CN110344974B - 一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，包括针阀体，所述针阀体中设有容置腔，在容置腔中设有绝缘针阀、接地电极，所述针阀电极包括相连接的电极凸台、电极台和电极杆，所述电极凸台通过转向阀与电磁阀b相连；所述电极杆位于绝缘针阀中且二者之间的空隙为电离空间，接地电极包裹在绝缘针阀外周，所述电极台的外围设有绝缘套，所述绝缘套通过定位销固定在针阀体上部；本申请为了提高润滑性能，采用针阀自旋转的方式、提高润滑液体在运动件表面的分布。

Description

一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴
技术领域
本发明涉及一种双燃料喷嘴，具体说是一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴。
背景技术
随着发动机技术的不断推陈出新，在不同负荷、不同工况等条件下，发动机最佳经济性、动力性及排放特性对燃料的要求也有很大差异。因此，传统单一燃料发动机在某些特定应用场合中已渐渐无法满足人们的要求。在这种趋势下，双燃料发动机成为了一个必然的选择。由于可以根据具体工况灵活的控制不同燃料的喷射策略、以达到良好的发动机性能，双燃料发动机已经逐渐的应用到了车用、船舶等动力领域。在现有双燃料技术路线中，每种燃料采用单独燃油供给及喷射系统的方案具有较高的可靠性，但其成本高、结构布置所占空间较大，无法应用于某些需要紧凑结构的发动机中；而双燃料喷射器由于结构复杂、可靠性低等问题，还没有成为业内的主流解决方案。因此，设计出结构简单、可靠性高的双燃料喷射器，对双燃料发动机技术的推广具有重要意义及经济价值。
等离子体激励技术由于具备扰动流场、提高反应活性等有益于燃油喷射、燃烧组织及降低排放的优势，具有在发动机双燃料喷嘴上应用的巨大潜力。因此，设计开发基于等离子体激励技术的发动机双燃料燃油喷嘴，将会极大地促进双燃料发动机技术的应用。
发明内容
为解决现有发动机双燃料喷嘴雾化效果差、使用成本高、可靠性低等问题，本申请提供一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴。
为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，包括针阀体，所述针阀体中设有容置腔，在容置腔中设有绝缘针阀、接地电极，所述针阀电极包括相连接的电极凸台、电极台和电极杆，所述电极凸台通过转向阀与电磁阀b相连；所述电极杆位于绝缘针阀中且二者之间的空隙为电离空间，接地电极包裹在绝缘针阀外周，所述电极台的外围设有绝缘套，所述绝缘套通过定位销固定在针阀体上部；在容置腔的一侧设有气体燃料通道，所述气体燃料通道的底部与容置腔底部相连，气体燃料通道的顶部与位于针阀体顶部的电磁阀a相连；在容置腔的另一侧设有液体燃料通道，所述液体燃料通道的底部与容置腔下部相连通，液体燃料通道的顶部与位于针阀体顶部的电磁阀c相连，电磁阀b位于电磁阀a与电磁阀c之间；在绝缘套和针阀体上设有润滑通道a，所述润滑通道a一端连通于电极台与绝缘套之间的缝隙，润滑通道a另一端与液体燃料通道相连通。
进一步的，在针阀体上设有润滑通道b和润滑通道c，所述润滑通道b和润滑通道c的一端均连通于接地电极与容置腔之间的缝隙，润滑通道b和润滑通道c的另一端均连通于液体燃料通道。
进一步的，在针阀体底部设有与外界连通的喷孔a和喷孔b，容置腔底部设有压力室，所述喷孔a和喷孔b均与压力室相连。
进一步的，所述针阀电极由金属材料制成，用于控制气体燃料通道的开启及闭合，还能充当高压电极，实现针阀电极与接地电极之间的介质阻挡放电。
进一步的，所述绝缘针阀由绝缘材料制成，控制液体燃料通道的开启及闭合，还能充当介质层，用于实现针阀电极与接地电极之间的介质阻挡放电。
进一步的，接地电极由金属材料制成，其作用是充当低压电极，实现针阀电极与接地电极之间的介质阻挡放电。
