本發(fā)明涉及一種發(fā)動機的燃料噴射裝置，具體地說是一種集成式電磁-雙壓電混合燃料噴射裝置。

背景技術：

發(fā)展發(fā)動機替代燃料是解決能源短缺和環(huán)境污染問題非常有效地手段之一。氣體燃料因儲量豐富、價格低廉和污染排放低等優(yōu)點成為具有良好發(fā)展前景的發(fā)動機替代燃料。只采用一種氣體燃料的氣體發(fā)動機雖然排放清潔，但所用氣體燃料能源密度低，燃料消耗大，使用方向受限；而采用柴油作為引燃油，氣體燃料作為主燃料的雙燃料發(fā)動機使用時可以在兩種燃料之間靈活切換，燃料替代率高，具有較好的動力性、經濟性和排放性。

現(xiàn)有的缸內直噴雙燃料發(fā)動機多采用燃氣噴嘴和燃油噴嘴實現(xiàn)雙燃料噴射，存在的不足之處有：燃氣噴嘴和燃油噴嘴獨立安裝在缸蓋上，尺寸和安裝位置受缸蓋限制；單個燃氣噴嘴匹配發(fā)動機功率有限，難以兼顧不同功率下的燃氣噴射量需求及燃氣噴射規(guī)律控制要求，而兩獨立燃氣噴嘴雖然能滿足發(fā)動機大范圍功率需求，但尺寸和安裝位置受缸蓋限制；燃氣噴嘴利用壓力燃氣頂起針閥，但由于氣體的壓縮性強，不利于實現(xiàn)針閥運動的精確控制，燃氣噴射不穩(wěn)定；此外，燃氣噴射過程中，隨著針閥的運動燃氣通過針閥與閥體之間的間隙向電磁閥端泄漏加劇，導致燃氣噴射壓力和噴射速率降低，對燃氣噴射的穩(wěn)定性產生有不良影響，影響了發(fā)動機動力性和燃料經濟性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種燃料噴射靈活性高，能夠滿足大范圍功率的燃氣噴射量需求及系統(tǒng)噴射規(guī)律可變性要求，能夠有效地提高發(fā)動機的動力性和燃料經濟性的集成式電磁與雙壓電混合燃料噴射裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明主要包括控制部分2、噴嘴部分5、控制裝置外殼1、噴射裝置外殼3、進油油道9。控制部分2由電磁控制部分2a和第一壓電控制部分2b、第二壓電控制部分2c組成，電磁控制部分2a主要包括電磁閥線圈11、銜鐵12、第一控制閥17、第一控制閥座19、第一控制閥復位彈簧16、第一控制閥復位彈簧座15、第一進油口22、控制活塞4、控制腔21、回油口20、泄油通道13、第一泄油口14、控制閥泄油口18，第一壓電控制部分2b主要包括第一壓電元件32、第一金屬墊片31、第一變換活塞30、第二控制閥29、第二控制閥座27、第二控制閥復位彈簧26、第二控制閥復位彈簧座23、第二進油口28、第一控制閥油腔25、第二泄油口24，第二壓電控制部分2c主要包括第二壓電元件44、第二金屬墊片33、第二變換活塞34、第三控制閥43、第三控制閥座35、第三控制閥復位彈簧41、第三控制閥復位彈簧座40、第三進油口42、第三第一控制閥油腔36、第三泄油口37，電磁閥線圈11和銜鐵12安裝在控制裝置外殼1內部，第一控制閥17上端由止動環(huán)卡在銜鐵12上，第一控制閥17下端壓在第一控制閥座19上，第一控制閥復位彈簧16頂端壓在第一控制閥復位彈簧座15上，第一控制閥復位彈簧16底端卡在第一控制閥17上，第一控制閥17設置下密封錐面，第一控制閥復位彈簧座15與第一控制閥座19之間采用定位銷定位，第一控制閥座19與控制腔體之間采用定位銷定位，控制活塞4與控制腔體之間形成控制腔21，第一控制閥座19上設置回油口20和控制閥泄油口18，第一控制閥復位彈簧座15上設置泄油通道13和第一泄油口14，第一進油口22與控制腔21、回油口20連通，回油口20通過第一控制閥17的下密封錐面與泄油通道13連通，泄油通道13通過電磁閥端與第一泄油口14連通，第一壓電元件32安裝在控制裝置外殼1內部，第一壓電元件32下方設置第一金屬墊片31，第一變換活塞30卡在第一金屬墊片31上，第一變換活塞30及其下方的第二控制閥29壓在第二控制閥復位彈