CN109667693A - 一种车用双燃料直喷喷油器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用双燃料直喷喷油器，包括喷射器体(3)，以及布置在喷射器体(3)内部并沿其轴线上下移动的主阀芯(4)，所述主阀芯(4)内布置有第一燃料通道组件和第二燃料通道组件，所述第一燃料通道组件和第二燃料通道组件的末端均与布置在所述喷射器体(3)上的喷孔(10)相连通。与现有技术相比，本发明利用一个喷油器实现双燃料喷射，进而实现双燃料混合燃烧，混合气分层等，并且可以实现双燃料两侧同时喷射和双燃料分次独立喷射两种喷射模式，扩大GDI发动机的运行工况，节省了空间，方便布置在气缸盖上，满足发动机小型化，集约化的要求。

Description

一种车用双燃料直喷喷油器

技术领域

本发明涉及一种喷油器，尤其是涉及一种车用双燃料直喷喷油器。

背景技术

汽车工业的迅速发展，汽车保有量的不断上升，在给人们的日常生活提供便利的同时，也造成了日益严峻的能源问题和环境问题。因此内燃机作为目前汽车主要的动力装置，节能减排是其发展的主题。为了实现发动机稀薄分层燃烧，进而提高热效率，提高动力性经济性降低排放等引入了缸内直喷技术。另一方面为了摆脱对传统化石能源的依赖，醇类燃料，生物柴油等清洁能源作为代用燃料的可能性也在被广泛研究。但是这些代用燃料由于其各自的特点及动力性和可靠性的原因，目前都不足以在汽车上完全取代传统化石燃料，于是近年来使用汽柴油混合其他燃料形成混合燃料参与燃烧的技术被提出并成为研究的一大方向。

双燃料混合燃烧可以充分利用不同燃料的特点，比如汽油和乙醇混合，可以提高汽油的辛烷值，抗爆性好，可以采用高压缩比提高发动机热效率和动力性，并且由于乙醇蒸发吸热，可以提高发动机进气量，提高发动机动力性；乙醇提高了燃料的含氧量，使燃烧更加充分，降低了CO和HC的排放；同时乙醇是可再生能源并且成本低廉，降低了石油消耗，可以解决我国能源安全问题。

为了实现双燃料混合燃烧，目前主要有两种实现方式。其一是预先按照一定比例将两种燃料混合调配好，并在传统的发动机中燃烧，目前我国推广的就是90％普通汽油和10％燃料乙醇混合的乙醇汽油。但是固定的燃料混合比例不能满足发动机在所有负荷工况下的最高效燃烧，特别是冷启动和低温运转时乙醇蒸发吸热影响发动机性能，并且由于乙醇与水能以任意比例互溶，乙醇汽油遇水就会发生分层，因此在乙醇生产中需要进行脱水处理，造成了额外的能耗和成本，以及对保存环境要求高，保质期短(4-5天)，这种不稳定性造成发动机燃油进气系统上堆积物增加，对燃烧效率产生负面影响。另一种方式是结合进气道喷射和缸内直喷方式，在进气道中喷射乙醇等挥发性较高的燃料，在缸内直接喷射汽油等燃料，该方式需要两套电控供油系统，使发动机结构复杂，控制难度增加，并且在进气道中喷射高挥发性燃料，直接影响了发动机的充量系数，影响了发动机的燃烧和排放。另外，如申请号为201710288158.7的中国专利公开的双燃料-双直喷内燃机的燃烧控制方法，将控制两种燃料喷射的两个喷油器布置在气缸盖上，喷油器的喷嘴位于燃烧室内部，实现了不同活性燃料(如汽油、醇类燃料为代表的低活性燃料和柴油、二甲醚为代表的高活性燃料)的缸内直喷和协同分层燃烧，但是此方法需要两个喷油器，增加了成本，并且受到缸盖有限的布置空间的限制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车用双燃料直喷喷油器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，包括喷射器体，以及布置在喷射器体内部并沿其轴线上下移动的主阀芯，所述主阀芯内布置有第一燃料通道组件和第二燃料通道组件，所述第一燃料通道组件和第二燃料通道组件的末端均与布置在所述喷射器体上的喷孔相连通。

进一步的，所述第一燃料通道组件包括设置在喷射器体一侧的第一燃料入口，以及设置在所述主阀芯内部并与所述第一燃料入口相连通的第一燃料通路，所述第一燃料通路中部插入控制其通断的第一燃料控制组件，将所述第一燃料通路分为上下两部分；

