CN117145671A - 一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器及发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器，涉及双燃料发动机技术领域，包括喷头、滑块和驱动机构，喷头内设置容置腔，驱动机构能够驱动滑块在容置腔内密封往复滑动，容置腔的侧壁上沿靠近活塞的方向依次设置有若干排主喷孔和若干排微喷孔，各排主喷孔和各排微喷孔均沿喷头的周向间隔均布且均与容置腔连通，微喷孔的直径小于主喷孔的直径，滑块上设置有与容置腔连通的供油通道；本发明还提供了一种发动机，包括发动机本体、进气系统、排气系统和上述的微喷引燃双燃料发动机用喷射器，能够简化发动机的喷射系统并降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及双燃料发动机技术领域，特别是涉及一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器及发动机。
背景技术
双燃料发动机是近年来发展的一个热点领域，传统的柴油发动机在燃油经济性和动力性能方面表现优异，但是却存在着尾气排放严重污染环境的问题。为了解决这个问题，研发人员开始探索将低碳、零碳点燃燃料作为替代燃料，这不仅可以降低尾气排放，还能够提高燃油的经济性，目前，双燃料发动机在部分国家和地区已经得到了广泛应用和推广。
目前进气系统喷射的预混合燃烧模式的双燃料发动机的喷射技术需要采用两个缸内直喷喷射器，一个用于双燃料模式下微喷引燃燃料，一个用于单燃料模式下大流量喷射，而这种方案在实际使用中容易导致燃烧不均衡，燃烧效率低下，同时也会增加喷射系统的复杂度和成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器及发动机，以解决上述现有技术存在的问题，能够简化发动机的喷射系统并降低成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器，包括喷头、滑块和驱动机构，所述喷头内设置容置腔，所述驱动机构能够驱动所述滑块在所述容置腔内密封往复滑动，所述容置腔的侧壁上沿靠近活塞的方向依次设置有若干排主喷孔和若干排微喷孔，各排所述主喷孔和各排所述微喷孔均沿所述喷头的周向间隔布置且均与所述容置腔连通，所述微喷孔的直径小于所述主喷孔的直径，所述滑块上设置有与所述容置腔连通的供油通道；
双燃料模式：所述驱动机构驱动所述滑块在所述容置腔内往复运动以连通所述供油通道与若干排所述微喷孔以向发动机气缸内喷射第二燃料，第二燃料能够被压燃来引燃发动机气缸内的第一燃料；
单燃料模式：所述驱动机构驱动所述滑块在所述容置腔内往复运动以连通所述供油通道与若干排所述微喷孔和若干排所述主喷孔以向发动机气缸内喷射第二燃料，第二燃料能够被压燃。
优选的，若干排所述微喷孔的出口方向和若干排所述主喷孔的出口方向均向发动机活塞的方向倾斜。
优选的，所述微喷孔的排数和所述主喷孔的排数均为一排。
本发明还提供了一种发动机，包括发动机本体、进气系统、排气系统和如上所述的微喷引燃双燃料发动机用喷射器，所述发动机本体用于压燃气体输出旋转动能，所述进气系统的输出端和所述排气系统的输入端均与所述发动机本体的气缸连通，所述进气系统内设置有用于喷射第一燃料的喷嘴，所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器固定在所述发动机本体的气缸盖上用于喷射第二燃料。
优选的，还包括进气流量计、排气流量计、温度传感器、转速传感器、曲轴转角传感器和控制器，所述发动机本体上固定设置有所述转速传感器和所述曲轴转角传感器，所述进气系统内设置有进气流量计，所述排气系统内设置有排气流量计和温度传感器，所述喷嘴、所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器、所述进气流量计、所述排气流量计、所述温度传感器、所述转速传感器和所述曲轴转角传感器均与所述控制器电性连接，所述控制器能够控制所述喷嘴在所述发动机本体吸气过程中向所述进气系统内喷射第一燃料形成预混合气，所述控制器能够控制所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器在所述发动机本体压缩过程中向所述发动机本体的气缸内进行若干次间隔喷射第二燃料。
优选的，双燃料模式下，在所述发动机本体压缩过程中，当活塞处于压缩上止点前120°CA至50°CA过程中，向所述发动机本体的气缸内第一次喷射第二燃料，当所述活塞处于压缩上止点前30°CA至0°CA过程中，向所述发动机本体的气缸内第二次喷射第二燃料；单燃料模式下，在所述发动机本体压缩过程中，当所述活塞处于压缩上止点前120°CA至0°CA之前的过程中，向所述发动机本体的气缸内喷射第二燃料。
