[发明专利]具有独立控制活塞偶件的电控高压喷油器

说明书

技术领域

本发明涉及具有独立控制活塞偶件的电控高压喷油器，应用于航空重油活塞发动机电控高压燃油喷射系统。

背景技术

航空重油活塞发动机是未来航空的重要动力，尤其是通用航空和无人机的主要动力，是当今世界先进的航空发动机技术，具有良好的动力性、经济性、排放性、安全可靠性和健康特性。

电控高压燃油喷射系统是航空重油活塞发动机用于实现重油时间压力控制式喷射，优化燃烧与热力循环，获得良好动力性、经济性、舒适性和排放性指标的重要技术。电控高压喷油系统的燃油喷射压力通常大于20MPa，目前较先进的技术水平可达到180MPa～200MPa。其中，用于航空重油活塞发动机的高压燃油喷射系统的燃油喷射压力通常超过180MPa。燃油喷射压力越高，对电控高压燃油喷射系统的结构强度、部件精度、安装精度、密封性能、运动稳定性与精确性等的要求也越高。电控高压燃油喷射系统通常包括全权限发动机数字式电子控制器(FADEC)、电控高压油泵、蓄压器、电控高压喷油器这四个主要部分。

电控高压喷油器的功能是接受FADEC的指令，将容纳高压燃料的蓄压器中的燃料，定时、定量以给定的喷油规律，喷射到航空重油活塞发动机的汽缸中。目前，理论与实践表明可靠的电磁控制式高压喷油器，接受FADEC信号并放大，产生的电磁力与弹簧力等耦合，控制高速电磁阀的运动行程，再经液力放大控制针阀行程，控制针阀的开闭时刻与时长，实现给定的喷油规律。

电控喷油器主要由三部分构成，一是高速电磁阀装置，包括高速电磁铁、耦合弹簧、衔铁部件；二是液力控制阀装置，主要包括设置有进油节流孔、泄压节流孔、带活动端压力控制室的控制阀，一端构成压力控制室活动端、另一端与喷射针阀刚性联动的、可灵活运动的控制活塞，控制泄压节流孔打开与关闭、并与衔铁轴联动的启闭元件，构成控制阀高压燃油区密封的密封面及装置；三是喷油针阀偶件。

当FADEC对电磁铁通电时，产生的电磁力使衔铁克服耦合弹簧力的压力吸合上行，衔铁迫使衔铁轴带动启闭元件打开压力控制室泄压节流孔，泄压至作用在控制活塞头部的液压力小于喷射针阀上的燃料背压时，控制活塞联同喷射针阀上行打开喷孔喷出燃料；反之，对电磁铁断电消磁后，耦合弹簧的压力推动衔铁轴，强迫启闭元件关闭泄压节流孔，压力控制室进油节流孔不断充量至作用在控制活塞头部的液压力大于喷射针阀上的燃料背压时，控制活塞迫使喷射针阀下行关闭喷孔，停止喷射。通过如此往复动作，经优化匹配，在FADEC控制下实现将蓄压器内的燃料定时、定量以理想的喷油规律喷射到航空重油活塞发动机的汽缸中。

如上所述，当压力控制室泄压节流孔打开泄压时，在预设的最大静态压力控制室容积下，压力控制室泄压节流孔与压力控制室进油节流孔之间的流量差决定了喷射针阀开启的速度；当压力控制室泄压节流孔被关闭时，在预设的最小静态压力控制室容积下，压力控制室进油节流孔的流量大小决定了喷射针阀关闭的速度。因而，压力控制室泄压节流孔与压力控制室进油节流孔流量特性的稳定规律性是具有较小单次喷射离散性及喷射一致性的关键因素。然而，压力控制室的压力变化最终是通过作用在控制活塞头部的液压力来传递运动轨迹的，控制活塞既要具备滑动的灵敏性又要具备密封压力控制室超高压燃料的可靠性，才能满足压力控制室泄压节流孔与压力控制室进油节流孔流量特性的稳定规律性，形状精度差或受力变形皆易导致控制活塞卡死或密封失效，造成喷射失控、无效喷射等致命故障。

发明内容

本发明的目的在于：采用模块化方式将液力控制过程中的流量特性与机械运动特性分开管理、独立控制，达到在具有高强度结构的前提下具备良好的工艺性，实现燃油喷射控制的灵敏性和可靠性，满足喷射离散性和一致性的要求。

为此，本发明可以采用、但不限于下述方案。

一种电控高压喷油器，其包括喷油器体和安装在所述喷油器体内的彼此独立的活塞偶件和控制阀体，其中，所述活塞偶件包括控制活塞和控制活塞套，所述控制活塞能够在所述控制活塞套中滑动，在所述控制活塞、所述控制活塞套和所述控制阀体之间围成压力控制室，所述控制活塞套通过强制平面接触密封安装在所述喷油器体内的肩胛面上，所述肩胛面上设置有高压进油道，所述控制活塞套上开设有穿通孔，所述控制阀体通过强制平面接触密封安装在所述控制活塞套的位于所述肩胛面所在侧的相反侧的端面上，所述控制阀体设置有进油节流孔、泄油节流孔，所述穿通孔的两端分别与所述高压进油道和所述进油节流孔连通，所述进油节流孔和所述泄油节流孔均与所述压力控制室连通。

优选地，通过固定螺纹件将所述控制阀体和所述控制活塞套压抵到所述肩胛面上。