CN107448334B - 一种双燃料喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双燃料喷油器，包括：壳体；以及主阀芯，其设置在所述壳体内部，其可沿所述壳体轴向移动，其与所述壳体底部围成圆环形蓄压腔；第一燃料通路，其设置在所述主阀芯内部中心，其上端面向所述壳体弯折，其下端渐缩成喉管，所述喉管下端形成扩撒腔，所述扩散腔下端均匀设置有第一喷口；第二燃料通路，其设置在所述主阀芯内部下端靠近壳体处，其与所述圆环形蓄压腔连通；副阀芯，其设置在所述主阀芯内部第一燃料通路上方弯折处，其可沿所述壳体径向移动；旋槽，其圆周设置在所述壳体下端内壁上，其与所述喉管连通。本发明所述的双燃料喷油器可以集成化、集约化安装于发动机缸盖上，进行单燃料喷射、双燃料混合喷射和双燃料独立喷射。

Description

一种双燃料喷油器

技术领域

本发明涉及发动机高压喷油技术领域，更具体的是，本发明涉及一种双燃料喷油器。

背景技术

喷油器是发动机常见的精密偶件。一方面，随着石油替代燃料的逐步推广，越来越多的发动机开始使用气体燃料做发动机的代用燃料。另一方面，采用双燃料燃烧的发动机在动力性、经济性及排放性等方面较单一燃料发动机有很大优势。然而，汽油、柴油喷油器虽然可以直接用来喷射高压气体燃料，但由于气液燃料粘度、密度性质差异，长期使用汽油、柴油喷油器喷射气体燃料易造成干摩擦，缩短喷油器寿命。另外，受制于发动机缸盖布局能力，双独立喷油器又很难紧凑布置于缸盖。因此，可以同时喷射气液两相燃料的喷油器亟待开发。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种双燃料喷油器，可以进行单燃料喷射、双燃料混合喷射和双燃料独立喷射多种工作模式。

本发明提供的技术方案为：

一种双燃料喷油器，包括：

壳体；以及

主阀芯，其设置在所述壳体内部，其可沿所述壳体轴向移动，其与所述壳体底部围成圆环形蓄压腔；

第一燃料通路，其设置在所述主阀芯内部中心，其上端面向所述壳体弯折，其下端渐缩成喉管，所述喉管下端形成扩撒腔，所述扩散腔下端均匀设置有第一喷口；

第二燃料通路，其设置在所述主阀芯内部下端靠近壳体处，其与所述圆环形蓄压腔连通；

副阀芯，其设置在所述主阀芯内部第一燃料通路上方弯折处，其可沿所述壳体径向移动；

旋槽，其圆周式设置在所述壳体下端内壁上，其与所述喉管连通。

优选的是，还包括：

第一回复弹簧，其一端与所述主阀芯固定连接，另一端与所述壳体顶部内壁固定连接，用于驱动所述主阀芯沿所述壳体轴向移动；

第一电磁线圈，其呈圆环式设置在所述壳体顶部内壁上，用于相吸所述主阀芯；

第二回复弹簧，其一端与所述副阀芯固定连接，另一端与所述壳体侧部内壁固定连接，用于驱动所述副阀芯沿所述壳体径向移动；

第二电磁线圈，其固定在所述壳体侧部内壁上，靠近所述第二回复弹簧两侧设置，用于相吸所述副阀芯。

优选的是，还包括：

第一燃料入口，其设置在与所述副阀芯相对壳体一侧，与所述第一燃料通路上方弯折末端连通；

第二燃料入口，其设置在所述壳体另一侧。

优选的是，当所述主阀芯沿所述壳体轴向靠近所述第一电磁线圈移动时，所述第二燃料入口与所述第二燃料通路连通；当所述副阀芯沿所述壳体径向靠近所述第二电磁线圈移动时，所述第一燃料入口与所述第一燃料通路下端连通。

优选的是，所述旋槽为斜切旋槽。

优选的是，所述旋槽与所述喉管通过引射通路连通。

优选的是，所述壳体底部设置有第二喷口，其与所述第一喷口一一对应。

本发明至少具备以下有益效果：

(1)本发明所述的双燃料喷油器，利用第一、第二电磁线圈可以实现不同燃料喷射模式的切换，同时可以实现灵活的燃料喷射策略，可以实现单相燃料喷射，气液混合双燃料喷射和双燃料独立喷射的大流量喷射。

(2)本发明所述的双燃料喷油器，在实现气液混合双燃料喷射的同时可以改善气相燃料喷射过程的干摩擦，延长喷油器寿命；第二燃料在第一燃料的引射作用下形成共混物，增大了不同燃料的混合湍流强度，同时进一步提高喷射压力，有利于燃油良好雾化。

