组合式电磁喷油‑压电喷气混合燃料喷射装置的制作方法

本实用新型涉及的是一种燃料喷射装置，具体地说是双燃料喷射装置。

背景技术：

发展发动机替代燃料是解决能源短缺和环境污染问题非常有效地手段之一。气体燃料因储量丰富、价格低廉和污染排放低等优点成为具有良好发展前景的发动机替代燃料。只采用一种气体燃料的气体发动机虽然排放清洁，但所用气体燃料能源密度低，燃料消耗大，使用方向受限；而采用柴油作为引燃油，气体燃料作为主燃料的双燃料发动机使用时可以在两种燃料之间灵活切换，燃料替代率高，具有较好的动力性、经济性和排放性。

现有的缸内直喷双燃料发动机多采用电磁控制式的燃气喷嘴和燃油喷嘴，存在的不足之处有：燃气喷嘴和燃油喷嘴独立安装在缸盖上，尺寸和安装位置受缸盖限制；燃气喷嘴利用压力燃气顶起针阀，但由于气体的压缩性强，不利于实现针阀运动的精确控制，燃气喷射不稳定；此外，燃气喷射过程中，随着针阀的运动燃气通过针阀与阀体之间的间隙向电磁阀端泄漏加剧，导致燃气喷射压力和喷射速率降低，对燃气喷射的稳定性产生有不良影响，影响了发动机动力性和燃料经济性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供能够有效地提高发动机的动力性和燃料经济性的组合式电磁喷油-压电喷气混合燃料喷射装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型组合式电磁喷油-压电喷气混合燃料喷射装置，其特征是：包括控制装置外壳、喷射装置外壳、针阀底座、电磁部分、压电部分，控制装置外壳安装在喷射装置外壳里，控制装置外壳里设置进油油道，针阀底座通过针阀体紧固螺帽安装在喷射装置外壳下方，针阀底座包括电磁底座和压电底座；

所述电磁部分包括电磁阀线圈、衔铁、第一控制阀、第一控制阀座、第一控制阀复位弹簧、第一控制阀复位弹簧座、控制活塞，电磁阀线圈和衔铁安装在控制装置外壳内部，衔铁所在处为衔铁腔，第一控制阀上端通过止动环卡在 衔铁上，第一控制阀穿过第一控制阀复位弹簧座并压在第一控制阀座上，第一控制阀的下端部与第一控制阀座之间形成控制阀泄油腔，第一控制阀复位弹簧座与第一控制阀座之间形成泄油腔，第一控制阀复位弹簧套在第一控制阀上，第一控制阀复位弹簧的顶端顶在第一控制阀复位弹簧座上，第一控制阀复位弹簧的底端卡在第一控制阀上，第一控制阀设置下密封锥面，第一控制阀座下方设置控制腔体，控制活塞的上端部安装在控制腔体里并与控制腔体之间形成控制腔，第一控制阀复位弹簧座上设置泄油通道和第一泄油口，泄油通道连通衔铁腔和泄油腔，第一泄油口连通衔铁腔，第一控制阀座上设置回油口和控制阀泄油口，控制腔通过控制装置外壳里的第一进油口连通进油油道，回油口的一端连通控制腔，回油口的另一端通过第一控制阀的下密封面实现与泄油腔的连通或断开，控制活塞的下端部连接第一针阀复位弹簧座，第一针阀安装在电磁底座里并位于第一针阀复位弹簧座下方，控制活塞上套有第一针阀复位弹簧，第一针阀与电磁底座之间形成盛油槽，第一针阀复位弹簧座里设置第三进油口，盛油槽通过第三进油口连通进油油道；

