一种缸内直喷的气体燃料喷射器及其控制方法技术

本发明专利技术提供的一种缸内直喷的气体燃料喷射器及其控制方法，目的是解决现阶段缺少缸内直喷气体燃料喷射器的问题，本发明专利技术包括喷射器壳体、喷嘴体、针阀、散热回路和垫圈，所述的喷嘴体设在喷射器壳体下部，喷射器壳体上端开设有进气口，喷嘴体下端开设有喷射口，进气口和喷射口之间设有连通的气体通道；针阀设在气体通道内，针阀下端柱塞落座于喷嘴体下端的喷射口；其中，喷嘴体内设有环绕喷嘴体一周的环形空腔，空腔中填充有冷却介质，空腔通过管道与循环泵和散热器串联形成散热回路；垫圈设在喷嘴体下端的喷射口处。本发明专利技术用于气体燃料缸内直喷，喷射流量大，喷嘴体的散热效果更好，密封性能更高，使用寿命更长。

A gas fuel injector with direct injection in cylinder and its control method

Gas fuel of the invention provides a cylinder direct injection injector and its control method, the purpose is to solve the problems with the current lack of direct injection gas cylinder fuel injection, the present invention includes injector casing, nozzle, valve, cooling loop and washer, the nozzle body is provided on the lower part of the casing in the ejector the injector, the upper end of the shell is provided with a gas inlet, a nozzle body is arranged at the lower end of the injection port, the gas channel is arranged between the air inlet and communicated with the injection port; the needle valve in the gas channel, the lower end of the plunger valve seated on the nozzle body at the lower end of the nozzle; the nozzle body is provided with an annular cavity around the nozzle body for a week, the cavity is filled with the cooling medium cavity is connected in series with the circulation pump and the radiator through a pipeline to form a cooling circuit; jet mouth washer located at the lower end of the nozzle body. The invention is used for the direct injection of gas fuel in cylinder, high injection flow, better cooling effect of the nozzle body, higher sealing performance and longer service life.