所述第二燃料通道组件包括设置在喷射器体另一侧的第二燃料入口，以及设置在所述主阀芯内部并与所述第二燃料入口相连通的第二燃料通路，所述第二燃料通路分为第二燃料通路前段和第二燃料通路后段，所述第二燃料通路后段插入控制其通断的第二燃料控制组件，将所述第二燃料通路后段分为上下两部分。

进一步的，所述第一燃料控制组件包括与主阀芯同心的圆弧状第一燃料压力腔，以及布置在所述第一燃料压力腔内并沿主阀芯径向移动的第二弧形阀芯，所述第一燃料压力腔插入第一燃料通路，并将第一燃料通路分为上下两部分；

所述第二燃料控制组件包括与主阀芯同心的圆弧状第二燃料压力腔，以及布置在所述第二燃料压力腔内并沿主阀芯径向移动的第三弧形阀芯，所述第二燃料压力腔插入第二燃料通路后段，并将第二燃料通路后段分为上下两部分。

更进一步的，所述第一燃料压力腔和第二燃料压力腔互不相通。

更进一步的，所述第二弧形阀芯与所述喷射器体内壁之间连接有第二回复弹簧，所述第三弧形阀芯与所述喷射器体内壁之间连接有第三回复弹簧。

更进一步的，所述第二回复弹簧外部环绕布置有第二电磁线圈，所述第三回复弹簧外部环绕布置有第三电磁线圈，所述第二电磁线圈的中心线与所述第一燃料压力腔的中心线重合，所述第三电磁线圈的中心线分别和第二燃料压力腔的中心线重合。

进一步的，所述第二燃料入口末端呈Y型分岔并形成第二燃料入口上岔口和第二燃料入口下岔口。

更进一步的，所述第二燃料入口与第一燃料入口的位置关系满足：

当第二燃料入口下岔口与第二燃料通路连通时，第一燃料入口与第一燃料通路相连通；

当第二燃料通路位于第二燃料入口下岔口和第二燃料入口上岔口之间，第二燃料通路与第二燃料入口下岔口和第二燃料入口上岔口均不连通时，第一燃料入口与第一燃料通路相连通；

当第二燃料入口上岔口与第二燃料通路连通时，第一燃料入口与第一燃料通路不连通。

进一步的，所述第二燃料通路前段引出与第二燃料通路后段并排的第二燃料支路，所述第二燃料支路末端分开形成扩散腔。

进一步的，所述喷射器体顶部内侧中心固定有主电磁线圈，所述喷射器体顶部内壁中心和主阀芯顶端中心之间连接有主弹簧。

喷油器的具体工作过程为：

第一燃料，第二燃料分别从第一燃料入口和第二燃料入口进入；

当主电磁线圈未通电时，主阀芯落座于喷射器体内底面上，第一燃料通路末端和第二燃料通路末端与喷孔直接相通，第一燃料通路与第一燃料入口连通，第二燃料通路和第二燃料入口下岔口连通，此时第二电磁线圈和第三电磁线圈通电，吸引第二弧形阀芯和第三弧形阀芯克服回复弹簧等产生的阻力沿主阀芯径向向外运动，第一燃料通路和第二燃料通路上下两部分经由第一燃料压力腔和第二燃料压力腔相连通，第一燃料和第二燃料分别从两侧的和第一燃料通路末端以及第二燃料通路相通的喷孔喷出。

当主电磁线圈通电时，吸引主阀芯克服重力，主弹簧等产生的阻力向上提升，根据电流的大小可以控制主阀芯提升的高度，当电流较小，主阀芯提升高度较低，第二燃料通路入口处位于第二燃料入口上岔口和第二燃料入口下岔口之间时，第一燃料入口依然与第一燃料通路相通，此时第二电磁线圈通电，第二弧形阀芯向外运动，第一燃料通路连通，此时主阀芯离开喷射器体内底面，二者之间形成空腔，第一燃料从第一燃料通路末端通过空腔从喷射器体底部的喷孔喷出。

当主电磁线圈通过的电流较大时，主阀芯提升高度较高，此时第二燃料通路入口与第二燃料入口上岔口连通，第一燃料入口和第一燃料通路断开，第二燃料通过第二燃料支路，以及其末端的扩散腔，主阀芯底面和喷射器内底面形成的空腔，从喷射器底部的喷孔喷出。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明利用主电磁线圈，第二电磁线圈和第三电磁线圈，可以实现灵活的燃料喷射策略，包括双燃料两侧同时喷射，和双燃料独立均匀喷射；

