CN109372658A - 一种气体发动机的燃气喷射器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种气体发动机的燃气喷射器及其工作方法，属于燃气喷射技术领域。该燃气喷射器包括喷射器上体、喷射器体、喷射器下体、互击式气体喷嘴和润滑结构。互击式气体喷嘴是把针阀设置在具有互击式喷孔的喷嘴体中的一副精密偶件。润滑结构包含调压柱塞、滑油环形槽和滑油道。调压柱塞的柱塞头面积大于调压柱塞的柱塞杆面积。调压柱塞下行，压缩喷射器内部的燃气，燃气作用于针阀的压力大于调压弹簧的预紧力时，针阀抬起，燃气喷出。喷射器内部开设滑油道，滑油分别对调压柱塞和针阀进行润滑，防止调压柱塞和针阀在运动过程中与喷射器体刚性摩擦而产生磨损。该燃气喷射器能实现燃气压力调节，减少燃气泄漏，加大燃气扩散面积，实现高效清洁燃烧。

Description

一种气体发动机的燃气喷射器及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种气体发动机的燃气喷射器及其工作方法，属于发动机的燃气喷射技术领域。

背景技术

燃气喷射器是气体发动机的核心部件，气体发动机的燃气喷射器的相关机构不能完全套用现有的燃油喷射器。现有的燃气喷射器所能达到最大的燃气喷射压力完全取决于外部气源的最高压力，而且无法实现燃气喷射压力的控制和安全低压进气的目标。从而无法实现全工况燃气喷射量的调节，降低了燃气燃烧时的利用率和经济性。在低负荷工况下，高当量比燃气分布不易于气体发动机的正常运行。另外现有的燃油喷射器内部结构设计不能满足燃气喷射器所需要的内部润滑和燃气密封等问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种气体发动机的燃气喷射器及其工作方法，该燃气喷射器应能实现燃气压力调节，减少燃气泄漏，加大燃气扩散面积，实现高效清洁燃烧；还能对调压柱塞和针阀进行润滑，防止调压柱塞和针阀在运动过程中与喷射器体刚性摩擦而产生磨损。

本发明采用的技术方案是：一种气体发动机的燃气喷射器，它包括依次固定连接在一起的喷射器上体、喷射器体和喷射器下体，它还包括气体喷嘴和润滑结构，所述气体喷嘴是把针阀设置在喷嘴体中的一副精密偶件，喷嘴体采用螺纹与喷射器下体连接，喷嘴体的上端面与喷射器下体的下端面为密封配合面，针阀的上部依次设有位于喷射器下体内的调压弹簧下座、调压弹簧和调压弹簧上座；所述润滑结构包含调压柱塞、滑油环形槽和滑油道，在喷射器上体的高压油腔设有调压柱塞，调压柱塞中设有T字形高压油路，调压柱塞的柱塞杆插入喷射器体中，在调压柱塞的柱塞头与喷射器体之间依次设有复位弹簧下座、复位弹簧和复位弹簧上座；所述喷射器体设有高压密封环形腔、第一滑油环形槽、与第一滑油环形槽连通的第一滑油道和至少一个第一高压燃气道，所述喷射器下体设有第二滑油环形槽、与第二滑油环形槽连通的第二滑油道、第一燃气环形槽和与第一燃气环形槽连通的第二高压燃气道，所述喷嘴体设有第三滑油环形槽、与第三滑油环形槽连通的第三滑油道、与第三滑油道（7f）连通的第四滑油环形槽、第二燃气环形槽和与第二燃气环形槽连通的第三高压燃气道、与第三高压燃气道（7c）连通的储气腔（7a）；所述调压柱塞的柱塞头面积大于调压柱塞的柱塞杆面积。

所述调压柱塞的柱塞头外圆柱面上设有滑动密封套。滑动密封套与喷射器上体内壁形成滑动配合，实现对高压油腔内滑油的密封。

所述针阀的锥部设有密封涂层。

所述进气单向阀内包含两层过滤薄膜，第一层是具有磁性的过滤薄膜，第二层是具有疏水性的过滤薄膜。

所述高压密封环形腔可以防止燃气增压室内的气体进入高压油腔中。

所述喷嘴体开设有互击式喷孔，其目的是在较低的压力下可以实现较大的燃气扩散面积。

所述一种气体发动机的燃气喷射器的工作方法，所述工作方法包括如下过程：

一、润滑过程

（a）滑油从进油接口、高压油道进入高压油腔和T字形高压油路，润滑调压柱塞的柱塞杆表面；

（b）在调压柱塞的T字形高压油路与第一滑油环形槽连通时，滑油经喷射器体的第一滑油道、喷射器下体的第二滑油道和喷嘴体的第三滑油道进入第四滑油环形槽中，润滑针阀；

二、燃气喷射过程

（a）燃气从进气单向阀通过喷射器体的低压燃气道进入燃气增压室中，又经喷射器体的第一高压燃气道、喷射器下体的第二高压燃气道和喷嘴体的第三高压燃气道到达喷嘴体与针阀之间的储气腔；

