CN205315109U - 双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及内燃机领域，具体来说是一种可变预燃室式双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成。包括中空的预燃室，喷油器，喷油器位于预燃室内部，预燃室底部设有通孔，通孔的直径与喷油器的喷油嘴直径相同，喷油嘴的尾部还设有限位凸台；预燃室的顶部设有第一法兰盘，第一法兰盘的顶部设有固定托盘，固定托盘中心设有通道，喷油器穿过所述通道并与固定托盘滑动连接；喷油器顶部设有第二法兰盘，第二法兰盘与固定托盘之间设有回位弹簧，回位弹簧套设在喷油器上。本设备实现了双燃料预燃模式与单一燃料直喷模式的快速转换，且同时保证发动机在两种模式下均实现性能最优化。

Description

双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成

技术领域

本实用新型涉及内燃机领域，具体来说是一种可变预燃室式双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成。

背景技术

随着全球能源紧缺与环境保护的问题日益严峻，国家对节能减排的要求越来越高，内燃机作为目前最主要的汽车动力来源装置，若不从根本技术上做出改变，将很难适应未来对汽车排放性、经济性的双重要求。代用燃料在内燃机上的应用，被认为是解决上述问题的有效途径之一。代用燃料即天然气、二甲醚等燃料产品，在某些方面的性能通常优于汽油或柴油，如价廉、环保，但代用燃料作为单一燃料使用时却又有自身的弊端，达不到预期的发动机动力需求。

因此，目前对于代用燃料的研究主要集中于双燃料发动机上的运用。双燃料发动机通常在进气道喷射预混后的高辛烷值燃料作为主燃料，在缸内喷射高十六烷值燃料作为引燃燃料。如柴油引燃天然气发动机，当活塞压缩上行使得缸内压力与温度上升达到一定值时，喷入缸内的少量高十六烷值柴油由于自身的压燃特性而自燃，进而引燃周围的高辛烷值天然气。

现有的双燃料发动机，放热速率快，中低负荷工况时排放性与经济性较好。但同时存在很多不足：在高速大负荷工况时因压力过高易发生工作粗暴或爆震，燃烧情况恶化，导致发动机性能下降，甚至出现安全事故的现象；常见的双燃料发动机由柴油机改装而成，但改装后的结构仍存在不足，要实现根据不同工况适时在双燃料模式和单一燃料模式之间转换仍然存在困难，在不降低原柴油机压缩比的情况下，双燃料模式极易发生多工况的不可控爆震，若降低原柴油机压缩比，则在单一燃料模式下的发动机动力性与经济性明显下降。

因此需要一种在不改变原柴油机压缩比的前提下能够实现双燃料和单一燃料模式之间适时转换的设备，且同时保证发动机在两种模式下均实现性能最优化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，通过优化设计双燃料发动机喷油器总成，实现双燃料与单一燃料模式的快速转换，且同时保证发动机在两种模式下均实现性能最优化。

为达到上述目的，本实用新型的基础技术方案是提供双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，包括中空的预燃室、喷油器和设于喷油器顶部的轴向驱动装置，喷油器位于预燃室内部，预燃室底部设有通孔，通孔的直径与喷油器的喷油嘴直径相同，喷油嘴的尾部还设有限位凸台；预燃室的顶部设有第一法兰盘，第一法兰盘的顶部设有固定托盘，固定托盘中心设有通道，喷油器穿过所述通道并与固定托盘滑动连接；喷油器顶部设有第二法兰盘，第二法兰盘与固定托盘之间设有回位弹簧，回位弹簧套设在喷油器上。

上述技术方案中，整个预燃室以及预燃室内的喷油器通过第一法兰盘安装在发动机汽缸盖上，预燃室安装在原柴油机喷油器安装孔处，对汽缸盖的结构改动较少，预燃室的下方为主燃烧室。预燃室底部的通孔直径与喷油嘴直径相同，喷油嘴可以穿过通孔，此喷油器工作时，喷油器的顶部会间歇性的受到轴向驱动装置的作用力，喷油器受力后会向下移动，并压缩回位弹簧，直至喷油器的喷油嘴穿过通孔进入主燃烧室，并将高十六烷值燃料直接喷入主燃烧室中，限位凸台起限位作用，防止整个喷油器进入主燃烧室，将周围的高辛烷值引燃，即单一燃料直喷模式。喷油器上卸去轴向的作用力时，喷油器在回位弹簧的作用下向上移动，此时限位凸台能起到限位作用，避免喷油器的喷油嘴从预燃室的顶部滑出，此时，喷油器将高十六烷值燃料喷入预燃室，预燃室可防止高十六烷值燃料扩散过快引发爆震，高十六烷值燃料在压缩冲程末端被喷入预燃室，当温度与压力达到着火条件后自燃，火焰通过预燃室的通孔进入至主燃烧室，引燃周围的高辛烷值燃料，即双燃料预燃模式。