(2)本发明能够实现的双燃料两侧同时喷射，可以帮助GDI发动机(汽油直接喷射式发动机)实现缸内混合气的分层，从而改善稀薄分层燃烧质量，双燃料独立均匀喷射可以形成较均匀的混合气，扩大GDI发动机的运行工况；

(3)本发明能够在一个喷油器上实现双燃料喷射，大大节省了空间，方便布置在气缸盖上，满足发动机小型化，集约化的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明在图1中A处的剖视图。

图中标号所示：

1-主电磁线圈；2-主弹簧；3-喷射器体；4-主阀芯；5-第一燃料入口；6-第一燃料通路；7-第二电磁线圈；8-第二回复弹簧；9-第二弧形阀芯；10-喷孔；11-第二燃料入口；12-第二燃料通路前段；13-第三电磁线圈；14-第三回复弹簧；15-第三弧形阀芯；16-第一安装槽，17-第二安装槽；18-扩散腔；19-第二燃料通路后段； 20-第二燃料支路；21-第一燃料压力腔；22-第二燃料压力腔；23-第二燃料入口下岔口；24-第二燃料入口上岔口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种车用双燃料直喷喷油器，如图1-2所示，包括：

喷射器体3，以及设置在喷射器体3内部并可以沿喷射器体3轴线上下运动的主阀芯4；第一燃料入口5位于喷射器体3上部的一侧，第二燃料入口11位于喷射器体3上部相对的另一侧，其末端呈Y型上下分岔；喷孔10位于喷射器体3底部；第一燃料通路6和第二燃料通路布置在主阀芯4内部，分别位于第一燃料入口 5和第二燃料入口11的一侧，第二燃料通路分为第二燃料通路前段12和第二燃料通路后段19，第二燃料通路前段12引出与第二燃料通路后段19并列的第二燃料支路20，第二燃料支路20末端形成扩散腔18，第一燃料通路6和第二燃料通路后段19被位于主阀芯4内部的弧形的第一燃料压力腔21和第二燃料压力腔22分成上下两部分。另外还包括，一端固定于喷射器体3的顶部内壁中心，另一端固定在主阀芯4顶端中心的主弹簧2；环形固定在喷射器体3顶部内侧中心的主电磁线圈 1；第二电磁线圈7，第三电磁线圈13固定在主阀芯下部两侧的第一安装槽16和第二安装槽17中，其中心线与第一燃料压力腔21和第二燃料压力腔22中心线重合；第二弧形阀芯9，第三弧形阀芯15布置在第一燃料压力腔21和第二燃料压力腔22中，可沿着主阀芯4径向移动；第二回复弹簧8和第三回复弹簧14，一端固定在第二弧形阀芯9，第三弧形阀芯15中心，另一端在喷射器体4内壁上。

一种车用双燃料直喷喷油器具体控制方法如下：

第一燃料，第二燃料分别从第一燃料入口5和第二燃料入口11进入；

当主电磁线圈1未通电时，主阀芯4落座于喷射器体3内底面上，第一燃料通路6末端和第二燃料后段19末端与喷孔10直接相通，第一燃料通路6与第一燃料入口5连通，第二燃料通路和第二燃料入口11下方分岔连通。

(1)双燃料两侧同时喷射：

主电磁线圈1未通电时，第二电磁线圈7和第三电磁线圈13通电，吸引第二弧形阀芯9和第三弧形阀芯15克服回复弹簧等产生的阻力沿主阀芯4径向向外运动，第二燃料入口下岔口23与第二燃料通路相连通，第一燃料通路6和第二燃料通路后段19上下两部分经由第一燃料压力腔21和第二燃料压力腔22相连通，第一燃料和第二燃料从分别和两侧的第一燃料通路6末端以及第二燃料通路相通的喷孔10喷出。

(2)双燃料独立均匀喷射：

主电磁线圈1通电时，吸引主阀芯4克服重力，主弹簧2等产生的阻力向上提升，根据电流的大小可以控制主阀芯4提升的高度，当电流较小，主阀芯4提升高度较低，第二燃料通路12入口位于第二燃料入口上岔口24和第二燃料入口下岔口 23之间时，第一燃料入口5依然与第一燃料通路6相通，此时第二电磁线圈7通电，第二弧形阀芯9向外运动，第一燃料通路6连通，此时主阀芯4离开喷射器体 3内底面，二者之间形成空腔，第一燃料从第一燃料入口5，通过第一燃料通路6 和空腔从喷射器体4底部的所有喷孔10喷出。