（b）滑油推动调压柱塞，调压柱塞向下的力大于复位弹簧的预紧力时，调压柱塞向下运动压缩燃气增压室、第一高压燃气道、第二高压燃气道、第三高压燃气道和储气腔中的燃气，当燃气作用于针阀上的向上力大于调压弹簧的预紧力时，针阀抬起，燃气从互击式喷孔喷出；

（c）随着燃气的喷出，储气腔中燃气压力下降，当作用在调压弹簧上的向上的力小于调压弹簧的预紧力时，针阀在调压弹簧的作用下落座，互击式喷孔停止喷气；

（d）针阀落座后，高压油腔内滑油压力下降，作用在调压柱塞上端面的力小于复位弹簧预紧力时，复位弹簧推动调压柱塞上行，燃气从进气单向阀进入喷射器体的燃气增压室中，进行下一次喷油准备。

本发明的有益效果是：这种气体发动机的燃气喷射器包括依次固定连接在一起的喷射器上体、喷射器体及喷射器下体、互击式气体喷嘴是把针阀设置在具有互击式喷孔的喷嘴体中的一副精密偶件。润滑结构包含调压柱塞、滑油环形槽和滑油道。调压柱塞的柱塞头面积大于调压柱塞的柱塞杆面积。在滑油压力的作用下，调压柱塞下行，压缩喷射器内部的燃气，当燃气作用于针阀的压力大于调压弹簧的预紧力时，针阀抬起，燃气喷出。喷射器内部开设滑油道，滑油分别对调压柱塞和针阀进行润滑，防止调压柱塞和针阀在运动过程中与喷射器体刚性摩擦而产生磨损。该燃气喷射器能实现燃气压力调节，减少燃气泄漏，加大燃气扩散面积，实现高效清洁燃烧。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是一种气体发动机的燃气喷射器的结构主视图。

图2是一种气体发动机的燃气喷射器的结构侧视图。

图3是图1中A放大图。

图4是调压柱塞的结构图。

图中：1、进气单向阀，2、喷射器上体，2a、进油接口，2b、高压油道，2c、高压油腔，3、调压柱塞，3a、滑动密封套，3b、T字形高压油路，3c、柱塞头，3d、柱塞杆，4、复位弹簧，5、喷射器体，5a、第一滑油环形槽，5b、高压密封环形腔，5c、低压燃气道，5d、燃气增压室，5e、第一滑油道，5f、第一高压燃气道， 6、喷射器下体，6a、第二高压燃气道，6b、第二滑油环形槽，6c、第一燃气环形槽，6d、第二滑油道，7、喷嘴体，7a、储气腔，7b、互击式喷孔，7c、第三高压燃气道，7d、第二燃气环形槽，7e、第三滑油环形槽，7f、第三滑油道，7g、第四滑油环形槽，8、针阀，8a、密封涂层，9、调压弹簧下座，10、调压弹簧，11、调压弹簧上座，12、复位弹簧下座，13、复位弹簧上座。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容，结合附图对本发明详细说明如下：

