CN112459945B - 一种喷射器及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机领域，公开一种喷射器及发动机，包括喷射器本体，其喷射端端部开设有第一喷射口；针阀穿设于喷射器本体内，两者之间形成第一喷射腔；阀组件用于改变第一控制腔内的控制流体的压力，以引起针阀运动，以连通或切断第一喷射腔和第一喷射口；喷嘴套套设于喷射器本体的喷射端外，喷嘴套上开设有第二喷射腔和第二喷射口；阀套套设于喷射器本体上；第二控制腔与阀套关联，以引起阀套运动，以切断第二喷射腔和第二喷射口；第一电磁铁设于第二控制腔内，第一电磁铁与阀套关联，以引起阀套运动，以连通第二喷射腔和第二喷射口，第一电磁铁直接控制阀套的开启和关闭，电磁响应快，喷射器的开启延迟短，喷射持续时间控制更为精确。

Description

一种喷射器及发动机

技术领域

本发明涉及内燃机领域，尤其涉及一种喷射器及发动机。

背景技术

现有喷射器一般有气体燃料喷射器、液体燃料喷射器和双燃料(气体燃料和液体燃料)喷射器。气体燃料喷射器和液体燃料喷射器只能实现单一种类燃料的喷射，不能实现气体燃料和液体燃料同时或择一喷射。双燃料喷射器是将少量液体燃料提前喷入气缸，以引燃后喷入气缸内的气体燃料，液体燃料为低压喷射并只做引燃用，气体燃料为发动机的主要能量来源。

现有双燃料喷射器中，气体燃料或液体燃料的喷射响应速度较慢，对喷射开启及持续时间的控制精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷射器及发动机，喷射响应速度快，对喷射开启及持续时间的控制精度高。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

第一方面，提供一种喷射器，包括：

喷射器本体，其喷射端端部开设有第一喷射口；

针阀，穿设于所述喷射器本体内，所述针阀与所述喷射器本体之间形成第一喷射腔；

第一控制腔，与所述针阀关联；

阀组件，用于改变所述第一控制腔内的控制流体的压力，以引起所述针阀运动，以连通或切断所述第一喷射腔和所述第一喷射口；

喷嘴套，套设于所述喷射器本体的喷射端外，所述喷嘴套上开设有第二喷射腔和第二喷射口；

阀套，套设于所述喷射器本体上，并位于所述喷嘴套与所述喷射器本体之间；

第二控制腔，位于所述喷嘴套与所述喷射器本体之间，所述第二控制腔与所述阀套关联，以引起所述阀套运动，以切断所述第二喷射腔和所述第二喷射口；

第一电磁铁，设置于所述第二控制腔内，所述第一电磁铁与所述阀套关联，以引起所述阀套运动，以连通所述第二喷射腔和所述第二喷射口。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述第二控制腔内设置有弹性复位件，所述弹性复位件和所述第二控制腔内的控制流体用于共同引起所述阀套运动，以切断所述第二喷射腔和所述第二喷射口。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述第二控制腔与所述第二喷射腔连通。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述阀套包括第一配合面和第二配合面，所述第一配合面暴露于所述第二控制腔，所述第二配合面暴露于所述第二喷射腔，所述第一配合面的受力区域始终大于所述第二配合面的受力区域。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述阀套运动以切断所述第二喷射腔和所述第二喷射口时，所述第二配合面的受力区域逐渐减小。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述第一配合面靠近所述喷射器本体的一侧边设置有倒角，所述阀套上设置有第一连通孔，所述第一连通孔的一端与所述第二喷射腔连通，所述第一连通孔的另一端截止于所述倒角的斜面，并与所述第二控制腔连通。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述喷嘴套与所述喷射器本体螺纹连接。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述第二喷射腔与所述第二喷射口断开时，所述阀套密封于所述第二喷射腔靠近所述第二喷射口的一端端部。