更进一步的，所述气体燃料通道、液体燃料通道主体均倾斜设置在针阀体中。
更进一步的，润滑通道a、润滑通道b和润滑通道c均倾斜设置。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：采用介质阻挡放电激励的方式对液体-气体双燃料喷嘴中的液体燃料进行电离。在此方案中，气体为主要燃料，首先喷入气缸，可以在气缸内充分的与空气混合。随后，液体燃料喷出，由于液体燃料的作用是将气体燃料引燃，因此液体燃料的着火性能非常重要，本方案采用将液体燃料电离的方式，提高引燃液体燃料的反应活性，使其能够在发动机缸内迅速着火。同时，针阀电极不通电时，可以作为普通双燃料喷嘴正常工作。而且，为了实现喷嘴运动件的润滑，设置了润滑通道，可以延长喷嘴的寿命，提高可靠性。为了提高润滑性能，采用针阀自旋转的方式、提高润滑液体在运动件表面的分布。
附图说明
图1为本申请中喷嘴剖视图；
图2为实施例中液体燃料喷射过程示意图；
图3为实施例2中控制方法示意图。
图中序号说明：1-针阀体，12-气体燃料通道，13-液体燃料通道，14-喷孔，15-压力室，16-电离空间，2-电磁阀a，3-电磁阀b，4-电磁阀c，31-转向阀，5-定位销，6-绝缘套，7-针阀电极，8-绝缘针阀，9-接地电极，111-润滑通道a，112-润滑通道b，113-润滑通道c。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。
实施例1
如图1-2所示，本实施例提供一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，包括1个针阀体，3个电磁阀，1个转向阀，1个定位销，1个绝缘套，1个针阀电极，1个绝缘针阀，1个接地电极。所述针阀体是主要结构，用于承载其他各部件及结构，并实现燃料喷射，在所述针阀体上加工有气体燃料通道12、液体燃料通道13及润滑通道111-113；所述气体燃料通道12用于引入气体燃料，所述液体燃料通道13用于引入液体燃料，所述润滑通道111-13用于将少量液体燃料从所述液体燃料通道13中引入针阀电极7与绝缘套6之间、从而实现二者的润滑；所述电磁阀一共有三个，其中电磁阀a及电磁阀c分别用于控制气体燃料及液体燃料的供给，电磁阀b用于控制针阀电极7的抬起及落座；所述定位销5用于针阀体1及绝缘套6之间的定位，从而使针阀体1及绝缘套6之间的润滑通道a111连通；所述转向阀31由电磁阀c控制，用于在喷嘴工作前将针阀电极7的适度转向，从而使润滑通道中的液体燃料更多地进入针阀电极7与绝缘套6之间，强化润滑效果；所述绝缘套用于实现针阀电极7及针阀体1之间的绝缘；所述针阀电极7由金属材料制成，有两个作用，第一个作用是控制气体燃料通道的开启及闭合，第二个作用是充当高压电极，实现针阀电极7-接地电极9之间的介质阻挡放电；所述绝缘针阀8由绝缘材料制成，有两个作用，第一个作用是控制液体燃料通道的开启及闭合，第二个作用是充当介质层，用于实现针阀电极7-接地电极9之间的介质阻挡放电；所述接地电极9由金属材料制成，其作用是充当低压电极，实现针阀电极7-接地电极9之间的介质阻挡放电。
实施例2
如图3所示，本实施例提供一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴的控制方法，具体步骤为：
(1)发动机启动；
(2)电磁阀c打开，高压液体燃料进入液体燃料通道；
(3)高压液体燃料经润滑通道a流入电极台与绝缘套之间，经润滑通道b和润滑通道c流入接地电极与容置腔之间；
(4)电磁阀b打开，驱动转向阀带动针阀电极进行旋转；
(5)经过t时间后，电磁阀b停止工作，初步润滑结束；
(6)在第n个循环，曲轴位置传感器判断曲轴位置，若当前曲轴转角未到设定值，则继续判断；若已到设定值，则由ECU发出指令，电磁阀a打开，气体燃料进入气体燃料通道12，在气体燃料的高压作用下，绝缘针阀和接地电极被顶起，此时气体燃料通道12、压力室14、喷孔构成通道，气体燃料喷出；
