一种基于节流阻容稳压的压比可调式甲醇燃料喷射器

本发明涉及的是甲醇燃料发动机喷射系统，具体的说是一种压比可调式甲醇燃料喷射器。

背景技术：

1、根据国际能源署(iea)数据显示，交通运输行业是全球第二大碳排放源，其碳排放占比达25％。2023年11月国际低碳能源发展创新生态论坛认定绿甲醇和绿氢是未来实现“双碳”政策的终极动力燃料。甲醇作为一种替代能源，具有可再生性和低碳排放等优点，也是绿氢最好的储运载体之一，国际内燃机学会把甲醇燃料发动机作为未来交通运输业实现碳中和的主要技术途径之一。

2、甲醇燃料喷射器的设计开发是当前突破甲醇燃料内燃机动力系统的关键，现有的甲醇燃料喷射器难以满足甲醇燃料喷射控制灵活、高压喷射等需求，也无法解决甲醇燃料喷射器内部甲醇压力波动的问题，从而影响发动机整机性能，限制了甲醇燃料的应用。因此，本发明在此背景下设计了能自适应降低压力波动的压比可调式甲醇燃料喷射器。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于节流阻容稳压的压比可调式甲醇燃料喷射器，能实现甲醇变压比喷射与压力波动的快速耗散，提高甲醇燃料喷射器的喷射性能。

2、本发明一种基于节流阻容稳压的压比可调式甲醇燃料喷射器，其特征在于：包括喷射器端盖、甲醇燃料管路控制组件、两级增压模块、可调式节流阻容稳压组件、喷嘴组件、喷射器体螺母套，喷射器体螺母套内部自上而下依次安装甲醇燃料管路控制阀组件、两级增压模块、可调式节流阻容稳压组件和喷嘴组件，喷射器体螺母套设置一级回醇孔、控制进醇孔与二级回醇孔连接甲醇燃料管路控制阀组件，甲醇燃料管路控制阀组件内设有控制阀主体，控制阀主体里设置甲醇管路分别连接两级增压模块与可调式节流阻容稳压组件，两级增压模块内设有二级增压活塞主体，二级增压活塞主体里设有燃料稳压腔，喷射器体螺母套侧面设有进甲醇孔通过甲醇管路连接燃料稳压腔，燃料稳压腔通过甲醇管路连接可调式节流阻容稳压组件，喷嘴组件内部设有盛醇槽，可调式节流阻容稳压组件通过甲醇管路连接盛醇槽；

3、所述甲醇燃料管路控制阀组件包括控制阀杆复位弹簧座、控制阀杆复位弹簧、电磁阀铁芯、电磁线圈、控制阀衔铁、控制阀杆上缓冲磁环、控制阀杆下缓冲磁环、电磁阀主体、控制阀主体、管路控制外套筒、管路控制内套筒、控制阀杆、管路控制内套筒复位弹簧；控制阀杆与控制阀衔铁通过螺纹连接，控制阀杆上缓冲磁环固定在控制阀衔铁上，控制阀杆下缓冲磁环固定在电磁阀主体上，控制阀杆上缓冲磁环与控制阀杆下缓冲磁环极性相反，控制阀杆安装在管路控制内套筒里，控制阀杆上开设环槽，与管路控制内套筒配合形成一级回醇控制环腔与主控制环腔，管路控制内套筒内部有甲醇管路，管路控制外套筒套在管路控制内套筒和控制阀杆的外部，管路控制外套筒套安装在控制阀主体内，管路控制外套筒套里分别设置一级回醇管路、控制进醇管路、二级回醇管路，控制阀主体内设置相应甲醇管路连通一级回醇管路、控制进醇管路、二级回醇管路，控制阀主体内还设有二级增压控制甲醇道。

4、作为优选的，两级增压模块包括一级增压活塞、一级增压活塞复位弹簧、一级增压活塞主体、二级增压活塞、二级增压活塞复位弹簧、二级增压活塞主体；一级增压活塞设置在二级增压活塞上方，一级增压活塞、一级增压活塞主体与控制阀主体共同配合形成一级增压腔室，二级增压活塞、一级增压活塞主体、二级增压活塞主体共同配合形成二级增压腔室，二级增压活塞内设有通孔，连接燃料稳压腔。

