CN114992024A - 一种甲醇燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

本专利涉及内燃机技术领域，具体是一种甲醇燃料喷射装置，包括喷油器体、针阀偶件、喷嘴紧帽、顶杆、调压弹簧、滑块、进油管接组件、调压螺母、锁紧螺帽、单向控制阀、滑油进油接头和滑油回油接头，所述针阀偶件包括针阀体、外针阀、内针阀、复位弹簧和调压杆，所述外针阀位于针阀体内，所述外针阀中部与针阀体之间设有燃烧室，所述外针阀上开设有若干通孔，所述喷油器体及针阀体内设有吹扫出气通道，所述吹扫出气通道与燃烧室连通。本方案可以在发动机停机后对系统内滞留的甲醇进行吹扫，集中收集处理，并且可以实现对整个甲醇燃料喷射系统进行无死角吹扫，包括针阀偶件内滞留甲醇，有效避免了系统内滞留甲醇逸散的问题。

Description

一种甲醇燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体是一种甲醇燃料喷射装置。

背景技术

目前，随着国家提出“碳达峰，碳中和”的目标，清洁能源将逐渐走向能源市场，并有望成为主力能源。其中甲醇作为低碳清洁能源之一，将成为实现碳达峰，碳中和的关键替代能源之一。

现如今，大多数关于甲醇的燃料喷射装置，只注重解决燃料低粘度低润滑性带来的问题，通过增加润滑油道，并在针阀上加工润滑油槽，进行强制润滑，但并没有解决甲醇燃料等低密度、易挥发、有毒有害燃料的逸散安全问题。

发明内容

本发明意在提供一种甲醇燃料喷射装置，以解决甲醇燃料等低密度、易挥发、有毒有害燃料的逸散安全问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种甲醇燃料喷射装置，包括喷油器体、针阀偶件、喷嘴紧帽、顶杆、调压弹簧、滑块、进油管接组件、调压螺母、锁紧螺帽、单向控制阀、滑油进油接头和滑油回油接头，所述针阀偶件通过喷嘴紧帽安装在喷油器体底部，所述喷油器体为中空结构，所述顶杆、调压弹簧、滑块和调压螺母从下至上一次安装在喷油器体内，所述锁紧螺帽安装在调压螺母上，所述进油管接组件固定在喷油器体中部，且所述喷油器体内设有连通进油管组件和针阀偶件的高压甲醇通道；

所述针阀偶件包括针阀体、外针阀、内针阀、复位弹簧和调压杆，所述针阀体为中空结构，所述针阀体底部设有喷射孔，所述外针阀位于针阀体内，所述外针阀中部与针阀体之间设有燃料室，所述外针阀上开设有若干通孔，若干所述通孔连通燃料室与外针阀内腔，所述燃料室下方为过醇通道，所述内针阀和调压杆均位于外针阀内，所述调压杆位于内针阀上方，且所述调压杆顶部伸出针阀体与顶杆相抵，所述外针阀内壁设有台阶，所述内针阀上部设有凸缘，所述复位弹簧固定在台阶与凸缘之间；

所述喷油器体及针阀体内设有吹扫出气通道，所述吹扫出气通道与燃料室连通，所述喷油器体顶部设有单向控制阀，所述单向控制阀安装在吹扫出气通道的端口。

本方案的工作原理：工作时，高压甲醇经过进油管接组件流经喷油器体内与之连通的高压甲醇通道，流入针阀体内的高压甲醇通道，流入燃料室，此时大部分甲醇流入过醇通道，少部分经过通孔流入外针阀内腔，并流入内针阀与调压杆之间形成的液压腔，压强作用于内针阀，此时内针阀受力F＝P×(S_大-S_小)+G_重-F_弹，通过控制受力面积和弹簧预紧力，保证内针阀落座密封；此时高压甲醇同时经过燃料室，流经喷油器体上吹扫出气通道，并作用到单向控制阀，关闭单向控制阀，甲醇无法从单向控制阀流通，从而使得甲醇可以正常喷射。

当甲醇燃料喷射系统停止工作时，高压甲醇通道内的甲醇压力会逐渐降低，此时内针阀受力变为F′＝F_弹-P×(S_大-S_小)-G_重，内针阀被抬起，此时燃料室、吹扫通气通道、过醇通道、喷孔可以接通，同时流向单向控制阀的甲醇压力降低，此时单向控制阀打开，此时从进油管接组件通入吹扫气体，吹扫气体流经高压甲醇通道，流入燃料室，分两路：一路经由外针阀上通孔流入外针阀与内针阀之间形成的通道，然后经针阀体底部的蓄压腔与喷孔吹出，该部分只包含极少部分，另一路大部分吹扫气体经由吹扫出气通道，经过单向控制阀流出，进入集中收集管路。

