一种可变喷射角度的双燃料喷油器及其控制方法与流程

1.本发明涉及发动机燃油喷射技术领域，尤其涉及到一种适用于双燃料发动机的可变喷射角度的喷油器。


背景技术：

2.从蒸汽机时代到电力时代，能源对文明进步起着至关重要的作用。随着科技水平不断提高，人类对各种能源的需求量急剧增加，同时能源的过渡开采使得地球的能源也越来越少。目前来说，中国石油资源主要依赖对外进口，且其中60％以上石油资源被内燃机消耗。因此，国家希望通过发展替代燃料汽车的方法来缓解国内石油紧缺的问题。许多的代用燃料如天然气、甲醇、二甲醚、聚甲氧基二甲醚(pode)、生物质燃料等在汽车发动机中被广泛应用。但是由于国际排放法规变得越来越严格、单一的替代燃料并不能同时满足发动机的动力性能和排放性能的要求，而在发动机上利用双燃料燃烧能够改善发动机的各个方面的性能，因此双燃料发动机的研究具有及其深远的意义。
3.目前，内燃机上普遍采用的喷油器只能喷射一种燃料，而且发动机单个气缸上只有一个喷油器的安装孔，很少有能够安装两个喷油器的发动机。如果想要实现两种不同燃料喷射则需要对发动机气缸体进行二次加工打孔，但是此加工技术要求高，难以实现，还容易损坏发动机的气缸结构。
4.在发动机燃烧过程中，喷油器的喷射角度同样对发动机气缸内的燃烧情况起着至关重要的作用。而在传统的发动机中，喷油器安装在发动机气缸上后的喷射角度是固定的，ecu无法实现对喷射角度的调节，因此无法通过改变喷油器的喷射角度使得发动机的动力性能和排放性能得到提升。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种可变喷射角度的双燃料喷油器，可实现两种不同种类的燃料在发动机气缸内同时喷射以及喷射过程中喷射角度可变的目的。
6.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
7.一种可变喷射角度的双燃料喷油器，包括喷油器壳体和喷油角度调节装置；所述喷油角度调节装置包括油室分离薄片和主油路针阀；所述喷油器壳体上开设有主油路和副油路；所述主油路和副油路内分别设有主油路针阀和副油路针阀；所述副油路针阀在副油路电磁阀的控制下上下运动从而实现上部油室油路的关闭或者导通，上部油室油路将油液通入上部油室；所述主油路针阀在主油路电磁阀的控制下上下运动从而实现油液进入下部油室；主油路下方设置有油室，通过油室分离薄片将油室分为上部油室和下部油室。
8.进一步的，所述喷油角度调节装置还包括直杆、连杆和喷射角度调节电磁阀；所述直杆的一端与喷射角度调节电磁阀连接，另一端通过转向节与连杆的一端连接；所述连杆的另一端与喷油转向球连接；所述喷油转向球内设置有副燃料喷孔，所述喷射角度调节电磁阀带动直杆上下运动使得连杆带动喷油转向球转动，从而调整副燃料喷孔喷出油液的角
度。
9.进一步的，所述油室分离薄片上开设有进油槽、出油槽和主燃料喷孔，进油槽内设置有连杆和喷油转向球，所述出油槽与主燃料喷孔相通。
10.进一步的，所述连杆有两根，连杆之间通过连杆弹簧连接。
11.进一步的，所述油室分离薄片上开设有第一密封锥孔；所述主油路针阀下端与第一密封锥孔贴合。
12.进一步的，所述副油路针阀下端与第二密封锥孔贴合。
13.进一步的，所述进油槽有四个，进油槽对称分布；所述主燃料喷孔有四个且对称分布。
14.可变喷射角度的双燃料喷油器的控制方法，包括单燃料喷射模式和双燃料喷射模式；
15.ecu检测发动机的转速和扭矩信号对发动机的负荷进行判断，小负荷工况下喷油器采用单燃料喷射模式、中大负荷工况下喷油器采用双燃料喷射模式；
16.单燃料喷射模式：
