一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統的製作方法

2023-10-11 11:01:24 1

專利名稱：一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於燃料噴射系統領域。具體涉及一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統。
背景技術：
壓燃式內燃機一般採用柴油作燃料，但柴油機的尾氣不僅對環境汙染大，且價格也越來越高，故人們研究出來源廣泛的柴油替代燃料一二甲醚(DME)。二甲醚具有低粘度、高蒸汽壓和易霧化等物性，要直接將它噴入發動機氣缸中，需在噴射系統採取一系列特殊措施。如在已有技術中，二甲醚發動機供油系統主要有高壓共軌燃油噴射系統和泵一管一嘴燃油噴射系統，上述系統採用高壓噴油泵作為燃料加壓泵，容易導致加壓環節處偶件的磨損和燃料洩漏。目前，為改善燃料的潤滑性能、減緩供油系統中噴油器針閥偶件的磨損，人們雖採用了添加潤滑劑的方法，但會增加使用成本，且潤滑劑不能充分燃燒，亦會造成新的汙染。故現有系統不利於超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應用與推廣。均質壓燃(HomogenousCharge Compression Ignition,簡稱HCCI)是在發動機進氣和壓縮過程形成均質混合氣，當活塞運動到壓縮上止點附近時，混合氣由於受到壓縮而達到自燃溫度，發生快速的高溫化學反應釋放出大量熱能的一種燃燒方式。採用HCCI燃燒方式可使發動機具有高的熱效率和低的顆粒(PM)和NOx排放，被人們稱為內燃機的「第3種燃燒方式」，但HCCI還未從根本上解決兩個技術難題混合氣形成和燃燒控制(含著火時刻和燃燒速度)，因此HCCI燃燒技術目前只局限在內燃機的中低負荷範圍內應用。[金亨俊，冠洙，李昌智.利用一個窄的噴射角和先進的噴油提前角降低二甲醚均質壓燃發動機的廢氣排放研究·燃料加工技術，2011，92:1756-1763]
發明內容本實用新型旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種成本低、容易實施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應用與推廣的二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統。為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是該噴射系統包括隔膜泵、二甲醚油箱、電子控制單元、傳感器線束、噴油器、兩位兩通電磁閥和共軌管。隔膜泵的入口球閥的入口端通過油管與二甲醚油箱相通，隔膜泵的出口球閥的出口端通過油管與共軌管的進油口相通，共軌管的出油口通過油管和兩位兩通電磁閥的P 口相通，兩位兩通電磁閥的A 口與噴油器的進油口相通，兩位兩通電磁閥的繼電器與電子控制單元的控制器插頭連接器聯接，電子控制單元的輸入電路同傳感器線束的線束插接器連接。所述噴油器包括噴嘴頭、噴嘴座、噴嘴體、杆閥、復位彈簧和調整螺母。噴嘴體的心部自左到右同中心地依次設有錐孔、過渡孔、導向孔和復位孔，在靠近復位孔內壁的內端端面處均勻地開有5 10個小直徑斜孔，小直徑斜孔至過渡孔的端面處；杆閥自左到右同中心地依次設有倒錐臺、過渡杆和杆體，杆體的右端加工有螺紋。噴嘴體的左端和右端分別與噴嘴頭和噴嘴座同中心螺紋聯接，噴嘴體的左端面和右端面分別墊有噴嘴頭部墊圈和噴嘴中部墊圈；杆閥的杆體穿過噴嘴體的導向孔，杆閥的倒錐臺與噴嘴體的錐孔偶合，杆閥的杆體與噴嘴體的導向孔偶合；復位彈簧套在杆閥的杆體上，復位彈簧的一端緊壓在復位孔的內端端面上，另一端緊壓在調整螺母上，調整螺母與杆閥的杆體右端的螺紋聯接。所述隔膜泵包括出口管、出口球閥、膜片腔、隔膜泵膜片、入口球閥、入口管和柱塞機構。隔膜泵的右端裝有柱塞機構，隔膜泵的左端為膜片腔，膜片腔的一側設有入口球閥，另一側設有出口球閥，隔膜泵膜片位於膜片腔和柱塞機構之間，隔膜泵膜片使柱塞機構的柱塞偶件和膜片腔中的燃料完全隔開。