【技术实现步骤摘要】
一种缸内直喷的气体燃料喷射器及其控制方法
本专利技术涉及一种燃料喷射器，特别涉及一种缸内直喷的气体燃料喷射器及其控制方法。
技术介绍
缸内直喷即是将燃油直接喷入燃烧室内进行燃烧的技术，是实现点燃式发动机节能、清洁燃烧的有效方法之一。燃油直接在气缸内汽化降低了缸内温度，提高了充气效率，抑制爆震倾向，可以用较高的压缩比进一步提高热效率，提升燃油的经济性，缸内直喷发动机同时也具备良好的加速反应性和瞬时启动性。因此缸内直喷较进气道喷射等缸外喷射具有更高的热效率，更快的瞬态响应能力以及更低的污染物排放。液体燃料的缸内直喷技术已经比较成熟。随着石油资源的逐渐枯竭、气体燃料的开采量加大、储运技术的提高以及气体燃料电控喷射技术等的发展，特别是对发动机排放指标要求的日益严格，气体燃料在发动机上的使用又进入了一个新的发展时期。目前在发动机上使用的气体燃料有天然气、液化石油气、煤气和氢气等。目前，气体燃料发动机供气方式大多为进气道喷射方式，对于所有采用缸外供气方式的气体燃料发动机，由于燃气会占据一部分的体积,存在充气效率低、发动机功率下降的缺点。因此发展了缸内直喷供气方式，提高了发动机充气效率，但喷射装置与缸内高温高压气体直接接触，在耐热性和密封性方面的要求更为严格。传统气体燃料喷射装置的喷射流量较小，限制了气体燃料发动机的功率，并且喷射装置的执行机构落座冲击力大，容易磨损。因此需要一种喷射流量更大、耐热性和密封性更好、使用寿命更长的气体燃料缸内直喷的喷射器及其控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现阶段缺少缸内直喷气体燃料喷射器的问题，提供的一种缸内直喷的气体燃料喷射器及其控制方法。本专利技术提供的缸内直喷的气体燃料喷射器，包括喷射器壳体、喷嘴体、针阀、散热回路和垫圈，所述的喷嘴体设在喷射器壳体下部，喷射器壳体上端开设有进气口，喷嘴体下端开设有喷射口，进气口和喷射口之间设有连通的气体通道；针阀设在气体通道内，针阀下端柱塞落座于喷嘴体下端的喷射口；其中，喷嘴体内设有环绕喷嘴体一周的环形空腔，空腔中填充有冷却介质，空腔通过管道与循环泵和散热器串联形成散热回路；垫圈设在喷嘴体下端的喷射口处，位于喷射口与柱塞之间。本专利技术还包括插接器、衔铁、电磁线圈、限位槽、弹簧底座和回位弹簧，所述的插接器设在喷射器壳体外侧；衔铁固定在针阀上部，电磁线圈设在喷射器壳体对应衔铁上方的位置，电磁线圈通过导线与插接器相连；限位槽设在气体通道内，弹簧底座设在限位槽上方，针阀上部的衔铁位于限位槽内，回位弹簧一端抵接于弹簧底座，另一端抵接于针阀上端，针阀下端柱塞在回位弹簧的弹力作用下，落座于喷嘴体下端的喷射口。所述的针阀为粗式针阀，针阀下端柱塞的直径为0.8-1.2mm，喷射口的直径与柱塞的直径相同。多个喷射器的散热回路通过管道串联成一个整体的散热回路。所述的散热回路还包括散热回路温度传感器，散热回路温度传感器设在散热回路的管道上，与循环泵相连。所述的冷却介质由乙二醇(C2H4(OH)2)、丙三醇(C3H5(OH)3)、乙醇(C2H5OH)中的一种或多种与防腐蚀添加剂和纯净水组成。所述的垫圈为橡胶垫圈。所述的喷射器壳体上端进气口处设有过滤网，进气口外侧设有橡胶圈。本专利技术提供的一种缸内直喷的气体燃料喷射器的控制方法，其步骤如下：第一步，将上述的一种缸内直喷的气体燃料喷射器上端进气口与进气管道相连，下端喷射口与气缸相连，插接器与电控器相连；电控器另一端分别与发动机的油门踏板位置传感器、发动机转速传感器、进气歧管绝对压力传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、曲轴转角传感器、上止点位置传感器、节气门开度传感器、爆震传感器、气体燃料压力传感器和气体燃料温度传感器相连，分别获取发动机的油门踏板位置信号(a)、发动机转速信号(b)、进气歧管绝对压力信号(c)、冷却液温度信号(d)、进气温度信号(e)、曲轴转角信号(f)、上止点位置信号(g)、节气门开度信号(h)、爆震信号(i)、气体燃料压力信号(j)和气体燃料温度信号(k)；第二步，通过油门踏板位置信号(a)判断发动机的运行工况；第三步，根据发动机转速信号(b)和进气歧管绝对压力信号(c)结合存贮在电控器中的标定数据进行分析运算，得到喷射脉宽的基本值Tp；根据曲轴转角信号(f)和上止点位置信号(g)结合存贮在电控器中的标定数据进行分析运算，确定喷射时刻基本值Sp；第四步，根据冷却液温度信号(d)、进气温度信号(e)、节气门开度信号(h)、气体燃料压力信号(j)和气体燃料温度信号(k)分别得出冷却液温度、进气温度、节气门开度、气体燃料压力和气体燃料温度影响喷射脉宽的修正系数θd、θe、θh、θj和θk，对喷射脉宽的基本值进行修正，得到喷射脉宽的实际值T为：T＝Tp*θd*θe*θh*θj*θk；根据爆震信号(i)得出爆燃强度和频率决定推迟点火的曲轴转角度数θi，对喷射时刻的基本值进行修正，得到喷射时刻的实际值S为：S＝Sp-θi；第五步，电控器将得到的喷射脉宽的实际值T和喷射时刻的实际值S转换为气体燃料喷射控制信号(m)即驱动电流，输出至插接器，电磁线圈接收到驱动电流后产生电磁力，使衔铁克服回位弹簧及气体燃料背压带动针阀向上运动，进而使喷射器执行相应的喷射脉宽和喷射时刻以实现所要求的控制。其中：第四步中，电控器接收冷却液温度信号(d)获取的冷却液温度小于10℃时，θd＝1.2，冷却液温度在10℃至50℃时，θd＝1.1～1.0，冷却液温度大于50℃时，θd＝0.8；电控器接收进气温度信号(e)获取的进气温度小于10℃时，θe＝1.1，进气温度在10℃至50℃时，θe＝1.1～1.0，进气温度大于50℃时，θe＝0.9；电控器接收节气门开度信号(h)获取的节气门开度为0％时，θh＝0，节气门开度为100％时，θh＝1，θh值和节气门开度成正比关系；电控器接收气体燃料压力信号(j)和气体燃料温度信号(k)，计算得出实际气体燃料喷射流量，θj*θk＝标定气体燃料压力和温度下的标定气体燃料喷射流量/实际气体燃料喷射流量。电控器接收爆震信号(i)获取爆燃强度和频率决定推迟点火的曲轴转角度数θi，θi值为0℃A≤θi＜10℃A。电控器还与故障诊断器相连，获取故障诊断信号(l)，电控器可以根据故障诊断信号(l)实时监测气体燃料喷射器有无泄漏等问题发生。本专利技术中所述的发动机的油门踏板位置传感器、发动机转速传感器、进气歧管绝对压力传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、曲轴转角传感器、上止点位置传感器、节气门开度传感器、爆震传感器、气体燃料压力传感器、气体燃料温度传感器和故障诊断器，以及电控器均为现有设备，且具体所在位置也均为现有技术，因此具体结构不在此赘述。本专利技术的工作原理：将本专利技术提供的一种缸内直喷的气体燃料喷射器上端进气口与进气管道相连，下端喷射口与气缸相连，插接器与电控器相连；电控器另一端分别与发动机各传感器相连，获取相应信号，经过计算分析得出喷射脉宽的实际值和喷射时刻的实际值，转换为气体燃料喷射控制信号，以驱动电流的形式输出至插接器，电磁线圈接收到驱动电流后产生电磁力，使衔铁克服回位弹簧及气体燃料背压带动针阀向上运动，针阀向上运动使下端柱塞脱离喷射口，气体燃料流经气体通道从下端喷射口喷出，进而使喷射器执行相应的喷射脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：包括喷射器壳体、喷嘴体、针阀、散热回路和垫圈，所述的喷嘴体设在喷射器壳体下部，喷射器壳体上端开设有进气口，喷嘴体下端开设有喷射口，进气口和喷射口之间设有连通的气体通道；针阀设在气体通道内，针阀下端柱塞落座于喷嘴体下端的喷射口；其中，喷嘴体内设有环绕喷嘴体一周的环形空腔，空腔中填充有冷却介质，空腔通过管道与循环泵和散热器串联形成散热回路；垫圈设在喷嘴体下端的喷射口处，位于喷射口与柱塞之间。

