CN117365799A - 双燃料喷射阀、发动机和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种双燃料喷射阀、发动机和汽车，双燃料喷射阀包括针阀，所述针阀包括阀体和阀杆，沿所述阀体的轴向开设有针阀体中孔，于所述阀体的喷油端设置有与所述针阀体中孔连通的喷油孔，所述阀体上开设有与所述针阀体中孔不连通的进气道，所述阀杆滑动设置在所述针阀体中孔中，所述阀杆用于控制所述喷油孔与所述针阀体中孔的通断；卡簧，呈锥形圆筒状结构，所述卡簧套设在所述阀体的喷油端上，所述卡簧与所述阀体围设形成环形气道，所述环形气道与所述进气道连通，所述卡簧的密封端与所述阀体的喷油端密封连接。本发明能够保证发动机性能的同时，结构简单，便于在发动机上进行安装。

Description

双燃料喷射阀、发动机和汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种双燃料喷射阀、发动机和汽车。

背景技术

由于天然气易于获取、成本低廉，作为清洁的气体燃料逐渐成为代用燃料的主流。目前，将天然气导入发动机的方法有两种：进气道喷射和缸内直喷。

进气道喷射通常是将天然气与空气在进气道进行预混后再导入到燃烧室中，由于预先混合的燃气在燃烧过程中存在爆震和失火的可能，发动机很难达到柴油机的功率及性能。缸内直喷则是将天然气直接喷入气缸之中，借助少量喷入的柴油引燃来实现燃烧，该种方式可以保持柴油机固有的性能，但在实际操作中，需要在发动机中设置两种燃料的喷射阀或者是一个双燃料喷射阀来实现引燃。

现有技术中，双燃料喷射阀的喷气与喷油一般采用同轴的内外针阀分别进行控制，控制燃油的针阀及针阀体之间可以轴向相对运动用以启闭燃油喷射；控制气体的针阀及针阀体之间可以轴向相对运动用以启闭气体的喷射。对于气体燃料，现有双燃料喷射阀还需要对气体燃料的控制针阀进行润滑和密封，气嘴启闭还需要相应的电控和执行机构来控制，以实现合理的喷气正时控制，这就导致整个双燃料喷射阀结构复杂，控制难度大，双燃料喷射阀的体积尺寸较大，在发动机中的布置安装困难，同时制造成本高。为了避免复杂的润滑和密封机构，燃气可通过燃料喷射阀的外部或旁支喷入到气缸中，然而由于气孔的存在，高温燃烧的废气可能经过气孔窜入气道，加之燃气喷射压力较低，久而久之，气孔及气道会产生严重的结胶和积碳，从而造成气孔的堵塞，使得燃气喷射不足，影响发动机的性能。

因此，需要一种双燃料喷射阀、发动机和汽车来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双燃料喷射阀、发动机和汽车，能够保证发动机性能的同时，结构简单，便于在发动机上进行安装。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

双燃料喷射阀，包括：

针阀，所述针阀包括阀体和阀杆，沿所述阀体的轴向开设有针阀体中孔，于所述阀体的喷油端设置有与所述针阀体中孔连通的喷油孔，所述阀体上开设有与所述针阀体中孔不连通的进气道，所述阀杆滑动设置在所述针阀体中孔中，所述阀杆用于控制所述喷油孔与所述针阀体中孔的通断；

卡簧，呈锥形圆筒状结构，所述卡簧套设在所述阀体的喷油端上，所述卡簧与所述阀体围设形成环形气道，所述环形气道与所述进气道连通，所述卡簧的密封端与所述阀体的喷油端密封连接；

所述双燃料喷射阀被配置为：燃油通过所述针阀进行喷射，燃气通过所述进气道和所述环形气道进入，当压力超过设定值后，所述卡簧的密封端沿径向向外弹性变形，燃气通过所述卡簧的密封端与所述阀体的喷油端之间的间隙喷出。

进一步地，还包括油嘴紧帽，所述油嘴紧帽套设在所述阀体上，所述阀体上套设有垫片，所述卡簧通过所述垫片与所述油嘴紧帽抵接。

进一步地，沿所述阀体的轴向于所述阀体的外侧开设有气槽，所述气槽与所述进气道以及所述环形气道均连通，所述油嘴紧帽套设在所述气槽处。

进一步地，所述卡簧包括依次连接的外缘部、主体部和内缘部，所述外缘部位于所述主体部的一端开口处，所述内缘部位于所述主体部的另一端开口的内侧，且所述内缘部与所述阀体的喷油端密封连接，所述内缘部能够相对所述主体部在燃气作用下弹性变形。

