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CN110118138A - 一种气体燃料喷射器 - Google Patents

一种气体燃料喷射器 Download PDF

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张建明
姬广存
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Yingjia Power Technology Wuxi Co Ltd
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Abstract

本发明属于内燃机燃料喷射系统技术领域，具体涉及一种气体燃料喷射器。该气体燃料喷射器，包括阀体、油箱、气轨和液压共轨，所述阀体上的气孔与气轨连通，阀体内的针阀与中间体之间留有针阀控制腔，针阀控制腔通过中间体上的进油孔与液压共轨连通，并通过连通阀与油箱连通。其有益效果是：喷射器应用于压缩天然气的直喷技术，发动机压缩比高，热效率高，燃料消耗量低，且能满足越来越高的排放标准的要求；喷射器通过两位两通阀或两位三通阀控制针阀的开启与关闭，从而控制天然气的喷射时间与喷射量，可实现压缩天然气的定时、定量、多次的准确喷射；延续了共轨喷射技术，结构简单，加工方便，降低了生产成本。

Description

一种气体燃料喷射器
技术领域
本发明属于内燃机燃料喷射系统技术领域，具体涉及一种气体燃料喷射器。
背景技术
传统的车辆动力系统，大部分以汽油和柴油等液体燃料作为燃烧介质，部分以天然气作为燃料。
柴油内燃机需要采用最新的高压共轨喷射技术，喷出的柴油是以微小颗粒状态被直接喷入发动机燃烧室内燃烧，微小颗粒不能被完全燃烧，部分PM颗粒会被排放到空气中。柴油内燃机在燃烧时还会排放大量的NOx，COx，SOx等污染环境的气体。为减少污染气体和PM颗粒的排放，需要采用DOC，SCR，DPF等多种后处理方式，结构复杂，而且成本很高。实现国六排放标准，已经达到柴油机排放的极限，柴油机已经很难再满足更高排放标准的要求。且柴油为不可再生资源，无法保证能源的可持续供应。
汽油内燃机在燃烧时，无法进行高压直接喷射，只能进行燃料与空气预混合后进行低压燃烧，压缩比低，热效率低，且伴随着汽油的燃烧，也会有大量的NOx，COx，SOx等污染环境的气体和PM颗粒的排放，污染环境。汽油也是不可再生资源，无法保证能源的可持续供应。
市场上现存的少量天然气内燃机，均为气道喷射，在进气歧管处采用点燃装置对天然气点燃，发动机压缩比低，热效率偏低，且天然气会随空气进入气缸，在压缩过程中进入气缸的间隙内，间隙内的天然气（CH4）不能被燃烧掉，被直接排出，会形成对空气的污染。
随着科技的发展，目前已经出现了天然气内燃机直喷技术，内燃机在工作时，在压缩的上止点附近将压缩天然气喷入，通过点燃装置引燃天然气进行燃烧做功。压缩天然气直喷技术，具备高压缩比，高热效率，低燃料消耗量，能满足动力和能源消耗的需求。天然气的主要成分为甲烷（CH4），燃烧的产物主要是二氧化碳和水，能极大的减少NOx，COx，SOx等污染环境的气体和PM颗粒的排放。天然气可以通过人工的方式制取，为可再生资源，能保证能源的可持续供应。压缩天然气直喷技术的发展，得到了世界各国的重视。德国大众集团已开始大力发展压缩天然气直喷技术，到2025年，将在德国建成约2000个CNG加气站，使供应量提高到可供百万辆压缩天然气汽车使用。
