CN108425777A - 一种柴油机多种燃料喷油器结构 - Google Patents
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Abstract
一种柴油机多种燃料喷油器结构，包括喷油器体、针阀、针阀体、针阀导向孔、设置在针阀导向孔与针阀的滑动配合间隙中的环形润滑油槽、针阀体紧固螺母、针阀弹簧、油缸、压力平衡活塞、单向阀，压力平衡活塞装在油缸内，将油缸分隔成为：压力平衡活塞的一端与单向阀之间的润滑油缸及压力平衡活塞的另一端的燃油缸；润滑油缸经上润滑油道、润滑油道与环形润滑油槽连通；燃油缸经燃油道、与油道连通；有效阻止了高压低黏度燃料的泄漏、避免针阀与针阀导向孔的直接接触、克服了针阀与针阀导向孔磨损失效的问题，确保了喷射低粘度清洁燃料时针阀偶件的工作可靠性与耐久性；该结构应用于柴油机，可推动柴油机烧二甲醚、甲醇等低粘度清洁燃料的能源结构转型。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机喷油器，具体地说涉及一种不仅可以喷射柴油而且可以喷射二甲醚、甲醇、乙醇等多种低粘度清洁燃料的喷油器，属于内燃机技术领域。
技术背景
柴油机热效率高，是广泛使用的发动机。柴油机用柴油作燃料，氮氧化物排放量大、排放颗粒污染物多，受到越来越严厉的环保要求的制约，世界各国都在寻找和推广柴油机的清洁替代燃料。世界各国经过研究试验，公认煤制二甲醚是替代柴油的清洁燃料，德国与日本在柴油机上加点火装置烧甲醇试验后确认甲醇也可以作替代柴油的清洁燃料。由于柴油机喷油器的喷油嘴偶件(针阀体内的针阀导向孔与装在其内的针阀之间的精密的滑动配合组件)工作时，针阀与针阀导向孔之间的精密的滑动配合面依靠柴油润滑与密封，柴油机燃用二甲醚或甲醇时由于二甲醚与甲醇的液体粘度(分别为0.15mm2/s与0.6mm2/s)比柴油液体粘度(3～8mm2/s)小很多，针阀偶件很快就磨损、燃料泄漏失效。这一问题是阻碍在柴油机上推广燃用二甲醚与甲醇等低粘度清洁燃料的主要问题之一。
为解决上述问题，实用新型专利《二甲醚发动机喷油器的润滑装置》(授权公告号CN2599266Y)提供了一种用高压气罐经出口的压力调节阀与润滑油增压油缸的大油缸连接，通过大油缸中的大活塞推动小油缸中的小活塞将小油缸内的润滑油增压经管道压到针阀配合面的油腔中，起润滑与密封作用，存在难以长期供油，特别是不能控制润滑油与燃油的压差，针阀压力端燃油压在喷射时达到1000bar以上，不喷射时仅有0～20bar，润滑油压太高不喷油时润滑油会流入燃油形成烧机油现象，润滑油压低喷油时二甲醚等低粘度燃料会进入针阀偶件的配合间隙使针阀偶件磨损失效，因而这一装置至今没有实际应用的实例；发明专利《低压电控二甲醚燃料喷射系统》(公开号CN1275676A)提供了一种用高压氮气瓶的高压氮气将二甲醚罐中的二甲醚经电控单元送入喷油嘴的装置，但没有解决喷油嘴偶件磨损、燃油泄漏的问题，发明专利(授权公告号CN1312393C)《柴油机双燃油泵喷射两种燃料的喷射系统》也没有提出解决二甲醚燃料喷射时喷油嘴针阀偶件磨损失效的问题的方案，本申请人的发明专利(专利号ZL201010527302.6)《一种电控高压共轨燃油喷射装置》解决了用于燃油压力波动小的电控高压共轨喷油器针阀偶件的润滑与密封问题，但仍不能解决燃用低粘度燃料时燃油压力波动大的机械式喷油器的针阀偶件的润滑与密封问题。
本申请人的发明专利(ZL201110217104.4)《一种柴油机低粘度燃料喷油器》解决了燃用低粘度燃料时喷油器针阀偶件的润滑与密封问题，但是需要增加高压润滑油供给系统给喷油器供高压润滑油来润滑和密封针阀偶件，因其采用有蓄压腔的微间隙节流降压结构及低压差液体润滑结构，采用结构复杂的压差阀6控制针阀的环形低压差油槽r5的润滑油压P4高于环形泄压阀油槽X1的燃油压P2，即P4＞P2，实现针阀偶件的密封与润滑，存在结构复杂、细长的油道多、精密的针阀偶件长度大、制造工艺复杂、成本高的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述柴油机燃用二甲醚等低粘度清洁替代燃料时喷油器喷油嘴针阀偶件磨损、燃料泄漏失效的问题，提供一种结构比本申请人原发明专利(ZL201110217104.4)《一种柴油机低粘度燃料喷油器》更简单的不依靠燃油、也不需要增加高压润滑油供给系统给喷油器供给高压润滑油、结构简单、制造成本低的一种柴油机多种燃料喷油器结构。