CN105526024B - 一种适用于缸内直喷气体燃料的喷射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，包括喷射控制装置、气压控制装置和喷射装置；喷射控制装置包括控制腔体和控制腔弹簧，控制腔弹簧一端连接控制腔体底部，另一端连接控制腔体口部的橡胶软垫，控制腔体上设有连接气压控制装置的调压孔；喷射装置包括喷射器体和双针阀体；喷射器体一端设燃气喷嘴，另一端连接喷射器盖，侧壁设燃气进孔；喷射器盖凸起的外缘与橡胶软垫固定连接；双针阀体包括内针阀体及紧密套装在其外部的外针阀体，内针阀体一端连接到橡胶软垫，另一端延伸向燃气喷嘴，外针阀体一端与喷射器盖连接。本发明有助于提高燃气的利用率，更加节省燃料，并能确保喷射正常，且有利于提高发动机的性能，降低HC排放。

Description

一种适用于缸内直喷气体燃料的喷射器

技术领域

本发明涉及气体燃料喷射技术领域，特别涉及一种适用于缸内直喷气体燃料的喷射器。

背景技术

气体燃料大多都是以小分子为主的烃类有机燃料，此类小分子有机燃料容易与空气形成均匀的混合气，混合气质量高，有利用混合气的完全燃烧。因此，发动机使用此类燃料有助于满足日益严格的排放法规。同时由于气体燃料的价格低于传统燃料，因此具有很好的经济效益，日渐受到广大车主的欢迎。

采用进气道喷射的气体燃料发动机由于燃气会占据一部分的体积，因此会影响发动机的充气效率，发动机的动力性会受到一定的影响。同时，采用进气道喷射也不利于采用一些特殊燃烧模式的实现，因此缸内直喷化是气体燃料发动机的必然发展趋势。缸内直喷化后可以实现分层燃烧等稀燃模式，有利于提高发动机的热效率，提高发动机经济性。而缸内直喷燃气发动机的喷嘴是关键零部件之一。由于气体燃料一般都是以高压贮存，没有单独的加压设备，因此不能采用像柴油一样的低压控制高压的方式，也就是不能有加油。因为，一旦气体喷射产生了低压的气体，那么这一部分气体由于不能进行缸内直接喷射而无法进行利用或者是不方便利用。因此气体喷射器工作过程中不能有燃气被降压而不能参与燃烧，因此其控制方式要进行优化设计。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种可将燃料和控制分离，更加经济有效的适用于缸内直喷气体燃料的喷射器。技术方案如下：

一种适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，包括喷射控制装置、气压控制装置和喷射装置；喷射控制装置包括桶状的控制腔体和控制腔弹簧，控制腔弹簧一端固定连接到控制腔体的底部，另一端固定连接到密封设置于控制腔体口部的橡胶软垫，控制腔体上还设有调压孔，调压孔连接到气压控制装置；喷射装置包括喷射器体和双针阀体；喷射器体为圆筒状，一端设有燃气喷嘴，另一端固定连接有喷射器盖，侧壁还设有燃气进孔；喷射器盖上设有通气孔，且其凸起的外缘与橡胶软垫固定连接；双针阀体包括内针阀体以及紧密套装在其外部的外针阀体，内针阀体一端穿过喷射器盖连接到橡胶软垫，另一端延伸向燃气喷嘴，外针阀体一端通过外针阀弹簧与喷射器盖连接，另一端用于密封燃气喷嘴。

进一步的，所述气压控制装置包括电磁阀、控制阀壳以及位于其内部腔室的控制阀体，控制阀体一端穿过控制阀壳连接到电磁阀，且该端与控制阀壳之间还设有控制阀弹簧；控制阀壳内部的腔室与所述调压孔连通；控制阀壳上还设置有输气孔和抽气孔。