簧26上，第二控制閥29安裝在第二控制閥座27內部，第二控制閥復位彈簧26下端支撐在第二控制閥復位彈簧座23上，第二壓電控制部分2c的安裝方式和第一壓電控制部分2b的安裝方式相同，第二控制閥29設置上密封錐面和下密封錐面，第二控制閥復位彈簧座23與第二控制閥座27之間形成第一控制閥油腔25，第二進油口28通過第二控制閥29的上密封錐面和第一控制閥油腔25連通，第一控制閥油腔25通過第二控制閥29的下密封錐面與第二泄油口24連通，第三控制閥43設置上密封錐面和下密封錐面，第三控制閥復位彈簧座40與第三控制閥座35之間形成第二控制閥油腔36，第三進油口42通過第三控制閥43的上密封錐面和第二控制閥油腔36連通，第二控制閥油腔36通過第三控制閥43的下密封錐面與第三泄油口37連通。噴嘴部分5由燃油噴嘴部分34、第一燃氣噴嘴部分5b和第二燃氣噴嘴部分5c、針閥底座49、針閥體緊固螺帽56組成，燃油噴嘴部分34主要包括第一針閥50、第一針閥復位彈簧45、第一針閥復位彈簧座46、限位孔板47、第四進油口48、盛油槽51，第一燃氣噴嘴部分5b主要包括第二針閥53、第一限位桿8、第二針閥復位彈簧7、第一中心油道58、第一針閥腔57、第一承壓槽52、第一進氣通道6、第五進油口55、第一密封帶54，第二燃氣噴嘴部分5c主要包括第三針閥61、第二限位桿38、第三針閥復位彈簧39、第二中心油道59、第二針閥腔64、第二承壓槽62、第二進氣通道10、第六進油口63、第二密封帶60，第一針閥50、第二針閥53、第三針閥61安裝在針閥底座49內部，第一針閥50、第二針閥53、第三針閥61通過針閥體緊固螺帽56固定在噴射裝置外殼3上，針閥底座49和噴射裝置外殼3之間采用定位銷定位，第一針閥復位彈簧45安裝在控制活塞4外部，第一針閥復位彈簧45支撐在第一針閥復位彈簧座46上，第一針閥復位彈簧座46與第一針閥50相連且安裝在限位孔板47內部，第一針閥50與針閥底座49之間形成盛油槽51，盛油槽51與第四進油口48連通，限位孔板47與針閥底座49之間采用定位銷定位，噴射裝置外殼3內部設置第一限位桿8和第二限位桿38，第一限位桿8下端套在第二針閥53內部，第二針閥復位彈簧7安裝在第一限位桿8外端，第二針閥復位彈簧7下端支撐在第二針閥53上，第二限位桿38下端套在第三針閥61內部，第三針閥復位彈簧39安裝在第二限位桿38外端，第三針閥復位彈簧39下端支撐在第三針閥61上，第一限位桿8與第二針閥53沿軸線設置第一中心油道58，第二針閥53與噴射裝置外殼3之間形成第一針閥腔57，第一中心油道58連通第一控制閥油腔25與第一針閥腔57，第二針閥53與針閥底座49之間形成第一承壓槽52，第一承壓槽52與第一進氣通道6連通，針閥底座49和第二針閥53之間設置環(huán)形第一密封帶54，第一密封帶54與第五進油口55相連，第二限位桿38與第三針閥61沿軸線設置第二中心油道59，第三針閥61與噴射裝置外殼3之間形成第二針閥腔64，第二中心油道59連通第二控制閥油腔36與第二針閥腔64，第三針閥61與針閥底座49之間形成第二承壓槽62，第二承壓槽62與第二進氣通道10連通，針閥底座49和第三針閥61之間設置環(huán)形第二密封帶60，第二密封帶60與第六進油口63相連。進油油道9沿控制裝置外殼1徑向進入混合燃料噴射裝置中，并沿控制裝置外殼1軸向向下進入噴射裝置外殼3中，進油油道9在控制裝置外殼1上分出三路分支，一路分支通過第一進油口22進入電磁控制部分2a中，一路分支通過第二進油口28進入第一壓電控制部分2b中，一路分支通過第三進油口42進入第二壓電控制部分2c中，進油油道9在噴射裝置外殼3分出三路分支，一路分支通過第四進油口48進入盛油槽51中，一路分支通過第五進油口55進入第一密封帶54中，一路分支通過第六進油口63進入第二密封帶60中；第一進氣通道6通過噴射裝置外殼3進入第一承壓槽52中，第二進氣通道10通過噴射裝置外殼3進入第二承壓槽62中。

