申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2021-10-22

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN114046217B

主分类号：F02M43/04

分类号：F02M43/04;F02D41/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.03.04#实质审查的生效;2022.02.15#公开

摘要：本发明提出了一种柴油机电控缸内直喷燃气喷嘴及其整机控制方法，具体涉及一种柴油机电控缸内直喷燃气喷嘴设计以及柴油机电控缸内直喷燃气喷嘴整机运行的控制方法。本发明中缸内直喷燃气喷嘴采用活塞式摩擦副结构实现了柴油机喷嘴的气体燃料缸内直喷，并通过合理的进回油以及燃气管路设计解决了燃气喷嘴的润滑和冷却问题，确保了燃气喷嘴的可靠性和耐久性；同时，本发明提供了一种柴油机电控缸内直喷燃气喷嘴整机运行的控制方法，通过电控单元的具体控制实现了柴油机燃气喷嘴及整机的稳定运行。

主权项：1.一种柴油机电控缸内直喷燃气喷嘴，其特征在于，燃气喷嘴（1）包括：锁紧螺帽（2）、喷油器体（3）、回油口（4）、回油道（5）、燃气喷头（6）、活塞式柱体（7）、活塞式密封环（8）、挺柱（9）、柱塞弹簧（10）、柱塞（11）、进油道（12）、进油口（13）、调整垫片（14）、中间盘（15）、回油节流孔（16）、球阀（17）、燃气管道（18）、燃气进口（19）；与燃气喷嘴（1）运行相关的柴油机主要包括：燃气进气管路P1，其上依次有燃气瓶（20）、减压阀（21）、燃气流量传感器（22）、阻燃阀（23）；空气进气管路P2，其上依次有空气滤清器（24）、节气门（25）、进气流量传感器（26）、进气压力传感器（27）；柴油供应管路P3，其上依次有柴油油箱（32）、柴油滤清器（31）、输油泵（30）、高压共轨（29）；柴油经柴油回油管路P4回到柴油油箱（32），排气管路P5上安装有氧浓度传感器（33），火花塞（28）、转速传感器（34）、曲轴位置传感器（35）、电控单元ECU（36）；所述电控单元ECU（36）与节气门（25）相连接并通过节气门开度信号a控制节气门开度；所述电控单元ECU（36）与燃气流量传感器（22）相连接并获得燃气流量信号b；所述电控单元ECU（36）与进气流量传感器（26）相连接并获得进气流量信号c；所述电控单元ECU（36）与曲轴位置传感器（35）相连接并获得曲轴位置信号d；所述电控单元ECU（36）与进气压力传感器（27）相连接并获得进气压力信号e；所述电控单元ECU（36）与燃气喷嘴（1）相连接并通过燃气喷射信号f控制燃气喷嘴开闭；所述电控单元ECU（36）与火花塞（28）相连接并通过火花塞点火信号g控制火花塞点火正时；所述电控单元ECU（36）与氧浓度传感器（33）相连接并获得排气氧浓度信号h；所述电控单元ECU（36）与转速传感器（34）相连接并获得转速信号i；所述电控单元ECU（36）与高压共轨（29）相连接并获得轨压信号j；该燃气喷嘴外部主体包括锁紧螺帽（2）、喷油器体（3）与燃气喷头（6）三部分；喷油器体（3）上开有进油口（13）、回油口（4）以及燃气进口（19），喷油器体（3）内部有进油道（12）、回油道（5）以及燃气管道（18），回油口（4）与回油道（5）相连通，进油口（13）与进油道（12）相连通，燃气进口（19）与燃气管道（18）相连通，同时，进油口（13）与外部柴油供应管路P3连接，回油口（4）与外部柴油回油管路P4连接，燃气进口（19）经燃气进气管路P1与燃气瓶连接；喷油器体（3）内部轴心位置依次有球阀（17）、回油节流孔（16）、中间盘（15）、调整垫片（14）、柱塞（11）、柱塞弹簧（10