5、作为优选的，可调式节流阻容稳压组件包括阻容部件顶盖、一级阻尼活塞、阻容部件套筒、一级阻尼活塞复位弹簧、阻容部件主体、二级阻尼活塞复位弹簧、二级阻尼活塞、稳压管路控制活塞复位弹簧、稳压管路控制活塞、稳压管路控制活塞主体；稳压管路控制活塞主体内设有一级稳压管路与二级稳压管路，稳压管路控制活塞安装在稳压管路控制活塞主体内部，稳压管路控制活塞上设置两道环槽，与稳压管路控制活塞主体配合形成一级稳压管路控制环腔和二级稳压管路控制环腔，稳压管路控制活塞、稳压管路控制活塞主体与阻容部件主体共同配合形成稳压管路控制腔室，阻容部件顶盖上分别设有一级节流孔与二级节流孔，一级阻尼活塞与二级阻尼活塞安装在阻容部件套筒内，一级阻尼活塞与二级阻尼活塞内分别设有甲醇路与环槽，设置的环槽分别与阻容部件套筒配合形成一级控制环腔、二级控制环腔，阻容部件套筒中间与右侧均设有甲醇孔，阻容部件主体右侧设有甲醇管路连接阻容部件套筒侧面的甲醇孔，稳压管路控制活塞安装在一级阻尼活塞和二级阻尼活塞上方，由阻容部件主体上方设置的甲醇管路进行连接，一级阻尼活塞复位弹簧安装在一级阻尼活塞与阻容部件套筒之间，二级阻尼活塞复位弹簧安装在二级阻尼活塞与阻容部件套筒之间。

6、作为优选的，喷嘴组件包括复位弹簧座、阀杆复位弹簧、线圈、铁芯、阀杆、导向筒、阀座、喷孔板、喷嘴主体、阀杆下缓冲磁环、阀杆上缓冲磁环、阀杆主体，阀杆复位弹簧安装在阀杆上端，阀杆下缓冲磁环与阀杆上缓冲磁环分别固定在喷嘴主体和阀杆上，且磁极极性相反，阀杆、喷嘴主体、阀座与导向筒共同配合形成盛醇槽，盛醇槽通过喷嘴主体与阀杆主体内设置的甲醇管路连接可调式节流阻容稳压组件，喷孔板设置在阀座下方。

7、作为优选的，一级增压活塞下端直径略小于二级增压活塞内部通孔直径，二者实现间隙配合。

8、作为优选的，阻容部件顶盖内设置的一级节流孔直径小于二级节流孔直径，此外，一级控制环腔高度大于二级控制环腔高度，一级阻尼活塞复位弹簧的预紧力小于二级阻尼活塞复位弹簧的预紧力。

9、作为优选的，在非增压模式下，甲醇燃料管路控制阀组件内部的电磁线圈不通电流，一级增压活塞与二级增压活塞分别在一级增压活塞复位弹簧和二级增压活塞复位弹簧作用下处于上止点位置，稳压管路控制活塞在稳压管路控制活塞复位弹簧预紧力的作用下处于行程最右侧位置，此时，一级回醇管路、二级回醇管路与一级稳压管路接通，控制进醇管路、二级稳压管路断开，甲醇经过喷射器体螺母套侧面的进甲醇孔进入，依次经过燃料稳压腔、一级稳压管路、一级节流孔到达一级阻尼活塞的上方腔室，存在压力波动的甲醇推动一级阻尼活塞向下运动，一级控制环腔下移与阻容部件套筒侧面的甲醇孔接通，甲醇经过一级节流孔与一级阻尼活塞的节流阻容作用实现压力波动能量的吸收，随后，甲醇经过阻容部件主体和阀杆主体右侧的甲醇管路进入盛醇槽，喷嘴组件内线圈通入电流，铁芯产生电磁力吸附阀杆抬起，完成甲醇喷射。