(3)本发明所述的双燃料喷油器，可以调整第一、第二电磁线圈的通断电时间，使第二燃料形成均质、第一燃料分层的混合气，能够使其在稀薄燃烧模式下提高发动机燃烧效率并减少有害排放。

(4)本发明采用单喷油器实现不同燃料的共混及单独喷射，能够紧凑利用发动机气缸盖空间，有利于满足当前发动机小型化集约化的布置要求。

附图说明

图1为本发明所述双燃料喷油器的结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为本发明所述第一电磁线圈通电时的双燃料喷油器的结构示意图。

图4为本发明所述第二电磁线圈通电时的双燃料喷油器的结构示意图。

图5为本发明所述单相燃料喷射时第一电磁线圈的驱动电流与时间的响应图。

图6为本发明所述气液混合双燃料喷射时第二电磁线圈的驱动电流与时间的响应图。

图7为本发明所述双燃料独立喷射时第一、第二电磁线圈的驱动电流与时间的响应图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明可以有许多不同的形式实施，而不应该理解为限于再次阐述的实施例，相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的。在附图中，为了清晰起见，会夸大结构和区域的尺寸和相对尺寸。

如图1-2所示，本发明提供一种双燃料喷油器，包括：壳体100；以及主阀芯110，其设置在所述壳体100内部，其可沿所述壳体100轴向移动，其与所述壳体100底部围成圆环形蓄压腔111；第一燃料通路120，其设置在所述主阀芯110内部中心，其上端面向所述壳体100弯折，其下端渐缩成喉管 121，所述喉管121下端形成扩撒腔122，所述扩散腔122下端均匀设置有第一喷口123；第二燃料通路130，其设置在所述主阀芯110内部下端靠近壳体 100处，其与所述圆环形蓄压腔111连通；副阀芯140，其设置在所述主阀芯 110内部第一燃料通路120上方弯折处，其可沿所述壳体100径向移动；旋槽150，其圆周式设置在所述壳体100下端内壁上，其与所述喉管121连通。还包括：第一回复弹簧112，其一端与所述主阀芯110固定连接，另一端与所述壳体100顶部内壁固定连接，用于驱动所述主阀芯110沿所述壳体100轴向移动；第一电磁线圈113，其呈圆环式设置在所述壳体100顶部内壁上，用于相吸所述主阀芯110；第二回复弹簧141，其一端与所述副阀芯140固定连接，另一端与所述壳体100侧部内壁固定连接，用于驱动所述副阀芯140 沿所述壳体100径向移动；第二电磁线圈142，其固定在所述壳体100侧部内壁上，靠近所述第二回复弹簧141两侧设置，用于相吸所述副阀芯140。所述壳体100两侧设置有第一燃料入口124和第二燃料入口131；所示第一燃料入口124设置在与所述副阀芯140相对壳体100一侧，与所述第一燃料通路120上方弯折末端连通；所述第二燃料入口131设置在另一侧；当所述主阀芯110沿所述壳体100轴向靠近所述第一电磁线圈113移动时，所述第二燃料入口131与所述第二燃料通路130连通；当所述副阀芯140沿所述壳体100径向靠近所述第二电磁线圈142移动时，所述第一燃料入口124与所述第一燃料通路120下端连通。本实施例中，所述旋槽150为斜切旋槽，其与所述喉管121通过引射通151路连通。所述壳体100底部设置有第二喷口 160，其与所述第一喷口123一一对应。

双燃料喷油器的工作原理如下：

(1)单相燃料喷射

如图3、图5所示，通过图5的第一电磁线圈的驱动电流的工作模式对所述第一电磁线圈113通电，相吸所述主阀芯110，主阀芯110克服第一回复弹簧112的回复力，沿所述壳体100轴向靠近所述第一电磁线圈113移动，第二燃料经加压后由第二燃料入口131经第二燃料通路130进入主阀芯110 与壳体100的圆环形蓄压腔111。待主阀芯110底部与壳体100底部壁面脱离接触后高压燃料迅速从壳体喷口160喷出。第一电磁线圈113断电后，主阀芯110在第一回复弹簧113的回复力作用下，沿所述壳体100轴向远离所述第一电磁线圈113移动，待主阀芯110底部与壳体100底部壁面完全接触后，停止燃料喷射过程。

(2)气液混合双燃料喷射

如图4、图6所示，通过图6的第二电磁线圈的驱动电流的工作模式对所述第二电磁线圈142通电，相吸所述副阀芯140，副阀芯140克服第二回复弹簧141的回复力，沿所述壳体100径向靠近所述第二电磁线圈142移动，所述第一燃料入口124与所述第一燃料通路120下端连通，第一燃料由第一燃料入口124进入一号燃料通路120，经过渐缩喉管121后，由于射流的紊动扩散作用，卷吸周向燃料斜切旋槽150中的第二燃料，经引射通路151在喉管121中发生动量交换，增大了不同燃料的混合湍流强度。混合燃料最终在扩散腔122中完成动能到压力势能的转换，进一步提高喷射压力，最后，混合燃料从第一喷口123和第二喷口160喷入到发动机燃烧室内，第二电磁线圈142断电，结束喷射过程。

