CN112594102B - 一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器 - Google Patents

一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器，包括外壳、由上而下依次设置在外壳内部的动力组件、中空针阀、复位机构，所述动力组件包括压力控制组件、上部齿柱、下部齿柱，通过动力组件控制两种燃料喷射间隔的恒定间隔，能更准确的控制两种燃料的切换以及喷射；复位弹簧的复位速度对于中空针阀回弹的影响变小，更多的用来改变喷油器下部齿柱的运动方向；该喷油器祛除了传统发动机需要节气门的结构，因此不同于其他发动机存在的节流和充气效率低的问题，解决了循环供气量的不足，热效率不高以及中小负荷性能不良的问题。

Description

一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器
技术领域
本发明涉及喷射器技术领域，具体涉及一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器。
背景技术
天然气发动机按照燃料的使用情况分类可以分为天然气单一燃料发动机和以天然气为主的双燃料发动机。单一燃料发动机一般采用进气道进气的方式，低压喷射会导致缸内爆震、充气效率不足的问题。但天然气双燃料发动机就可以有效解决这个问题，这种发动机一般由微量柴油在压缩冲程末期喷射到缸内，紧接着高压直喷天然气穿过已经燃烧的柴油火焰中被点燃，所以可以有效解决单一燃料发动机的种种问题，也成为了国内外天然气研究领域中的研究热点。
现有双燃料喷油器虽然能够实现双燃料的喷射，但存在着很多缺点，主要由于大多数喷油器都是由弹簧组成的单向阀往复式结构，由一种燃料切换到另一种燃料时，由于弹簧的弹力缺陷导致喷射时刻或者是切换时刻难以精准控制，使用两种喷油器组合式会导致要对原有发动机的结构做出相应的改变，引起成本过高，其次就是一般的双燃料发动机喷油器设计成本较高，结构复杂，不具备大规模投资生产的能力。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器。
本发明解决上述问题的技术方案为：一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器，包括外壳、由上而下依次设置在外壳内部的动力组件、中空针阀、复位机构；
所述外壳由上而下包括依次连接的上部外壳、中部外壳和下部外壳；
所述中部外壳内设有与中空针阀配合的开槽，所述中空针阀滑动设置在中部外壳的开槽内并可沿外壳高度方向运动，所述动力组件用于提供给中空针阀运动的向下运动的动力，所述中空针阀的外壁设有环形凸起，所述复位机构设置在环形凸起与下部外壳之间，所述复位机构可沿外壳高度方向伸缩；
所述中空针阀内部设有油腔，中空针阀上设有第一入油口和第二入油口，所述第一入油口和第二入油口分别与油腔连通，中空针阀的底部设有第一锥形头，所述第一锥形头上设有若干与油腔连通的第一出油口，所述下部外壳中空，下部外壳底部设有第二锥形头，所述第二锥形头内部中心设有半球形出油口，第二锥形头上还设有若干与半球形出油口连通的第二出油口，所述中部外壳上设有第三入油口和第四入油口，所述第三入油口和第四入油口交错设置，当第三入油口和第一入油口连通时，第二入油口和第四入油口不连通，当第二入油口和第四入油口连通时，第三入油口和第一入油口不连通；
进一步的，所述动力组件包括压力控制组件、上部齿柱、下部齿柱，所述压力控制组件的伸缩端与上部齿柱顶部连接，所述上部齿柱内部中空，上部齿柱的底部等距均匀的设有环形锯齿，所述下部齿柱部分设置在上部齿柱内，并且下部齿柱外壁上等距均匀的设有若干第一限位件，所述第一限位件与环形锯齿啮合，所述上部外壳的内壁上等距均匀的设有若干第二限位件，所述第一限位件与第二限位件数量相等，所述第一限位件顶部设有与环形锯齿的一条锯齿边斜度相同的第一斜道，所述第二限位件底部设有与第一限位件顶部形状配合的限位槽，相邻的第二限位件之间设有与第一限位件尺寸配合的滑道；所述下部齿柱底部设有与中空针阀的卡槽，所述下部齿柱通过卡槽转动连接在中空针阀的顶部，中空针阀的顶部设置在下部齿柱底部卡槽内；
进一步的，所述压力控制组件选自气缸、液压杆、电动推杆中的一种；
进一步的，所述复位机构为复位弹簧。
本发明具有有益效果：
