本發(fā)明涉及一種發(fā)動機的燃料噴射裝置，具體地說是一種燃油和燃氣雙燃料噴射裝置。

背景技術：

隨著化石燃料的不斷消耗和內燃機排放法規(guī)的日益嚴格，采用替代燃料是同時解決發(fā)動機發(fā)展所面臨的能源問題和環(huán)境污染問題的有效手段。天然氣、石油氣等以其資源豐富、價格低廉、燃燒清潔等優(yōu)點，成為目前內燃機主要代用燃料。僅采用氣體燃料的氣體發(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。

由于大功率雙燃料發(fā)動機扭矩大、燃料消耗量大，其燃料供給系統(tǒng)包括主燃油供給、引燃油供給和燃氣供給三套系統(tǒng)，以滿足大功率雙燃料發(fā)動機既能在純柴油模式下工作，又能在燃油引燃燃氣模式下工作。其缸內直噴燃料噴射系統(tǒng)存在的問題有：其一，采用單一的噴油器不能兼顧大功率發(fā)動機在純柴油工作模式下對主燃油量的要求和在燃油引燃燃氣工作模式下對引燃油量的控制精度要求。其二，現(xiàn)代發(fā)動機氣缸蓋上結構復雜、零部件多，如何布置多個噴射器存在一定的難度，另外若安裝多個噴射器噴射燃油和燃氣，需對原有的柴油機結構進行較大改動，增加了裝置加工、安裝復雜程度。其三，噴射裝置對燃氣密封性要求高，隨著針閥的運動，燃氣沿針閥偶件間隙向上泄漏，泄漏燃氣進入控制腔導致燃氣噴射壓力和噴射速率降低，嚴重影響裝置工作穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種能夠將燃油和燃氣兩種燃料分開直接噴入發(fā)動機燃燒室，燃油、燃氣噴射規(guī)律靈活的集成式機械和電磁混合控制雙燃料噴射裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

包括三個噴射器、上端蓋和殼體，殼體上有高壓燃油入口和低壓泄油口，上端蓋上有燃氣入口，所述三個噴射器為機械控制式主燃油噴射器、電磁閥控制式引燃油噴射器和電磁閥控制式燃氣噴射器，三個噴射器集成在殼體內的控制閥套和內筒中，三個噴射器成120°分布，還包括三針閥噴嘴，三針閥噴嘴位于殼體下方，三針閥噴嘴包括燃氣針閥、引燃油針閥和主燃油針閥，燃氣針閥、引燃油針閥和主燃油針閥成120°布置在同一圓周上且共用一個針閥底座。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述電磁閥控制式引燃油噴射器主要包括控制引燃油電磁閥、控制活塞套、控制活塞、控制活塞彈簧和彈簧座，控制燃氣電磁閥主要包括電磁閥體、電磁鐵、線圈、銜鐵、閥桿上密封底座、電磁閥彈簧、電磁閥閥桿、閥桿下密封底座、止動環(huán)，電磁閥閥桿上有兩個密封錐面，并設計有高壓油環(huán)帶和低壓油環(huán)帶，控制燃氣電磁閥未通電時，電磁閥閥桿在電磁閥彈簧的作用下壓在閥桿下密封底座上，高壓油環(huán)帶關閉、低壓油環(huán)帶打開；控制燃氣電磁閥通電時，電磁閥閥桿抬起壓在閥桿上密封底座上，低壓油環(huán)帶關閉、高壓油環(huán)帶打開。

2、所述電磁閥控制式燃氣噴射器包括控制燃氣電磁閥、燃氣針閥限位桿和燃氣針閥彈簧，燃氣針閥限位桿上有中心油道，燃氣針閥上端設計有圓環(huán)形臺階，在圓環(huán)形臺階下方，燃氣針閥和殼體之間形成燃氣針閥控制腔，燃氣針閥和燃氣針閥限位桿同軸安裝，控制油經過燃氣針閥限位桿上的中心油道進入燃氣針閥控制腔。