优选的，双燃料模式下，第二燃料的第一次喷射量占第二燃料喷射总量的30％～50％。
优选的，双燃料模式下，第一燃料的喷射压力为0.2～2MPa，第二燃料的喷射压力不小于100MPa，单燃料模式下，第二燃料的喷射压力为不小于100MPa。
优选的，所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器采用中置安装方式。
优选的，所述控制器能够根据所述发动机本体的运转参数以控制第一燃料和第二燃料的喷射量、喷射时间和第二燃料的喷射次数。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供了一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器及发动机，采用在喷头的容置腔的侧壁上沿靠近活塞的方向依次设置有若干排主喷孔和若干排微喷孔，驱动机构能够驱动滑块在容置腔内往复滑动，从而在双燃料模式下，连通供油通道与若干排微喷孔以向发动机气缸内喷射少量的第一燃料来引燃发动机气缸内的第二燃料；在单燃料模式下，连通供油通道与若干排微喷孔和若干排主喷孔以向发动机气缸内喷射大量的第一燃料，避免使用两种喷射器来实现第一燃料的大量喷射与第二燃料的微量喷射，从而简化了发动机的喷射系统，并降低了发动机的生产成本。
进一步的，还采用在发动机本体吸气过程中向发动机进气系统内喷射第一燃料形成预混合气，在发动机本体压缩过程中向发动机本体的气缸内进行若次间隔喷射第二燃料，通过进行若干次向发动机本体的气缸内喷射第二燃料，能够改善第二燃料与第一燃料的混合均匀度，从而能够使压燃点火处遍布气缸内各处，改善气缸内燃烧效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一提供的微喷引燃双燃料发动机用喷射器的结构示意图；
图2为实施例二提供的发动机的结构示意图；
图中：100-微喷引燃双燃料发动机用喷射器，101-喷头，102-滑块，103-微喷孔，104-主喷孔，105-供油通道；
1-发动机本体，2-进气系统，3-排气系统，4-第一燃料供给系统，5-喷嘴，6-燃料箱，7-电控高压共轨系统，8-曲轴转角传感器，9-进气流量计，10-排气流量计，11-温度传感器，12-控制系统，13-燃料喷射信号监测器，14-转速传感器。
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。
本发明的目的是提供一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器及发动机，以解决上述现有技术存在的问题，能够简化发动机的喷射系统并降低成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供了一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器100，如图1所示，微喷引燃双燃料发动机用喷射器100包括喷头101、滑块102和驱动机构，喷头101内设置容置腔，驱动机构能够驱动滑块102在容置腔内密封往复滑动，具体的，驱动机构采用凸轮轴和复位弹簧的组合来实现，远离参考发动机进气门的设计，也可采用电控的伸缩装置；容置腔的侧壁上沿靠近活塞的方向依次设置有若干排主喷孔104和若干排微喷孔103(优选的，微喷孔103的排数和主喷孔104的排数均为一排)，各排主喷孔104和各排微喷孔103均沿喷头101的周向间隔布置且均与容置腔连通(微喷孔103和主喷孔104可以在喷头的周向均布，也可以不均布)，微喷孔103的直径小于主喷孔104的直径，若干排微喷孔103的出口方向和若干排主喷孔104的出口方向均向发动机活塞的方向倾斜，滑块102上设置有与容置腔连通的供油通道105；
双燃料模式：驱动机构驱动滑块102在容置腔内往复运动以连通供油通道105与若干排微喷孔103以向发动机气缸内喷射第二燃料，第二燃料能够被压燃来引燃发动机气缸内的第一燃料；
具体的，第一燃料为不易压燃燃料，如甲醇、氨、天然气等；第二燃料为易压燃燃料，如柴油、生物柴油、重油、二甲醚等。
单燃料模式：驱动机构驱动滑块102在容置腔内往复运动以连通供油通道105与若干排微喷孔103和若干排主喷孔104以向发动机气缸内喷射第二燃料，第二燃料能够被压燃来作为发动机主燃料。