由於採用上述技術方案，本實用新型針對二甲醚低粘度、高蒸汽壓和易霧化等物性特性，採用與低壓共軌燃料噴射系統相匹配的隔膜泵作為加壓泵，不僅解決了由二甲醚 低粘性帶來的運動副磨損問題，又大幅減少了二甲醚燃料的洩漏量；同時，由於採用與低壓共軌燃料噴射系統相匹配的隔膜泵作為加壓泵，將二甲醚燃油從燃油箱中吸出，從而使其克服管道的阻力，經管路進入二甲醚電控噴射發動機的供油共軌系統中。對於隔膜泵，由於隔膜泵柱塞偶件自身具有獨立強制潤滑系統，且柱塞偶件和被加壓介質完全由隔膜隔開，不存在介質從柱塞偶件間隙洩漏問題，因此，隔膜泵柱塞偶件的潤滑與磨損問題可得到徹底的解決。本實用新型用隔膜泵替換常規柴油機高壓噴油泵作為燃料加壓泵，能有效避免加壓環節處偶件的磨損和洩漏，隔膜泵柱塞偶件和被加壓介質完全由隔膜隔開，故不存在介質從柱塞偶件間隙洩漏問題；另外，隔膜泵自身具有獨立強制潤滑系統，故隔膜泵柱塞偶件的潤滑與磨損問題得到徹底的解決，也使可控預混合燃燒成為現實，從而解決均質燃燒著火時刻難以控制的技術障礙。本實用新型採用的噴油器為申請人已獲得專利權的「一種用於內燃機低粘度燃料的噴嘴」(ZL201010143592. 4)專利技術，該專利技術將二甲醚(DME)燃料由噴嘴座的中心孔進入至噴嘴體的復位孔，經噴嘴體中的小直徑斜孔進入杆閥的過渡杆與噴嘴體的過渡孔所形成的壓力均衡室，調整螺母的旋入或旋出可設置啟噴壓力在合適的範圍，當達到設定壓力後將克服復位彈簧的預緊力而推開杆閥後進入噴嘴頭，再由噴嘴頭上分布的小噴孔噴出；當DME燃料失去壓力後，杆閥在復位彈簧的作用下後退，依靠杆閥的倒錐臺與噴嘴體的錐孔間的錐面接觸形成對DME燃料的密封。本實用新型採用的噴油器經試驗表明DME燃料有99. 8%通過小直徑斜孔流經噴嘴體，僅有O. 2%以下的DME燃料通過杆閥與噴嘴體的偶合表面流經噴嘴體，這樣對杆閥與噴嘴體的偶合表面基本沒有衝刷，也就解決了因DME燃料粘度低而造成的噴嘴偶合表面磨損問題；復位彈簧以及杆閥與噴嘴體的錐面接觸形式具有自動補償上述錐面磨損的功能。本實用新型採用的噴油器還能明顯減輕內燃機低粘度燃料噴嘴的偶合表面磨損，具有工作壽命長和自動補償上述錐面磨損功能的特點，從而使本實用新型所涉及的內燃機噴嘴適用於粘度較低的燃料。因此，該系統具有成本低、容易實施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應用與推廣的特點。
圖I是本實用新型的一種結構示意圖；圖2是圖I中噴油器7的一種結構示意圖；圖3是圖I中隔膜泵2的一種結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步描述，並非對本實用新型保護範圍的限制實施例I 一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統，該噴射系統的結構如圖I所示，包括隔膜泵2、二甲醚油箱4、電子控制單元5、傳感器線束6、噴油器7、兩位兩通電磁閥8和共軌管9。隔膜泵2的入口球閥3的入口端通過油管與二甲醚油箱4相通，隔膜泵2的出口球閥I的出口端通過油管與共軌管9的進油口相通，共軌管9的出油口通過油管和兩位兩通電磁閥8的P 口相通，兩位兩通電磁閥8的A 口與噴油器7的進油口相通，兩位兩通電磁閥8的繼電器與電子控制單元5的控制器插頭連接器聯接，電子控制單元5的輸入電路同傳感器線束6的線束插接器連接。本實施例採用的噴油器7如圖2所示，包括噴嘴頭10、噴嘴座17、噴嘴體14、杆閥12、復位彈簧13和調整螺母15。噴嘴體14的心部自左到右同中心地依次設有錐孔22、過渡孔21、導向孔19和復位孔18，在靠近復位孔18內壁的內端端面處均勻地開有5飛個小直徑斜孔20，小直徑斜孔20至過渡孔21的端面處；杆閥12自左到右同中心地依次設有倒錐臺、過渡杆和杆體,杆體的右端加工有螺紋。噴嘴體14的左端和右端分別與噴嘴頭10和噴嘴座17同中心螺紋聯接，噴嘴體14的左端面和右端面分別塾有嗔嘴頭部塾圈11和嗔嘴中部塾圈16 ;杆閥12的杆體芽過嗔嘴體14的導向孔19，杆閥12的倒錐臺與噴嘴體14的錐孔22偶合，杆閥12的杆體與噴嘴體14的導向孔19偶合；復位彈簧13套在杆閥12的杆體上，復位彈簧13的一端緊壓在復位孔18的內端端面上，另一端緊壓在調整螺母15上，調整螺母15與杆閥12的杆體右端的螺紋聯接。