本發(fā)明的集成式電磁-雙壓電混合燃料噴射裝置，由一個燃油噴嘴和兩個結構相同的燃氣噴嘴組成，利用電磁閥控制燃油噴嘴實現(xiàn)燃油噴射，利用兩壓電元件控制兩燃氣噴嘴實現(xiàn)燃氣噴射，燃料噴射靈活性高，能夠滿足大范圍功率的燃氣噴射量需求及系統(tǒng)噴射規(guī)律可變性要求，實現(xiàn)純燃油噴射模式、雙燃料小流量噴射模式和雙燃料大流量噴射模式、“先緩后急”的順序燃氣噴射模式等多種噴射模式，同時，燃氣噴嘴利用燃油密封燃氣，可以較好地解決燃氣通過針閥偶件泄漏的問題，能夠有效地提高發(fā)動機的動力性和燃料經濟性。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

由一個燃油噴嘴和兩個結構相同的燃氣噴嘴組成，利用電磁閥控制燃油噴嘴實現(xiàn)燃油噴射，利用兩壓電元件控制兩燃氣噴嘴實現(xiàn)燃氣噴射，燃料噴射靈活性高，能夠實現(xiàn)多種噴射模式，如僅燃油噴嘴工作時，可實現(xiàn)純燃油噴射模式，僅燃油噴嘴和一個燃氣噴嘴工作時，可實現(xiàn)雙燃料小流量噴射模式，燃油噴嘴和兩燃氣噴嘴都工作時，可實現(xiàn)雙燃料大流量噴射模式，兩燃氣噴嘴差時工作時可以實現(xiàn)“先緩后急”的順序燃氣噴射模式；燃油噴嘴采用電磁閥控制針閥的運動，燃油噴射量及燃油噴射定時可控；燃氣噴嘴采用第一壓電元件控制針閥的運動，針閥升程可調，燃氣噴射量及燃氣噴射率控制精度高；燃氣噴嘴用燃油控制針閥腔內壓力實現(xiàn)針閥的運動，改善了燃氣頂開針閥導致的燃氣噴射不穩(wěn)定現(xiàn)象，可以較好地滿足系統(tǒng)噴射穩(wěn)定性要求；燃氣噴嘴的針閥腔和針閥偶件處的燃油為同一種油，油壓相等，避免了針閥偶件處的燃油靜態(tài)泄漏；燃氣噴嘴用燃油密封燃氣，有利于避免燃氣通過針閥偶件泄漏，提高了燃氣噴射壓力和噴射速率，改善了發(fā)動機的動力性和燃料經濟性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明集成式電磁與雙壓電混合燃料噴射裝置的整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明集成式電磁與雙壓電混合燃料噴射裝置的圖1所示整體結構示意圖的B-O-A向剖視圖；