17.ecu检测到喷油时刻信号后控制主油路开关打开，主油路燃油进入主油路；此时主油路内部充满高压燃油，主油路电磁阀控制主油路针阀上移，主油路针阀与第一密封锥孔之间出现缝隙，主油路内的高压燃油通过第一密封锥孔进入下部油室，高压燃油充满下部油室后进入出油槽，最终通过主燃料喷孔喷入到气缸内部；
18.双燃料喷射模式：
19.ecu检测到喷油时刻信号后控制主油路开关和副油路开关同时打开，主油路燃油和副油路燃油分别进入主油路和副油路；此时油路内部充满高压燃油，主油路电磁阀控制主油路针阀上移，主油路针阀与第一密封锥孔之间出现缝隙，主油路内的高压燃油通过第一密封锥孔进入下部油室，高压燃油充满下部油室后进入出油槽，最终通过主燃料喷孔喷入到气缸内部；主油路电磁阀控制主油路针阀上移的同时，副油路电磁阀控制副油路针阀上移，副油路燃油通过第二密封锥孔经由上部油室油路到达上部油室，上部油室内燃油的经过进油槽进入喷油转向球内；ecu根据发动机的工况判断是否改变喷射角度，若不改变喷射角度，副油路燃油直接通过副燃料喷孔喷入气缸内；若改变喷射角度，副油路燃油最终在喷油转向球完成喷射角度调节后通过副燃料喷孔喷入气缸内。
20.本发明的有益效果：
21.1.本发明结构简单、合理，在不改变发动机原来结构的情况下能够实现气缸内两种不同燃料的同时喷射，该方法与传统的进气道喷射结合缸内喷射实现双燃料喷射的方法相比较，避免了发动机进气道油膜附壁现象，大大提高了发动机瞬态动力响应性。
22.2.本发明亦可以通过改变不同的喷射角度来实现燃料在气缸内不同区域的燃油分布，改善缸内的燃烧过程，达到降低排放的目的。
附图说明
23.图1为本发明涉及到的可变喷射角度的双燃料喷油器装置示意图；
24.图2为图1中喷射角度调节装置的放大示意图；
25.图3为图2在a处的局部放大示意图；
26.图4为本发明喷嘴位置结构三维示意图；
27.图5为本发明图1中涉及到的油室分离薄片下端面的结构示意图；
28.图6为本发明图1中涉及到的油室分离薄片上端面的结构示意图；
29.图7为本发明燃油喷射控制方法的流程示意图。
30.附图标记：
[0031]1‑
主油路开关，2
‑
副油路开关，3
‑
主油路，4
‑
副油路，5
‑
副油路电磁阀，6
‑
副油路针阀，7
‑
主油路针阀体，8
‑
喷射角度调节装置，9
‑
副油路针阀体，10
‑
喷油器壳体，11
‑
主油路电磁阀，12
‑
ecu，13
‑
第二密封锥孔，14
‑
上部油室油路，15
‑
出油槽，16
‑
主燃料喷孔，17
‑
进油槽，18
‑
副燃料喷孔，8
‑1‑
上部油室，8
‑2‑
喷油转向球，8
‑3‑
主油路针阀，8
‑4‑
第一密封锥孔，8
‑5‑
下部油室，8
‑6‑
油室分离薄片，8
‑7‑
喷射角度调节电磁阀，8
‑8‑
主燃料喷孔，8
‑1‑1‑
直杆，8
‑1‑2‑
转向节，8
‑1‑3‑
连杆弹簧，8
‑1‑4‑
连杆，8
‑1‑5‑
弧形锥面。
具体实施方式
[0032]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0033]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0034]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035]
结合附图1，一种可变喷射角度的双燃料喷油器包括喷油器壳体10、喷油组件以及喷射角度调节装置8，喷油组件包括主油路开关1、主油路3、副油路开关2和副油路4；副油路4布置在主油路3的左侧，两组燃油油路互不干涉；
[0036]
所述喷油器体内的主油路3和副油路4内分别设有主油路针阀8
‑
3和副油路针阀6，主油路针阀8
‑
3顶端连接有主油路电磁阀11，副油路针阀6的顶端连接有副油路电磁阀5，主油路针阀8
‑