所述噴油器7中小直徑斜孔20的直徑為I. 5 2. 5mm ;噴嘴頭部墊圈11和噴嘴中部墊圈16的材質均為銅質材料；噴嘴頭10的頭部上分布有3 7個小噴孔，直徑為I. O 2. 5 mm ;杆閥12的杆體與噴嘴體14的導向孔19偶合的偶合間隙為O. 002 0. 0025mm，杆閥12的杆體與噴嘴體14的導向孔19偶合的偶合長度為2(T40mm。本實施例採用的隔膜泵2如圖3所示，包括出口管23、出口球閥I、膜片腔24、隔膜泵膜片25、入口球閥3、入口管26和柱塞機構27。隔膜泵2的右端裝有柱塞機構27，隔膜泵2的左端為膜片腔24，膜片腔24的一側設有入口球閥3，另一側設有出口球閥1，隔膜泵膜片25位於膜片腔24和柱塞機構27之間，隔膜泵膜片25使柱塞機構27的柱塞偶件和膜片腔24中的燃料完全隔開。實施例2[0028]一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統。在靠近復位孔18內壁的內端端面處均勻地開有7 10個小直徑斜孔20，小直徑斜孔20的直徑為O. 5 I. 5mm ;噴嘴頭10的頭部上分布有6 10個小噴孔，直徑為O. I I. 5 mm ;杆閥12的杆體與噴嘴體14的導向孔19的偶合長度為3(T50mm。其餘同實施例I.本具體實施方式
針對二甲醚低粘度、高蒸汽壓和易霧化等物性特性，採用與低壓共軌燃料噴射系統相匹配的隔膜泵2作為加壓泵，不僅解決了由二甲醚低粘性帶來的運動副磨損問題，又大幅減少了二甲醚燃料的洩漏量；同時，由於採用與低壓共軌燃料噴射系統相匹配的隔膜泵2作為加壓泵，將二甲醚燃油從油箱中吸出，從而使其克服管道的阻力，經管路進入二甲醚電控噴射發動機的供油共軌系統中。對於隔膜泵2，由於隔膜泵柱塞偶件自身具有獨立強制潤滑系統，且柱塞偶件和被加壓介質完全由隔膜隔開，不存在介質從柱塞偶件間隙洩漏問題，因此，隔膜泵柱塞偶件的潤滑與磨損問題可得到徹底的解決。 本具體實施方式
用隔膜泵2替換常規柴油機高壓噴油泵作為燃料加壓泵，能有效避免加壓環節處偶件的磨損和洩漏，隔膜泵柱塞偶件和被加壓介質完全由隔膜隔開，故不存在介質從柱塞偶件間隙洩漏問題；另外，隔膜泵自身具有獨立強制潤滑系統，因此，隔膜 泵柱塞偶件的潤滑與磨損問題可得到徹底的解決，也可使可控預混合燃燒成為現實，從而解決均質燃燒著火時刻難以控制的技術障礙。本具體實施方式
採用的噴油器7為申請人已取得專利權的「一種用於內燃機低粘度燃料的噴嘴」(ZL201010143592. 4)專利技術，該專利技術將二甲醚(DME)燃料由噴嘴座17的中心孔進入至噴嘴體14的復位孔18，經噴嘴體14中的小直徑斜孔20進入杆閥12的過渡杆與噴嘴體14的過渡孔21所形成的壓力均衡室，調整螺母15的旋入或旋出可設置噴油器7的啟噴壓力範圍，當達到設定壓力後將克服復位彈簧13的預緊力而推開杆閥12後進入噴嘴頭10，再由噴嘴頭10上分布的小噴孔噴出；當DME燃料失去壓力後，杆閥12在復位彈簧13的作用下後退，依靠杆閥12的倒錐臺與噴嘴體14的錐孔22間的錐面接觸形成對DME燃料的密封。噴油器7安裝在二甲醚發動機上，燃料由噴嘴座17的錐孔22進入至噴嘴體14，經噴嘴體14中均勻分布的5 10個小直徑斜孔20進入杆閥12與噴嘴體14所形成的壓力均衡室，達到一定壓力後克服復位彈簧13的預緊力而推開杆閥後進入噴嘴頭10，再由噴嘴頭10上分布的3 10個小直徑噴孔噴出。燃料失去壓力後，杆閥12在復位彈簧13的作用下後退，依靠杆閥12與噴嘴體14的錐面接觸形成對燃油的密封。本具體實施方式
採用的噴油器7經試驗表明DME燃料有99. 8%通過小直徑斜孔20流經噴嘴體14，僅有O. 2%以下的DME燃料通過杆閥12與噴嘴體14的偶合表面流經噴嘴體14，這樣對杆閥12與噴嘴體14的偶合表面基本沒有衝刷，也就解決了因DME燃料粘度低而造成的噴嘴偶合表面磨損問題；復位彈簧13以及杆閥12與噴嘴體14的錐面接觸形式具有自動補償上述錐面磨損的功能。本具體實施方式