3、所述的燃氣針閥和針閥底座之間有密封環(huán)帶，通過針閥底座上的油道引入部分控制油到密封環(huán)帶。

4、控制引燃油電磁閥包括電磁閥體、電磁鐵、線圈、銜鐵、電磁閥閥桿、閥桿密封底座、電磁閥彈簧座、電磁閥彈簧和止動環(huán)，電磁閥體和電磁閥彈簧座之間形成電磁閥腔，電磁閥彈簧座和閥桿密封底座之間形成凹槽腔，電磁鐵安裝在電磁閥腔里，銜鐵位于電磁鐵下方，電磁閥閥桿上設計有高壓油環(huán)帶，電磁閥閥桿一端通過止動環(huán)卡在銜鐵上、另一端貫穿銜鐵下方的電磁閥彈簧座壓在閥桿密封底座上，關閉高壓油環(huán)帶。

5、三個噴射器共用一個高壓燃油入口，殼體和內筒之間設計有進油環(huán)形油槽，高壓油進入環(huán)形油槽分成三路，第一路高壓油通過油道流入主燃油噴射器的盛油槽；第二路高壓油通過油道流入引燃油活塞控制腔和引燃油噴射器的盛油槽；第三路高壓油通過油道流入燃氣電磁閥的高壓油環(huán)帶和燃氣噴射器的密封環(huán)帶。

6、三針閥噴嘴共用一個低壓泄油口，殼體和控制閥套之間有泄油環(huán)形油槽，主燃油針閥噴嘴針閥導向面向上泄漏的燃油流經調壓螺釘、鎖緊螺帽，流入環(huán)形油槽；引燃油針閥噴嘴活塞控制腔的燃油流經控制燃油電磁閥流入環(huán)形油槽；引燃油針閥噴嘴針閥導向面向上泄漏的燃油通過油道流入環(huán)形油槽，燃氣針閥噴嘴針閥控制腔的燃油流經控制燃氣電磁閥流入環(huán)形油槽；控制燃油電磁閥和控制燃氣電磁閥閥桿下方泄漏的燃油通過油道連通環(huán)形油槽，環(huán)形油槽連接低壓泄油口。

本發(fā)明的集成式機械-電磁混合控制雙燃料噴射裝置主要包括機械控制式主燃油噴射器、電磁閥控制式引燃油噴射器、電磁閥控制式燃氣噴射器、噴射裝置上端蓋和噴射裝置殼體。噴射裝置殼體上有高壓燃油入口和低壓泄油口，噴射裝置上端蓋上設計有燃氣入口，三個噴射器集成在噴射裝置殼體內的控制閥套和噴射裝置內筒內成120°分布，并共用一個三針閥噴嘴。三針閥噴嘴位于噴射裝置體下方，主要包括燃氣針閥、引燃油針閥、主燃油針閥、針閥底座、密封圈、噴嘴套等，燃氣針閥、引燃油針閥和主燃油針閥共用一個針閥底座，三個針閥成120°布置在同一圓周上。噴嘴套和噴射裝置體之間采用螺紋連接并設計有密封圈。引燃油噴射器主要包括控制引燃油電磁閥、控制活塞套、控制活塞、控制活塞彈簧、彈簧座、引燃油針閥等。燃氣噴射器主要由控制燃氣電磁閥、燃氣針閥限位桿、燃氣針閥彈簧、燃氣針閥組成。主燃油噴射器主要包括鎖緊螺帽、調壓螺釘、調壓彈簧、頂桿、主燃油針閥等。

本發(fā)明的集成式機械-電磁混合控制雙燃料噴射裝置采用一個機械控制式主燃油噴射器滿足發(fā)動機在純柴油模式下對主噴油量噴射控制要求，結構簡單，對原有柴油機結構繼承性好；采用一個電磁閥控制式引燃油噴射器和一個電磁閥控制式燃氣噴射器滿足發(fā)動機在燃油引燃燃氣模式下對燃油、燃氣噴射控制要求。兩個電磁閥對燃油、燃氣噴射過程分開控制，燃油、燃氣噴射規(guī)律靈活，滿足發(fā)動機在不同工況下的油、氣混合需求。