圖3為本發(fā)明集成式電磁與雙壓電混合燃料噴射裝置的圖1所示整體結構示意圖的O-C向剖視圖；

圖4a-圖4b為本發(fā)明集成式電磁與雙壓電混合燃料噴射裝置的圖2或圖3所示B-O-A向剖視圖或O-C向剖視圖的壓電控制部分結構示意圖；

圖5a-圖5b為本發(fā)明集成式電磁與雙壓電混合燃料噴射裝置的圖2或圖3所示B-O-A向剖視圖或O-C向剖視圖的噴嘴部分結構示意圖。

具體實施方式

下面結合圖例對本發(fā)明做進一步描述：

本發(fā)明的集成式電磁-雙壓電混合燃料噴射裝置主要包括控制部分2、噴嘴部分5、控制裝置外殼1、噴射裝置外殼3、進油油道9，控制部分2由電磁控制部分2a和結構相同的第一壓電控制部分2b、第二壓電控制部分2c組成，噴嘴部分5由燃油噴嘴部分34、第一燃氣噴嘴部分5b和第二燃氣噴嘴部分5c、針閥底座49、針閥體緊固螺帽56組成。第一控制閥17設置下密封錐面，控制控制腔21內燃油泄油，第二控制閥29和第三控制閥43設置上密封錐面和下密封錐面，實現(xiàn)第一控制閥油腔25和第二控制閥油腔36內燃油進出油路之間的切換，泄油通道13通過電磁閥端與第一泄油口14連通，電磁閥端充滿燃油，可減小電磁閥銜鐵上下運動的沖擊和振動，從而提高雙電磁閥工作的穩(wěn)定性，且燃油泄油時流經電磁閥端，帶走雙電磁閥熱量，起到冷卻電磁閥的作用，控制閥泄油口18泄走從第一控制閥17和第一控制閥座19的間隙流到第一控制閥17底端的燃油，第一金屬墊片31和第二金屬墊片33起到隔離的作用，避免第一壓電元件32和第二壓電元件44接觸到控制部分2向上泄漏的燃油，第一密封帶54和第二密封帶60密封通過針閥偶件泄漏的燃氣，第一承壓槽52和第二承壓槽62起到穩(wěn)定氣壓的作用，從而減小氣壓波動對燃氣噴射的影響。

雙燃料發(fā)動機工作時，一路燃氣從第一進氣通道6進入第一承壓槽52中，一路燃氣從第二進氣通道10進入第六進油口63中，燃油從進油油道9進入混合燃料噴射裝置，在控制裝置外殼1分為四路，一路通過第一進油口22進入控制腔21和回油口20中，一路通過第二進油口28進入第一壓電控制部分2b中，一路通過第三進油口42進入第二壓電控制部分2c中，一路進入噴射裝置外殼3，并在噴射裝置外殼3上分為三路，一路通過第四進油口48進入盛油槽51中，一路通過第五進油口55進入第一密封帶54中，一路通過第六進油口63進入第二密封帶60中。由于本發(fā)明由一個燃油噴嘴和兩個結構相同的燃氣噴嘴組成，現(xiàn)簡述燃油噴嘴和其中一個燃氣噴嘴的工作過程。