作为本发明的喷射器的一种优选方案，所述第一喷射腔内为高压液体燃料，所述第二喷射腔内为高压气体燃料。

第二方面，提供一种发动机，包括如上所述的喷射器。

本发明的有益效果为：

本发明提供的喷射器及包含其的发动机中，在针阀体的发射端外设置喷嘴套、阀套及第一电磁铁，第二控制腔形成于整个喷射器的发射端，与现有的双燃料喷射器中采用油控气的控制方式相比，本实施例省去了在喷射器本体上布置控气高压气体燃料喷射的控制油路，可以在喷射器本体上布置更多气路或增加气路的截面积，可根据需求增加或减少气体通道的流通截面积，喷气量可以满足更大功率机型需求，省去控制油路的同时也省去了控制油轨，更有利于供给系统在发动机上的布置的同时节省了生产成本。进一步地，第一电磁铁直接控制阀套的开启和关闭，电磁响应快，喷射器的开启延迟短，喷射持续时间控制更为精确，同时省去控制油路及相关附属控制部件，喷射器上体只有一个进气口，喷射器在发动机缸盖上更容易布置，能有效解决装配干涉问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的喷射器的剖视图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明实施例提供的喷嘴套的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的阀套的结构示意图一；

图5为本发明实施例提供的阀套的结构示意图二。

附图标记：

1、喷射器上体；2、喷射器下体；3、针阀体；4、第一喷射腔；5、控制阀套；6、第一复位弹簧；7、阀组件；8、喷嘴套；9、阀套；10、第一电磁铁；20、第二控制腔；30、弹性复位件；1a、第一体紧帽；2a、第二体紧帽；3a、针阀；4a、第一控制腔；

11、第二进口；21、第一进口；

31、第一喷射口；32、第一密封面；

51、第二节流孔；52、锥形孔；

71、密封钢球；72、第二复位弹簧；73、第二电磁铁；74、衔铁；75、衔铁杆；76、控制阀座；

81、第二喷射腔；82、第二喷射口；83、导流孔；84、第二密封面；

91、导流槽；92、第一连通孔；93、第二连通孔；94、第一配合面；941、倒角；95、第二配合面；951、第一面；952、第二面。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图5所示，本实施例提供一种喷射器，包括喷射器本体、针阀3a和阀组件7。喷射器本体包括由上至下依次设置的喷射器上体1、喷射器下体2和针阀体3。喷射器本体和喷射器下体2之间通过第一体紧帽1a连接，第一体紧帽1a紧套于喷射器本体和喷射器下体2的连接处外。针阀体3的喷射端的端部开设有第一喷射口31。喷射器下体2和针阀体3之间通过第二体紧帽2a连接，第二体紧帽2a紧套于喷射器下体2和针阀体3的连接处外。

喷射器下体2和针阀体3上开设有贯穿的镗孔，针阀3a穿设于镗孔内，针阀3a与镗孔的内壁之间形成第一喷射腔4。喷射器下体2上开设有与镗孔连通的第一进口21。流体由第一进口21进入第一喷射腔4内。镗孔靠近针阀体3的发射端的一端的内壁设置有第一密封面32，针阀3a能够坐嵌于该第一密封面32，以切断第一喷射腔4和第一喷射口31。

针阀3a的上端连接有控制阀套5。控制阀套5上密封套设于针阀3a的上端，两者之间形成第一控制腔4a。控制阀套5上开设有与第一控制腔4a连通的第一节流孔(图未示)和第二节流孔51。

第一节流孔远离第一控制腔4a的一端，与第一喷射腔4连通。第一喷射腔4内的部分流体由第一节流孔进入第一控制腔4a内。针阀3a的上端还套设有第一复位弹簧6，第一复位弹簧6的一端与控制阀套5抵接，另一端与针阀3a的外壁上的轴肩抵接。在第一控制腔4a内的流体的压力以及第一复位弹簧6的弹性力的共同作用下，针阀3a坐嵌于第一密封面32处，以切断第一喷射腔4和第一喷射口31。