基础方案的有益效果：本方案可以在发动机停机后对系统内滞留的甲醇进行吹扫，集中收集处理，并且可以实现对整个甲醇燃料喷射系统进行无死角吹扫，包括针阀偶件内滞留甲醇，有效避免了系统内滞留甲醇逸散的问题。

进一步，所述进油管组件包括定位螺母、密封圈、外层套管和进醇管，所述定位螺母固定连接在喷油器体上，所述进醇管伸入喷油器体内并与高压甲醇通道连通，所述外层套管套设在进醇管外，且所述外层套管端部与定位螺母固定连接，所述密封圈固定在定位螺母与外层套管之间，所述外层套管与进醇管之间形成低压甲醇泄漏通道。进醇管与喷油器体连接处逸散的甲醇能够进入低压甲醇泄漏通道中进行统一回收处理。

进一步，所述单向控制阀包括单向阀体、阀芯、阀芯衬套、单向阀弹簧和螺塞，所述单向阀体为中空结构，所述阀芯衬套固定在单向阀体内，所述阀芯滑动连接在阀芯衬套内，所述阀芯与阀芯衬套底部的接触面为锥面，所述阀芯底部设有承压腔，所述螺塞位于阀芯上方，且所述螺塞与单向阀体固定连接，所述单向阀弹簧固定在阀芯与螺塞之间，所述单向阀体底部设有连通承压腔的气体通道，所述螺塞设有连通阀芯衬套内部的气体出口。当甲醇燃料喷射系统工作时，高压甲醇同时经过燃料室，流经喷油器体内的吹扫出气通道，并作用到单向控制阀，阀芯底部承压腔压力变大，使得阀芯抬起，从而使得阀芯与阀芯衬套密封，关闭单向控制阀，甲醇无法从单向控制阀流通，从而使得甲醇可以正常喷射。

进一步，所述针阀偶件还包括冷却套，所述冷却套固定在针阀体底部，且与针阀体之间形成环形冷却腔，所述喷油器体及针阀体内还设有冷却进油道和冷却回油道，所述冷却进油道和冷却回油道均与针阀体底部的环形冷却腔连通。冷却用油从机体上引出，从冷却进油道的进口进入，流经喷油器体和针阀偶件上的冷却进油道流入环形冷却腔，并经由冷却回油道从冷却回油道的出口流出，形成冷却油循环回路。

进一步，所述外针阀与针阀体之间设有若干润滑油环槽，所述喷油器体内设有润滑油进油通道和润滑油回油通道，所述润滑油进油通道和润滑油回油通道均与润滑油环槽连通，所述喷油器体顶部设有滑油进油接头和滑油回油接头，所述滑油进油接头设置在润滑油进油通道的端口，所述滑油回油接头设置在润滑油回油通道的端口。润滑油通过滑油进油接头、润滑油进油通道，流入润滑油环槽，外针阀开启落座的过程中，通过表面的润滑油环槽，带动润滑油，当外针阀上行时，进行布油，增加外针阀的润滑性，当外针阀下行时，可进行刮油，润滑油会聚集到润滑油环槽，并经过润滑油回油通道和滑油回油接头流出，同时若干道润滑油环槽将起到一定的密封作用，阻止甲醇通过间隙泄漏。

进一步，所述内针阀上部周向设有若干过醇槽，所述过醇槽为弧形。通过过醇槽的大小调节内针阀上下受力面积，控制作用于内针阀的液压力。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中的针阀偶件的具体结构示意图；

图3为本发明实施例中的过醇槽的具体结构示意图；

图4为本发明实施例中的吹扫出气通道的具体结构示意图；

图5为本发明实施例中的单向控制阀的具体结构示意图；

图6为本发明实施例中的冷却进油道和冷却回油道的具体结构示意图；

图7为本发明实施例中的润滑油进油通道和润滑油回油通道的具体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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。

说明书附图中的附图标记包括：喷油器体1、针阀偶件2、喷嘴紧帽3、顶杆4、调压弹簧5、滑块6、调压螺母7、锁紧螺帽8、高压甲醇通道9、定位螺母10、外层套管11、进醇管12、针阀体13、外针阀14、内针阀15、复位弹簧16、调压杆17、冷却套18、燃料室19、过醇槽20、吹扫出气通道21、单向控制阀22、单向阀体23、阀芯24、阀芯衬套25、单向阀弹簧26、螺塞27、冷却进油道28、冷却回油道29、润滑油环槽30、润滑油进油通道31、润滑油回油通道32、滑油进油接头33、滑油回油接头34。

