[发明专利]智能燃油喷射器及其控制、使用方法

说明书

技术领域

本发明属于内燃机领域，涉及燃料喷射器，尤其是可根据不同燃料理化特性、运行工况调节燃料喷射规律的燃料喷射器。

背景技术

随着国民经济的快速增长，我国对石油的社会需求大幅度增长。石油对外依存度急剧上升，甚至威胁到国家能源战略安全，同时环保压力也会日益增大。化石燃料燃烧所产生的二氧化碳排放会造成温室效应。因此调整能源结构，发展环保的替代能源已成为中国经济可持续发展的重要前提。然而在未来可替代能源的选择性上，几乎所有汽车厂商都认定一点：没有唯一，只有更多。因此寻求多种解决方式是目前可行的出路。然而，受制于传统发动机的结构，很多替代能源还无法在汽车上得到广泛应用。这无疑给替代能源的推广带来巨大阻力。目前，学界已提出了Smart Engine的设想，即在同一种发动机上使用不同燃料，以促进替代能源的发展。智能燃料喷射系统作为Smart Engine的核心功能部件之一，在设计上面临巨大的挑战。目前国内外对该方面的研究还停留在原有的发动机上不改变喷射装置的前提下进行两种燃料的掺混，例如汽油机上实现汽油或乙醇汽油混合燃料使用，传统汽油机改造为氢气/天然气(CNG)/石油液化气(LPG)和汽油的双燃料发动机，乙醚或生物柴油与柴油混合在柴油机上使用等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于多种燃料喷射的智能燃料喷射器，解决现有智能燃料喷射系统的设计上只能实现两种相近燃料掺混的问题。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种智能燃料喷射器，包括：喷射器体、喷油嘴及调压装置，喷油嘴是由一根尖端阶梯式的针阀和针阀体组成，与之相应喷油嘴端开有喷孔。

进一步，所述喷油嘴是由一根尖端三级阶梯式的针阀和针阀体组成，与之相应喷油嘴端开有三排喷孔，且各排喷孔的角度各不相同，以满足不同工况、不同燃烧模式下的喷射要求。

所述的智能燃料喷射器的控制方法，通过ECU向压电晶体发出开启指令，压电晶体在电场作用下发生负压电效应，产生形变、长度缩短，其缩短量通过电场强度来控制；当压电晶体长度缩短后，针阀在喷油射嘴腔高压燃料的作用力下抬升，升程大小即为压电晶体形变大小；不同的形变大小对应于不同的针阀升程大小，由此控制开启的喷孔数目，实现改变喷射量和改善喷射效果的目的。

所述的智能燃料喷射器的使用方法：对液体燃料(汽油、柴油、生物柴油、乙醇、甲醇、乙醚等)采用缸内直接高压喷射方式；对于难以液化的气体燃料，如天然气和氢气等则采用进气道喷射的方式，气体燃料的喷射采用专门的气体喷射电磁阀来控制。

由于采用上述方案，本发明最突出的优点在于能满足多种燃料的喷射要求，它可以根据不同燃料类型、不同燃烧模式、不同发动机工况，自动改变喷射压力、开启喷孔的数量和喷射规律等参数，实现发动机高效率低排放运行。

附图说明

图1是本发明智能燃油喷射器的结构示意图。

其中：1为压电晶体电极、2为高压管路、3为喷射器体、4为针阀回位弹簧、5为喷油嘴、6为第一排喷孔、7为第三排喷孔、8为第二排喷孔、9为针阀、10为低压管路、11为压电晶体

图2单排喷孔开启模式示意图。

图3双排孔开启模式示意图。

图4喷孔全开模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步描述。

该智能燃料喷射器主要包括喷射器体3、喷油嘴5及调压装置等三部分，通过ECU向压电晶体11发出开启指令，压电晶体11在电场作用下发生负压电效应，产生形变、长度缩短，其缩短量通过电场强度来控制。当压电晶体11长度缩短后，针阀9在喷油射嘴腔高压燃料的作用力下抬升，升程大小即为压电晶体11形变大小。不同的形变大小对应于不同的针阀9升程大小，由此控制开启的喷孔数目，实现改变喷射量和改善喷射效果的目的。

如图1所示，沿轴向从上向下依次安装压电晶体电极1，压电晶体11，针阀回位弹簧4，针阀9。压电晶体11与压电晶体1电极首尾相接，针阀回位弹簧4顶住针阀承压面，高压油路5从喷油气3体左侧进入喷油嘴内部靠近喷孔的位置，低压油路10从喷油器5体右侧进入喷油器体5靠近针阀回位弹簧4的位置。在喷油嘴5底部从上向下依次开三排喷孔，喷空数量分别6、3、4。

该智能燃料喷射器有三种工作模式(单排孔开启模式、双排孔开启模式和喷孔全开模式)。

1.单排孔开启模式

在单排孔开启模式中，开启喷孔为第一排喷孔6，这是是由运行工况需求和燃烧模式确定的。