本发明提供了一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器，通过动力组件控制两种燃料喷射间隔的恒定间隔，能更准确的控制两种燃料的切换以及喷射；复位弹簧的复位速度对于中空针阀回弹的影响变小，更多的用来改变喷油器下部齿柱的运动方向；该喷油器祛除了传统发动机需要节气门的结构，因此避免了发动机存在的节流和充气效率低的问题，解决了循环供气量的不足，热效率不高以及中小负荷性能不良的问题。
附图说明
图1为本发明的外部结构图；
图2为本发明的爆炸图；
图3为上部外壳的内部结构示意图；
图4为初始状态的内部剖视图；
图5为柴油喷射状态的内部剖视图；
图6为天然气喷射状态的内部剖视图；
图7为从初始状态变化到柴油喷射状态动力组件的变化图；
图8为从柴油喷射状态变化到天然气喷射状态动力组件的变化图；
图9为从天然气喷射状态变化到初试状态动力组件的变化图；
图中：1-外壳，2-中空针阀，3-复位机构，4-上部外壳，5-中部外壳，6-下部外壳，7-开槽，8-环形凸起，9-油腔，10-第一入油口，11-第二入油口，12-第一锥形头，13-第一出油口，14-第二锥形头，15-半球形出油口，16-第二出油口，17-压力控制组件，18-上部齿柱，19-下部齿柱，20-环形锯齿，21-第一限位件，22-第二限位件，23-第一斜道，24-限位槽，25-滑道，26-第三入油口，27-第四入油口。
具体实施方式
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，或一体地连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和2所示，一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器，包括外壳1、由上而下依次设置在外壳内部的动力组件、中空针阀2、复位弹簧，
所述外壳1由上而下包括依次连接的上部外壳4、中部外壳5和下部外壳6；
如图2以及4-6所示，所述中部外壳5内设有与中空针阀2配合的开槽7，所述中空针阀2滑动设置在中部外壳5的开槽7内并可沿外壳高度方向运动，所述动力组件用于提供给中空针阀2运动的向下运动的动力，所述中空针阀2的外壁设有环形凸起8，所述环形凸起8与下部外壳6内壁之间设有间隙，所述复位弹簧设置在环形凸起8与下部外壳6之间，所述复位弹簧可沿外壳高度方向伸缩，复位弹簧的底部固定连接在下部外壳6底部；
如图4-6所示，所述中空针阀2内部设有油腔9，中空针阀2上设有第一入油口10和第二入油口11，所述第一入油口10和第二入油口11分别与油腔9连通，中空针阀2的底部设有第一锥形头12，所述第一锥形头12上设有若干与油腔9连通的第一出油口13，所述下部外壳6中空，下部外壳6底部设有第二锥形头14，所述第二锥形头14内部中心设有半球形出油口15，第二锥形头14上还设有若干与半球形出油口15连通的第二出油口16，所述中部外壳5上设有第三入油口26和第四入油口27，所述第三入油口26和第四入油口27交错设置，当第三入油口26和第一入油口10连通时，第二入油口11和第四入油口27不连通，当第二入油口11和第四入油口27连通时，第三入油口26和第一入油口10不连通；
如图1、2、3所示，所述动力组件包括气缸、上部齿柱18、下部齿柱19，气缸的伸缩端与上部齿柱18顶部连接，外壳和气缸固定，所述上部齿柱18内部中空，上部齿柱18的底部等距均匀的设有环形锯齿20，所述下部齿柱19部分设置在上部齿柱18内，并且下部齿柱19外壁上等距均匀的设有若干第一限位件21，所述第一限位件21与环形锯齿20啮合，所述上部外壳4的内壁上等距均匀的设有若干第二限位件22，所述第一限位件21与第二限位件22数量相等，所述第一限位件21顶部设有与环形锯齿20的一条锯齿边斜度相同的第一斜道23，所述第二限位件22底部设有与第一限位件21顶部形状配合的限位槽24，相邻的第二限位件22之间设有与第一限位件21尺寸配合的滑道25；所述下部齿柱19底部设有与中空针阀2配合的卡槽，所述下部齿柱19通过卡槽转动连接在中空针阀2的顶部，中空针阀2的顶部设置在下部齿柱19底部卡槽内。
喷油器设有三种工作状态，分别为初始状态、柴油喷射状态和天然气喷射状态。
如图4所示，初始状态时气缸将中空针阀2压至最底部，第三入油口26和第一入油口10不连通，第二入油口11和第四入油口27不连通，第一限位件21、第二限位件22和上部齿柱18的位置关系如图7最前面一幅图所示；