在控制阀套5上，于第二节流孔51远离第一控制腔4a的一端开设有锥形孔52。锥形孔52内设置有密封钢球71。密封钢球71与上述的阀组件7连接。阀组件7能够带动密封钢球71上移，以打开锥形孔52，第一控制腔4a内的流体由第二节流孔51及锥形孔52流出，第一控制腔4a内的流体压力下降，针阀3a在第一喷射腔4内的流体的压力作用下上移，第一喷射腔4和第一喷射口31连通，第一喷射腔4内的流体由第一喷射口31喷出。

阀组件7包括第二复位弹簧72、第二电磁铁73、衔铁74、衔铁杆75和控制阀座76。第二电磁铁73断电时，衔铁杆75在第二复位弹簧72的作用下，将密封钢球71压紧于锥形孔52的锥形面，以封堵锥形孔52。第二电磁铁73得电，电磁铁对衔铁74产生向上的作用力，衔铁74带动衔铁杆75克服第二复位弹簧72的作用下上移，密封钢球71随衔铁杆75上移，以打开锥形孔52。

进一步地，本实施例的喷射器还包括喷嘴套8、阀套9和第一电磁铁10。喷嘴套8套设于针阀体3的发射端的外部。阀套9位于喷嘴套8和针阀体3之间，并套设于针阀体3的外部。针阀体3、阀套9和喷嘴套8之间，形成第二控制腔20。第一电磁铁10位于第二控制腔20内。

具体地，喷嘴套8与针阀体3螺纹连接固定，装配方便。阀套9的内壁与针阀体3的外壁为偶件配合，配合间隙为0.002mm-0.004mm，实现导向和密封的作用。阀套9的外壁与喷嘴套8的内壁之间不需偶件配合，降低了加工难度，提高了产品合格率，有利于降本增效。

喷嘴套8上开设有第二喷射腔81和第二喷射口82。第二喷射腔81向上依次贯穿喷射器下体2和喷射器下体2，并与喷射器上体1的上端的第二进口11连通。流体由第二进口11进入第二喷射腔81。第二控制腔20位于第一喷射腔4和第二喷射腔81之间，有利于第二控制腔20内的第一电磁铁10及阀套9的冷却，防止高温影响第一电磁铁10性能及高温引起材料变形导致的阀套9卡滞现象，提升喷射器的可靠性提高。

喷嘴套8上设置有与第二喷射腔81连通的导流孔83。阀套9上开设有导流槽91和连通孔。导流槽91与导流孔83远离第二喷射腔81的一端连通，连通孔的两端分别连通于导流槽91和第二控制腔20。第二喷射腔81内的部分流体，经导流孔83进入导流槽91，并最终经连通孔进入第二控制腔20内。当然，在其他实施例中，第二控制腔20也可不与第二喷射腔81连通，可在喷射器本体和/或喷嘴套8上开设与第二控制腔20连通的第三开口，以向第二控制腔20输入流体。

喷嘴套8的内壁于第二喷射腔81和第二喷射口82之间设置有第二密封面84。当第一电磁铁10断电时，阀套9能够在第二控制腔20内的流体的压力的作用下坐嵌于该第二密封面84，以切断第二喷射腔81和第二喷射口82。本实施例中，阀套9包括第一配合面94和第二配合面95。第一配合面94暴露于第二控制腔20，第二配合面95暴露于第二喷射腔81。第一配合面94的受力区域始终大于第二配合面95的受力区域，使得阀套9能够在第二控制腔20内的流体的压力的作用下，稳定地坐嵌于第二密封面84。

优选地，第二控制腔20内设置有弹性复位件30。弹性复位件30和第二控制腔20内的控制流体用于共同作用于阀套9的第一配合面94，进一步使阀套9稳定坐嵌于第二密封面84，以切断第二喷射腔81和第二喷射口82。弹性复位件30优选为弹簧。在第一电磁铁10通电时，弹性复位件30能够有效减小阀套9对第一电磁铁10的冲击力。在第一电磁铁10断电时，弹性复位件30能有效防止阀套9的反跳造成的第二喷射腔81内的流体的不正常喷射。