实施例

基本如附图1所示：一种甲醇燃料喷射装置，包括喷油器体1、针阀偶件2、喷嘴紧帽3、顶杆4、调压弹簧5、滑块6、进油管接组件、调压螺母7、锁紧螺帽8、单向控制阀22、滑油进油接头33和滑油回油接头34，针阀偶件2通过喷嘴紧帽3安装在喷油器体1底部，喷油器体1为中空结构，顶杆4、调压弹簧5、滑块6和调压螺母7从下至上一次安装在喷油器体1内，锁紧螺帽8安装在调压螺母7上；

进油管接组件固定在喷油器体1中部，且喷油器体1内设有连通进油管组件和针阀偶件2的高压甲醇通道9，进油管组件包括定位螺母10、密封圈、外层套管11和进醇管12，定位螺母10固定连接在喷油器体1上，进醇管12伸入喷油器体1内并与高压甲醇通道9连通，外层套管11套设在进醇管12外，且外层套管11端部与定位螺母10固定连接，密封圈固定在定位螺母10与外层套管11之间，外层套管11与进醇管12之间形成低压甲醇泄漏通道；

针阀偶件2包括针阀体13、外针阀14、内针阀15、复位弹簧16、调压杆17和冷却套18，针阀体13为中空结构，针阀体13底部设有喷射孔，外针阀14位于针阀体13内，外针阀14中部与针阀体13之间设有燃料室19，外针阀14上开设有若干通孔，若干通孔连通燃料室19与外针阀14内腔，燃料室19下方为过醇通道，内针阀15和调压杆17均位于外针阀14内，调压杆17位于内针阀15上方，且调压杆17顶部伸出针阀体13与顶杆4相抵，外针阀14内壁设有台阶，内针阀15上部设有凸缘，复位弹簧16固定在台阶与凸缘之间；内针阀15上部周向均匀设有四个过醇槽20，过醇槽20为弧形；

喷油器体1及针阀体13内设有吹扫出气通道21，吹扫出气通道21与燃料室19连通，喷油器体1顶部设有单向控制阀22，单向控制阀22安装在吹扫出气通道21的端口，单向控制阀22包括单向阀体23、阀芯24、阀芯衬套25、单向阀弹簧26和螺塞27，单向阀体23为中空结构，阀芯衬套25固定在单向阀体23内，阀芯24滑动连接在阀芯衬套25内，阀芯24与阀芯衬套25底部的接触面为锥面，阀芯24底部设有承压腔，螺塞27位于阀芯24上方，且螺塞27与单向阀体23固定连接，单向阀弹簧26固定在阀芯24与螺塞27之间，单向阀体23底部设有连通承压腔的气体通道，螺塞27设有连通阀芯衬套25内部的气体出口；

冷却套18固定在针阀体13底部，且与针阀体13之间形成环形冷却腔，喷油器体1及针阀体13内还设有冷却进油道28和冷却回油道29，冷却进油道28和冷却回油道29均与针阀体13底部的环形冷却腔连通。

外针阀14上部表面等距设有若干润滑油环槽30，喷油器体1内设有润滑油进油通道31和润滑油回油通道32，润滑油进油通道31和润滑油回油通道32均与润滑油环槽30连通，喷油器体1顶部设有滑油进油接头33和滑油回油接头34，滑油进油接头33设置在润滑油进油通道31的端口，滑油回油接头34设置在润滑油回油通道32的端口。

具体实施过程如下：工作时，高压甲醇经过进油管接组件流经喷油器体1内与之连通的高压甲醇通道9，流入针阀体13内的高压甲醇通道9，流入燃料室19，此时大部分甲醇流入过醇通道，少部分经过通孔流入外针阀14内腔，并流入内针阀15与调压杆17之间形成的液压腔，压强作用于内针阀15，此时内针阀15受力F＝P×(S_大-S_小)+G_重-F_弹，通过控制受力面积和弹簧预紧力，保证内针阀15落座密封；此时高压甲醇同时经过燃料室19，流经喷油器体1上吹扫出气通道21，并作用到单向控制阀22，关闭单向控制阀22，甲醇无法从单向控制阀22流通，从而使得甲醇可以正常喷射。