3由主油路电磁阀11控制，副油路针阀6由副油路电磁阀5控制，这副油路针阀6和主油路针阀8
‑
3可以在各自针阀体内部上下移动。主油路针阀8
‑
3与第一密封锥孔8
‑
4相接触，底部和下部油室8
‑
5相通；副油路针阀6与第二密封锥孔13相接触，底部连接上部油室油路14，上部油室油路14和上部油室8
‑
1相连通。
[0037]
所述上部油室8
‑
1和下部油室8
‑
5被油室分离薄片8
‑
6分隔，上下位置相互独立，互不影响。所述喷油器的ecu 12检测到发动机的喷射角度信号后，根据喷射角度与喷射角度调节电磁阀8
‑
7位置之间的关系来计算喷射角度调节电磁阀8
‑
7的上升高度。
[0038]
结合附图2所示，喷射角度调节装置示意图，所述喷射角度调节装置8包括喷射角
度调节电磁阀8
‑
7、直杆8
‑1‑
1、转向节8
‑1‑
2、连杆弹簧8
‑1‑
3、连杆8
‑1‑
4和喷油转向球8
‑
2。其中连杆8
‑1‑
4与喷油转向球8
‑
2固定连接,直杆8
‑1‑
1与喷射角度调节电磁阀8
‑
7下端面固定连接，直杆8
‑1‑
1和连杆8
‑1‑
4之间通过转向节8
‑1‑
2连接，喷射角度调节电磁阀8
‑
7控制直杆8
‑1‑
1在上部油室8
‑
1中上下移动，直杆8
‑1‑
1和连杆8
‑1‑
4之间的角度随着喷射角度调节电磁阀8
‑
7位置的变化而改变，继而连杆8
‑1‑
4与喷油器轴线的夹角发生改变。连杆8
‑1‑
4与喷油转向球8
‑
2固定连接，当喷油转向球8
‑
2与喷油器轴线的夹角发生改变，而副燃料喷孔18又位于喷油转向球8
‑
2内部，最终实现副燃料喷射角度的变化。在喷油过程结束后，喷射角度调节电磁阀8
‑
7保持位置不变等待发动机下一循环的喷油角度信号。
[0039]
结合附图7所示，本发明燃油喷射控制方法的流程示意图，所述ecu 12检测发动机的转速和扭矩信号对发动机的负荷进行判断，小负荷工况下喷油器采用单燃料喷射模式，ecu 12检测到喷油时刻信号后控制主油路开关1打开，主油路燃油进入主油路3。此时主油路内部充满高压燃油，主油路电磁阀11控制主油路针阀8
‑
3上移，主油路针阀8
‑
3与油室分离薄片8
‑
6之间出现缝隙，主油路内的高压燃油通过第一密封锥面8
‑
6之间的缝隙进入下部油室8
‑
5，高压燃油充满下部油室8
‑
5后进入出油槽15，最终通过主燃料喷孔16喷入到气缸内部。
[0040]
在中大负荷工况下喷油器采用双燃料模式，ecu 12检测到喷油时刻信号后控制主油路开关1和副油路开关2同时打开，主油路燃油和副油路燃油分别进入主油路3和副油路4。此时油路内部充满高压燃油，主油路电磁阀11控制主油路针阀8
‑
3上移，主油路针阀8
‑
3与油室分离薄片8
‑
6之间出现缝隙，主油路内的高压燃油通过第一密封锥面8
‑
6之间的缝隙进入下部油室8
‑
5，高压燃油充满下部油室8
‑
5后进入出油槽15，最终通过主燃料喷孔16喷入到气缸内部。主油路电磁阀11控制主油路针阀8
‑
3上移的同时，副油路电磁阀5控制副油路针阀6上移，副油路燃油通过第二密封锥面13经由上部油室油路14到达上部油室8
‑
1，上部油室内燃油的经过进油槽17进入喷油转向球8
‑
2内。ecu根据发动机的工况判断是否改变喷射角度，若不改变喷射角度，副油路燃油直接通过副燃料喷孔18喷入气缸内；若改变喷射角度，副油路燃油最终在喷射角度调节装置8完成喷射角度调节后通过副燃料喷孔18喷入气缸内。
[0041]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0042]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。