CN217107276U - 一种双燃料喷射器和双燃料发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双燃料喷射器和双燃料发动机，属于发动机燃油喷射技术领域。双燃料喷射器包括针阀体、喷嘴套和喷气单元，喷嘴套设置在针阀体上；针阀体的外壁与喷嘴套的内壁之间形成进气通道，喷气单元与进气通道相连通，其中喷气单元包括至少两组气孔组，减少了设置独立喷射零件的数量；每组气孔组相对喷嘴套轴向中心线的喷射角度各不相同，喷射器在进气通道内通入一定压力的气体燃料后，气体燃料流通至喷气单元后通过不同气孔组的喷气孔喷射，从而使得气体燃料通过喷气单元后以不同喷射角度喷射至发动机的燃烧室内，增大了喷射范围，缩短了燃烧时间，避免不完全燃烧，从而改善了双燃料发动机的燃烧特性。

Description

一种双燃料喷射器和双燃料发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机燃油喷射技术领域，尤其涉及一种双燃料喷射器和双燃料发动机。

背景技术

双燃料喷射器是将一定量、一定压力的两种燃料先后或同时喷入到发动机气缸中的装置。但是，由于气缸空间和喷射器自身结构的限制，引燃柴油的喷射区域的天然气在小范围内首先燃烧，其他区域还存在天然气与空气混合不均匀的情况，从而导致燃烧不充分。

为改善双燃料发动机的燃烧特性，现有的技术中，大多采用两个或两个以上喷射器，即将天然气喷射器和柴油喷射器独立分开。两个喷射器根据不同工况配合工作，实现良好燃烧。但是，低压燃气喷射器与高压燃气喷射器共同工作时，难以精确控制低压燃气喷射器与高压燃气喷射器的开启时刻和关闭时刻，容易导致燃烧不充分，产生过多的碳烟或是氮氧化物；另外两个或两个以上喷射器增加了喷射系统的零部件数目，提高了加工成本，也增加了整个发动机系统的装配难度。

为此，亟需提供一种双燃料喷射器和双燃料发动机以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双燃料喷射器和双燃料发动机，避免不完全燃烧，减少零部件的数量，降低生产成本。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种双燃料喷射器，包括：

针阀体，一端周向开设有若干喷油孔；

喷嘴套，套接于所述针阀体，所述针阀体的外壁与所述喷嘴套的内壁之间形成进气通道；

喷气单元，与所述进气通道连通，所述喷气单元包括至少两组气孔组，每组所述气孔组的若干喷气孔间隔设置于所述喷嘴套的周向壁，每组所述气孔组相对所述喷嘴套轴向中心线的喷射角度各不相同。

作为双燃料喷射器的可选方案，所述喷气单元包括主气孔组和副气孔组，所述主气孔组相对所述喷嘴套轴向中心线的喷射角度β大于所述副气孔组相对所述喷嘴套轴向中心线的喷射角度α，所述主气孔组相对所述喷嘴套轴向中心线的喷射角度β小于所述喷油孔相对所述喷嘴套轴向中心线的喷射角度ω。