图1、2、3、4示出了一种气体发动机的燃气喷射器的结构图。图中，这种气体发动机的燃气喷射器包括依次固定连接在一起的喷射器上体2、喷射器体5及喷射器下体6、气体喷嘴和润滑结构。互击式气体喷嘴是把针阀8设置在具有互击式喷孔的喷嘴体7中的一副精密偶件，喷嘴体7采用螺纹与喷射器下体6连接，喷嘴体7的上端面与喷射器下体6的下端面为密封配合面，针阀8的上部依次设有位于喷射器下体6内的调压弹簧下座9、调压弹簧10和调压弹簧上座11。润滑结构包含调压柱塞3、滑油环形槽和滑油道，在喷射器上体2的高压油腔2c设有调压柱塞3，调压柱塞3中设有T字形高压油路3b，调压柱塞3的柱塞杆3d插入喷射器体5中，在调压柱塞3的柱塞头3c与喷射器体5之间依次设有复位弹簧下座12、复位弹簧4和复位弹簧上座13。喷射器体5设有高压密封环形腔5b、第一滑油环形槽5a、与第一滑油环形槽5a连通的第一滑油道5e和至少一个第一高压燃气道5f。喷射器下体6设有第二滑油环形槽6b、与第二滑油环形槽6b连通的第二滑油道6d、第一燃气环形槽6c和与第一燃气环形槽6c连通的第二高压燃气道6a。喷嘴体7设有第三滑油环形槽7e、与第三滑油环形槽7e连通的第三滑油道7f、与第三滑油道7f连通的第四滑油环形槽7g、第二燃气环形槽7d和与第二燃气环形槽7d连通的第三高压燃气道7c、与第三高压燃气道7c连通的储气腔7a。调压柱塞3的柱塞头3c面积大于调压柱塞3的柱塞杆3d面积。调压柱塞3的柱塞头3c外圆柱面上设有滑动密封套3a。滑动密封套3a与喷射器上体2内壁形成滑动配合，实现对高压油腔2c内滑油的密封。针阀8的锥部设有密封涂层8a。进气单向阀1内包含两层过滤薄膜，第一层是具有磁性的过滤薄膜，第二层是具有疏水性的过滤薄膜。高压密封环形腔5b可以防止燃气增压室5d内的气体进入高压油腔2c中。喷嘴体7开设有互击式喷孔7b，其目的是在较低的压力下可以实现较大的燃气扩散面积。

这种气体发动机的燃气喷射器的工作方法包括如下过程：

一、润滑过程

（a）滑油从进油接口2a、高压油道2b进入高压油腔2c和T字形高压油路3b，润滑调压柱塞3的柱塞杆3d表面；

（b）在调压柱塞3的T字形高压油路3b与第一滑油环形槽5a连通时，滑油经喷射器体5的第一滑油道5e、喷射器下体6的第二滑油道6d和喷嘴体7的第三滑油道7f进入第四滑油环形槽7g中，润滑针阀8；

二、燃气喷射过程

（a）燃气从进气单向阀1通过喷射器体5的低压燃气道5c进入燃气增压室5d中，又经喷射器体5的第一高压燃气道5f、喷射器下体6的第二高压燃气道6a和喷嘴体7的第三高压燃气道7c到达喷嘴体7与针阀8之间的储气腔7a；

（b）滑油推动调压柱塞3，调压柱塞3向下的力大于复位弹簧4的预紧力时，调压柱塞3向下运动压缩燃气增压室5d、第一高压燃气道5f、第二高压燃气道6a、第三高压燃气道7c和储气腔7a中的燃气，当燃气作用于针阀8上的向上力大于调压弹簧10的预紧力时，针阀8抬起，燃气从互击式喷孔7b喷出；

（c）随着燃气的喷出，储气腔7a中燃气压力下降，当作用在调压弹簧10上的向上的力小于调压弹簧10的预紧力时，针阀8在调压弹簧10的作用下落座，互击式喷孔7b停止喷气；

（d）针阀8落座后，高压油腔2c内滑油压力下降，作用在调压柱塞3上端面的力小于复位弹簧4预紧力时，复位弹簧4推动调压柱塞3上行，燃气从进气单向阀1进入喷射器体5的燃气增压室5d中，进行下一次喷油准备。

采用上述的技术方案，解决了燃气喷射器固有的密封问题，在调压柱塞内部开设T字形高压油道，并与喷射器体中部的高压密封腔相连，可以防止燃气增压室内部高压气体进入高压油腔内部。解决了燃气喷射器固有的润滑问题，在燃气喷射器中开设有润滑油道，润滑油道主要对调压柱塞和针阀进行润滑，防止调压柱塞和针阀在运动过程中与喷射器体刚性摩擦而产生磨损。利用互击式喷嘴提高了燃气低压喷射时的扩散面积，增强燃气喷出后在缸内的扰动，实现与缸内气体的快速混合。实现了燃气喷射压力可调，通过调压柱塞和调压弹簧共同实现燃气压力的调节。通过设置不同的弹簧预紧力和滑油压力，实现了燃气喷射压力可调和喷射时间可控。

Claims (7)