所述压电部分包括压电元件、变换活塞、第二控制阀、第二控制阀座、第二控制阀复位弹簧座、限位杆、第二针阀、第二针阀复位弹簧，压电元件安装在控制装置外壳里，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞上端卡在金属垫片上，变换活塞下方设置第二控制阀，第二控制阀安装在第二控制阀座内部，第二控制阀上设置上密封锥面和下密封锥面，在上密封锥面和下密封锥面之间套有第二控制阀复位弹簧，第二控制阀复位弹簧下端支撑在第二控制阀复位弹簧座上，第二控制阀复位弹簧座与第二控制阀座之间形成控制阀油腔，第二控制阀座上开有与进油油道相通的第二进油口，第二控制阀复位弹簧座上开有第二泄油口，第二进油口通过第二控制阀的上密封锥面与控制阀油腔实现连通或断开，控制阀油腔通过第二控制阀的下密封锥面与第二泄油口实现连通或断开，限位杆设置在第二控制阀复位弹簧座下方，限位杆的下端套于第二针阀内部，第二针阀复位弹簧套在限位杆外部，第二针阀复位弹簧的下端支撑在第二针阀上，第二针阀安装在针阀底座的压电底座里，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔和针阀腔，第二针阀与压电底座之间设置密封带和承压槽，喷射装置外壳里设 置与进油油道相通的第四进油口，密封带与第四进油口相连，喷射装置外壳上设置进气通道，承压槽连通进气通道。

本实用新型还可以包括：

1、压电元件通电时，压电元件伸长，第二控制阀克服第二控制阀复位弹簧的弹簧力和控制阀油腔内燃油的液压力向下运动，第二控制阀的下密封面压在第二控制阀复位弹簧座上，控制阀油腔与第二泄油口断开，控制阀油腔与第二进油口连通，燃油从进油油道通过第二进油口、控制阀油腔、中心油道进入针阀腔中，燃油作用在第二针阀上，克服第二针阀复位弹簧的弹簧力将第二针阀顶起，燃气开始喷射。

2、压电元件断电时，第二控制阀复位弹簧将第二控制阀的上密封面压在第二控制阀座上，控制阀油腔与第二进油口断开，控制阀油腔与第二泄油口连通，针阀腔中的燃油通过中心油道、控制阀油腔泄入第二泄油口中，针阀腔内压力降低，第二控制阀复位弹簧将第二针阀压向针阀底座，燃气不喷射。

本实用新型的优势在于：本实用新型利用电磁阀控制燃油喷嘴实现燃油喷射，利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，可实现纯燃油工作模式和双燃料工作模式；燃气喷嘴采用压电元件控制针阀的运动，针阀升程可调，燃气喷射量及燃气喷射率控制精度高；燃油喷嘴采用电磁阀控制针阀的运动，燃油喷射量及燃油喷射定时可控；燃气喷嘴用燃油控制针阀腔内压力实现针阀的运动，改善了燃气顶开针阀导致的燃气喷射不稳定现象，可以较好地满足系统喷射稳定性要求；燃气喷嘴的针阀腔和针阀偶件处的燃油为同一种油，油压相等，避免了针阀偶件处的燃油静态泄漏；燃气喷嘴用燃油密封燃气，有利于避免燃气通过针阀偶件泄漏，提高了燃气喷射压力和喷射速率，改善了发动机的动力性和燃料经济性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的控制部分示意图；

