CN102705120A

CN102705120A - 双燃料电控单体喷射器

Info

Publication number: CN102705120A
Application number: CN2012102029077A
Authority: CN
Inventors: 范立云; 白云; 王昊; 马修真; 刘鹏
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: CN102705120B

Abstract

本发明的目的在于提供双燃料电控单体喷射器，包括喷射器体和安装在喷射器体里的控制柴油电磁阀、控制天然气电磁阀、控制活塞、针阀、针阀复位弹簧、喷嘴，喷射器体上设置柴油进口、泄油口、天然气进口，喷射器里设置控制室、储油室、储气室，柴油进口分别连通控制室、储油室、发动机的燃油油管，天然气进口连通储气室，控制柴油电磁阀安装在控制室上方，控制活塞安装在控制室下方并连接针阀，控制天然气电磁阀安装在针阀外面，喷嘴设置在喷射器本体的下端，针阀复位弹簧安装在针阀和喷射器体之间。本发明在喷射初期喷入少量燃油引燃空气和天然气的稀混合气，提高了燃油的喷射性能和雾化效果，改善了发动机的排放和经济性。

Description

双燃料电控单体喷射器

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机，具体地说是柴油机的燃料喷射装置。

背景技术

随着汽车和船舶保有量激增，发动机有害排放物对人类生存环境造成的影响越来越严重，因此，尽快解决发动机尾气污染已经迫在眉睫；同时不断加剧的燃油供求矛盾，在很大程度上制约了现代发动机的进一步发展进步。这些正促使着世界各国在制定各种严格的排放法规来规范各种发动机生产和使用的同时，开始大力发展混合燃料清洁发动机，以优化能源供应结构和实现燃料的多样化，提高能源综合利用效益。

要实现发动机的双燃料供给，并同时实现两种燃料的同时或者单独喷射及其灵活调节，现有发动机的电控喷油装置显然是不能满足的，必须要对发动机进行一定程度的改装，如德国MAN公司在一台分隔式柴油机燃烧室上用两个喷射器分别向气缸内喷射柴油和天然气，虽然实现了双燃料的供应，但是由于采用了两个喷射器喷射燃料，需要对原有柴油机进行较大的改动，额外增加了较多附件，安装变得繁琐复杂，使双燃料柴油机的适用范围受到限制且经济性降低。

现有发动机为提高液体燃油的雾化程度、加大所喷燃料的燃烧表面积、加快燃烧时热和质的交换速率、最大程度的提高燃油的热效率，致力于不断的增加燃油压力，大型柴油机的喷油压力可达到160MPa左右，但是不断增大的燃油压力会产生发动机的可靠性问题，如：由于喷油压力提高，材料所受拉压应力增大，会加剧喷油泵和喷油器件的磨损、发生塑性变形，甚至由于长时间在较大负荷时工作导致疲劳断裂破坏，对发动机工作安全性和经济性都有不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供能够实现两种燃料的灵活切换及柔性控制混合燃料喷射的双燃料电控单体喷射器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明双燃料电控单体喷射器，其特征是：包括喷射器体和安装在喷射器体里的控制柴油电磁阀、控制天然气电磁阀、控制活塞、针阀、针阀复位弹簧、喷嘴，喷射器体上设置柴油进口、泄油口、天然气进口，喷射器里设置控制室、储油室、储气室，柴油进口分别连通控制室、储油室、发动机的燃油油管，天然气进口连通储气室，控制柴油电磁阀安装在控制室上方，控制活塞安装在控制室下方并连接针阀，控制天然气电磁阀安装在针阀外面，喷嘴设置在喷射器本体的下端，针阀复位弹簧安装在针阀和喷射器体之间。

本发明还可以包括：

1、所述的控制柴油电磁阀包括控制柴油电磁阀体和安装在控制柴油电磁阀体里的控制柴油电磁阀电磁线圈、弹簧、弹簧座、球阀、球阀座、控制阀芯、衔铁、控制阀芯复位弹簧、电磁铁，控制阀芯安装在电磁铁和球阀座之间，控制阀芯与电磁铁之间安装控制阀芯复位弹簧，控制阀芯与球阀座之间安装球阀，控制柴油电磁阀电磁线圈安装在电磁铁里，弹簧座安装在电磁阀下方，衔铁安装在控制阀芯外面，弹簧安装在衔铁和弹簧座之间，球阀座上设置球阀孔和泄流孔，球阀座与弹簧座之间形成泄流腔，球阀孔连接球阀并连通控制室，球阀位于球阀孔和泄流腔之间，泄流孔连通泄流腔和泄油口。

2、所述的控制天然气电磁阀包括控制天然气电磁阀体、动铁芯、动铁芯复位弹簧和安装在控制天然气电磁阀体里的电磁铁、控制天然气电磁阀电磁线圈，电磁铁、动铁芯均安装在针阀外面，控制天然气电磁阀电磁线圈安装在控制天然气电磁阀体和电磁铁之间，动铁芯复位弹簧一部分绕在电磁铁上、一部分绕在动铁芯上。