目前市场上天然气直喷内燃机还处在研发试验阶段，没有形成成熟的技术路线。天然气喷射器的结构设计较为复杂，生产的成本很高，且喷射器在控制压缩天然气的喷射量时，存在比较大的波动。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种燃料消耗量低，加工方便的气体燃料喷射器。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种气体燃料喷射器，包括阀体、油箱、气轨和液压共轨，所述阀体上的气孔与气轨连通，阀体内的针阀与中间体之间留有针阀控制腔，针阀控制腔通过中间体上的进油孔与液压共轨连通，并通过两位两通阀与油箱连通。
进一步，所述阀体内针阀与阀体之间设有密封圈，通过密封圈有效实现压缩天然气与液压油之间的密封。
进一步，所述阀体端部设有喷孔，阀体内针阀与喷孔之间留有喷射腔，针阀位于针阀控制腔处设有针阀套，针阀套与针阀之间套有针阀弹簧。
进一步，所述中间体上设有进油孔和出油孔，进油孔和出油孔分别与针阀控制腔连通，出油孔通过两位两通阀与油箱连通。
进一步，所述中间体上设有进油孔，进油孔通过两位三通阀与液压共轨和油箱连通。
本发明的有益效果是：喷射器应用于压缩天然气的直喷技术，发动机压缩比高，热效率高，燃料消耗量低，且能满足越来越高的排放标准的要求；喷射器通过两位两通阀或两位三通阀控制针阀的开启与关闭，从而控制天然气的喷射时间与喷射量，可实现压缩天然气的定时、定量、多次的准确喷射；延续了共轨喷射技术，结构简单，加工方便，降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明气体喷射器结构示意图；
附图2为本发明实施例2的结构示意图；
附图3为本发明气体喷射器无针阀套结构示意图。
图中，1阀体，2针阀，3中间体，4针阀弹簧，5针阀套，6气轨，7液压共轨，8油箱，9两位两通阀，10喷射腔，11气孔，12进油孔，13出油孔，14针阀控制腔，15密封圈，16喷孔，17两位三通阀，18第一通道，19第二通道，20第三通道。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
附图1为本发明的一种具体实施例。该发明一种气体燃料喷射器，包括阀体1、油箱8、气轨6和液压共轨7，所述阀体1上的气孔11与气轨6连通，阀体1内的针阀2与中间体3之间留有针阀控制腔14，针阀控制腔14通过中间体3上的进油孔12与液压共轨7连通，并通过两位两通阀9与油箱8连通。
进一步，所述阀体1内针阀2与阀体1之间设有密封圈15，通过密封圈15有效实现压缩天然气与液压油之间的密封。
进一步，所述阀体1端部设有喷孔16，阀体1内针阀2与喷孔16之间留有喷射腔10，针阀2位于针阀控制腔14处设有针阀套5，针阀套5与针阀2之间套有针阀弹簧4。
进一步，所述中间体3上设有进油孔12和出油孔13，进油孔12和出油孔13分别与针阀控制腔14连通，出油孔13通过两位两通阀9与油箱8连通。
该发明一种气体燃料喷射器，喷射器中，阀体1上设置气孔11，气孔11与中间体3上的气孔相通，气孔11下端与喷射腔10相通。阀体1下端设置喷孔16，针阀2开启时，喷孔16与喷射腔10相通。
喷射器中，中间体3上设置进油孔12和出油孔13，进油孔12直径小于出油孔13直径，进油孔12与液压共轨7管路连接，出油孔13通过两位两通阀9与油箱8管路连接。进油孔12和出油孔13下端均与针阀控制腔14相通。液压共轨7、针阀控制腔14、油箱8中的液体，可以为柴油、机油、液压油及其他可以控制压力的液体。
喷射器中，阀体1与针阀2之间设置密封圈15，密封圈15可以有效实现压缩天然气与液压油之间的密封。
喷射器中，针阀弹簧4安装于针阀2上部与阀体1之间，针阀弹簧4将针阀2压紧于阀体1内部的密封锥面上，喷射腔10与喷孔16相隔离。