进一步地，所述外缘部、所述主体部和所述内缘部为一体化结构。

进一步地，所述阀体的喷油端具有第一环形斜面，所述内缘部具有与所述第一环形斜面配合的第二环形斜面，所述第一环形斜面与所述第二环形斜面贴合。

进一步地，所述垫片背离所述油嘴紧帽的一侧设置有第一环形定位部，所述外缘部的外缘处设置有第二环形定位部，所述第一环形定位部与所述第二环形定位部贴合。

进一步地，所述阀杆包括同轴线相互连接的杆部和封堵部，所述封堵部呈圆锥形，所述封堵部用于针阀体中孔，使得所述针阀体中孔与所述喷油孔不连通。

发动机，包括发动机本体和如上所述的双燃料喷射阀，所述双燃料喷射阀设置在所述发动机本体上。

汽车，包括车体和如上所述的发动机，所述发动机设置在所述车体上。

本发明的有益效果：

本发明所提供的一种双燃料喷射阀，在针阀的阀体上开设有针阀体中孔，在针阀体中孔中设置有阀杆，阀体的喷油端设置有与针阀体中孔连通的喷油孔。阀体上开设有与针阀体中孔不连通的进气道，卡簧呈锥形圆筒状结构，卡簧套设在阀体的喷油端上，且卡簧与阀体围设形成与进气道连通的环形气道，卡簧的密封端与阀体的喷油端密封连接。在双燃料喷射阀工作时，燃油通过针阀进行喷射，燃气通过进气道和环形气道进入，当压力超过设定值后，卡簧的密封端沿径向向外弹性变形，燃气通过卡簧的密封端与阀体的喷油端之间的间隙喷出。本双燃料喷射阀结构简单、紧凑、便于安装，通过在双燃料喷射阀的喷油端设置筒状的卡簧，利用卡簧自身外形伸缩可变的特性，实现对燃气的通断，无需使用额外的电控系统便可实现喷气的启闭。而且喷气时为环状出气口，而非孔状出气孔，燃气流通面积显著增大，避免了气道出口的结焦和积碳，从而保证了燃气排出畅通。同时由于没有轴向相对运动的供气针阀和供气针阀体，所以无需额外增加润滑和密封措施。另外，喷油通道与喷气气道独立设计，互不干扰，互不掺混，保证双燃料供给顺利进行，保证发动机的性能。

本发明所提供的一种发动机，包括如上所述的双燃料喷射阀，能够保证发动机性能的同时，结构简单，便于在发动机上进行安装。

本发明所提供的一种汽车，包括车体和如上所述的发动机，能够保证发动机性能的同时，结构简单，便于在发动机上进行安装。

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是本发明一种双燃料喷射阀的剖视图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图2中卡簧相对阀体打开的示意图；

图4是本发明一种双燃料喷射阀中卡簧的半剖视图。

图中：

1、针阀；11、阀体；111、针阀体中孔；112、进气道；113、气槽；12、阀杆；121、杆部；122、封堵部；13、喷油端；131、第一环形斜面；14、喷油孔；15、出气孔；2、油嘴紧帽；3、垫片；4、卡簧；41、外缘部；411、第二环形定位部；42、主体部；43、内缘部；431、第二环形斜面；5、环形气道。

具体实施方式

在详细解释本申请的任何实施方式之前，应当理解，本申请不限于其应用到以下描述中阐述的或以上附图中所示的结构细节和组件布置。

在本申请中，术语“包括”、“包含”、“具有”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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请中，术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，一种双燃料喷射阀和/或双燃料喷射阀，可以表示：单独存在一种双燃料喷射阀，同时存在一种双燃料喷射阀和双燃料喷射阀，单独存在双燃料喷射阀这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“和/或”的关系。

本申请中，术语“连接”、“结合”、“耦合”、“安装”可以是直接连接、结合、耦合或安装，也可以是间接连接、结合、耦合或安装。其中，进行举例示范，直接连接指的是两个零件或组件之间不需设置中间件而连接在一起，间接连接指的是两个零件或组件分别与至少一个中间件连接，这两个零件或组件通过中间件实现连接。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括电连接或耦合。

在本申请中，本领域普通技术人员将理解，结合数量或条件使用的相对术语(例如，“约”，“大约”，“基本”等)为包括所述值并且具有上下文所指示的含义。例如，该相对术语至少包括与特定值的测量相关的误差程度，与特定值相关的由制造，组装，使用造成的公差等。这种术语也应被视为公开了由两个端点的绝对值限定的范围。相对术语可指代所指示的值的一定百分比(例如1％，5％，10％或更多)的加或减。未采用相对术语的数值，也应该被揭示为具有公差的特定值。此外，“基本”在表达相对的角度位置关系时(例如，基本平行，基本垂直)，可指代在所指示的角度的基础上加或减一定度数(例如1度，5度，10度或更多)。