採用的噴油器7還能明顯減輕內燃機低粘度燃料噴嘴的偶合表面磨損，具有工作壽命長和自動補償上述錐面磨損功能的特點，從而使本具體實施方式
所涉及的內燃機噴嘴適用於粘度較低的燃料。因此，該系統具有成本低、容易實施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應用與推廣的特點。
權利要求1.一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統，其特徵在於該噴射系統包括隔膜泵(2)、二甲醚油箱(4)、電子控制單元(5)、傳感器線束(6)、噴油器(7)、兩位兩通電磁閥(8)和共軌管(9)； 隔膜泵(2)的入口球閥(3)的入口端通過油管與二甲醚油箱(4)相通，隔膜泵(2)的出口球閥(I)的出口端通過油管與共軌管(9)的進油口相通，共軌管(9)的出油口通過油管和兩位兩通電磁閥(8)的P 口相通，兩位兩通電磁閥(8)的A 口與噴油器(7)的進油口相通，兩位兩通電磁閥⑶的繼電器與電子控制單元(5)的控制器插頭連接器聯接，電子控制單元(5)的輸入電路同傳感器線束(6)的線束插接器連接。
2.根據權利要求I所述的二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統，其特徵在於所述噴油器(7)包括噴嘴頭(10)、噴嘴座(17)、噴嘴體(14)、杆閥(12)、復位彈簧(13)和調整螺母(15)； 噴嘴體(14)的心部自左到右同中心地依次設有錐孔(22)、過渡孔(21)、導向孔(19)和復位孔(18)，在靠近復位孔(18)內壁的內端端面處均勻地開有5 10個小直徑斜孔(20)，小直徑斜孔(20)至過渡孔(21)的端面處； 杆閥(12)自左到右同中心地依次設有倒錐臺、過渡杆和杆體，杆體的右端加工有螺紋； 噴嘴體(14)的左端和右端分別與噴嘴頭(10)和噴嘴座(17)同中心螺紋聯接，噴嘴體(14)的左端面和右端面分別墊有噴嘴頭部墊圈(11)和噴嘴中部墊圈(16);杆閥(12)的杆體穿過噴嘴體(14)的導向孔(19)，杆閥(12)的倒錐臺與噴嘴體(14)的錐孔(22)偶合，杆閥(12)的杆體與噴嘴體(14)的導向孔(19)偶合；復位彈簧(13)套在杆閥(12)的杆體上，復位彈簧(13)的一端緊壓在復位孔(18)的內端端面上，另一端緊壓在調整螺母(15)上，調整螺母(15)與杆閥(12)的杆體右端的螺紋聯接。
3.根據權利要求I所述的二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統，其特徵在於所述隔膜泵(2)包括出口管(23)、出口球閥(I)、膜片腔(24)、隔膜泵膜片(25)、入口球閥(3)、入口管(26)和柱塞機構(27)； 隔膜泵⑵的右端裝有柱塞機構(27)，隔膜泵⑵的左端為膜片腔(24)，膜片腔(24)的一側設有入口球閥(3)，另一側設有出口球閥(I)，隔膜泵膜片(25)位於膜片腔(24)和柱塞機構(27)之間，隔膜泵膜片(25)使柱塞機構(27)的柱塞偶件和膜片腔(24)中的燃料完全隔開。
專利摘要本實用新型具體涉及一種二甲醚燃料隔膜泵低壓噴射系統。其技術方案是隔膜泵(2)的入口球閥(3)的入口端通過油管與二甲醚油箱(4)相通，隔膜泵(2)的出口球閥(1)的出口端通過油管與共軌管(9)的進油口相通，共軌管(9)的出油口通過油管和兩位兩通電磁閥(8)的P口相通，兩位兩通電磁閥(8)的A口與噴油器(7)的進油口相通，兩位兩通電磁閥(8)的繼電器與電子控制單元(5)的控制器插頭連接器聯接，電子控制單元(5)的輸入電路同傳感器線束(6)的線束插接器連接。該系統具有成本低、容易實施和能使超低排放的二甲醚代用燃料得到順利應用與推廣的特點。
文檔編號F02M51/04GK202673522SQ20122010533
公開日2013年1月16日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者張光德, 遊彩霞, 孫敬, 王衛華, 侯忠海 申請人:武漢科技大學