(3)双燃料独立喷射

如图7所示，通过图7的第一、第二电磁线圈的驱动电流的工作模式对所述第一、第二电磁线圈113、142通电；第一电磁线圈113相吸所述主阀芯 110，主阀芯110克服第一回复弹簧112的回复力，沿所述壳体100轴向靠近所述第一电磁线圈113移动；第二燃料燃料经加压后由第二燃料入口131经第二燃料通路130进入主阀芯110与壳体1100的圆环形蓄压腔111。待主阀芯110底部与壳体100底部壁面脱离接触后高压燃料迅速从壳体喷孔160喷出。第一电磁线圈113断电，主阀芯110在第一回复弹簧112的回复力作用下，沿所述壳体100轴向远离所述第一电磁线圈113移动，待主阀芯110底部与壳体100底部壁面完全接触后，停止第二燃料喷射过程。接着，第二电磁线圈142通电，相吸所述副阀芯140，副阀芯140克服第二回复弹簧141 的回复力，沿所述壳体100径向靠近所述第二电磁线圈142移动，第一燃料由第一燃料入口124进入第一燃料通路，再由第一喷口123和第二喷口160 喷入到发动机燃烧室内，此后，第二电磁线圈142断电，副阀芯140回位，结束喷射过程。

本发明所述的双燃料喷油器，利用第一、第二电磁线圈可以实现不同燃料喷射模式的切换，同时可以实现灵活的燃料喷射策略，可以实现单相燃料喷射，气液混合双燃料喷射和双燃料独立喷射的大流量喷射；在实现气液混合双燃料喷射的同时可以改善气相燃料喷射过程的干摩擦，延长喷油器寿命；第二燃料在第一燃料的引射作用下形成共混物，增大了不同燃料的混合湍流强度，同时进一步提高喷射压力，有利于燃油良好雾化；还可以调整第一、第二电磁线圈的通断电时间，使第二燃料形成均质、第一燃料分层的混合气，能够使其在稀薄燃烧模式下提高发动机燃烧效率并减少有害排放；本发明采用单喷油器实现不同燃料的共混及单独喷射，能够紧凑利用发动机气缸盖空间，有利于满足当前发动机小型化集约化的布置要求；还可以根据工况的不同，切换不同的燃料喷射模式。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种双燃料喷油器，其特征在于，包括：

壳体；以及

主阀芯，其设置在所述壳体内部，其可沿所述壳体轴向移动，其与所述壳体底部围成圆环形蓄压腔；

第一燃料通路，其设置在所述主阀芯内部中心，其上端面向所述壳体弯折，其下端渐缩成喉管，所述喉管下端形成扩散腔，所述扩散腔下端均匀设置有第一喷口；

第二燃料通路，其设置在所述主阀芯内部下端靠近壳体处，其与所述圆环形蓄压腔连通；

副阀芯，其设置在所述主阀芯内部第一燃料通路上方弯折处，其可沿所述壳体径向移动；

旋槽，其圆周式设置在所述壳体下端内壁上，其与所述喉管连通；

第一回复弹簧，其一端与所述主阀芯固定连接，另一端与所述壳体顶部内壁固定连接，用于驱动所述主阀芯沿所述壳体轴向移动；

第一电磁线圈，其呈圆环式设置在所述壳体顶部内壁上，用于相吸所述主阀芯；

第二回复弹簧，其一端与所述副阀芯固定连接，另一端与所述壳体侧部内壁固定连接，用于驱动所述副阀芯沿所述壳体径向移动；

第二电磁线圈，其固定在所述壳体侧部内壁上，靠近所述第二回复弹簧两侧设置，用于相吸所述副阀芯；

其中，所述旋槽与所述喉管通过引射通路连通。

2.如权利要求1所述的双燃料喷油器，其特征在于，还包括：

第一燃料入口，其设置在与所述副阀芯相对壳体一侧，与所述第一燃料通路上方弯折末端连通；

第二燃料入口，其设置在所述壳体另一侧。

3.如权利要求2所述的双燃料喷油器，其特征在于，当所述主阀芯沿所述壳体轴向靠近所述第一电磁线圈移动时，所述第二燃料入口与所述第二燃料通路连通；当所述副阀芯沿所述壳体径向靠近所述第二电磁线圈移动时，所述第一燃料入口与所述第一燃料通路下端连通。

4.如权利要求1所述的双燃料喷油器，其特征在于，所述旋槽为斜切旋槽。

5.如权利要求1所述的双燃料喷油器，其特征在于，所述壳体底部设置有第二喷口，其与所述第一喷口一一对应。

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