在喷射器工作时，液压共轨7与针阀控制腔14一直保持畅通，气轨11与喷射腔10一直保持畅通。在两位两通阀9关闭时，针阀2上部液压力与弹簧力的合力，大于针阀2下部的气压力，针阀2被压紧于阀体1内部的密封锥面上，喷射腔10与喷孔16相隔离。在两位两通阀9开启时，针阀控制腔14与油箱8相通，因出油孔13直径大于进油孔12直径，出油流量大于进油流量，针阀控制腔14的压力降低，针阀2上端所受的液压力降低，针阀2下端的气压力大于针,2上端液压力与弹簧力的合力时，针阀2脱离阀体1内部的密封锥面，向上运动，喷射腔10与喷孔16相通，压缩天然气通过喷孔16喷入燃烧室，被点燃装置点燃后，发动机燃烧做功。在两位两通阀9关闭时，针阀控制腔14与油箱8之间的通路被切断，针阀控制腔14的压力迅速升高，针阀2上端所受的液压力与弹簧力的合力，大于针阀2下部的气压力，针阀2向下运动，直至针阀2压紧于阀体1内部的密封锥面上，喷射腔10与喷孔16隔离，压缩天然气停止喷射。
实施例2
附图2为本发明的一种具体实施例。该发明一种气体燃料喷射器，包括阀体1、油箱8、气轨6和液压共轨7，所述阀体1上的气孔11与气轨6连通，阀体1内的针阀2与中间体3之间留有针阀控制腔14，针阀控制腔14通过中间体3上的进油孔12与液压共轨7连通，并通过两位三通阀17与油箱8连通。
进一步，所述阀体1内针阀2与阀体1之间设有密封圈15，通过密封圈15有效实现压缩天然气与液压油之间的密封。
进一步，所述阀体1端部设有喷孔16，阀体1内针阀2与喷孔16之间留有喷射腔10，针阀2位于针阀控制腔14处设有针阀套5，针阀套5与针阀2之间套有针阀弹簧4。
进一步，所述中间体3上设有进油孔12，进油孔12通过两位三通阀17与液压共轨7和油箱8连通。
该发明一种气体燃料喷射器，针阀2的开启与关闭通过两位三通阀17控制，在两位三通阀17断电时，第一通道18与第三通道20相连接，针阀2上部液压力与弹簧力的合力，大于针阀2下部的气压力，针阀2被压紧于阀体1内部的密封锥面上，喷射腔10与喷孔16相隔离。在两位三通阀17通电时，第二通道19与第三通道20相连接，针阀控制腔14与油箱8相通，针阀控制腔14的压力降低，针阀2上端所受的液压力降低，针阀2下端的气压力大于针阀2上端液压力与弹簧力的合力时，针阀2脱离阀体1内部的密封锥面，向上运动，喷射腔10与喷孔16相通，压缩天然气通过喷孔16喷入燃烧室，被点燃装置点燃后，发动机燃烧做功。在两位三通阀17断电时，第一通道18与第三通道20相连接，针阀控制腔14与油箱8之间的通路被切断，针阀控制腔14的压力迅速升高，针阀2上端所受的液压力与弹簧力的合力，大于针阀2下部的气压力，针阀2向下运动，直至针阀2压紧于阀体1内部的密封锥面上，喷射腔10与喷孔16隔离，压缩天然气停止喷射。
本发明一种气体燃料喷射器，在应用于较低压力系统时，可以将喷射器中的针阀套5取消，如附图3所示，以降低生产加工的成本。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种气体燃料喷射器，包括阀体、油箱、气轨和液压共轨，其特征在于，所述阀体上的气孔与气轨连通，阀体内的针阀与中间体之间留有针阀控制腔，针阀控制腔通过中间体上的进油孔与液压共轨连通，并通过连通阀与油箱连通。
2.根据权利要求1所述的一种气体燃料喷射器，其特征在于：所述阀体内针阀与阀体之间设有密封圈，通过密封圈有效实现压缩天然气与液压油之间的密封。
3.根据权利要求1或2所述的一种气体燃料喷射器，其特征在于：所述阀体端部设有喷孔，阀体内针阀与喷孔之间留有喷射腔，针阀位于针阀控制腔处设有针阀套，针阀套与针阀之间套有针阀弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种气体燃料喷射器，其特征在于：所述中间体上设有进油孔和出油孔，进油孔和出油孔分别与针阀控制腔连通，出油孔通过两位两通阀与油箱连通。
5.根据权利要求1所述的一种气体燃料喷射器，其特征在于：所述中间体上设有进油孔，进油孔通过两位三通阀与液压共轨和油箱连通。
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