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种柴油机多种燃料喷油器结构，包括喷油器体1、针阀2、针阀体3、针阀导向孔K1、针阀导向孔K1与针阀2的滑动配合间隙中的环形润滑油槽r5、针阀体紧固螺母4、针阀弹簧5、油缸6、压力平衡活塞7、单向阀8；压力平衡活塞7装在油缸6内，将所述油缸6分隔成为：压力平衡活塞7的一端与单向阀8之间的润滑油缸K3及压力平衡活塞7的另一端的燃油缸K4；润滑油缸K3经上润滑油道r3、润滑油道r4与环形润滑油槽r5连通；燃油缸K4经燃油道R2、与油道R3连通。
一种柴油机多种燃料喷油器结构，包括喷油器体1、针阀2、针阀体3、针阀体紧固螺母4、针阀弹簧5、油缸6、压力平衡活塞7和单向阀8，针阀2装在设置在针阀体3里的针阀导向孔K1内，针阀2与针阀导向孔K1呈精密的滑动配合；针阀体紧固螺母4将针阀体3紧固在喷油器体1上；针阀弹簧5装在设置在喷油器体1下部的弹簧腔K2内、针阀弹簧5的上端与弹簧腔K2的上端相连、下端压紧在针阀2的上顶面上、其弹力将针阀2下端的针阀下端圆锥面M2压紧在设置在针阀体3下端的喷油孔R6上；压力平衡活塞7装在设置在喷油器体1上部的油缸6内与油缸6呈精密的滑动配合；单向阀8固定在油缸6的上端；润滑油道r4设置在针阀体3内，环形润滑油槽r5设置在针阀导向孔K1与针阀2的滑动配合间隙中；压力平衡活塞7装在油缸6内，将油缸6分隔成为：压力平衡活塞7的一端与单向阀8之间的润滑油缸K3及压力平衡活塞7的另一端的燃油缸K4；润滑油缸K3经喷油器体1内的上润滑油道r3、润滑油道r4与环形润滑油槽r5连通；燃油缸K4经喷油器体1内的燃油道R2与针阀体3内的油道R3连通；单向阀8与润滑油缸K3及上润滑油道r3连通；进燃油道R1与燃油缸K4及燃油道R2连通。
柴油机运转时高压燃油泵输送的高压燃油压力P从进燃油道R1经燃油缸K4、压力平衡活塞7、上润滑油道r3、润滑油道r4、传递到环形润滑油槽r5，使环形润滑油槽r5内的润滑油压力等于燃油压力P；与此同时高压燃油泵输送的燃油压力P经进燃油道R1、燃油道R2、油道R3、传到环形压力室R4；环形润滑油槽r5中的少量润滑油从压力润滑间隙J3泄出；燃油缸K4中的燃油压力推动压力平衡活塞7上行挤压油缸6中的润滑油经上润滑油道r3、润滑油道r4，补充从环形润滑油槽r5中泄漏的润滑油，保持等压密封间隙J2上端环形润滑油槽r5中的润滑油压力P与下端的环形压力室R4中的燃油压力P相等，阻止了燃油进入等压密封间隙J2，实现了在高压喷油的过程中对高压燃油的密封；压力润滑间隙J3中的润滑油膜使针阀2在针阀导向孔K1中浮动，避免了针阀2与针阀导向孔K1的滑动配合面直接接触，避免了磨损、提高了工作可靠性和使用寿命。
有益效果
1、该柴油机多种燃料喷油器结构省略了本申请人原有发明(ZL 201110217104.4)《一种柴油机低粘度燃料喷油器》的环形泄压槽X1、泄压油道X2、蓄压油道X3、三通蓄压油道X3T要素，简化了结构，克服了需要增加高压润滑油供给系统给喷油器供高压润滑油来润滑和密封针阀偶件，及采用有蓄压腔的微间隙节流降压结构及低压差液体润滑结构，采用结构复杂的压差阀6控制针阀的环形低压差油槽r5的润滑油压P，存在结构复杂、细长的油道多、精密的针阀偶件长度大、制造工艺复杂、成本高的问题。本发明依然保持了针阀2与针阀导向孔K1滑动配合微间隙的密封与润滑、有效地阻止了高压低黏度燃料的泄漏、避免了针阀2与针阀导向孔K1的直接接触、克服了针阀2与针阀导向孔K1磨损失效的问题，确保了喷射低粘度清洁燃料时针阀偶件的工作可靠性与耐久性；
2、结构简单、减小了体积、精加工工序少、加工费用低、节约了原材料、降低了生产成本，有利于大批生产和推广应用；