图3为本实用新型的喷嘴部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1～3，本实用新型的组合式电磁喷油-压电喷气混合燃料喷射装置主要包括电磁-压电控制部分2、喷嘴部分5、控制装置外壳1、喷射装置外壳3、进气通道6、进油油道9。电磁-压电控制部分2由电磁控制部分10和压电控制部分33组成，电磁控制部分10主要包括电磁阀线圈11、衔铁12、第一控制阀17、第一控制阀座19、第一控制阀复位弹簧16、第一控制阀复位弹簧座15、第一进油口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、控制阀泄油口18，压电控制部分33主要包括压电元件32、金属垫片31、变换活塞30、第二控制阀29、第二控制阀座27、第二控制阀复位弹簧26、第二控制阀复位弹簧座23、第二进油口28、控制阀油腔25、第二泄油口24，电磁阀线圈11和衔铁12安装在控制装置外壳1内部，第一控制阀17上端由止动环卡在衔铁12上，第一控制阀17下端压在第一控制阀座19上，第一控制阀复位弹簧16顶端压在第一控制阀复位弹簧座15上，第一控制阀复位弹簧16底端卡在第一控制阀17上，第一控制阀17设置下密封锥面，第一控制阀复位弹簧座15与第一控制阀座19之间采用定位销定位，第一控制阀座19与控制腔体之间采用定位销定位，控制活塞4与控制腔体之间形成控制腔21，第一控制阀座19上设置回油口20和控制阀泄油口18，第一控制阀复位弹簧座15上设置泄油通道13和第一泄油口14，第一进油口22与控制腔21、回油口20连通，回油口20通过第一控制阀17的下密封锥面与泄油通道13连通，泄油通道13通过电磁阀端与第一泄油口14连通，压电元件32安装在控制装置外壳1内部，压电元件32下方设置金属垫片31，变换活塞30卡在金属垫片31上，变换活塞30及其下方的第二控制阀29压在第二控制阀复位弹簧26上，第二控制阀29安装在第二控制阀座27内部，第二控制阀复位弹簧26下端支撑在第二控制阀复位弹簧座23上，第二控制阀29设置上密封锥面和下密封锥面，第二控制阀复位弹簧座23与第二控制阀座27之间形成控制阀油腔25，第二控制阀座27上开有第二进油口28，第二控制阀复位弹簧座23上开有第二泄油口24，第二进油口28通过第二控制阀29的上密封锥面和控制阀油腔25连通，控制阀油腔25与中心油道48、针阀腔47连通，控制阀油腔25通过第二控制阀29的下密封锥面与第二泄油口24连通。喷嘴部分5由燃油喷嘴部分34、燃气喷嘴部分49、针阀体紧固螺帽46、针阀底座39组成，燃油喷嘴部分34主要包括第一针 阀40、第一针阀复位弹簧35、第一针阀复位弹簧座36、限位孔板37、第三进油口38、盛油槽41，燃气喷嘴部分49主要包括第二针阀43、限位杆8、第二针阀复位弹簧7、中心油道48、针阀腔47、承压槽42、第四进油口45、密封带44，第一针阀40、第二针阀43安装在针阀底座39内部，第一针阀40、第二针阀43通过针阀体紧固螺帽46固定在喷射装置外壳3上，针阀底座39和喷射装置外壳3之间采用定位销定位，第一针阀复位弹簧35安装在控制活塞4外部，第一针阀复位弹簧35支撑在第一针阀复位弹簧座36上，第一针阀复位弹簧座36与第一针阀40相连且安装在限位孔板37内部，第一针阀40与针阀底座39之间形成盛油槽41，限位孔板37与针阀底座39之间采用定位销定位，喷射装置外壳3内部设置限位杆8，限位杆8下端套在第二针阀43内部，第二针阀复位弹簧7安装在限位杆8外端，第二针阀复位弹簧7下端支撑在第二针阀43上，限位杆8与第二针阀43沿轴线设置中心油道48，中心油道48连通控制阀油腔25与针阀腔47，第二针阀43与喷射装置外壳3之间形成针阀腔47，第二针阀43与针阀底座39之间形成承压槽42，针阀底座39和第二针阀43之间设置环形密封带44，密封带44与第四进油口45相连。进油油道9沿控制装置外壳1径向进入混合燃料喷射装置中，并沿控制装置外壳1轴向向下进入喷射装置外壳3中，进油油道9在控制装置外壳1上分出两路分支，一路分支通过第二进油口28进入压电控制部分33中，一路分支通过第一进油口22进入控制腔21中，进油油道9在喷射装置外壳3分出两路分支，一路分支通过第三进油口38进入盛油槽41中，一路分支通过第四进油口45进入密封带44中；进气通道6通过喷射装置外壳3进入承压槽42中。