3、所述的喷嘴包括喷嘴口部分、滑动式针阀套，喷嘴口部分上设置柴油喷口、天然气喷口，针阀伸入到喷嘴口部分里，滑动式针阀套安装在针阀的外面并与针阀形成腔，腔与储油室相连通，针阀的开启和关闭控制腔与柴油喷口的连通与否，滑动式针阀套的开启和关闭控制储气室与天然气喷口的连通与否，滑动式针阀套上端连接控制天然气电磁阀。

4、天然气喷口和柴油喷口的个数相同且在同一平面上所成角度小于90度。

本发明的优势在于：通过两个高速电磁阀分别对柴油和天然气进行灵活的柔性控制，既可以实现两种燃料的单独喷射，又可以进行双燃料的同时喷射。滑动式针阀套分别与针阀、喷射器体构成密封耦件，控制燃油和天然气的喷射。两种燃料在喷嘴口处由于喷射压力相对较大喷射速度都比较快会发生撞击作用，可以促进燃油的再次雾化，有利于在喷射初期喷入少量燃油引燃空气和天然气的稀混合气，保证点火的稳定性，提高了燃油的喷射性能和雾化效果，避免了燃油在燃烧室的不完全燃烧，改善了发动机的排放和经济性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明控制柴油电磁阀部分结构示意图；

图3为本发明控制天然气电磁阀部分结构示意图；

图4为本发明喷嘴口部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，本发明双燃料电控单体喷射器，主要包括控制柴油电磁阀1、泄油口2、天然气进口3、紧帽4、滑动密封圈5、滑动式针阀套7、喷嘴9、针阀10、控制天然气电磁阀12、喷射器体13、控制活塞14和柴油进口15等，其特征是：柴油进口15与高压油管相连通，控制柴油电磁阀1通过通断电控制衔铁25，拉动控制阀芯24实现对控制室22内柴油的泄流，从而使针阀10抬起实现柴油的喷射。天然气进口3与天然气管路相连通，控制天然气电磁阀12通过电磁铁35控制动铁芯32升降带动滑动式针阀套7起落，进而控制天然气的喷射。

控制柴油电磁阀体16、电磁线圈17、止动环18、弹簧19、弹簧座20、球阀座21、控制室22、球阀23、控制阀芯24、衔铁25、控制阀芯复位弹簧26、电磁铁27共同构成了双燃料电控单体喷射器的控制柴油电磁阀部分1。控制阀芯24由止动环18卡在衔铁25上与之连为一体，并通过电磁铁27对衔铁25的电磁力作用随衔铁25一起运动。球阀23通过球阀座21上开有的泄油油路控制控制室22内柴油的通断，由柴油进油口15进入本喷射器的柴油分为两路：一路通过进油油路与控制室22以及球阀座21上的泄油孔相连，另外一路柴油流经进油油路进入喷射器下方的储油室11，再通过滑动式针阀套7上的油道进入针阀10的盛有槽及针阀10与滑动式针阀套7的内环形成的油路空腔。泄油油路通过柴油泄油口2与低压油路以及球阀座21上的泄油孔相连。控制天然气电磁阀体29、弹簧垫圈30、滑动式针阀体31、动铁芯32、动铁芯复位弹簧33、电磁线圈34、电磁铁35共同组成了双燃料电控单体喷射器的控制天然气电磁阀部分12。动铁芯32与滑动式针阀体31固紧在一起，这样，滑动式针阀体31就通过控制天然气电磁阀体29内的电磁线圈34的通电和断电实现抬起和落座，进而完成对天然气的喷射与否。当电磁线圈34不通电时，针阀复位弹簧28和滑动式针阀复位弹簧33分别把针阀10和滑动式针阀套7压紧至各自的针阀座上，以确保燃料的喷射量及其密封性。滑动式针阀套7、天然气喷口36、柴油喷口37、针阀10和滑动式针阀座组成了双燃料电控单体喷射器的喷嘴口部分8。滑动式针阀套7中部装有针阀10，与其形成针阀耦件，而滑动式针阀套7以喷射器外壳为针阀座，这样一方面可以保证本发明各针阀耦件之间结构紧凑，另一方面有利于对天然气的密封，因滑动式针阀套7大面积紧密地压在针阀座上。喷射器体13通过紧帽4与喷嘴9和滑动式针阀套7连接在一起。在不同的工况下，柴油机电子控制单元通过采集到的各种传感器信号，驱动喷射器两部分电磁阀2和12，通过控制控制室22泄油油路的开启或关闭控制柴油的喷射，通过控制电磁线圈34的通断电控制滑动式针阀套7，进而控制天然气的喷射。电磁线圈17没有通电时，控制阀芯24在控制阀芯复位弹簧26的作用下处于落座状态，球阀23关闭，泄油油路关闭，高压柴油一部分进入喷油嘴9内的储油室11和盛油槽中，一部分进入控制室22，此时盛油槽和控制室22中的柴油压力相同，在针阀复位弹簧28的作用下，针阀10处于落座状态，此时喷射器不喷油；电磁阀线圈17通电时，控制阀芯24被拉起，泄油油路开启，控制室22中的高压燃油泄入低压油路中，此时盛油槽中的油压大于控制室22中的油压，当压力差大于针阀复位弹簧28的回复力时，针阀10升起，喷射器开始喷射柴油。同样，当控制天然气电磁阀12不通电时，弹簧33紧压滑动式针阀套7落座在阀座上，滑动式针阀套7不开启，天然气不喷射；当控制天然气电磁阀12通电时，电磁铁35对动铁芯32有电磁力作用，当其电磁力大于弹簧33的弹簧预紧力时滑动式针阀套7开启，储存在储气室6中的天然气开始喷射。滑动式针阀套7分别与针阀10、喷射器体13构成密封耦件，控制燃油和天然气的喷射。当两个电磁阀的电磁线圈分别按照既定的时间通电或者断电时就可以实现柴油和天然气两种燃料的同时或差时喷射，两种燃料不单独喷射时，在燃料喷射的初期，由于两种燃料的喷口在喷嘴口处形成交叉喷射的形式，后一种燃料的喷射势必会对先喷射的燃料产生冲击作用，由于高速的气动力的冲击作用，所喷射的燃油的雾化效果得到一定程度的提高。