主电磁线圈1通过的电流较大时，主阀芯4提升高度较高，此时第二燃料通路前段12入口与第二燃料入口上岔口24连通，第一燃料入口5和第一燃料通路6 断开，第二燃料通过第二燃料支路20，以及末端的扩散腔18和主阀芯4提升形成的空腔，从喷射器底部的所有喷孔10喷出。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，包括喷射器体(3)，以及布置在喷射器体(3)内部并沿其轴线上下移动的主阀芯(4)，所述主阀芯(4)内布置有第一燃料通道组件和第二燃料通道组件，所述第一燃料通道组件和第二燃料通道组件的末端均与布置在所述喷射器体(3)上的喷孔(10)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第一燃料通道组件包括设置在喷射器体(3)一侧的第一燃料入口(5)，以及设置在所述主阀芯(4)内部并与所述第一燃料入口(5)相连通的第一燃料通路(6)，所述第一燃料通路(6)中部插入控制其通断的第一燃料控制组件，将所述第一燃料通路(6)分为上下两部分；

所述第二燃料通道组件包括设置在喷射器体(3)另一侧的第二燃料入口(11)，以及设置在所述主阀芯(4)内部并与所述第二燃料入口(11)相连通的第二燃料通路，所述第二燃料通路分为第二燃料通路前段(12)和第二燃料通路后段(19)，所述第二燃料通路后段(19)插入控制其通断的第二燃料控制组件，将所述第二燃料通路后段(19)分为上下两部分。

3.根据权利要求2所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第一燃料控制组件包括与主阀芯(4)同心的圆弧状第一燃料压力腔(21)，以及布置在所述第一燃料压力腔(21)内并沿主阀芯(4)径向移动的第二弧形阀芯(9)，所述第一燃料压力腔(21)插入第一燃料通路(6)，并将第一燃料通路(6)分为上下两部分；

所述第二燃料控制组件包括与主阀芯(4)同心的圆弧状第二燃料压力腔(22)，以及布置在所述第二燃料压力腔(22)内并沿主阀芯(4)径向移动的第三弧形阀芯(15)，所述第二燃料压力腔(22)插入第二燃料通路后段(19)，并将第二燃料通路后段(19)分为上下两部分。

4.根据权利要求3所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第一燃料压力腔(21)和第二燃料压力腔(22)互不相通。

5.根据权利要求3所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第二弧形阀芯(9)与所述喷射器体(3)内壁之间连接有第二回复弹簧(8)，所述第三弧形阀芯(15)与所述喷射器体(3)内壁之间连接有第三回复弹簧(14)。

6.根据权利要求5所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第二回复弹簧(8)外部环绕布置有第二电磁线圈(7)，所述第三回复弹簧(14)外部环绕布置有第三电磁线圈(13)，所述第二电磁线圈(7)的中心线与所述第一燃料压力腔(21)的中心线重合，所述第三电磁线圈(13)的中心线分别和第二燃料压力腔(22)的中心线重合。

7.根据权利要求2所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第二燃料入口(11)末端呈Y型分岔并形成第二燃料入口上岔口(24)和第二燃料入口下岔口(23)。

8.根据权利要求7所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第二燃料入口(11)与第一燃料入口(5)的位置关系满足：

当第二燃料入口下岔口(23)与第二燃料通路连通时，第一燃料入口(5)与第一燃料通路(6)相连通；

当第二燃料通路位于第二燃料入口下岔口(23)和第二燃料入口上岔口(24)之间，第二燃料通路与第二燃料入口下岔口(23)和第二燃料入口上岔口(24)均不连通时，第一燃料入口(5)与第一燃料通路(6)相连通；

当第二燃料入口上岔口(24)与第二燃料通路连通时，第一燃料入口(5)与第一燃料通路(6)不连通。

9.根据权利要求2所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述第二燃料通路前段(12)引出与第二燃料通路后段(19)并排的第二燃料支路(20)，所述第二燃料支路(20)末端分开形成扩散腔(18)。

10.根据权利要求1所述的一种车用双燃料直喷喷油器，其特征在于，所述喷射器体(3)顶部内侧中心固定有主电磁线圈(1)，所述喷射器体(3)顶部内壁中心和主阀芯(4)顶端中心之间连接有主弹簧(2)。