本实用新型的组合式电磁喷油-压电喷气混合燃料喷射装置主要包括电磁-压电控制部分2、喷嘴部分5、控制装置外壳1、喷射装置外壳3、进气通道6、进油油道9，电磁-压电控制部分2由电磁控制部分10和压电控制部分33组成，喷嘴部分5由燃油喷嘴部分34、燃气喷嘴部分49、针阀体紧固螺帽46、针阀底座39组成。第一控制阀17设置下密封锥面，控制控制腔21内燃油泄油，第二控制阀29设置上密封锥面和下密封锥面，实现控制阀油腔25内燃油进出油路之间的切换，泄油通道13通过电磁阀端与第一泄油口14连通，电磁阀端充满燃油，可减小电磁阀衔铁上下运动的冲击和振动，从而提高双电磁阀工作的 稳定性，且燃油泄油时流经电磁阀端，带走双电磁阀热量，起到冷却电磁阀的作用，控制阀泄油口18泄走从第一控制阀17和第一控制阀座19的间隙流到第一控制阀17底端的燃油，金属垫片31起到隔离的作用，避免压电元件32接触到压电控制部分33向上泄漏的燃油，第一针阀复位弹簧35将第一针阀40压向针阀底座39，第二针阀复位弹簧7将第二针阀43压向针阀底座39，针阀底座39和第二针阀43之间设置环形密封带44，通过第四进油口45与进油油道9相连，密封通过针阀偶件泄漏的燃气，承压槽42起到稳定气压的作用，从而减小气压波动对燃气喷射的影响。

双燃料发动机工作时，燃气从进气通道6进入承压槽42中，燃油从进油油道9进入混合燃料喷射装置，在控制装置外壳1分为三路，一路通过第二进油口28进入压电控制部分33中，一路通过第一进油口22进入控制腔21和回油口20中，一路进入喷射装置外壳3，并在喷射装置外壳3上分为两路，一路通过第三进油口38进入盛油槽41中，一路通过第四进油口45进入密封带44中。

电磁阀线圈11通电时，衔铁12带动第一控制阀17克服第一控制阀复位弹簧16的弹簧力向上运动，回油口20与泄油通道13连通，燃油从控制腔21通过回油口20、泄油通道13快速泄入第一泄油口14中，控制腔21内燃油压力迅速降低，当压力降低到一定值时，盛油槽41中作用在第一针阀40的锥面上的燃油，克服第一针阀复位弹簧35的弹簧力将第一针阀40顶起，燃油开始喷射。电磁阀线圈11断电时，第一控制阀复位弹簧16将第一控制阀17的下密封面紧压在第一控制阀座19的下密封面上，回油口20不再与泄油通道13连通，此时控制腔21和盛油槽41中的燃油压力相同，第一针阀40在第一针阀复位弹簧35的作用下压向针阀底座39，燃油不喷射。

压电元件32通电时，压电元件32伸长，第二控制阀29克服第二控制阀复位弹簧26的弹簧力和控制阀油腔25内燃油的液压力向下运动，第二控制阀29的下密封面紧压在第二控制阀复位弹簧座23的下密封面上，控制阀油腔25不再与第二泄油口24连通，控制阀油腔25与第二进油口28连通，燃油从进油油道9通过第二进油口28、控制阀油腔25、中心油道48进入针阀腔47中，燃油作用在第二针阀43端面上，克服第二针阀复位弹簧7的弹簧力将第二针阀43顶起，燃气开始喷射。压电元件32断电时，第二控制阀复位弹簧26将第二控 制阀29的上密封面紧压在第二控制阀座27的上密封面上，控制阀油腔25不再与第二进油口28连通，控制阀油腔25与第二泄油口24连通，针阀腔47中的燃油通过中心油道48、控制阀油腔25泄入第二泄油口24中，针阀腔47内压力降低，当压力降低到一定值时，第二控制阀复位弹簧26将第二针阀43压向针阀底座39，燃气不喷射。

组合式电磁喷油-压电喷气混合燃料喷射装置有两种工作模式：第一种是第一针阀40工作，该工作模式为纯燃油喷射模式；第二种是第一针阀40开始工作再第二针阀43开始工作，该工作模式为双燃料喷射模式，燃油喷嘴喷射的燃油压燃后点燃燃气喷嘴喷射的燃气。

压电元件32由于压电效应形变，形变长度可靠性高，燃气喷射率控制精度高；通过改变通电时间长短，可以灵活调节压电元件32的形变长度，改变第二控制阀29的升程，又由于第二控制阀29控制燃油进出针阀腔47，因此，第二针阀43的最大升程也随着通电时间长度的变化可调，从而实现燃气喷射量的控制。