同時本裝置還有以下有益效果：本裝置控制油泄油油路流經電磁閥體上部，通過泄油循環(huán)帶走熱量以降低電磁閥部分溫度，保證了電磁閥工作的可靠性和穩(wěn)定性。燃氣針閥和針閥座之間設計有密封環(huán)帶，引入部分控制油作為密封油密封燃氣，能有效地防止燃氣泄漏，同時控制腔內的控制油和密封環(huán)帶內的密封油采用同一種油，油壓相等，能有效保證控制油、密封油無靜態(tài)泄漏。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的集成式機械和電磁混合控制雙燃料噴射裝置的整體結構俯視圖。

圖2為圖1的O-C剖面結構局部示意圖。

圖3為圖1的A-O-B剖面結構示意圖。

圖4為控制引燃油電磁閥的示意圖。

圖5為圖4的俯視圖。

圖6為控制燃氣電磁閥的示意圖。

圖7為圖6的俯視圖。

具體實施方式

下面結合圖例對本發(fā)明做更詳細的描述：

本發(fā)明的集成式機械-電磁混合控制雙燃料噴射裝置主要包括機械控制式主燃油噴射器1、電磁閥控制式燃氣噴射器2、電磁閥控制式引燃油噴射器3、噴射裝置上端蓋4和噴射裝置殼體5。噴射裝置殼體5上有高壓燃油入口9和低壓泄油口35，噴射裝置上端蓋4上設計有燃氣入口37，三個噴射器集成在噴射裝置殼體5內的控制閥套6和噴射裝置內筒10內成120°分布，并共用一個三針閥噴嘴。三針閥噴嘴位于噴射裝置體10下方，主要包括燃氣針閥25、引燃油針閥29、主燃油針閥15、針閥底座13、密封圈12、噴嘴套11等，燃氣針閥25、引燃油針閥29和主燃油針閥15共用一個針閥底座13，三個針閥成120°角度布置在同一圓周上。噴嘴套11和噴射裝置體5之間采用螺紋連接并設計有密封圈12，防止氣缸內高溫、高壓的燃氣進入噴射裝置三針閥噴嘴部分。