如图5所示，柴油喷射状态第三入油口26和第一入油口10连通，第二入油口11和第四入油口27不连通，柴油从第一入油口10、第三入油口26流入油腔9，从第一出油口13流出后，从第二出油口16喷出。从初始状态变化到柴油喷射状态，气缸回缩至一定位置，复位弹簧复位将中空针阀2向上顶，第一限位件21、第二限位件22和上部齿柱18的位置变化关系如图7所示，上部齿柱18先往上运动，然后第一限位件21向上运动至锯齿槽，然后顶着上部齿柱18继续沿着第二限位件22的限位槽24的斜边向上运动，直至第一限位件21卡在限位槽24端部，此时为柴油喷射状态；
如图6所示，天然气喷射状态第二入油口11和第四入油口27连通，第三入油口26和第一入油口10不连通，天然气从第二入油口11、第四入油口27流入油腔9，从第一出油口13流出后，从第二出油口16喷出，从柴油喷射状态变化到天然气喷射状态，第一限位件21、第二限位件22和上部齿柱18的位置变化关系如图8所示，气缸先施加压力将中空针阀2向下压，直至上部齿柱18的锯齿槽顶与第二限位件22的限位槽24末端齐平，气缸回缩至一定位置，复位弹簧将中空针阀2顶起，第一限位件21运动到滑道25内，此时为天然气喷射状态。
从天然气喷射状态变化到初试状态，气缸向下施力将中空针阀2压至最底部，第一限位件21、第二限位件22和上部齿柱18的位置关系如图9所示。
由于来自恒定的气缸的压力、滑道25以及复位弹簧的固定弹力保证了每次喷射时刻和切换时刻的准时性，而且实现两种燃料使用相同的喷射结构，也确保了喷射压力的可控性；在柴油燃料喷射阶段，中空针阀2得到了有效的润滑，可以弥补天然气气体燃料无法润滑管道导致喷射器耐久性变差的问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种实现双燃料独立喷油的发动机喷油器，其特征在于：包括外壳(1)、由上而下依次设置在外壳内部的动力组件、中空针阀(2)、复位机构(3)；
所述外壳(1)由上而下包括依次连接的上部外壳(4)、中部外壳(5)和下部外壳(6)；
所述中部外壳(5)内设有与中空针阀(2)配合的开槽(7)，所述中空针阀(2)滑动设置在中部外壳(5)的开槽(7)内并可沿外壳高度方向运动，所述动力组件用于提供给中空针阀(2)运动的向下运动的动力，所述中空针阀(2)的外壁设有环形凸起(8)，所述复位机构(3)设置在环形凸起(8)与下部外壳(6)之间，所述复位机构(3)可沿外壳高度方向伸缩；
所述中空针阀(2)内部设有油腔(9)，中空针阀(2)上设有第一入油口(10)和第二入油口(11)，所述第一入油口(10)和第二入油口(11)分别与油腔(9)连通，中空针阀(2)的底部设有第一锥形头(12)，所述第一锥形头(12)上设有若干与油腔(9)连通的第一出油口(13)，所述下部外壳(6)中空，下部外壳(6)底部设有第二锥形头(14)，所述第二锥形头(14)内部中心设有半球形出油口(15)，第二锥形头(14)上还设有若干与半球形出油口(15)连通的第二出油口(16)，所述中部外壳(5)上设有第三入油口(26)和第四入油口(27)，所述第三入油口(26)和第四入油口(27)交错设置，当第三入油口(26)和第一入油口(10)连通时，第二入油口(11)和第四入油口(27)不连通，当第二入油口(11)和第四入油口(27)连通时，第三入油口(26)和第一入油口(10)不连通；
所述复位机构(3)为复位弹簧；
所述动力组件包括压力控制组件(17)、上部齿柱(18)、下部齿柱(19)，所述压力控制组件(17)的伸缩端与上部齿柱(18)顶部连接，所述上部齿柱(18)内部中空，上部齿柱(18)的底部等距均匀的设有环形锯齿(20)，所述下部齿柱(19)部分设置在上部齿柱(18)内，并且下部齿柱(19)外壁上等距均匀的设有若干第一限位件(21)，所述第一限位件(21)与环形锯齿(20)啮合，所述上部外壳(4)的内壁上等距均匀的设有若干第二限位件(22)，所述第一限位件(21)顶部设有与环形锯齿(20)的一条锯齿边斜度相同的第一斜道(23)，所述第二限位件(22)底部设有与第一限位件(21)顶部形状配合的限位槽(24)，相邻的第二限位件(22)之间设有与第一限位件(21)尺寸配合的滑道(25)；所述下部齿柱(19)底部设有与中空针阀(2)的卡槽，所述下部齿柱(19)通过卡槽转动连接在中空针阀(2)的顶部，中空针阀(2)的顶部设置在下部齿柱(19)底部卡槽内。
2.如权利要求1所述的发动机喷油器，其特征在于：所述第一限位件(21)与第二限位件(22)数量相等。
3.如权利要求1所述的发动机喷油器，其特征在于：所述压力控制组件(17)选自气缸、液压杆、电动推杆中的一种。
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