更进一步的，所述控制阀壳两端还设置有控制阀壳压力调节孔。

更进一步的，所述外针阀体内还设有一段凸起的空腔，所述内针阀体外壁在空腔处设有凸缘。

更进一步的，所述喷射器盖内侧还设有外针阀体导向座，所述外针阀体卡接在外针阀体导向座上。

更进一步的，所述橡胶软垫上贯穿固定有连接件，所述控制腔弹簧和内针阀体都连接到所述连接件。

本发明的有益效果是：

1、本发明把喷射器的控制与燃料完全隔离，因此不会有任何的燃料因为控制而浪费，也不需要有燃料的回流回收处理系统；

2、本发明利用真空开启喷射，那么可以保证在无真空的情况下无异常喷射，确保了发动机在不运行的情况下不喷燃料；

3、本发明采用了双针阀结构，内部针阀可以在完成喷射后把喷孔内部的燃料完全挤入到气缸内，有利于使所有燃料都参与燃烧，也有利于降低发动机的HC排放；

4、本发明利用两位三通阀控制气体再控制针阀的方式，与电磁阀直接驱动针阀相比降低了对电磁阀的要求。

附图说明

图1为本发明喷射器的结构示意图。

图2为本发明喷射器喷射状态示意图。

图中：1、喷射器体；2、橡胶软垫；3、控制腔体；4、控制腔弹簧；5、调压孔；6、控制阀壳；61、输气孔；62、抽气孔；7、电磁阀；8、控制阀弹簧；9、控制阀体；10、喷射器盖；11、喷射器盖通气孔；12、燃气进孔；13、外针阀弹簧；14、内针阀体；15、外针阀体；16、连接件；17、外针阀体导向座；18、燃气喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本实施例所描述的适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，包括喷射装置、喷射控制装置和气压控制装置三个部分。

喷射装置包括喷射器体1和双针阀体；喷射器体1为圆筒状，一端设有燃气喷嘴18，另一端固定连接有喷射器盖10，侧壁还设有燃气进孔12；喷射器盖10上设有通气孔11，且其凸起的外缘与橡胶软垫2固定连接；双针阀体包括内针阀体14以及紧密套装在其外部的外针阀体15，内针阀体14一端穿过喷射器盖10连接到橡胶软垫2，另一端延伸向燃气喷嘴18，外针阀体15一端通过外针阀弹簧13与喷射器盖10连接，另一端用于密封燃气喷嘴18。

喷射器体1用于安装双针阀体，并通过燃气进孔12接入燃料气体。双针阀体由内针阀体14和套设在内针阀体上的外针阀体15构成。喷射器体1为中空多段圆柱体，其上端开口较大，是安装零件的入口，其下端的燃气喷嘴18直径大小可以根据发动机的要求进行设定。

喷射器体1上端设置的喷射器盖10用于安装定位内针阀体14和外针阀体15，并定位外针阀弹簧13。喷射器盖10的中心设置有内针阀体导向孔和外针阀体导向座17，具有导向定位功能。内针阀体14与内针阀体导向孔滑动配合，外针阀体15卡接在外针阀体导向座17上，与外针阀体导向座17滑动配合。内针阀体导向孔垂直于喷射器盖10，其轴心线与喷射器盖10的轴心线为同一直线。外针阀体导向座17为圆环体，其轴心线与喷射器盖10的轴心线为同一直线。外针阀体15与喷射器盖2之间安装有外针阀弹簧13，外针阀弹簧13的作用是使外针阀体15回位以及压紧外针阀体15，使外针阀体关闭燃气喷射孔。喷射器盖10上开设有通气孔11，用于让燃气通到橡胶软垫下面，实现平衡压力及驱动针阀体功用。

外针阀体15与喷射器体1的内壁之间形成的空腔为燃料的稳定腔，里面充满了燃料，随时为喷射做好准备。外针阀体15为一中空多段圆柱体，其下端近似为圆锥形，其功用是关闭燃气，使喷射器停止喷射燃料。内针阀体14为带凸缘的圆柱体，其作用是带动外针阀体运动，并在落座的时候把喷射孔即喷嘴内的燃气全部挤入气缸。内针阀体14安装在外针阀体15内，外针阀体15内还设有一段凸起的空腔，内针阀体14外壁在空腔处设有有凸起部，如凸缘，凸起部位于空腔内。

喷射控制装置包括桶状的控制腔体3和控制腔弹簧4，控制腔弹簧4一端固定连接到控制腔体3的底部，另一端固定连接到密封设置于控制腔体3口部的橡胶软垫2，控制腔体3上还设有调压孔5，调压孔5连接到气压控制装置。橡胶软垫2上贯穿固定有连接件16，所述控制腔弹簧4和内针阀体14都连接到所述连接件16

控制腔体3主要作用是贮存气体，在工作过程中，控制腔体3内的气体气压按预设控制程序变化，变化的气压与弹簧力合力使得橡胶软垫2变形，在橡胶软垫2变形过程中，其中心位置的位移变化最大，可使内针阀体14移动最大位移。

橡胶软垫2在压力差的作用下操作内针阀体14，同时也把燃料封闭在喷射器体内部。橡胶软垫2中心安装的连接件16为螺栓结构，或是铆钉，可以夹合在橡胶软垫2上。连接件的下端与内针阀体14上端固定连接，同时连接件的上端连接控制腔弹簧4。