天然气喷口36和柴油喷口37的个数相同，并且两种喷口相对应布置，在喷嘴口处两种喷口在同一平面上有一小于90度的角度，使两种燃料同时喷射时相互冲击，有利于燃油的雾化。

Claims

1.双燃料电控单体喷射器，其特征是：包括喷射器体和安装在喷射器体里的控制柴油电磁阀、控制天然气电磁阀、控制活塞、针阀、针阀复位弹簧、喷嘴，喷射器体上设置柴油进口、泄油口、天然气进口，喷射器里设置控制室、储油室、储气室，柴油进口分别连通控制室、储油室、发动机的燃油油管，天然气进口连通储气室，控制柴油电磁阀安装在控制室上方，控制活塞安装在控制室下方并连接针阀，控制天然气电磁阀安装在针阀外面，喷嘴设置在喷射器本体的下端，针阀复位弹簧安装在针阀和喷射器体之间。

2.根据权利要求1所述的双燃料电控单体喷射器，其特征是：所述的控制柴油电磁阀包括控制柴油电磁阀体和安装在控制柴油电磁阀体里的控制柴油电磁阀电磁线圈、弹簧、弹簧座、球阀、球阀座、控制阀芯、衔铁、控制阀芯复位弹簧、电磁铁，控制阀芯安装在电磁铁和球阀座之间，控制阀芯与电磁铁之间安装控制阀芯复位弹簧，控制阀芯与球阀座之间安装球阀，控制柴油电磁阀电磁线圈安装在电磁铁里，弹簧座安装在电磁阀下方，衔铁安装在控制阀芯外面，弹簧安装在衔铁和弹簧座之间，球阀座上设置球阀孔和泄流孔，球阀座与弹簧座之间形成泄流腔，球阀孔连接球阀并连通控制室，球阀位于球阀孔和泄流腔之间，泄流孔连通泄流腔和泄油口。

3.根据权利要求1或2所述的双燃料电控单体喷射器，其特征是：所述的控制天然气电磁阀包括控制天然气电磁阀体、动铁芯、动铁芯复位弹簧和安装在控制天然气电磁阀体里的电磁铁、控制天然气电磁阀电磁线圈，电磁铁、动铁芯均安装在针阀外面，控制天然气电磁阀电磁线圈安装在控制天然气电磁阀体和电磁铁之间，动铁芯复位弹簧一部分绕在电磁铁上、一部分绕在动铁芯上。

4.根据权利要求1或2所述的双燃料电控单体喷射器，其特征是：所述的喷嘴包括喷嘴口部分、滑动式针阀套，喷嘴口部分上设置柴油喷口、天然气喷口，针阀伸入到喷嘴口部分里，滑动式针阀套安装在针阀的外面并与针阀形成腔，腔与储油室相连通，针阀的开启和关闭控制腔与柴油喷口的连通与否，滑动式针阀套的开启和关闭控制储气室与天然气喷口的连通与否，滑动式针阀套上端连接控制天然气电磁阀。

5.根据权利要求3所述的双燃料电控单体喷射器，其特征是：所述的喷嘴包括喷嘴口部分、滑动式针阀套，喷嘴口部分上设置柴油喷口、天然气喷口，针阀伸入到喷嘴口部分里，滑动式针阀套安装在针阀的外面并与针阀形成腔，腔与储油室相连通，针阀的开启和关闭控制腔与柴油喷口的连通与否，滑动式针阀套的开启和关闭控制储气室与天然气喷口的连通与否，滑动式针阀套上端连接控制天然气电磁阀。

6.根据权利要求4所述的双燃料电控单体喷射器，其特征是：天然气喷口和柴油喷口的个数相同且在同一平面上所成角度小于90度。

7.根据权利要求5所述的双燃料电控单体喷射器，其特征是：天然气喷口和柴油喷口的个数相同且在同一平面上所成角度小于90度。