本实用新型的有益效果为，预燃室的安装位置选在原柴油机喷油器安装孔处，因此对汽缸盖的改动较少，便于加工。喷油器在轴向驱动装置作用力和回位弹簧的配合下，使得喷油器沿轴线方向上下移动，因此可针对不同的发动机工况适时调整喷油器位置，从而调节喷油嘴的位置，实现双燃料预燃模式与单一燃料直喷模式的快速转换；在双燃料模式下发动机先预燃，预燃后的火焰穿过预燃室通孔将主燃烧室点燃，工作柔和，爆震倾向减小，在单一燃料模式时，喷油器直接将高十六烷值喷入主燃烧室，压缩自燃，使得发动机动力性与经济性维持较高水平。

对基础方案的改进得到的优选方案1：轴向驱动装置包括驱动凸轮和作用于驱动凸轮的动力机构，驱动凸轮与喷油器顶部配合设置。通过动力机构带动驱动凸轮转动，能够实现驱动凸轮对喷油器轴向的驱动，此结构的驱动装置能够实现喷油嘴自动前进后退的功能，保证发动机在不同工况下自动进行双燃料预燃模式和单一燃料直喷模式之间的转换。

对基础方案的改进得到的优选方案2：喷油器上设有圆盘状的密封环托架，密封环托架与预燃室内壁滑动连接，密封环托架的外圆弧侧面设有喷油器密封环，喷油器密封环位于喷油器与预燃室之间。喷油器密封环能够起到密封作用，防止预燃室内的高十六烷值燃料从预燃室顶部泄露，同时当回位弹簧回位时，密封环托架能够起限位作用，防止喷油嘴向上滑出预燃室。

对基础方案或优选方案1或优选方案2的进一步优化得到的优选方案3：固定托盘由至少两块托盘单元组成，托盘单元的内侧开有与喷油器外表面匹配的圆弧凹槽，托盘单元上还设置螺栓孔。通过多个托盘单元套设在喷油器的外侧，各圆弧凹槽能够对喷油器定位，防止喷油器径向移动，此方式的优点在于便于安装，检修，更换。

对优选方案3的改进得到的优选方案4：第二法兰盘下侧设置有弹簧座，所述回位弹簧的顶部固定在弹簧座上；将回位弹簧固定在弹簧座上，便于安装，同时能够避免弹簧在压缩当中移位。

附图说明

图1为本实用新型双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成的汽缸盖布置的结构示意图；

图2为本实用新型双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成双燃料预燃模式实施例的结构示意图；

图3为本实用新型双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成单一燃料直喷模式实施例的结构示意图；

图4为图2中预燃室的俯视图；

图5为图2中预燃室的剖视图；

图6为图3中喷油器固定托盘的俯视图；

图7为图3中喷油器固定托盘的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图标记对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：喷油器1、预燃室2、喷油器密封环3、密封环托架4、喷油嘴5、限位凸台6、通孔7、主燃烧室8、汽缸盖9、固定托盘10、第一法兰盘11、轴向驱动装置12、驱动凸轮13、回位弹簧14、弹簧座15、第二法兰盘16。