作为双燃料喷射器的可选方案，所述针阀体设置有所述喷油孔的一端相对所述喷嘴套的第一端面伸出。

作为双燃料喷射器的可选方案，所述主气孔组的喷气孔孔径大于所述副气孔组的喷气孔孔径。

作为双燃料喷射器的可选方案，所述主气孔组的气孔数量与所述副气孔组的气孔数量相等，每两个所述主气孔组的喷气孔之间设置有一个所述副气孔组的喷气孔。

作为双燃料喷射器的可选方案，所述主气孔组和所述副气孔组相对所述喷嘴套的第一端面的距离相等。

作为双燃料喷射器的可选方案，所述针阀体靠近所述喷油孔的一端凸设有凸起结构。

作为双燃料喷射器的可选方案，所述副气孔组相对所述喷嘴套的第一端面的距离大于所述主气孔组的气孔相对所述喷嘴套的第一端面的距离。

一种双燃料发动机，包括气缸体和上述的双燃料喷射器，所述双燃料喷射器设置于所述气缸体的燃烧室顶部。

作为双燃料发动机的可选方案，主气孔组在所述燃烧室的喷射落点为B点，副气孔组42在所述燃烧室的喷射落点为A点，所述燃烧室的最低点为C点,其中，A点的高度位于B点和C点之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型所提供的双燃料喷射器，将喷嘴套设置在针阀体上，使喷嘴套和针阀体为一体化结构；针阀体的外壁与喷嘴套的内壁之间形成进气通道，喷气单元与进气通道相连通，其中喷气单元包括至少两组气孔组，减少了设置独立喷射零件的数量；每组气孔组相对喷嘴套轴向中心线的喷射角度各不相同，喷射器在进气通道内通入一定压力的气体燃料后，气体燃料流通至喷气单元后通过不同气孔组的喷气孔喷射，从而导致气体燃料通过喷气单元后以不同喷射角度喷射至发动机的燃烧室内，增大了喷射范围，缩短了燃烧时间，避免不完全燃烧，从而改善了双燃料发动机的燃烧特性。

本实用新型所提供的双燃料发动机，气体燃料流通至喷喷气单元后通过不同气孔组的喷气孔喷射，增大了喷射范围，缩短了燃烧时间，从而改善了双燃料发动机的燃烧特性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一中双燃料喷射器的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本实用新型实施例一中喷嘴套的局部剖面图；

图4为图3中B处的局部放大图；

图5为图3中C处的截面俯视图；

图6为本实用新型实施例一中双燃料喷射器在燃烧室内喷射的示意图；

图7为本实用新型实施例二中副气孔组的高度大于主气孔组的示意图；

图8为本实用新型实施例二中双燃料喷射器在燃烧室内喷射的示意图。

附图标记：

1、针阀体；2、喷嘴套；3、进气通道；4、喷气单元；5、燃烧室；

11、喷油孔；12、凸起结构；

21、第一端面；

41、主气孔组；42、副气孔组。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

双燃料喷射器是将一定量、一定压力的两种燃料先后或同时喷入到发动机气缸中的装置。车用发动机以柴油作为辅助燃料，液化天然气(LNG)作为主要燃料。在正常情况下柴油作点火用，仅喷入少量柴油引发燃烧，双燃料系统再根据发动机当前工况，判断进入双燃料模式还是纯柴油模式。在双燃料模式下，根据不同的发动机工况进行不同的燃油喷射。低怠速工况时，仅进行柴油喷射；其他工况时，进行双燃料喷射。电控单元控制柴油和天然气的喷射量。在双燃料模式下，当在活塞运行至压缩上止点附近时喷入微量引燃柴油，然后喷射器将天然气以高压形式喷入气缸，天然气以柴油形成的火核为中心进行扩散燃烧。但是，由于气缸空间和喷射器自身结构的限制，引燃柴油的喷射区域的天然气在小范围内首先燃烧，其他区域还存在天然气与空气混合不均匀的情况，从而导致燃烧不充分。

为改善双燃料发动机的燃烧特性，现有的技术中，大多采用两个或两个以上喷射器，即将天然气喷射器和柴油喷射器独立分开。两个喷射器根据不同工况配合工作，实现良好燃烧。现有的燃气双喷射系统包括气缸盖，气缸盖里设置进气歧管、高压燃气喷射阀、引燃柴油喷射阀，进气歧管连接进气总管，进气总管与进气歧管连接处设置节气门，节气门后方的进气歧管里设置低压燃气喷射阀，高压燃气喷射阀与引燃柴油喷射阀位于球形燃烧室上方。该技术中两个燃气喷射阀根据不同工况配合工作，从而实现双燃料发动机高效低排放燃烧，加速火焰传播速度，缩短燃烧时间，有利于提高燃烧质量。