）、挺柱（9）、活塞式密封环（8）、活塞式柱体（7），回油节流孔（16）开在中间盘（15）中心位置处，中间盘（15）下部与柱塞（11）相连接，调整垫片（14）套在柱塞（11）上端，柱塞弹簧（10）套在柱塞（11）下端，柱塞弹簧（10）下表面与挺柱（9）上表面接触，挺柱（9）下表面与活塞式柱体（7）上表面接触，活塞式密封环（8）套在活塞式柱体（7）上，活塞式柱体（7）下表面与燃气喷头（6）内表面接触；燃气喷嘴内部的电磁阀通过电控单元ECU（36）发送信号控制球阀（17）起落；中间盘（15）上部与回油道（5）上端形成回油腔，挺柱（9）上的凹槽与进油道（12）下端形成进油腔；挺柱（9）下端布置有活塞式摩擦副，该活塞式摩擦副由一个活塞式柱体（7）和三个活塞式密封环（8）组成，在运行过程中活塞式密封环有效分隔燃气和柴油，起到密封、润滑和刮油的作用，且活塞式柱体（7）直径大于燃气喷头（6）头部燃气喷孔直径，燃气停喷过程中活塞式摩擦副阻止气体燃料泄漏；活塞式摩擦副的三道活塞式密封环，上部密封环用来密封柴油，下部密封环用来密封气体燃料，中间的密封环起到二次密封作用，阻断柴油与燃气接触，并且活塞式密封环的来回往复运动起到刮油润滑作用，防止活塞式摩擦副磨损过度；其整机控制过程在于：发动机在运行过程中，新鲜空气由空气进气管路P2依次经过空气滤清器（24）、节气门（25）、进气流量传感器（26）、进气压力传感器（27）进入到气缸内，电控单元ECU（36）通过进气流量信号c和进气压力信号e判断发动机运行负荷，通过接收转速传感器（34）输出的转速信号i确定发动机运行转速，从而获得发动机的具体运行工况，由此确定气体燃料的喷射脉宽，同时，电控单元ECU（36）通过曲轴位置传感器（35）输出的曲轴位置信号d确定气体燃料喷射正时，气体燃料经燃气瓶（20）、减压阀（21）、燃气流量传感器（22）、阻燃阀（23）输送至燃气喷嘴（1）的燃气进口（19），高压柴油经柴油油箱（32）、柴油滤清器（31）、输油泵（30）、高压共轨（29）输送至燃气喷嘴（1）的进油口（13），电控单元ECU（36）发出燃气喷射信号f控制气体燃料喷射正时，电磁阀上电持续期对应气体燃料喷射脉宽；燃气喷射控制：电控单元ECU（36）控制电磁阀上电，球阀（17）被燃气喷嘴（1）内进油道（12）里面的高压柴油顶起，柴油从进油口（13）沿着进油道（12）通过回油节流孔（16）流入回油腔，回油腔内柴油再经回油道（5）通过回油口（4）流进柴油回油管路；此过程进油腔与回油腔形成液压差，挺柱（9）和柱塞（11）向上顶起，挺柱（9）脱离活塞式摩擦副，气体燃料通过燃气进口（19）和燃气管道（18）输送至活塞式摩擦副下部，依靠燃气供应压力将活塞式摩擦副向上顶起，此时燃气经燃气喷头（6）头部的燃气喷射孔喷入发动机燃烧室内，实现气体燃料喷射；燃气停喷控制：电控单元ECU（36）控制电磁阀终止上电，球阀（17）落下与中间盘（15）再次接触，此时回油节流孔（16）被关闭，柱塞（11）上端压力高于下端，推动挺柱（9）和活塞式摩擦副向下移动，使活塞式摩擦副下端面覆盖燃气喷射孔，停止燃料喷射；气体燃料喷射结束后柴油经柴油回油管路P4流回柴油油箱（32），电控单元ECU（36）发出火花塞（28）点火信号g引燃缸内混合气，燃烧后的尾气经排气管路P5排入大气，电控单元ECU（36）通过接收排气管路上氧浓度传感器（33）输出的氧浓度信号h，调节下一循环空气及燃气的进气量，实现柴油机电控缸内直喷燃气喷嘴的整机控制。

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百度查询： 北京工业大学 一种柴油机电控缸内直喷燃气喷嘴及其整机控制方法

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