实施例基本如附图1所示，本实用新型提供一种可变预燃室式双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，包括成中空圆柱状的预燃室2，如图4、图5所示，预燃室2的顶部连接有第一法兰盘11，第一法兰盘11上开有五个螺纹安装孔，第一法兰盘11的上方通过螺纹连接有固定托盘10，如图6、图7所示，固定托盘10的中心开有通道，喷油器1穿过通道并与固定托盘10滑动连接，喷油器1的底端位于预燃室2内部，预燃室2底部中心设置有通孔7，通孔7的直径与喷油器1的喷油嘴5直径大小相同，喷油器1的喷油嘴5可深入至通孔7的底端，喷油嘴5的尾部安装有限位凸台6，起到限位作用。喷油器1的顶部还安装有第二法兰盘16，第二法兰盘16的底部安装有弹簧座15，弹簧座15上设置有回位弹簧14，回位弹簧14位于第二法兰盘16和固定托盘10之间，且回位弹簧14套在喷油器1上。喷油器密封环托架4与喷油器1采用螺纹连接，喷油器密封环3安装在位于喷油器1与预燃室2之间的喷油器密封环托架4上，起到密封的作用。整个预燃室2以及预燃室2内的喷油器1安装在发动机汽缸盖9上，预燃室2的第一法兰盘11与发动机汽缸盖9采用螺栓连接，预燃室2的底部即为主燃烧室8，喷油器1的上方为轴向驱动装置12，轴向驱动装置12包括驱动凸轮13和作用于驱动凸轮13的动力机构，驱动凸轮13转动能够带动喷油器1上下移动。

发动机在单一燃料直喷模式下工作时，如图3所示，轴向驱动装置12带动驱动凸轮13转动，使驱动凸轮13的凸起部分与喷油器1的顶部接触，喷油器1在驱动凸轮13的作用力下向下移动，直到喷油器1的限位凸台6接触到预燃室2的底部起到限位作用，此时喷油嘴5穿过预燃室2的通孔7伸入至主燃烧室8，高十六烷值燃料在压缩冲程末端被直接喷入主燃烧室8中，当缸内温度和压力达到燃料着火极限，高十六烷值燃料压缩自燃，此时发动机运行模式与传统的压燃式发动机基本相同。此模式下的发动机动力性与经济性维持较高水平。

发动机在双燃料预燃模式下工作时，如图2所示，轴向驱动装置12带动驱动凸轮13转动，当驱动凸轮13的基圆部分与喷油器1顶部接触，喷油器1在回位弹簧14的作用下向上移动，直到喷油器密封环托架4接触到喷油器1固定托盘10，此时喷油器1固定托盘10起到限位的作用，防止喷油器1从预燃室2顶部滑出。高辛烷值燃料在进气道喷射后，高十六烷值燃料通过喷油器1喷入预燃室2，预燃室2可防止高十六烷值燃料扩散过快引发爆震，当温度与压力达到着火条件后自燃，火焰通过预燃室2的通孔7传播至主燃烧室8，引燃周围的高辛烷值燃料。此模式下的发动机工作柔和，爆震倾向减小。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型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 (5)

1.双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，包括中空的预燃室、喷油器和设于喷油器顶部的轴向驱动装置，其特征在于，所述喷油器位于预燃室内部，所述预燃室底部设有通孔，所述通孔的直径与喷油器的喷油嘴直径相同，所述喷油嘴的尾部还设有限位凸台；所述预燃室的顶部设有第一法兰盘，所述第一法兰盘的顶部设有固定托盘，所述固定托盘中心设有通道，所述喷油器穿过所述通道并与固定托盘滑动连接；所述喷油器顶部设有第二法兰盘，所述第二法兰盘与固定托盘之间设有回位弹簧，所述回位弹簧套设在喷油器上。

2.根据权利要求1所述的双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，其特征在于：所述轴向驱动装置包括驱动凸轮和作用于驱动凸轮的动力机构，所述驱动凸轮与喷油器顶部配合设置。

3.根据权利要求1所述的双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，其特征在于：所述喷油器上设有圆盘状的密封环托架，所述密封环托架与预燃室内壁滑动连接，所述密封环托架的外圆弧侧面设有喷油器密封环，所述喷油器密封环位于喷油器与预燃室之间。

4.根据权利要求1或2或3所述的双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，其特征在于：所述固定托盘由至少两块托盘单元组成，所述托盘单元的内侧开有与喷油器外表面匹配的圆弧凹槽，所述托盘单元上还设置螺栓孔。

5.根据权利要求4所述的双燃料发动机高十六烷值燃料喷油器总成，其特征在于：所述第二法兰盘下侧设置有弹簧座，所述回位弹簧的顶部固定在弹簧座上。