3、该柴油机多种燃料喷油器结构应用于柴油机，可推动柴油机烧二甲醚、甲醇等低粘度清洁燃料的能源结构转型。
附图说明：
图1一种柴油机多种燃料喷油器结构的示意图；
图2一种柴油机多种燃料喷油器结构的A-A剖面的结构示意图。
图3一种柴油机多种燃料喷油器结构的喷油状态的示意图；
图4一种柴油机多种燃料喷油器结构的进油状态的示意图。
附图标记：
1、喷油器体；2、针阀；3、针阀体；4、针阀体紧固螺母；5、针阀弹簧；6、油缸；7、压力平衡活塞；8、单向阀；9、定位销；10、限位杆；R1、进燃油道；R2、燃油道；R3、油道；R4、环形压力室；R5、环形燃油道；R6、喷油孔；M1、针阀下圆锥面；M2、针阀下端圆锥面；K1、针阀导向孔；K2、弹簧腔；K3、润滑油缸；K4、燃油缸；r1、润滑油管接口；r3、上润滑油道；r4、润滑油道；r5、环形润滑油槽；J2、等压密封间隙；J3、压力润滑间隙；H1、回油管接口；H2、回油道。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步描述。
如图1、图2所示，一种柴油机多种燃料喷油器结构，包括喷油器体1、针阀2、针阀体3、针阀导向孔K1、针阀导向孔K1与针阀2的滑动配合间隙中的环形润滑油槽r5、针阀体紧固螺母4、针阀弹簧5、油缸6、压力平衡活塞7和单向阀8，针阀2装在设置在针阀体3里的针阀导向孔K1内、针阀2与针阀导向孔K1呈精密的滑动配合，其配合间隙在0.0015mm～0.0025mm范围内、所述配合间隙中设置的环形润滑油槽r5将配合间隙分隔为：从环形润滑油槽r5往上至弹簧腔K2的压力润滑间隙J3、从环形润滑油槽r5往下的等压密封间隙J2；针阀体紧固螺母4将针阀体紧固在喷油器体1上；针阀弹簧5装在设置在喷油器体1下部的弹簧腔K2内、针阀弹簧5的上端与弹簧腔K2的上端相连、下端压紧在针阀2的上顶面上、其弹力将针阀2下端的针阀下端圆锥面M2压紧在设置在针阀体3下端的喷油孔R6上、将喷孔R6封闭；压力平衡活塞7装在设置在喷油器体1上部的油缸6内、与油缸6呈精密的滑动配合，其配合间隙在0.0015mm～0.0025mm范围；单向阀8固定在油缸6的上端；压力平衡活塞7装在油缸6内，将油缸6分隔成为：压力平衡活塞7的一端与单向阀8之间的润滑油缸K3及压力平衡活塞7的另一端的燃油缸K4；润滑油缸K3经喷油器体1内的上润滑油道r3、润滑油道r4与、环形润滑油槽r5连通；燃油缸K4经喷油器体1内的燃油道R2与针阀体3内的油道R3连通；单向阀8与润滑油缸K3及上润滑油道r3连通；进燃油道R1与燃油缸K4及燃油道R2连通；设置在针阀体3内的油道R3经环形压力室R4与环形燃油道R5连通。
如图1、图2所示，在生产组装该柴油机多种燃料喷油器结构时，已在针阀2与针阀体3的导向孔道K1的滑动配合的等压密封间隙J2、压力润滑间隙J3及环形润滑油槽r5中充满润滑油，并在润滑油道r4、上润滑油道r3、润滑油缸K3及润滑油管接口r1内注满润滑油；在环形燃油道R5、环形压力室R4、油道R3、燃油道R2和燃油缸K4中注满燃油。
如图3所示，柴油机启动运转时，柴油机高压燃油泵输送的高压燃油压力P从进燃油道R1经燃油缸K4、压力平衡活塞7、上润滑油道r3、润滑油道r4、传递到环形润滑油槽r5，使环形润滑油槽r5内的润滑油压力等于燃油压力P；与此同时高压燃油泵输送的燃油压力P经进燃油道R1、燃油道R2、油道R3、传到环形压力室R4及环形燃油道R5，环形压力室R4中的针阀下圆锥面M1受压力P向上的压力克服针阀弹簧5的弹的力，使针阀2上行，针阀下端圆锥面M2离开喷油孔R6上端，压力为P的高压燃油从喷油孔6喷入柴油机燃烧室，针阀2上行至针阀2的上顶面与针阀体1的下端面接触停止上行；环形润滑油槽r5中的少量润滑油从压力润滑间隙J3泄出，经弹簧腔K2、回油道H2、回油管接口H1流回润滑油箱，燃油缸K4中的燃油压力推动压力平衡活塞7上行挤压油缸6中的润滑油经上润滑油道r3、润滑油道r4，补充从环形润滑油槽r5中泄漏的润滑油，保持等压密封间隙J2上端环形润滑油槽r5中的润滑油压力P与下端的环形压力室R4中的燃油压力P相等，阻止了燃油进入等压密封间隙J2，实现了在高压喷油的过程中对高压燃油的密封；压力润滑间隙J3中的润滑油膜使针阀2在针阀导向孔K1中浮动，避免了针阀2与针阀导向孔K1的滑动配合面直接接触，避免了磨损，提高了工作可靠性和使用寿命；当柴油机高压燃油泵停止泵油时进燃油道R1、燃油道R2、环形压力室R4和环形燃油道R5中的燃油压力急剧下降，针阀弹簧5的弹力推动针阀2下行至针阀下端圆锥面M2压紧在喷油孔R6上封闭喷油孔6，喷油过程结束。