控制腔弹簧4主要是通过压紧连接件16进而压紧内针阀体14，并在内针阀体14升起后作为回位控制腔弹簧4。

气压控制装置的作用是调节喷射控制腔体3内的气压。气压控制装置选用两位三通换向阀。该两位三通换向阀包括一控制阀壳6，该控制阀壳6内安装有控制阀体9，控制阀壳外安装有电磁阀7，电磁阀7连接控制阀体9；控制阀体9与控制阀壳6的电磁阀安装端之间安装有控制阀弹簧8，控制阀壳6内部的腔室与所述调压孔5连通；控制阀壳上还设置有输气孔61和抽气孔62；控制阀壳两端均设置有控制阀壳压力调节孔。控制阀体9在不同的位置时控制腔体3内的压力不同，可以是大气压力或者是发动机真空泵提供的负压，控制阀体9的运动由电磁阀7根据发动机控制系统的指令进行控制。电磁阀7通电，控制阀体9向电磁阀7安装端移动，电磁阀7断电，控制阀体9在控制阀弹簧8的作用下回位。

在喷射器关闭状态下，气压控制装置的输气孔61开启，使控制腔体3与大气相通，或者更大的压力相通。此时橡胶软垫2上表面受到一个大气压力或更大压力，其作用力向下；橡胶软垫2下面受到燃气压力，其作用力向上。内针阀体14的上端受控制腔弹簧4的压力，其作用力向下；同时内针阀体14的下端面还受缸内气体的压力，其方向向上。当向下的合力大于向上的合力时，内针阀体14与橡胶软垫2一起被往下压，因此内针阀体14的凸缘下表面与外针阀体15压在一起。同时，外针阀弹簧13的作用力始终向下，在合力的作用下，喷射器处于关闭状态。

要使喷射器开启，很显然就需要打破关闭状态的力平衡，由于控制腔弹簧4的作用力方向和大小以及燃气的作用力和大小是不容易或者是无法改变的，因此只能是改变橡胶软垫2上表面的气体压力。通过控制气压控制装置的控制阀体9内的气压，将气压控制装置的抽气孔62开启，控制腔体3内的压力下降为负压。橡胶软垫2的作用力方向和大小就发生改变，在合力的作用下内针阀体14向上运动，运动一定的位移过后内针阀的凸缘的上边缘与外针阀相接触，拉动外针阀15一起向上运动，由此喷射器开启喷射工作。喷射状态的示意图如图2所示。

Claims (6)

1.一种适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，其特征在于，包括喷射控制装置、气压控制装置和喷射装置；喷射控制装置包括桶状的控制腔体（3）和控制腔弹簧（4），控制腔弹簧（4）一端固定连接到控制腔体（3）的底部，另一端固定连接到密封设置于控制腔体（3）口部的橡胶软垫（2），控制腔体（3）上还设有调压孔（5），调压孔（5）连接到气压控制装置；喷射装置包括喷射器体（1）和双针阀体；喷射器体（1）为圆筒状，一端设有燃气喷嘴（18），另一端固定连接有喷射器盖（10），侧壁还设有燃气进孔（12）；喷射器盖（10）上设有通气孔（11），且其凸起的外缘与橡胶软垫（2）固定连接；双针阀体包括内针阀体（14）以及紧密套装在其外部的外针阀体（15），内针阀体（14）一端穿过喷射器盖（10）连接到橡胶软垫（2），另一端延伸向燃气喷嘴（18），外针阀体（15）一端通过外针阀弹簧（13）与喷射器盖（10）连接，另一端用于密封燃气喷嘴（18）。

2.根据权利要求1所述的适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，其特征在于，所述气压控制装置包括电磁阀（7）、控制阀壳（6）以及位于其内部腔室的控制阀体（9），控制阀体（9）一端穿过控制阀壳（6）连接到电磁阀（7），且该端与控制阀壳（6）之间还设有控制阀弹簧（8）；控制阀壳（6）内部的腔室与所述调压孔（5）连通；控制阀壳（6）上还设置有输气孔（61）和抽气孔（62）。

3.根据权利要求2所述的适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，其特征在于，所述控制阀壳（6）两端还设置有控制阀壳压力调节孔。

4.根据权利要求1所述的适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，其特征在于，所述外针阀体（15）内还设有一段凸起的空腔，所述内针阀体（14）外壁在空腔处设有凸缘。

5.根据权利要求1所述的适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，其特征在于，所述喷射器盖（10）内侧还设有外针阀体导向座（17），所述外针阀体（15）卡接在外针阀体导向座（17）上。

6.根据权利要求1所述的适用于缸内直喷气体燃料的喷射器，其特征在于，所述橡胶软垫（2）上贯穿固定有连接件（16），所述控制腔弹簧（4）和内针阀体（14）都连接到所述连接件（16）。