1.一种气体发动机的燃气喷射器，它包括依次固定连接在一起的喷射器上体（2）、喷射器体（5）和喷射器下体（6），其特征是：它还包括互击式气体喷嘴和润滑结构，所述互击式气体喷嘴是把针阀（8）设置在具有互击式喷孔的喷嘴体（7）中的一副精密偶件，喷嘴体（7）采用螺纹与喷射器下体（6）连接，喷嘴体（7）的上端面与喷射器下体（6）的下端面为密封配合面，针阀（8）的上部依次设有位于喷射器下体（6）内的调压弹簧下座（9）、调压弹簧（10）和调压弹簧上座（11）；所述润滑结构包含调压柱塞（3）、滑油环形槽和滑油道，在喷射器上体（2）的高压油腔（2c）设有调压柱塞（3），调压柱塞（3）中设有T字形高压油路（3b），调压柱塞（3）的柱塞杆（3d）插入喷射器体（5）中，在调压柱塞（3）的柱塞头（3c）与喷射器体（5）之间依次设有复位弹簧下座（12）、复位弹簧（4）和复位弹簧上座（13）；所述喷射器体（5）设有高压密封环形腔（5b）、第一滑油环形槽（5a）、与第一滑油环形槽（5a）连通的第一滑油道（5e）和至少一个第一高压燃气道（5f），所述喷射器下体（6）设有第二滑油环形槽（6b）、与第二滑油环形槽（6b）连通的第二滑油道（6d）、第一燃气环形槽（6c）和与第一燃气环形槽（6c）连通的第二高压燃气道（6a），所述喷嘴体（7）设有第三滑油环形槽（7e）、与第三滑油环形槽（7e）连通的第三滑油道（7f）、与第三滑油道（7f）连通的第四滑油环形槽（7g）、第二燃气环形槽（7d）和与第二燃气环形槽（7d）连通的第三高压燃气道（7c）、与第三高压燃气道（7c）连通的储气腔（7a）；所述调压柱塞（3）的柱塞头（3c）面积大于调压柱塞（3）的柱塞杆（3d）面积。

2.根据权利要求1所述的一种气体发动机的燃气喷射器，其特征是：所述调压柱塞（3）的柱塞头（3c）外圆柱面上设有滑动密封套（3a）；滑动密封套（3a）与喷射器上体（2）内壁形成滑动配合，实现对高压油腔（2c）内滑油的密封。

3.根据权利要求1所述的一种气体发动机的燃气喷射器，其特征是：所述针阀（8）的锥部设有密封涂层（8a）。

4.根据权利要求1所述的一种气体发动机的燃气喷射器，其特征是：所述进气单向阀（1）内包含两层过滤薄膜，第一层是具有磁性的过滤薄膜，第二层是具有疏水性的过滤薄膜。

5.根据权利要求1所述的一种气体发动机的燃气喷射器，其特征是：所述高压密封环形腔（5b）防止燃气增压室（5d）内的气体进入高压油腔（2c）中。

6.根据权利要求1所述的一种气体发动机的燃气喷射器，其特征是：所述喷嘴体（7）开设有互击式喷孔（7b）。

7.根据权利要求1所述的一种气体发动机的燃气喷射器的工作方法，其特征是：所述工作方法包括如下过程：

一、润滑过程

（a）滑油从进油接口（2a）、高压油道（2b）进入高压油腔（2c）和T字形高压油路（3b），润滑调压柱塞（3）的柱塞杆（3d）表面；

（b）在调压柱塞（3）的T字形高压油路（3b）与第一滑油环形槽（5a）连通时，滑油经喷射器体（5）的第一滑油道（5e）、喷射器下体（6）的第二滑油道（6d）和喷嘴体（7）的第三滑油道（7f）进入第四滑油环形槽（7g）中，润滑针阀（8）；

二、燃气喷射过程

（a）燃气从进气单向阀（1）通过喷射器体（5）的低压燃气道（5c）进入燃气增压室（5d）中，又经喷射器体（5）的第一高压燃气道（5f）、喷射器下体（6）的第二高压燃气道（6a）和喷嘴体（7）的第三高压燃气道（7c）到达喷嘴体（7）与针阀（8）之间的储气腔（7a）；

（b）滑油推动调压柱塞（3），调压柱塞（3）向下的力大于复位弹簧（4）的预紧力时，调压柱塞（3）向下运动压缩燃气增压室（5d）、第一高压燃气道（5f）、第二高压燃气道（6a）、第三高压燃气道（7c）和储气腔（7a）中的燃气，当燃气作用于针阀（8）上的向上力大于调压弹簧（10）的预紧力时，针阀（8）抬起，燃气从互击式喷孔（7b）喷出；

（c）随着燃气的喷出，储气腔（7a）中燃气压力下降，当作用在调压弹簧（10）上的向上的力小于调压弹簧（10）的预紧力时，针阀（8）在调压弹簧（10）的作用下落座，互击式喷孔（7b）停止喷气；

（d）针阀（8）落座后，高压油腔（2c）内滑油压力下降，作用在调压柱塞（3）上端面的力小于复位弹簧（4）预紧力时，复位弹簧（4）推动调压柱塞（3）上行，燃气从进气单向阀（1）进入喷射器体（5）的燃气增压室（5d）中，进行下一次喷油准备。