具体实施过程中：在双燃料模式下，滑块102移动至仅封堵主喷孔104的位置或者封堵主喷油孔和部分微喷孔103的位置，通过全部微喷孔103或者部分微喷孔103进行喷射第二燃料；在单燃料模式下，滑块102移动至不封堵微喷孔103和主喷孔104的位置或者仅封堵部分主喷孔104的位置，同时利用微喷孔103和全部主喷孔104或者部分主喷孔104进行大量喷射第二燃料，采用在喷头101的容置腔的侧壁上沿靠近活塞的方向依次设置有若干排主喷孔104和若干排微喷孔103，驱动机构能够驱动滑块102在容置腔内往复滑动，从而在双燃料模式下，连通供油通道105与若干排微喷孔103以向发动机气缸内喷射少量的第一燃料来引燃发动机气缸内的第二燃料；在单燃料模式下，连通供油通道105与若干排微喷孔103和若干排主喷孔104以向发动机气缸内喷射大量的第一燃料，避免使用两种喷射器来实现第一燃料的大量喷射与第二燃料的微量喷射，从而简化了发动机的喷射系统，并降低了发动机的生产成本。
实施例二
本实施例提供了一种发动机，如图2所示，发动机包括：发动机本体1、进气系统2、排气系统3、进气流量计9、排气流量计10、温度传感器11、转速传感器14、曲轴转角传感器8、控制器和实施例一中的微喷引燃双燃料发动机用喷射器100，发动机本体1用于压燃气体输出旋转动能，进气系统2的输出端和排气系统3的输入端均与发动机本体1的气缸连通，进气系统2内设置有用于喷射第一燃料的喷嘴5，喷嘴5与第一燃料供给系统4的输出端连通，微喷引燃双燃料发动机用喷射器100固定在发动机本体1的气缸盖上用于喷射第二燃料，微喷引燃双燃料发动机用喷射器100与第二燃料供给系统连通，具体的，第二燃料供给系统包括燃料箱6和电控高压共轭系统7，发动机本体1上固定设置有转速传感器14和曲轴转角传感器8，进气系统2内设置有进气流量计9，排气系统3内设置有排气流量计10和温度传感器11，喷嘴5、微喷引燃双燃料发动机用喷射器100、进气流量计9、排气流量计10、温度传感器11、转速传感器14和曲轴转角传感器8均与控制器电性连接，控制器包括控制系统12和燃料喷射信号监测器13，控制器能够控制喷嘴5在发动机本体1吸气过程中向进气系统2内喷射第一燃料形成预混合气，控制器能够控制微喷引燃双燃料发动机用喷射器100在发动机本体1压缩过程中向发动机本体1的气缸内进行若干次间隔喷射第二燃料，喷射次数可以为一次或两次或三次，或三次以上。
优选的，双燃料模式下，在发动机本体1压缩过程中，当活塞处于压缩上止点前120°CA至50°CA过程中，向发动机本体1的气缸内第一次喷射第二燃料，当活塞处于压缩上止点前30°CA至0°CA过程中，向发动机本体1的气缸内第二次喷射第二燃料，其中，第一燃料的喷射压力为0.2～2MPa，第二燃料的喷射压力不小于100MPa，第二燃料的第一次喷射量占第二燃料喷射总量的30％～50％，优选为：30％、35％、40％、45％和50％中的任意一个；值得注意的是，发动机一次压燃循环过程中，第二燃料的热量不超过第二燃料的热量与第一燃料的热量和的5％。
单燃料模式下，在发动机本体1压缩过程中，当活塞处于压缩上止点前120°CA至0°CA之前的过程中，向发动机本体1的气缸内喷射第二燃料，其中，第二燃料的喷射压力为不小于100MPa。
上述实施例中的发动机，采用在喷头101的容置腔的侧壁上沿靠近活塞的方向依次设置有若干排主喷孔104和若干排微喷孔103，驱动机构能够驱动滑块102在容置腔内往复滑动，从而在双燃料模式下，连通供油通道105与若干排微喷孔103以向发动机气缸内喷射少量的第一燃料来引燃发动机气缸内的第二燃料；在单燃料模式下，连通供油通道105与若干排微喷孔103和若干排主喷孔104以向发动机气缸内喷射大量的第一燃料，避免使用两种喷射器来实现第一燃料的微量与大量的喷射，从而简化了发动机的喷射系统，并降低了发动机的生产成本；还采用在发动机本体1吸气过程中向发动机进气系统2内喷射第一燃料形成预混合气，在发动机本体1压缩过程中向发动机本体1的气缸内进行若次间隔喷射第二燃料，通过进行若干次向发动机本体1的气缸内喷射第二燃料引燃第一燃料，能够改善第二燃料与第一燃料的混合均匀度，从而能够使压燃点火处遍布气缸内各处，改善气缸内燃烧效率。
进一步的，为了进一步提高第二燃料与第一燃料的混合均匀性，以提高发动机燃烧的均衡性和燃烧效率，微喷引燃双燃料发动机用喷射器100采用中置安装方式，即微喷引燃双燃料发动机用喷射器100位于气缸的中心轴线处。