本实施例中，第二配合面95为斜面，当阀套9下移以坐嵌于第二密封面84时，第二配合面95的受力区域不断减小，从而使得阀套9上下两端受到的作用力的差值增大，以加速阀套9下移，即阀套9的关闭响应迅速，以快速切断第二喷射腔81和第二喷射口82，提高对喷射时间的控制精度。

优选地，第二配合面95包括呈夹角的第一面951和第二面952。第一面951和第二面952相交的边缘为密封线，第二配合面95通过该密封线与喷嘴套8的第二密封面84实现线接触，密封效果更佳。

第一电磁铁10通电时，对阀套9产生向上的作用力，阀套9上移，第二配合面95与第二密封面84分离，第二喷射腔81和第二喷射口82导通，第二喷射腔81内的流体由第二喷射口82喷出。

优选地，连通孔包括第一连通孔92和第二连通孔93。阀套9的第一配合面94靠近喷射器下体2的一侧边设置有倒角941，第一连通孔92远离导流槽91的一端截止于该倒角941的斜面。第二连通孔93开设于阀套9的上端外壁。多个第二连通孔93沿阀套9的周向间隔设置。通过设置第一连通孔92，防止第一电磁铁10与阀套9的第一配合面94贴合形成密封环带，而造成第二控制腔20与第二喷射腔81不连通。通过设置第一连通孔92和第二连通孔93，保证第二控制腔20和第二喷射腔81连通，且两者内的流体压力相同，提升阀套9的关闭响应速度。

需要说明的是，第一喷射腔4内和第一控制腔4a内的流体可以为高压液体燃料或高压气体燃料，第二喷射腔81和第二控制腔20内的流体也可为高压液体燃料或高压气体燃料，在此不做限定。示例性地，液体燃料可以为柴油，气体燃料可以为天然气。

本实施例中，第一喷射腔4内和第一控制腔4a内的流体为高压液体燃料，第二喷射腔81和第二控制腔20内的流体为高压气体燃料，即第一进口21为进液口，第二进口11为进气口，使得该喷射器具有两种喷射模式：高压液体燃料喷射模式和双燃料(先喷射的高压液体燃料引燃后喷射的高压气体燃料)喷射模式。在能源价格波动，尤其是冬季取暖，天然气价格上升时，用户可选用纯柴油工作模式；当天然气价格降低时，用户可选用柴油引燃天然气模式，把天然气作为主燃料，柴油作为引燃燃料使用，从而给用户带来使用价值。

本实施例在针阀体3的发射端外设置喷嘴套8、阀套9及第一电磁铁10，第二控制腔20形成于整个喷射器的发射端，与现有的双燃料喷射器中采用油控气的控制方式相比，本实施例省去了在喷射器本体上布置控气高压气体燃料喷射的控制油路，可以在喷射器本体上布置更多气路或增加气路的截面积，可根据需求增加或减少气体通道的流通截面积，喷气量可以满足更大功率机型需求，省去控制油路的同时也省去了控制油轨，更有利于供给系统在发动机上的布置的同时节省了生产成本。进一步地，第一电磁铁10直接控制阀套5的开启和关闭，电磁响应快，喷射器的开启延迟短，喷射持续时间控制更为精确，同时省去控制油路及相关附属控制部件，喷射器上体1只有一个进气口，喷射器在发动机缸盖上更容易布置，能有效解决装配干涉问题。

优选地，第二喷射腔81与第二喷射口82断开时，阀套9密封于第二喷射腔81靠近第二喷射口82的一端端部，第二喷射腔81内的流体经阀套9和喷嘴套8之间的间隙后，进入由阀套9、喷嘴套8和针阀体3形成的环形腔室内，之后直接经第二喷射口82喷出，环形腔室的容积很小，极大程度地减小“死容积”，有利于改善发动机的燃烧性能及排放控制。