主燃油噴射器1主要包括鎖緊螺帽19、調壓螺釘18、調壓彈簧17、頂桿16、主燃油針閥15等。主燃油針閥15和針閥底座13之間形成主燃油盛油槽14，頂桿16套在主燃油針閥15頂部，調壓彈簧17卡在頂桿16和調壓螺釘18中間，調壓螺釘18和控制閥套6之間采用螺紋連接，鎖緊螺帽19擰在調壓螺釘18上，調壓螺釘18和鎖緊螺帽19中心均開有油道。在調壓彈簧17作用下，主燃油針閥15被頂桿16壓在針閥底座13上。燃氣噴射器2主要由控制燃氣電磁閥20、燃氣針閥限位桿21、燃氣針閥彈簧23、燃氣針閥25組成。燃氣針閥25和針閥底座13之間形成燃氣室27，燃氣從噴射裝置上端蓋4上的燃氣入口37經過氣道進入燃氣室27滿足裝置進氣要求。燃氣針閥25上端設計有圓形臺階，在圓環(huán)形臺階下方，燃氣針閥25和噴射裝置體5之間形成燃氣針閥控制腔24。燃氣針閥25和燃氣針閥限位桿21同軸安裝，燃氣針閥25頂端設計有十字形油道，燃氣針閥限位桿21上設計有中心油道47，控制油經過,中心油道47進入燃氣針閥控制腔24。在燃氣針閥彈簧23作用下，燃氣針閥25壓在針閥底座13上。控制燃氣電磁閥20主要包括電磁閥體38、電磁鐵39、線圈40、銜鐵41、閥桿上密封底座43、電磁閥彈簧44、電磁閥閥桿45、閥桿下密封底座46、止動環(huán)54等。電磁閥體38和閥桿上密封底座43之間形成電磁閥腔53，閥桿上密封底座43和閥桿下密封底座46之間形成凹槽腔50。電磁鐵39安裝在電磁閥體38的電磁閥腔53里，銜鐵41位于電磁鐵39下方，電磁閥閥桿45的一端通過止動環(huán)54卡在銜鐵41上，另一端貫穿銜鐵41下方的閥桿上密封底座43，壓在閥桿下密封底座46上。電磁閥閥桿45上設計有兩個密封錐面，并設計有高壓油環(huán)帶49和低壓油環(huán)帶51，控制燃氣電磁閥20未通電時，電磁閥閥桿45在電磁閥彈簧44的作用下壓在閥桿下密封底座46上，高壓油環(huán)帶49關閉、低壓油環(huán)帶51打開，此時燃氣針閥控制腔24和低壓泄油口35連通；控制燃氣電磁閥20通電時，電磁閥閥桿45抬起壓在閥桿上密封底座43上，低壓油環(huán)帶51關閉、高壓油環(huán)帶49打開，此時燃氣針閥控制腔24和高壓油入口9連通。閥桿上密封底座43上設計有油道42和油道52，油道52連通低壓油環(huán)帶51和電磁閥腔53，油道42連通電磁閥腔53和低壓泄油口35。閥桿下密封底座46上設計油道47和油道48，油道47連通高壓油環(huán)帶49和高壓油入口9，油道48連通凹槽腔50和燃氣針閥限位桿21的中心油道22。本裝置泄油油路流經電磁閥，在燃油流動作用下帶走雙電磁閥熱量，起到冷卻電磁閥的作用，并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。引燃油噴射器3主要包括控制引燃油電磁閥36、控制活塞套33、控制活塞32、控制活塞彈簧31、彈簧座30、引燃油針閥29等?？刂苹钊?3和控制活塞32之間形成引燃油活塞控制腔34，引燃油針閥29和針閥底座13之間形成引燃油盛油槽28。在控制活塞彈簧31作用下，引燃油針閥29被彈簧座30壓在針閥底座13上?？刂迫加碗姶砰y36主要組成部件和控制燃氣電磁閥20相同，不同的是其控制閥桿上只有一個密封錐面和一個高壓油環(huán)帶58，控制燃油電磁閥36未通電時，其控制閥桿壓在閥桿密封底座上，關閉高壓油環(huán)帶58。噴射裝置內筒10上設計有環(huán)形油槽8，從高壓燃油入口9流入的高壓油流經環(huán)形油槽8被分成三路，一路流入主燃油噴射器1的主燃油盛油槽14，滿足裝置主燃油進油要求；一路流入燃氣噴射器2后分成兩支，一支流入密封環(huán)帶26密封燃氣，一支流入控制燃氣電磁閥20的高壓油環(huán)帶58，滿足燃氣針閥控制腔24建壓要求；另一路流入引燃油噴射器3后分成兩支，一支流入引燃油活塞控制腔34，滿足引燃油活塞控制腔34減壓要求，一支流入引燃油盛油槽28，滿足裝置引燃油進油要求。

本發(fā)明的集成式機械-電磁混合控制雙燃料噴射裝置的燃氣噴嘴噴射燃氣，在燃氣針閥抬起和落座過程中，燃氣容易隨著閥桿的運動向上泄漏，泄漏的燃氣進入燃氣針閥控制腔24時，由于燃氣的可壓縮性會嚴重影響其噴氣特性。為了解決此問題，本發(fā)明的組合式混合燃料噴射裝置在燃氣針閥25和針閥底座13之間開有密封環(huán)帶26，通過油道引入部分控制油密封燃氣，能有效地防止燃氣泄漏。另外，燃氣針閥控制腔24內的控制油和密封環(huán)帶26內的密封油采用同一種油，針閥上下油壓相等，能有效保證控制油、密封油無靜態(tài)泄漏。