10、作为优选的，在一级增压模式下，甲醇燃料管路控制阀组件内部的电磁线圈通入低电流，电磁阀铁芯产生电磁力克服控制阀杆复位弹簧的预紧力，吸附控制阀衔铁抬升，从而带动控制阀杆向上提升，控制阀杆上缓冲磁环与控制阀杆下缓冲磁环之间产生斥力，加速控制阀杆打开，直至控制阀杆与管路控制内套筒碰撞接触，由于驱动电流较小，电磁阀铁芯产生的电磁吸力不足以继续克服管路控制内套筒复位弹簧的预紧力，控制阀杆停止运动；此时，一级回醇控制环腔与主控制环腔上移，一级回醇管路断开，控制进醇管路接通，甲醇依次经过控制进醇孔、控制进醇管路与主控制环腔，一路经过甲醇管路达到一级增压腔室，在液压作用下，一级增压活塞克服一级增压活塞复位弹簧的预紧力，一级增压活塞向下运动，增压后的甲醇供入燃料稳压腔，另一路甲醇经过甲醇管路到达稳压管路控制腔室，稳压管路控制活塞克服稳压管路控制活塞复位弹簧的预紧力，稳压管路控制活塞向左运动，一级稳压管路控制环腔与二级稳压管路控制环腔左移，一级稳压管路断开，二级稳压管路接通；增压后的甲醇依次通过二级稳压管路控制环腔与二级节流孔，具备较大压力波动的甲醇燃料推动二级阻尼活塞下移，经过二级阻尼活塞内部通道、二级控制环腔、一级控制环腔与一级阻尼活塞内部通道到达一级阻尼活塞的上方腔室，再次推动一级阻尼活塞向下运动，一级控制环腔下移与阻容部件套筒侧面的甲醇孔接通，在此过程中经过节流阻容作用吸收因增压动作产生的液压波动能量；最终，甲醇经过甲醇管路进入喷嘴组件，喷嘴组件内线圈通入电流，产生的电磁力吸附阀杆抬起，完成甲醇喷射。

11、作为优选的，在二级增压模式下，甲醇燃料管路控制阀组件内部的电磁线圈通入高电流，电磁阀铁芯产生电磁力吸附控制阀衔铁抬升，从而带动控制阀杆向上运动，控制阀杆与管路控制内套筒碰撞接触后克服管路控制内套筒复位弹簧预紧力继续向上运动，直至达到最大升程后停止运动；此时，管路控制内套筒、一级回醇控制环腔与主控制环腔上移，一级回醇管路、二级回醇管路断开，控制进醇管路接通，甲醇依次经过控制进醇孔、控制进醇管路、主控制环腔，第一路甲醇经过甲醇管路达到一级增压腔室，一级增压活塞克服一级增压活塞复位弹簧的预紧力向下运动；由于控制阀杆与管路控制内套筒抬起，第二路甲醇经过二级增压控制甲醇道达到二级增压腔室，二级增压活塞克服二级增压活塞复位弹簧的预紧力向下运动，增压后的甲醇供入燃料稳压腔；第三路甲醇经过甲醇管路到达稳压管路控制腔室，稳压管路控制活塞克服稳压管路控制活塞复位弹簧的预紧力向左运动，一级稳压管路控制环腔与二级稳压管路控制环腔左移，一级稳压管路断开，二级稳压管路接通；增压后的甲醇存在较大的压力波动，流经可调式节流阻容稳压组件，经过二级节流孔、二级阻尼活塞与一级阻尼活塞的节流阻容作用吸收因增压动作产生的液压波动能量，最终甲醇经过甲醇管路进入喷嘴组件完成喷射。

12、有益效果：

13、本发明采用甲醇燃料管路控制阀组件实现甲醇燃料喷射器增压通道与压力波动吸收通道的灵活选取，两级增压模块可实现甲醇燃料喷射器的不同压比喷射模式，可调式节流阻容稳压部件可实现不同喷射模式下压力波动能量的高效吸收。在非增压喷射模式下，甲醇经过一级节流孔与一级阻尼活塞的节流阻容作用实现压力波动能量的吸收；在一级增压模式与二级增压模式下，经过二级节流孔、二级阻尼活塞与一级阻尼活塞的节流阻容作用吸收因增压动作产生的液压波动能量，压力波动能量吸收能力增大。