双燃料发动机工作时，进入密封带44的燃油，使蓄积在承压槽42内的燃气不会通过第二针阀43和针阀底座39之间的间隙泄漏，从而避免了混合燃料喷射装置的燃气静态泄漏；在第二针阀43运动的过程中，承压槽42内燃气通过针阀偶件向上泄漏，在密封带44中的燃油作用下不会泄漏至第二针阀复位弹簧7处，直接避免了混合燃料喷射装置的燃气动态泄漏。

由上述说明可知，组合式电磁喷油-压电喷气混合燃料喷射装置利用电磁阀控制燃油喷嘴实现燃油喷射，利用压电元件控制燃气喷嘴实现燃气喷射，燃料喷射灵活性高，可以实现纯燃油工作模式和双燃料工作模式，同时，燃气喷嘴利用燃油密封燃气，可以较好地解决燃气通过针阀偶件泄漏的问题，能有效地提高发动机的动力性和燃料经济性。

本实用新型组合式电磁喷油-压电喷气混合燃料喷射装置，将燃气喷嘴和燃油喷嘴组合在一个喷射装置内，包括电磁-压电控制部分、喷嘴部分、进气通道、进油油道等。电磁-压电控制部分由电磁控制部分和压电控制部分组成，喷嘴部分由燃油喷嘴部分、燃气喷嘴部分、针阀体紧固螺帽、针阀底座组成。所述的进油油道沿控制装置外壳径向进入混合燃料喷射装置中，并沿控制装置外壳轴 向向下进入喷射装置外壳中，进油油道在控制装置外壳上分出两路分支，一路分支通过第一进油口进入电磁控制部分中，一路分支通过第二进油口进入压电控制部分中，进油油道在喷射装置外壳分出两路分支，一路分支通过第三进油口进入盛油槽中，一路分支通过第四进油口进入密封带中；进气通道通过喷射装置外壳进入承压槽中。

电磁控制部分包括电磁阀线圈和第一控制阀。电磁阀线圈安装在控制装置外壳内部，电磁阀线圈下方设置衔铁，第一控制阀上端由止动环卡在衔铁上，第一控制阀下端压在第一控制阀座上，第一控制阀复位弹簧顶端压在第一控制阀复位弹簧座上，第一控制阀复位弹簧底端卡在第一控制阀上，第一控制阀设置下密封锥面，控制活塞与控制腔体之间形成控制腔，第一进油口与控制腔、回油口连通，回油口通过第一控制阀的下密封锥面与泄油通道连通，泄油通道通过电磁阀端与第一泄油口连通。

压电控制部分包括压电元件和第二控制阀。压电元件安装在控制装置外壳内部，压电元件下方设置金属垫片，变换活塞卡在金属垫片上，变换活塞及其下方的第二控制阀压在第二控制阀复位弹簧上，第二控制阀安装在第二控制阀座内部，第二控制阀复位弹簧下端支撑在第二控制阀复位弹簧座上，第二控制阀设置上密封锥面和下密封锥面，第二控制阀复位弹簧座与第二控制阀座之间形成控制阀油腔，第二控制阀座上开有第二进油口，第二控制阀复位弹簧座上开有第二泄油口，第二进油口通过第二控制阀的上密封锥面和控制阀油腔连通，控制阀油腔通过第二控制阀的下密封锥面与第二泄油口连通。

燃油喷嘴部分包括第一针阀和第一针阀复位弹簧。第一针阀复位弹簧安装在控制活塞外部，第一针阀复位弹簧支撑在第一针阀复位弹簧座上，第一针阀复位弹簧座与第一针阀相连且安装在限位孔板内部，第一针阀与针阀底座之间形成盛油槽，盛油槽与第三进油口连通。

燃气喷嘴部分包括限位杆和第二针阀。限位杆下端套在第二针阀内部，第二针阀复位弹簧安装在限位杆外端，第二针阀复位弹簧下端支撑在第二针阀上，第二针阀与喷射装置外壳之间形成针阀腔，限位杆与第二针阀沿轴线设置中心油道，中心油道连通控制阀油腔与针阀腔，第二针阀与针阀底座之间形成承压槽，承压槽与进气通道连通，针阀底座和第二针阀之间设置环形密封带，密封 带与第四进油口相连。