本实施例还提供一种发动机，包括上述的喷射器，该发动机的喷射响应速度快，且喷射“死容积”小，燃烧性能好，整体成本低。优选地，喷射器安装于缸盖中，在发动机压缩上止点附近将燃料直接喷入燃烧室内。纯柴油工作模式下，和传统柴油机喷油器工作模式相同。柴油引燃天然气工作模式不同于进气道喷射天然气发动机，在发动机上止点之前喷入微量柴油作为引燃燃料，然后再将高压天然气喷入燃烧室作为主燃料燃烧做功。相比于进气道喷射，缸内直喷天然气采用扩散燃烧的燃烧模式，消除了预混天然气发动机的爆震现象，因此可以采用较高的燃烧比，提高了动力性；另外，进气道喷射预混天然气不可避免会进入燃烧室顶隙和活塞侧隙，这部分天然气在燃烧过程中难以燃烧，会同废气一同排出，而缸内直喷天然气有效避免了这一问题，因此甲烷排放也可以大幅降低。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种喷射器，其特征在于，包括：

喷射器本体，其喷射端端部开设有第一喷射口(31)；

针阀(3a)，穿设于所述喷射器本体内，所述针阀(3a)与所述喷射器本体之间形成第一喷射腔(4)；

第一控制腔(4a)，与所述针阀(3a)关联；

阀组件(7)，用于改变所述第一控制腔(4a)内的控制流体的压力，以引起所述针阀(3a)运动，以连通或切断所述第一喷射腔(4)和所述第一喷射口(31)；

喷嘴套(8)，套设于所述喷射器本体的喷射端外，所述喷嘴套(8)上开设有第二喷射腔(81)和第二喷射口(82)；

阀套(9)，套设于所述喷射器本体上，并位于所述喷嘴套(8)与所述喷射器本体之间；

第二控制腔(20)，位于所述喷嘴套(8)与所述喷射器本体之间，所述第二控制腔(20)与所述阀套(9)关联，以引起所述阀套(9)运动，以切断所述第二喷射腔(81)和所述第二喷射口(82)；

第一电磁铁(10)，设置于所述第二控制腔(20)内，所述第一电磁铁(10)与所述阀套(9)关联，以引起所述阀套(9)运动，以连通所述第二喷射腔(81)和所述第二喷射口(82)；

所述第二控制腔(20)与所述第二喷射腔(81)连通；

所述阀套(9)包括第一配合面(94)和第二配合面(95)，所述第一配合面(94)暴露于所述第二控制腔(20)，所述第二配合面(95)暴露于所述第二喷射腔(81)，所述第一配合面(94)的受力区域始终大于所述第二配合面(95)的受力区域；

所述阀套(9)运动以切断所述第二喷射腔(81)和所述第二喷射口(82)时，所述第二配合面(95)的受力区域逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述第二控制腔(20)内设置有弹性复位件(30)，所述弹性复位件(30)和所述第二控制腔(20)内的控制流体用于共同引起所述阀套(9)运动，以切断所述第二喷射腔(81)和所述第二喷射口(82)。

3.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述第一配合面(94)靠近所述喷射器本体的一侧边设置有倒角(941)，所述阀套(9)上设置有第一连通孔(92)，所述第一连通孔(92)的一端与所述第二喷射腔(81)连通，所述第一连通孔(92)的另一端截止于所述倒角(941)的斜面，并与所述第二控制腔(20)连通。

4.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述喷嘴套(8)与所述喷射器本体螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述第二喷射腔(81)与所述第二喷射口(82)断开时，所述阀套(9)密封于所述第二喷射腔(81)靠近所述第二喷射口(82)的一端端部。

6.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，所述第一喷射腔(4)内为高压液体燃料，所述第二喷射腔(81)内为高压气体燃料。

7.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的喷射器。

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