在本申请中，本领域普通技术人员将理解，由组件执行的功能可以为由一个组件，多个组件，一个零件，或多个零件执行。同样的，由零件执行的功能也可以由一个零件，一个组件，或多个零件组合来执行。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位词是以附图所示的方位和位置关系来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。还应当理解的，上侧、下侧、左侧、右侧、前侧、后侧等方位词不仅代表正方位，也可以理解为侧方位。例如，下方可以包括正下方、左下方、右下方、前下方以及后下方等。

在使用双燃料喷射阀对发动机进行燃料供给时，为了能够保证发动机性能的同时，双燃料喷射阀的结构简单，便于在发动机上进行安装，如图1-图4所示，本发明提供一种双燃料喷射阀。双燃料喷射阀包括针阀1和卡簧4。

其中，针阀1包括阀体11和阀杆12，沿阀体11的轴向开设有针阀体中孔111，于阀体11的喷油端13设置有与针阀体中孔111连通的喷油孔14，阀体11上开设有与针阀体中孔111不连通的进气道112，阀杆12滑动设置在针阀体中孔111中，阀杆12用于控制喷油孔14与针阀体中孔111的通断；卡簧4呈锥形圆筒状结构，卡簧4套设在阀体11的喷油端13上，卡簧4与阀体11围设形成环形气道5，环形气道5与进气道112连通，卡簧4的密封端与阀体11的喷油端13密封连接；双燃料喷射阀被配置为：燃油通过针阀1进行喷射，燃气通过进气道112和环形气道5进入，当压力超过设定值后，卡簧4的密封端沿径向向外弹性变形，燃气通过卡簧4的密封端与阀体11的喷油端13之间的间隙喷出。

本双燃料喷射阀结构简单、紧凑、便于安装，通过在双燃料喷射阀的喷油端13设置筒状的卡簧4，利用卡簧4自身外形伸缩可变的特性，实现对燃气的通断，无需使用额外的电控系统便可实现喷气的启闭。而且喷气时为环状出气口，而非孔状出气孔15，燃气流通面积显著增大，避免了气道出口的结焦和积碳，从而保证了燃气排出畅通。同时由于没有轴向相对运动的供气针阀1和供气针阀体，所以无需额外增加润滑和密封措施。另外，喷油通道与喷气气道独立设计，互不干扰，互不掺混，保证双燃料供给顺利进行，保证发动机的性能。

进一步地，双燃料喷射阀还包括油嘴紧帽2，油嘴紧帽2套设在阀体11上，阀体11上套设有垫片3，卡簧4通过垫片3与油嘴紧帽2抵接。通过采用上述结构，便于油嘴紧帽2的安装和定位。

进一步地，沿阀体11的轴向于阀体11的外侧开设有气槽113，气槽113与进气道112以及环形气道5均连通，油嘴紧帽2套设在气槽113处。具体地，油嘴紧帽2与阀体11配合，从而将气槽113与外界环境隔开，从而保证燃气通过进气道112和气槽113进入到环形气道5中。采用上述方式，能够保证燃气有效进行输送，同时避免泄漏。而且通过采用上述结构形成的燃气通道，结构简单，从而减小了双燃料喷射阀的体积，便于在发动机上进行布置。

进一步地，卡簧4包括依次连接的外缘部41、主体部42和内缘部43，外缘部41位于主体部42的一端开口处，内缘部43位于主体部42的另一端开口的内侧，且内缘部43与阀体11的喷油端13密封连接，内缘部43能够相对主体部42在燃气作用下弹性变形。具体地，外缘部41与垫片3抵接，将垫片3压紧在油嘴紧帽2的端面上。内缘部43具有一定的弹性，在燃气压力没有达到设定值时，内缘部43与阀体11的喷油端13密封连接，当燃气压力达到设定值后，燃气推动内缘部43变形，从而与阀体11的喷油端13分离形成环形喷气的出气口进行喷气。喷气结束后，在弹性回复力的作用下，内缘部43与阀体11的喷油端13密封连接，再次封堵，防止气体泄漏。通过采用简单的机械结构即可保证燃气的供给和切断。

进一步地，外缘部41、主体部42和内缘部43为一体化结构。通过上述方式，便于卡簧4的制造，而且能够保证外缘部41、主体部42和内缘部43连接的强度。

进一步地，阀体11的喷油端13具有第一环形斜面131，内缘部43具有与第一环形斜面131配合的第二环形斜面431，第一环形斜面131与第二环形斜面431贴合。通过采用斜面配合方式，能够保证第一环形斜面131与第二环形斜面431密封的足够面积，从而保证密封性能有效。而且在本实施例中，内缘部43相较主体部42较薄，从而在气压的作用下，便于内缘部43发生弹性变形。

