電控雙燃料噴嘴總成的製作方法
2023-06-02 10:17:31 2
專利名稱：電控雙燃料噴嘴總成的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及可燃氣體通過柴油引燃(雙燃料或稱摻和燃燒)內燃機的電控燃料供應系統，特別是涉及一種電控雙燃料噴嘴總成及其工作方法。
背景技術：
隨著汽車尾氣排放法規的不斷嚴格及石油能源的日益緊缺，內燃機的發展面臨提高升功率性能、降低燃料消耗率、尾氣排放等挑戰日益緊迫。面對節能和環保兩方面的嚴峻形勢，為保護人類生存環境、合理利用資源，世界各國除了相繼制訂出嚴格的汽車尾氣排放法規外，開始著手內燃機的能源結構調整，致力於開發新型清潔能源，以期減少和控制汽車汙染物的排放。其中可燃氣如液化石油氣(LPG)、壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)以其資源豐富、價格低廉、排放汙染低的突出優點倍受人們青睞，被認為是很有發展前途的內燃機代用燃料。由於內燃機燃料供應系統長期被國外發達國家所壟斷，特別是可燃氣和柴油摻和燃燒內燃機的燃料供應系統多依賴進口。目前，缸內直噴雙重燃料技術幾乎全部被Westport公所壟斷。國內相關企事業單位尚在研發中。Westport公司的一種電控雙燃料噴嘴總成產品構造。如圖I所示,其控制部份分別採用了柴油和天燃氣外置電磁鐵和控制閥。其特徵之一由於採用了外置電磁鐵和控制閥控制噴嘴閥芯，噴嘴閥芯響應時間長，控制精度難以實施。特徵之二 控制部份採用了氣體控制，由於氣體的可壓縮性，因此、影響了控制精度。之三因為採用了外置電磁控制裝置，所需的驅動電流大。Westport公司的電控雙燃料噴嘴總成噴嘴部分構造。如圖2所示，在噴嘴部份分別採用了柴油進入軌道和燃氣軌道進入。製造精度要求高，目前國內難以實施。
實用新型內容本實用新型目的在於針對現有技術的缺陷，提供一種以天燃氣為主要燃料，同時噴入少量柴油引燃天燃氣的新型便於製造的雙燃料內混合電控噴嘴總成。該結構是在天燃氣和柴油噴射過程中，為了提高燃料的工效，更方便引燃天燃氣，採用了帶有混合室功能的噴嘴偶件。本實用新型為實現上述目的，採用如下技術方案電控雙燃料噴嘴總成，其特徵在於其包括燃氣噴氣器、柴油噴油器和混合噴嘴偶件;所述燃氣噴氣器包括燃氣通道、進油通道、混合噴嘴閥芯、混合噴嘴閥體、燃氣液壓比例閥、燃氣液壓電磁閥控制裝置和文丘裡管燃氣噴孔；所述混合噴嘴閥芯由燃氣液壓電磁閥控制裝置控制；所述柴油噴油器包括柴油通道、分離式油嘴偶件、柴油比例閥和柴油電磁閥控制
裝置；[0011]所述混合噴嘴偶件包括設置在混合噴嘴閥芯和混合噴嘴閥體之間具有攪拌功能的混合室和噴嘴噴孔；燃氣噴孔和分離式油嘴偶件噴孔均開口在所述混合室中。其進一步特徵在於所述混合噴嘴閥芯上設置有進氣斜槽，所述混合室下方混合噴嘴閥體上設置有導向中孔。進一步的所述混合噴嘴閥芯上端的燃氣液壓比例閥設置油壓室，利用油壓室內的壓力來控制混合噴嘴閥芯，油壓室內的混合噴嘴閥芯上端設置有噴嘴彈簧；所述燃氣液壓比例閥包括進油量孔和回油量孔，所述進油量孔和回油量孔與油壓室相通。所述燃氣電磁閥控制裝置包括燃氣電磁鐵、燃氣液壓控制閥、燃氣液壓控制閥彈簧；所述柴油電磁閥控制裝置包括電磁鐵、控制閥、控制閥彈簧。所述燃氣液壓電磁閥控制裝置和柴油電磁閥控制裝置為內置式，分別設置在燃氣 噴氣器、柴油噴油器中。所述柴油噴油器採用分離式油嘴結構，油嘴偶件與油嘴噴孔分別設置在不同部件上，它們之間通過油道連接。電控雙燃料噴嘴總成的工作方法，包括下述步驟(I)燃氣噴射燃氣電磁鐵通電，電磁鐵產生的吸力克服燃氣液壓控制閥彈簧力，燃氣比例閥工作，燃氣液壓控制閥打開，混合噴嘴閥芯在壓力燃氣的作用下，克服噴嘴彈簧力向上運動，混合噴嘴閥芯密封線脫離混合噴嘴閥體密封座面，氣體噴出；當氣體在通過導向中孔時，在混合噴嘴閥芯上的進氣斜槽的作用下迫使混合噴嘴閥芯旋轉。