24)，膜片腔(24)的一側(cè)設(shè)有入口球閥(3)，另一側(cè)設(shè)有出口球閥(I)，隔膜泵膜片(25)位于膜片腔(24)和柱塞機(jī)構(gòu)(27)之間，隔膜泵膜片(25)使柱塞機(jī)構(gòu)(27)的柱塞偶件和膜片腔(24)中的燃料完全隔開(kāi)。
專利摘要本實(shí)用新型具體涉及一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統(tǒng)。其技術(shù)方案是隔膜泵(2)的入口球閥(3)的入口端通過(guò)油管與二甲醚油箱(4)相通，隔膜泵(2)的出口球閥(1)的出口端通過(guò)油管與共軌管(9)的進(jìn)油口相通，共軌管(9)的出油口通過(guò)油管和兩位兩通電磁閥(8)的P口相通，兩位兩通電磁閥(8)的A口與噴油器(7)的進(jìn)油口相通，兩位兩通電磁閥(8)的繼電器與電子控制單元(5)的控制器插頭連接器聯(lián)接，電子控制單元(5)的輸入電路同傳感器線束(6)的線束插接器連接。該系統(tǒng)具有成本低、容易實(shí)施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應(yīng)用與推廣的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02M51/04GK202673522SQ20122010533
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者張光德, 游彩霞, 孫敬, 王衛(wèi)華, 侯忠海 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)