进一步的，为了进一步提高发动机的燃烧效率以及燃烧均衡性，采用控制器获取发动机的运转参数，如发动机的转速，曲轴的转角、发动机进气量、排气量和排气温度，从而控制器能够根据发动机本体1的运转参数以控制第一燃料和第二燃料的喷射量、喷射时间和第二燃料的喷射次数，例如，准确控制在活塞处于-120°CA至-50°CA过程中，向发动机本体11的气缸内第一次喷射第二燃料等，使发动机的运转处于精准的控制中。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种微喷引燃双燃料发动机用喷射器，其特征在于：包括：喷头、滑块和驱动机构，所述喷头内设置容置腔，所述驱动机构能够驱动所述滑块在所述容置腔内密封往复滑动，所述容置腔的侧壁上沿靠近活塞的方向依次设置有若干排主喷孔和若干排微喷孔，各排所述主喷孔和各排所述微喷孔均沿所述喷头的周向间隔布置且均与所述容置腔连通，所述微喷孔的直径小于所述主喷孔的直径，所述滑块上设置有与所述容置腔连通的供油通道；
双燃料模式：所述驱动机构驱动所述滑块在所述容置腔内往复运动以连通所述供油通道与若干排所述微喷孔以向发动机气缸内喷射第二燃料，第二燃料能够被压燃来引燃发动机气缸内的第一燃料；
单燃料模式：所述驱动机构驱动所述滑块在所述容置腔内往复运动以连通所述供油通道与若干排所述微喷孔和若干排所述主喷孔以向发动机气缸内喷射第二燃料，第二燃料能够被压燃。
2.根据权利要求1所述的微喷引燃双燃料发动机用喷射器，其特征在于：若干排所述微喷孔的出口方向和若干排所述主喷孔的出口方向均向发动机活塞的方向倾斜。
3.根据权利要求1所述的微喷引燃双燃料发动机用喷射器，其特征在于：所述微喷孔的排数和所述主喷孔的排数均为一排。
4.一种发动机，其特征在于：包括：发动机本体、进气系统、排气系统和如权利要求1～3中任意一种所述的微喷引燃双燃料发动机用喷射器，所述发动机本体用于压燃气体输出旋转动能，所述进气系统的输出端和所述排气系统的输入端均与所述发动机本体的气缸连通，所述进气系统内设置有用于喷射第一燃料的喷嘴，所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器固定在所述发动机本体的气缸盖上用于喷射第二燃料。
5.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于：还包括进气流量计、排气流量计、温度传感器、转速传感器、曲轴转角传感器和控制器，所述发动机本体上固定设置有所述转速传感器和所述曲轴转角传感器，所述进气系统内设置有进气流量计，所述排气系统内设置有排气流量计和温度传感器，所述喷嘴、所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器、所述进气流量计、所述排气流量计、所述温度传感器、所述转速传感器和所述曲轴转角传感器均与所述控制器电性连接，所述控制器能够控制所述喷嘴在所述发动机本体吸气过程中向所述进气系统内喷射第一燃料形成预混合气，所述控制器能够控制所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器在所述发动机本体压缩过程中向所述发动机本体的气缸内进行若干次间隔喷射第二燃料。
6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于：双燃料模式下，在所述发动机本体压缩过程中，当活塞处于压缩上止点前120°CA至50°CA过程中，向所述发动机本体的气缸内第一次喷射第二燃料，当所述活塞处于压缩上止点前30°CA至0°CA过程中，向所述发动机本体的气缸内第二次喷射第二燃料；单燃料模式下，在所述发动机本体压缩过程中，当所述活塞处于压缩上止点前120°CA至0°CA之前的过程中，向所述发动机本体的气缸内喷射第二燃料。
7.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于：双燃料模式下，第二燃料的第一次喷射量占第二燃料喷射总量的30％～50％。
8.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于：双燃料模式下，第一燃料的喷射压力为0.2～2MPa，第二燃料的喷射压力不小于100MPa，单燃料模式下，第二燃料的喷射压力为不小于100MPa。
9.根据权利要求4所述的发动机，其特征在于：所述微喷引燃双燃料发动机用喷射器采用中置安装方式。
10.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于：所述控制器能够根据所述发动机本体的运转参数以控制第一燃料和第二燃料的喷射量、喷射时间和第二燃料的喷射次数。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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