【技术特征摘要】
1.一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：包括喷射器壳体、喷嘴体、针阀、散热回路和垫圈，所述的喷嘴体设在喷射器壳体下部，喷射器壳体上端开设有进气口，喷嘴体下端开设有喷射口，进气口和喷射口之间设有连通的气体通道；针阀设在气体通道内，针阀下端柱塞落座于喷嘴体下端的喷射口；其中，喷嘴体内设有环绕喷嘴体一周的环形空腔，空腔中填充有冷却介质，空腔通过管道与循环泵和散热器串联形成散热回路；垫圈设在喷嘴体下端的喷射口处，位于喷射口与柱塞之间。2.根据权利要求1所述的一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：还包括插接器、衔铁、电磁线圈、限位槽、弹簧底座和回位弹簧，所述的插接器设在喷射器壳体外侧；衔铁固定在针阀上部，电磁线圈设在喷射器壳体对应衔铁上方的位置，电磁线圈通过导线与插接器相连；限位槽设在气体通道内，弹簧底座设在限位槽上方，针阀上部的衔铁位于限位槽内，回位弹簧一端抵接于弹簧底座，另一端抵接于针阀上端，针阀下端柱塞在回位弹簧的弹力作用下，落座于喷嘴体下端的喷射口。3.根据权利要求1所述的一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：所述的针阀为粗式针阀，针阀下端柱塞的直径为0.8-1.2mm，喷射口的直径与柱塞的直径相同。4.根据权利要求1所述的一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：多个喷射器的散热回路通过管道串联成一个整体的散热回路。5.根据权利要求1或4所述的一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：所述的散热回路还包括散热回路温度传感器，散热回路温度传感器设在散热回路的管道上，与循环泵相连。6.根据权利要求1所述的一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：所述的冷却介质由乙二醇(C2H4(OH)2)、丙三醇(C3H5(OH)3)、乙醇(C2H5OH)中的一种或多种与防腐蚀添加剂和纯净水组成。7.根据权利要求1所述的一种缸内直喷的气体燃料喷射器，其特征在于：所述的垫圈为橡胶垫圈。8.一种缸内直喷的气体燃料喷射器的控制方法，其步骤如下：第一步，将权利要求2-7所述的任意一种缸内直喷的气体燃料喷射器上端进气口与进气管道相连，下端喷射口与气缸相连，插接器与电控器相连；电控器另一端分别与发动机的油门踏板位置传感器、发动机转速传感器、进气歧管绝对压力传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、曲轴转角传感器、上止点位置传感器、节气门开度传感器、爆震传感器、气体燃料压力传感器和气体燃料温度传感器相连，分别获取发动机的油门踏板位置信号(a)、发动机转速信号(b)、进气歧管绝对压力信号(c)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于秀敏，商震，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22