但是，两个或两个以上喷射器增加了喷射系统的零部件数目，提高了加工成本，也增加了整个发动机系统的装配难度。另外低压燃气喷射器与高压燃气喷射器共同工作时，难以精确控制低压燃气喷射器与高压燃气喷射器的开启时刻和关闭时刻，容易导致燃烧不充分，产生过多的碳烟或是氮氧化物。

为了避免产生不完全燃烧，减少零部件的数量，降低生产成本，本实施例提供一种双燃料喷射器，以下结合图1至图8对本实施例的具体内容进行详细描述。

实施例一

如图1至图5所示，双燃料喷射器包括针阀体1、喷嘴套2和喷气单元4。其中，针阀体1的一端周向开设有若干喷油孔11，具体地，针阀体1设置有喷油孔11的一端相对喷嘴套2的第一端面21伸出。喷嘴套2套接于针阀体1外侧，且针阀体1的外壁与喷嘴套2的内壁之间形成进气通道3，进气通道3内可以通入燃料气体。喷气单元4与进气通道3连通，喷气单元4包括至少两组气孔组，每组气孔组的若干喷气孔均匀间隔设置于喷嘴套2的周向壁上，每组气孔组相对喷嘴套2轴向中心线的喷射角度各不相同。

简而言之，本实施例所提供的双燃料喷射器，将喷嘴套2设置在针阀体1上，使喷嘴套2和针阀体1为一体化结构；针阀体1的外壁与喷嘴套2的内壁之间形成进气通道3，喷气单元4与进气通道3相连通，其中喷气单元4包括至少两组气孔组，减少了设置独立喷射零件的数量；每组气孔组相对喷嘴套2轴向中心线的喷射角度各不相同，喷射器在进气通道3内通入一定压力的气体燃料后，气体燃料流通至喷气单元4后通过不同气孔组的喷气孔喷射，从而导致气体燃料通过喷气单元4后以不同喷射角度喷射至发动机的燃烧室5内，增大了喷射范围，缩短了燃烧时间，避免不完全燃烧，从而改善了双燃料发动机的燃烧特性。

优选地，如图6所示，喷气单元4包括主气孔组41和副气孔组42，主气孔组41相对喷嘴套2轴向中心线的喷射角度β大于副气孔组42相对喷嘴套2轴向中心线的喷射角度α，主气孔组41相对喷嘴套2轴向中心线的喷射角度β小于喷油孔11相对喷嘴套2轴向中心线的喷射角度ω。可以理解的是，α＜β＜ω。主气孔组41和副气孔组42的气孔中心线相对喷嘴套2的中心线的角度不同，可以确保喷射器不同的喷射路径，使得气体燃料更大范围地分布在燃烧室5。

因为副气孔组42的气孔中心线相对喷嘴套2轴向中心线的角度α小于主气孔组41的气孔中心线相对喷嘴套2轴向中心线的角度β，使得副气孔组42在燃烧室5的喷射落点A低于主气孔组41在燃烧室5的喷射落点B。由于喷油孔11的中心线相对喷嘴套2轴向中心线的角度ω较大，当喷油孔11提前喷入少量柴油后进行预燃烧，处于柴油喷射区域的地方先燃烧，火焰扩散传播；随后气体燃料通过气孔组喷入燃烧室5。主气孔组41的气孔中心线相对喷嘴套2轴向中心线的角度β，导致主气孔组41喷射区域的周围混合气先燃烧；而副气孔组42的气孔中心线相对喷嘴套2轴向中心线的角度α，α＜β＜ω，使得主气孔组41喷射区域之外即靠近燃烧室5中央的区域快速形成混合气，加快燃烧期燃料与空气的混合速度，避免发生因混合气中燃料混合不均导致燃烧不良的情况。