如图4所示，柴油机(无出油阀的)高压喷油泵吸油时，进燃油道R1、燃油缸K4，环形压力室R4中燃油压力P2小于大气压力(1bar)，0＜P2＜1bar；从柴油机润滑油道输送到润滑油管接口r1内的润滑油压力为Pr(Pr＝3～5bar)的润滑油经单向阀8进入润滑油缸K3，推动压力平衡活塞7下行至压力平衡活塞7的下端与限位杆10的上顶面接触停止下行，润滑油缸K3内充满润滑油，润滑油缸K3与环形润滑油槽r5内的润滑油压力上至Pr，单向阀8关闭；试验证实：长度为15毫米、间隙为0.0025毫米的环形微间隙两端的压差小于20bar时环形微间隙中的润滑油无流动现象，此时环形润滑油糟r5中压力为Pr(Pr＝3～5bar)不能从等压密封间隙J2、压力润滑间隙J3泄漏。
当柴油机高压燃油泵吸油过程结束、重新开始泵油时，多种燃料喷油器又重复上述喷油过程。
该柴油机多种燃料喷油器结构克服了现有喷油器在喷射二甲醚、甲醇等低粘度清洁燃料时燃料泄漏、针阀偶件磨损失效的问题，保证了针阀2与针阀导向孔K1的精密滑动配合间隙的密封与润滑、有效地阻止了低粘度燃料的泄漏、确保了喷射低粘度清洁燃料时针阀偶件的工作可靠性与耐久性；结构简单、体积小、精加工工序少、加工费用低、节约了原材料、降低了生产成本，有利于大批生产和推广应用；可推动柴油机烧二甲醚、甲醇等低粘度清洁燃料的能源结构转型。
最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种柴油机多种燃料喷油器结构，包括喷油器体(1)、针阀(2)、针阀体(3)、针阀导向孔(K1)、设置在针阀导向孔(K1)与针阀(2)的滑动配合间隙中的环形润滑油槽(r5)、针阀体紧固螺母(4)、针阀弹簧(5)、油缸(6)、压力平衡活塞(7)、单向阀(8)，其特征在于：所述压力平衡活塞(7)装在油缸(6)内，将所述油缸(6)分隔成为：压力平衡活塞(7)的一端与单向阀(8)之间的润滑油缸(K3)及压力平衡活塞(7)的另一端的燃油缸(K4)；润滑油缸(K3)经上润滑油道(r3)、润滑油道(r4)与环形润滑油槽(r5)连通；燃油缸(K4)经燃油道(R2)、与油道(R3)连通。
2.根据权利要求1所述的柴油机多种燃料喷油器结构，其特征在于：所述单向阀(8)与润滑油缸(K3)及上润滑油道(r3)连通。
3.根据权利要求1所述的柴油机多种燃料喷油器结构，其特征在于：进燃油道(R1)与所述燃油缸(K4)及燃油道(R2)连通。
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|---|---|---|---|
| CN201810424397.5A Withdrawn CN108425777A (zh) | 2018-05-07 | 2018-05-07 | 一种柴油机多种燃料喷油器结构 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2018
- 2018-05-07 CN CN201810424397.5A patent/CN108425777A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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| CN107956618A (zh) * | 2016-10-18 | 2018-04-24 | 上海夏雪科技有限公司 | 内燃机 |
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