(7)经过标定的Δt2时间后，ECU发出指令，电磁阀a断电，气体燃料停止供气，随即绝缘针阀和接地电极落座；
(8)经过标定的Δt3时间后，ECU发出指令，电磁阀c抬起，高压液体燃料进入液体燃料通道13；
(9)经过标定的Δt4时间后，ECU发出指令，电源给针阀电极7以电压U供电，针阀电极7、绝缘针阀8和接地电极9放电，位于电离空间16内的液体燃料被电离成等离子体；
(10)经过标定的Δt5时间后，ECU发出指令，电磁阀b抬起，针阀电极7升高，液体燃料通道13、电离空间16、压力室15、喷孔14构成液体燃料通道，电离生成的等离子体及液体燃料从喷孔14喷出，进入燃烧室；具有高活性的等离子体极大改善燃料反应活性，因此液体燃料迅速着火，进而引燃气体燃料；
(11)缸压传感器采集缸压信号p，并传递给ECU；若p≥p1(p1为当曲轴位于某一特定位置时，数个循环内发动机正常点火所对应缸内压力的平均值，应有一定裕度)，则ECU判断喷嘴工作正常，随即进入下一循环；若p<p1，进行n+1循环，电源以电压U+ΔU1进行高压放电，ECU通过缸压传感器采集缸压信号p，若p≥p1，则ECU判断喷嘴工作正常，随即进入下一循环；如果p<p1，进行n+2循环，电源以电压U+ΔU2进行高压放电，ΔU2＞ΔU1；ECU通过缸压传感器采集缸压信号p，若p≥p1，则ECU判断喷嘴工作正常，随即进入下一循环；如果p<p1，停止放电，ECU提示喷嘴工作异常。
但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，其特征在于，包括针阀体，所述针阀体中设有容置腔，在容置腔中设有绝缘针阀、接地电极，所述针阀电极包括相连接的电极凸台、电极台和电极杆，所述电极凸台通过转向阀与电磁阀b相连；所述电极杆位于绝缘针阀中且二者之间的空隙为电离空间，接地电极包裹在绝缘针阀外周，所述电极台的外围设有绝缘套，所述绝缘套通过定位销固定在针阀体上部；在容置腔的一侧设有气体燃料通道，所述气体燃料通道的底部与容置腔底部相连，气体燃料通道的顶部与位于针阀体顶部的电磁阀a相连；在容置腔的另一侧设有液体燃料通道，所述液体燃料通道的底部与容置腔下部相连通，液体燃料通道的顶部与位于针阀体顶部的电磁阀c相连，电磁阀b位于电磁阀a与电磁阀c之间；在绝缘套和针阀体上设有润滑通道a，所述润滑通道a一端连通于电极台与绝缘套之间的缝隙，润滑通道a另一端与液体燃料通道相连通；
所述针阀电极由金属材料制成，用于控制气体燃料通道的开启及闭合，还能充当高压电极，实现针阀电极与接地电极之间的介质阻挡放电；
所述绝缘针阀由绝缘材料制成，控制液体燃料通道的开启及闭合，还能充当介质层，用于实现针阀电极与接地电极之间的介质阻挡放电；
接地电极由金属材料制成，其作用是充当低压电极，实现针阀电极与接地电极之间的介质阻挡放电。
2.根据权利要求1所述一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，其特征在于，在针阀体上设有润滑通道b和润滑通道c，所述润滑通道b和润滑通道c的一端均连通于接地电极与容置腔之间的缝隙，润滑通道b和润滑通道c的另一端均连通于液体燃料通道。
3.根据权利要求1所述一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，其特征在于，在针阀体底部设有与外界连通的喷孔a和喷孔b，容置腔底部设有压力室，所述喷孔a和喷孔b均与压力室相连。
4.根据权利要求1所述一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，其特征在于，所述气体燃料通道、液体燃料通道主体均倾斜设置在针阀体中。
5.根据权利要求1所述一种适用于气体燃料和液体燃料的喷嘴，其特征在于，润滑通道a、润滑通道b和润滑通道c均倾斜设置。
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