当甲醇燃料喷射系统停止工作时，高压甲醇通道9内的甲醇压力会逐渐降低，此时内针阀15受力变为F′＝F_弹-P×(S_大-S_小)-G_重，内针阀15被抬起，此时燃料室19、吹扫通气通道、过醇通道、喷孔可以接通，同时流向单向控制阀22的甲醇压力降低，此时单向控制阀22打开，此时从进油管接组件通入吹扫气体，吹扫气体流经高压甲醇通道9，流入燃料室19，分两路：一路经由外针阀14上通孔流入外针阀14与内针阀15之间形成的通道，然后经针阀体13底部的蓄压腔与喷孔吹出，该部分只包含极少部分，另一路大部分吹扫气体经由吹扫出气通道21，经过单向控制阀22流出，进入集中收集管路。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种甲醇燃料喷射装置，其特征在于：包括喷油器体、针阀偶件、喷嘴紧帽、顶杆、调压弹簧、滑块、进油管接组件、调压螺母、锁紧螺帽、单向控制阀、滑油进油接头和滑油回油接头，所述针阀偶件通过喷嘴紧帽安装在喷油器体底部，所述喷油器体为中空结构，所述顶杆、调压弹簧、滑块和调压螺母从下至上一次安装在喷油器体内，所述锁紧螺帽安装在调压螺母上，所述进油管接组件固定在喷油器体中部，且所述喷油器体内设有连通进油管组件和针阀偶件的高压甲醇通道；

所述针阀偶件包括针阀体、外针阀、内针阀、复位弹簧和调压杆，所述针阀体为中空结构，所述针阀体底部设有喷射孔，所述外针阀位于针阀体内，所述外针阀中部与针阀体之间设有燃烧室，所述外针阀上开设有若干通孔，若干所述通孔连通燃烧室与外针阀内腔，所述燃烧室下方为过醇通道，所述内针阀和调压杆均位于外针阀内，所述调压杆位于内针阀上方，且所述调压杆顶部伸出针阀体与顶杆相抵，所述外针阀内壁设有台阶，所述内针阀上部设有凸缘，所述复位弹簧固定在台阶与凸缘之间；

所述喷油器体及针阀体内设有吹扫出气通道，所述吹扫出气通道与燃烧室连通，所述喷油器体顶部设有单向控制阀，所述单向控制阀安装在吹扫出气通道的端口。

2.根据权利要求1所述的一种甲醇燃料喷射装置，其特征在于：所述进油管组件包括定位螺母、密封圈、外层套管和进醇管，所述定位螺母固定连接在喷油器体上，所述进醇管伸入喷油器体内并与高压甲醇通道连通，所述外层套管套设在进醇管外，且所述外层套管端部与定位螺母固定连接，所述密封圈固定在定位螺母与外层套管之间，所述外层套管与进醇管之间形成低压甲醇泄漏通道。

3.根据权利要求2所述的一种甲醇燃料喷射装置，其特征在于：所述单向控制阀包括单向阀体、阀芯、阀芯衬套、单向阀弹簧和螺塞，所述单向阀体为中空结构，所述阀芯衬套固定在单向阀体内，所述阀芯滑动连接在阀芯衬套内，所述阀芯与阀芯衬套底部的接触面为锥面，所述阀芯底部设有承压腔，所述螺塞位于阀芯上方，且所述螺塞与单向阀体固定连接，所述单向阀弹簧固定在阀芯与螺塞之间，所述单向阀体底部设有连通承压腔的气体通道，所述螺塞设有连通阀芯衬套内部的气体出口。

4.根据权利要求1所述的一种甲醇燃料喷射装置，其特征在于：所述针阀偶件还包括冷却套，所述冷却套固定在针阀体底部，且与针阀体之间形成环形冷却腔，所述喷油器体及针阀体内还设有冷却进油道和冷却回油道，所述冷却进油道和冷却回油道均与针阀体底部的环形冷却腔连通。

5.根据权利要求1所述的一种甲醇燃料喷射装置，其特征在于：所述外针阀与针阀体之间设有若干润滑油环槽，所述喷油器体内设有润滑油进油通道和润滑油回油通道，所述润滑油进油通道和润滑油回油通道均与润滑油环槽连通，所述喷油器体顶部设有滑油进油接头和滑油回油接头，所述滑油进油接头设置在润滑油进油通道的端口，所述滑油回油接头设置在润滑油回油通道的端口。

6.根据权利要求2所述的一种甲醇燃料喷射装置，其特征在于：所述内针阀上部周向设有若干过醇槽，所述过醇槽为弧形。

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