電磁閥線圈11通電時，銜鐵12帶動第一控制閥17克服第一控制閥復位彈簧16的彈簧力向上運動，回油口20與泄油通道13連通，燃油從控制腔21通過回油口20、泄油通道13快速泄入第一泄油口14中，控制腔21內燃油壓力迅速降低，當壓力降低到一定值時，盛油槽51中作用在第一針閥50的錐面上的燃油，克服第一針閥復位彈簧45的彈簧力將第一針閥50頂起，燃油開始噴射。電磁閥線圈11斷電時，第一控制閥復位彈簧16將第一控制閥17的下密封面緊壓在第一控制閥座19的下密封面上，回油口20不再與泄油通道13連通，此時控制腔21和盛油槽51中的燃油壓力相同，第一針閥50在第一針閥復位彈簧45的作用下壓向針閥底座49，燃油不噴射。

第一壓電元件32通電時，第一壓電元件32伸長，第二控制閥29克服第二控制閥復位彈簧26的彈簧力和第一控制閥油腔25內燃油的液壓力向下運動，第二控制閥29的下密封面緊壓在第二控制閥復位彈簧座23的下密封面上，第一控制閥油腔25不再與第二泄油口24連通，第一控制閥油腔25與第二進油口28連通，燃油從進油油道9通過第二進油口28、第一控制閥油腔25、第一中心油道58進入第一針閥腔57中，燃油作用在第二針閥53端面上，克服第二針閥復位彈簧7的彈簧力將第二針閥53頂起，燃氣開始噴射。第一壓電元件32斷電時，第二控制閥復位彈簧26將第二控制閥29的上密封面緊壓在第二控制閥座27的上密封面上，第一控制閥油腔25不再與第二進油口28連通，第一控制閥油腔25與第二泄油口24連通，第一針閥腔57中的燃油通過第一中心油道58、第一控制閥油腔25泄入第二泄油口24中，第一針閥腔57內壓力降低，當壓力降低到一定值時，第二控制閥復位彈簧26將第二針閥53壓向針閥底座49，燃氣不噴射。

集成式電磁-雙壓電混合燃料噴射裝置有四種工作模式：第一種是第一針閥50工作，該工作模式為純燃油噴射模式；第二種是第一針閥50開始工作再第二針閥53或第三針閥61開始工作，該工作模式可實現(xiàn)小功率輸出；第三種是第一針閥50開始工作再第二針閥53和第三針閥61同時開始工作，該工作模式可實現(xiàn)大功率輸出；第四種是第一針閥50開始工作再第二針閥53和第三針閥61差時開始工作，該工作模式可實現(xiàn)“先緩后急”的順序燃氣噴射規(guī)律；第二種、第三種、四種工作模式都是雙燃料噴射模式，燃油噴嘴噴射的燃油壓燃后點燃燃氣噴嘴噴射的燃氣。

雙燃料發(fā)動機工作時，進入第一密封帶54的燃油，使蓄積在第一承壓槽52內的燃氣不會通過第二針閥53和針閥底座49之間的間隙泄漏，進入第二密封帶60的燃油，使蓄積在第二承壓槽62內的燃氣不會通過第三針閥61和針閥底座49之間的間隙泄漏，從而避免了混合燃料噴射裝置的燃氣靜態(tài)泄漏；在第二針閥53、第三針閥61運動的過程中，第一承壓槽52、第二承壓槽62內的燃氣通過針閥偶件向上泄漏，在第一密封帶54、第二密封帶60中的燃油作用下不會泄漏至第二針閥復位彈簧7、第三針閥復位彈簧39處，直接避免了混合燃料噴射裝置的燃氣動態(tài)泄漏。

由上述說明可知，集成式電磁-雙壓電混合燃料噴射裝置由一個燃油噴嘴和兩個結構相同的燃氣噴嘴組成，利用電磁閥控制燃油噴嘴實現(xiàn)燃油噴射，利用兩壓電元件控制兩燃氣噴嘴實現(xiàn)燃氣噴射，燃料噴射靈活性高，能夠實現(xiàn)多種噴射模式，同時，燃氣噴嘴利用燃油密封燃氣，可以較好地解決燃氣通過針閥偶件泄漏的問題，能有效地提高發(fā)動機的動力性和燃料經濟性。