进一步地，垫片3背离油嘴紧帽2的一侧设置有第一环形定位部，外缘部41的外缘处设置有第二环形定位部411，第一环形定位部与第二环形定位部411贴合。通过上述设置，能够保证垫片3与外缘部41紧密接触，从而防止气槽113泄漏的同时，保证垫片3与油嘴紧帽2紧密接触。

进一步地，阀杆12包括同轴线相互连接的杆部121和封堵部122，封堵部122呈圆锥形，封堵部122用于针阀体中孔111，使得针阀体中孔111与喷油孔14不连通。具体地，阀体11的喷油端13呈圆锥形，在喷油端13间隔开设多个喷油孔14，通过封堵部122封堵或者打开，控制喷油孔14与针阀体中孔111的通断。而且封堵部122呈圆锥形，能够有效封堵阀体11的喷油端13，从而在阀杆12封堵阀体11的喷油端13时，起到防止燃油泄漏的作用。

本实施例还提供了一种发动机，包括发动机本体和如上的双燃料喷射阀，双燃料喷射阀设置在发动机本体上，能够保证发动机性能的同时，结构简单，便于在发动机上进行安装。

本实施例还提供了一种汽车，包括车体和如上的发动机，发动机设置在车体上，能够保证发动机性能的同时，结构简单，便于在发动机上进行安装。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.双燃料喷射阀，其特征在于，包括：

针阀(1)，所述针阀(1)包括阀体(11)和阀杆(12)，沿所述阀体(11)的轴向开设有针阀体中孔(111)，于所述阀体(11)的喷油端(13)设置有与所述针阀体中孔(111)连通的喷油孔(14)，所述阀体(11)上开设有与所述针阀体中孔(111)不连通的进气道(112)，所述阀杆(12)滑动设置在所述针阀体中孔(111)中，所述阀杆(12)用于控制所述喷油孔(14)与所述针阀体中孔(111)的通断；

卡簧(4)，呈锥形圆筒状结构，所述卡簧(4)套设在所述阀体(11)的喷油端(13)上，所述卡簧(4)与所述阀体(11)围设形成环形气道(5)，所述环形气道(5)与所述进气道(112)连通，所述卡簧(4)的密封端与所述阀体(11)的喷油端(13)密封连接；

所述双燃料喷射阀被配置为：燃油通过所述针阀(1)进行喷射，燃气通过所述进气道(112)和所述环形气道(5)进入，当压力超过设定值后，所述卡簧(4)的密封端沿径向向外弹性变形，燃气通过所述卡簧(4)的密封端与所述阀体(11)的喷油端(13)之间的间隙喷出。

2.根据权利要求1所述的双燃料喷射阀，其特征在于，还包括油嘴紧帽(2)，所述油嘴紧帽(2)套设在所述阀体(11)上，所述阀体(11)上套设有垫片(3)，所述卡簧(4)通过所述垫片(3)与所述油嘴紧帽(2)抵接。

3.根据权利要求2所述的双燃料喷射阀，其特征在于，沿所述阀体(11)的轴向于所述阀体(11)的外侧开设有气槽(113)，所述气槽(113)与所述进气道(112)以及所述环形气道(5)均连通，所述油嘴紧帽(2)套设在所述气槽(113)处。

4.根据权利要求2所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述卡簧(4)包括依次连接的外缘部(41)、主体部(42)和内缘部(43)，所述外缘部(41)位于所述主体部(42)的一端开口处，所述内缘部(43)位于所述主体部(42)的另一端开口的内侧，且所述内缘部(43)与所述阀体(11)的喷油端(13)密封连接，所述内缘部(43)能够相对所述主体部(42)在燃气作用下弹性变形。

5.根据权利要求4所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述外缘部(41)、所述主体部(42)和所述内缘部(43)为一体化结构。

6.根据权利要求4所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述阀体(11)的喷油端(13)具有第一环形斜面(131)，所述内缘部(43)具有与所述第一环形斜面(131)配合的第二环形斜面(431)，所述第一环形斜面(131)与所述第二环形斜面(431)贴合。

7.根据权利要求4所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述垫片(3)背离所述油嘴紧帽(2)的一侧设置有第一环形定位部，所述外缘部(41)的外缘处设置有第二环形定位部(411)，所述第一环形定位部与所述第二环形定位部(411)贴合。

8.根据权利要求1所述的双燃料喷射阀，其特征在于，所述阀杆(12)包括同轴线相互连接的杆部(121)和封堵部(122)，所述封堵部(122)呈圆锥形，所述封堵部(122)用于针阀体中孔(111)，使得所述针阀体中孔(111)与所述喷油孔(14)不连通。

9.发动机，其特征在于，包括发动机本体和如权利要求1-8任一项所述的双燃料喷射阀，所述双燃料喷射阀设置在所述发动机本体上。

10.汽车，其特征在于，包括车体和如权利要求9所述的发动机，所述发动机设置在所述车体上。