發(fā)動機工作時，根據(jù)發(fā)動機所處工況選擇噴射裝置工作模式，在純柴油模式下，控制燃氣電磁閥20和控制引燃油電磁閥36均處于斷電狀態(tài)，燃氣噴射器1和引燃油噴射器3均不工作，燃油噴射過程由機械結構控制。高壓油管的燃油從高壓燃油入口9流經環(huán)形油槽8，通過油道進入主燃油盛油槽14，達到主燃油針閥15開啟壓力時，克服調壓彈簧17預緊力使主燃油針閥15離座，裝置開始噴油，調壓彈簧17的預緊力可用調壓螺釘18來調節(jié)。在燃油引燃燃氣模式下，主燃油噴射器1不工作，引燃油和燃氣噴射過程由兩個電磁閥分開控制?？刂茊卧杉瘋鞲衅鞯妮斎胄盘?，驅動控制燃氣電磁閥20和控制引燃油電磁閥36工作，從而分別控制燃氣和引燃油噴射。控制燃氣電磁閥20通電時，電磁閥桿45抬起，高壓油環(huán)帶49打開、低壓油環(huán)帶51關閉，高壓油依次流經高壓油環(huán)帶49、凹槽腔50、燃氣針閥限位桿21的中心油道22，流入燃氣針閥控制腔24，燃氣針閥25在燃氣針閥控制腔24內高壓油作用下迅速抬起，裝置開始噴氣；控制燃氣電磁閥20斷電時，在電磁閥彈簧44作用下電磁閥桿45壓在閥桿下密封底座46上，高壓油環(huán)帶49關斷、低壓油環(huán)帶51打開，燃氣針閥控制腔24內高壓油通過油道依次流經凹槽腔50和電磁閥腔53，再從油道42流向低壓泄油口35，燃氣針閥控制腔24內油壓降低，燃氣針閥25在燃氣針閥彈簧23作用下壓在針閥底座13上，關閉燃氣噴孔，裝置停止噴氣?？刂埔加碗姶砰y36斷電時，在燃油控制閥彈簧的作用下燃油控制閥桿壓在控制閥座上，關斷高壓油環(huán)帶58，引燃油活塞控制腔34和引盛油槽28內油壓相等，引燃油針閥29在引燃油活塞彈簧31作用下，被活塞彈簧座30壓在針閥底座13上，裝置不噴油；控制引燃油電磁閥36通電時，燃油電磁閥閥桿抬起，高壓油環(huán)帶58打開，引燃油活塞控制腔34內高壓油通過油道依次流經燃油凹槽腔、燃油電磁閥腔，再從油道59流向低壓泄油口35，引燃油活塞控制腔34內油壓下降，引燃油針閥29迅速抬起打開燃油噴孔，裝置開始噴油。根據(jù)發(fā)動機所處工況，可選擇控制燃氣電磁閥20或控制引燃油電磁閥36單獨工作、兩電磁閥同時工作、兩電磁閥先后順序工作等控制模式，實現(xiàn)多種油、氣噴射模式。

由上述工作過程可知，本集成式機械-電磁混合控制雙燃料噴射裝置采用一個機械控制式主燃油噴射器滿足發(fā)動機在純柴油模式下對主噴油量噴射控制要求，采用一個電磁閥控制式引燃油噴射器和一個電磁閥控制式燃氣噴射器滿足發(fā)動機在燃油引燃燃氣模式下對燃油、燃氣噴射控制要求。對原有發(fā)動機繼承性好，結構簡單，滿足發(fā)動機在不同工況下的油、氣混合需求。噴嘴部分采用燃油密封燃氣可有效地防止燃氣泄漏，控制油和密封油采用同一種油可有效防止控制腔和密封環(huán)帶的燃油靜態(tài)泄漏。因此，本發(fā)明能夠使發(fā)動機滿足日益嚴格的排放法規(guī)要求，有效地提高其動力性、經濟性和可靠性。