进一步地，如图2、图4和图5所示，主气孔组41的喷气孔孔径大于副气孔组42的喷气孔孔径。主气孔组41的气孔孔径大，使得主气孔组41的流通面积大，一定量的气体燃料进入进气通道3后，大部分的燃料会通过主气孔组41的气孔进入气缸，少部分的燃料通过副气孔组42的气孔进入气缸。进一步地，因为主气孔组41和副气孔组42相对喷嘴套2的轴向中心线的不同角度布置，在柴油预燃烧形成的火焰传播后，使得主气孔组41气孔喷射后形成的混合气首先快速引燃，有利于燃烧加快，缩短了气体燃料的燃烧持续时间。同时，副气孔组42的气孔孔径小，只需要少量的气体燃料通过，可以对气缸内的燃料进行补充，增加燃料流动，使得气体燃料与燃烧室5内空气混合更加均匀，燃烧更充分。

进一步地，如图2所示，主气孔组41的气孔数量与副气孔组42的气孔数量相等，每两个主气孔组41的喷气孔之间设置有一个副气孔组42的喷气孔。

具体地，本实施例的主气孔组41的喷气孔个数为八个，喷气孔为圆孔，八个喷气孔沿喷嘴套2的周向等间距分布。主气孔组41的相邻两个喷气孔之间设有一个副气孔组42的喷气孔，气孔为圆孔，副气孔组42的喷气孔沿喷嘴套2的周向均匀间隔设置。主气孔组41的喷气孔和副气孔组42的喷气孔均匀间隔设置，能够保证气体燃料喷射的均匀性。

这里需要说明的是，在本实用新型的其他实施例中，主气孔组41和副气孔组42的喷气孔的个数和形状并不限于本实施例的这种限定，气孔的个数还可以是其他个数，气孔的形状也可以为其他形状。主气孔组41和副气孔组42的气孔数可以不相等。通过改变气孔的个数可以改变流通面积，从而改变气体燃料的流量，气孔的个数具体根据实际需要设置。

进一步地，如图2所示，主气孔组41和副气孔组42相对喷嘴套2的第一端面21的距离相等。在气孔高度相等的情况下，因为角度α小于角度β，使得副气孔组42在燃烧室5的喷射落点A位置低于主气孔组41在燃烧室5的喷射落点B位置，同时保证使得副气孔组42在燃烧室5的喷射落点A位置在燃烧室5的凹坑最低点C的上面。当天然气通过喷气单元4进入燃烧室5后，配合燃烧室5的形状，产生凹坑内的涡旋运动，特别是在燃料压缩过程中，混合气的挤压涡流，加强燃料和空气的混合，从而最大限度的保证生成的可燃混合气在空间分布均匀，对燃烧起到了积极作用。

进一步地，如图2、图4和图5所示，针阀体1靠近喷油孔11的一端凸设有凸起结构12。有利于增大针阀体1靠近喷油孔11的一端的厚度，提高针阀体1的结构强度。

本实施例还提供了一种双燃料发动机，该双燃料发动机包括气缸体和上面提到的双燃料喷射器，双燃料喷射器设置于气缸体的燃烧室5顶部。

具体地，如图6所示，主气孔组41在燃烧室5的喷射落点为B点，副气孔组在燃烧室5的喷射落点为A点，燃烧室5的最低点为C点,其中，A点的高度位于B点和C点之间。具体地，在一些应用场景中，喷油孔11在燃烧室5的喷射落点在B点附近。

综上，喷射器在进气通道3通入一定压力的气体燃料后，不同气孔组的喷气孔使得气体燃料能以不同角度、不同流量喷射至燃烧室5内，特别是靠近燃烧室5中心位置的燃料，能够快速增加燃料流动，提高燃料与空气的混合均匀度，从而加速扩散燃烧，缩短燃烧时间，改善了双燃料发动机的燃烧特性。

实施例二

本实施例提供了一种双燃料喷射器，与实施例一相比，本实施例提供的双燃料喷射器的基本结构与实施例一相同，仅主气孔组41和副气孔组42相对喷嘴套2的第一端面21的距离的设置存在差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。

进一步地，如图7所示，副气孔组42相对喷嘴套2的第一端面21的距离大于主气孔组41的气孔相对喷嘴套2的第一端面21的距离。

如图7结合图8所示，在该实施例中，需要对副气孔组42的气孔中心线相对喷嘴套2轴向中心线的角度α进行调整，以保证副气孔组42在燃烧室5的喷射落点A位置低于主气孔组41在燃烧室5的喷射落点B位置，且副气孔组42在燃烧室5的喷射落点A位置高于燃烧室5的凹坑最低点C位置，从而促进燃烧室5内天然气与空气的混合均匀。

本实施例的喷射器喷气单元4喷射的是天然气，具体地该喷射器先通过针阀体1上的喷油孔11喷入少量的柴油，少量的柴油进入燃烧室5后提前压燃；随后天然气通过进气通道3到达喷气单元4的喷气孔再喷入燃烧室5与空气混合；柴油燃烧后形成火焰迅速向周围传播，主气孔组41的气孔喷射区域先于副气孔组42的气孔喷射区域进行燃烧。在喷射器的一个循环过程中，喷射器首先向燃烧室5内喷入柴油，接着向燃烧室5内喷入天然气，然后再向燃烧室5内喷入柴油，再接着向燃烧室5内喷入天然气，如此往复循环。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种双燃料喷射器，其特征在于，包括：

针阀体(1)，一端周向开设有若干喷油孔(11)；

喷嘴套(2)，套接于所述针阀体(1)，所述针阀体(1)的外壁与所述喷嘴套(2)的内壁之间形成进气通道(3)；

喷气单元(4)，与所述进气通道(3)连通，所述喷气单元(4)包括至少两组气孔组，每组所述气孔组的若干喷气孔间隔设置于所述喷嘴套(2)的周向壁，每组所述气孔组相对所述喷嘴套(2)轴向中心线的喷射角度各不相同。

2.根据权利要求1所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述喷气单元(4)包括主气孔组(41)和副气孔组(42)，所述主气孔组(41)相对所述喷嘴套(2)轴向中心线的喷射角度β大于所述副气孔组(42)相对所述喷嘴套(2)轴向中心线的喷射角度α，所述主气孔组(41)相对所述喷嘴套(2)轴向中心线的喷射角度β小于所述喷油孔(11)相对所述喷嘴套(2)轴向中心线的喷射角度ω。

3.根据权利要求2所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述针阀体(1)设置有所述喷油孔(11)的一端相对所述喷嘴套(2)的第一端面(21)伸出。

4.根据权利要求3所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述主气孔组(41)的喷气孔孔径大于所述副气孔组(42)的喷气孔孔径。

5.根据权利要求3所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述主气孔组(41)的气孔数量与所述副气孔组(42)的气孔数量相等，每两个所述主气孔组(41)的喷气孔之间设置有一个所述副气孔组(42)的喷气孔。

6.根据权利要求3所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述主气孔组(41)和所述副气孔组(42)相对所述喷嘴套(2)的第一端面(21)的距离相等。

7.根据权利要求3所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述针阀体(1)靠近所述喷油孔(11)的一端凸设有凸起结构(12)。

8.根据权利要求3所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述副气孔组(42)相对所述喷嘴套(2)的第一端面(21)的距离大于所述主气孔组(41)的气孔相对所述喷嘴套(2)的第一端面(21)的距离。

9.一种双燃料发动机，其特征在于，包括气缸体和权利要求3-8任一项所述的双燃料喷射器，所述双燃料喷射器设置于所述气缸体的燃烧室(5)顶部。

10.根据权利要求9所述的双燃料发动机，其特征在于，主气孔组(41)在所述燃烧室(5)的喷射落点为B点，副气孔组42在所述燃烧室(5)的喷射落点为A点，所述燃烧室(5)的最低点为C点,其中，A点的高度位于B点和C点之间。

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