所述述大流量燃氣是通過小流量的液壓油來控制，其控制過程如下(a)燃氣電磁鐵未接通電源時，燃氣液壓控制閥在彈簧力的作用下處於常閉狀態，液壓油通過進油油道進入燃氣液壓比例閥上的進油量孔，混合噴嘴閥芯上部油壓室建立壓力，給混合噴嘴閥芯一個向下的壓力，噴嘴關閉；(b)當燃氣電磁鐵通電工作時，燃氣液壓控制閥密封座面打開，進油量孔及油壓室內的液壓油通過燃氣比例閥上的回油量孔回油，油壓室的壓力下降，混合噴嘴閥芯在壓力燃氣的作用下，克服作用在混合噴嘴閥芯上的噴嘴彈簧上的力，往上運動，從噴嘴口噴出燃料。(2)柴油噴射電磁鐵通電，電磁鐵產生的吸力克服控制閥彈簧力，燃油液壓比例閥工作，燃油控制閥打開，油嘴閥芯在燃油壓力的作用下，克服油嘴彈簧向左運動，油嘴閥芯密封線脫離油嘴閥體密封座面，柴油通過油道進入油嘴噴孔噴入混合室。(3)柴油燃氣混合噴射當混合噴嘴閥芯上升後，液化或高壓燃氣在通過文丘裡噴孔後，噴入混合室內，由於燃氣的膨脹，燃氣流速增加，混合噴嘴閥芯的旋轉速度得到提高，同時，進入混合室內的氣流也隨即改變運動方向，由原來的直線氣流變成渦流氣流；在霧化柴油噴入過程中，不斷被渦流氣流衝擊攪拌，形成混合渦流氣流，從噴嘴噴孔中噴出。所述電控雙燃料噴嘴總成工作方式可以拆分為單獨的燃氣噴射器或柴油噴射器
獨立工作。本實用新型工作原理如下[0029]原理一 1)液態或壓縮可燃氣經過縮孔口(文丘裡管原理)膨脹，由於燃氣的膨脹，燃氣流速增加，2)當燃氣氣流通過開有進氣斜槽的混合噴嘴閥芯時，迫使混合噴嘴閥芯在燃氣氣流的作用下旋轉，同時，進入混合室內的氣流也隨即改變運動方向，由原來的直線氣流、變成渦流氣流；在霧化柴油在噴入過程中，不斷被渦流氣流衝擊攪拌，形成混合渦流氣流，從噴嘴噴孔中噴出。原理二 利用小流量的液壓油通過比例閥來控制混合噴嘴閥芯的打開、關閉和潤滑燃氣噴氣器。高壓燃油來控制和潤滑噴嘴總成，改變原可燃氣噴嘴的控制和潤滑方式。原理三燃氣和柴油分別採用了二個獨立的內置電磁閥控制裝置，其混合比例可以根據發動機工況要求任意調整和設定。原理四增大油嘴體進油槽容積，使其成為雙燃料混合室。同時利用液態或壓縮可燃氣在混合室內膨脹，吸收熱量來降低噴嘴及發動機的溫度。原理五在噴嘴體混合室的下端增加了導向中孔，一可以提高混合噴嘴閥芯的定·位精度，~■可以提聞氣流的潤流氣流率。本實用新型具有下述優點一、首先在混合噴嘴閥芯的導向進氣部分開斜槽，當電磁閥打開的瞬間，液態或高壓可燃氣體膨脹，產生高速氣流，當氣流通過混合噴嘴閥芯進氣斜槽時，迫使混合噴嘴閥芯旋轉，混合噴嘴閥芯在旋轉的過程中，同時，進入混合室內的氣流也隨即改變運動方向，由原來的直線氣流、變成渦流氣流；在霧化柴油在噴入過程中，不斷被渦流氣流衝擊攪拌，形成混合渦流氣流，從噴嘴噴孔中噴出。其次，混合室設計在原來油嘴的進油槽部位，更接近噴口，減少了管道內的損耗，進一步提升可燃氣體的流速，同時降低混合噴嘴閥芯的質量，提高噴嘴總成的開啟和關閉速率，改善燃燒性能，使得總成結構緊湊，方便在內燃機上的安裝。二、利用小流量的液壓油來控制和潤滑燃氣噴氣器部份，改變原可燃氣噴嘴的控制和潤滑方式。I、利用液壓油通過比例閥，實施小流量來控制大流量氣體，可節省能耗，提高控制精度；2、利用電磁控制閥打開和關閉產生的脈衝壓力油，潤滑噴嘴偶件，改善噴嘴偶件之間的滑動性，提升混合噴嘴閥芯的運動速率，提高氣流的流速，進一步增強燃料的控制精度。滿足高速、多點噴射雙燃料發動機的需要。三、兩種燃料都有其獨立的內置電磁鐵和控制閥控制。I、雙燃料的混合比例可以通過發動機管理系統(ECU)任意調整和設定，滿足發動機工況的需要，提高發動機的升功率性。2、由於採用了內置電磁鐵和控制閥，使得控制系統更接近噴嘴，減輕了控制閥芯的質量，縮短控制閥的開啟和關閉時間，提升整個電控噴嘴總成的速率。3、同時由於採用內置電磁鐵和控制閥，減少能量損耗、降低燃料消耗率。四、混合室更接近噴嘴孔，利用液化或壓縮燃氣在混合室內膨脹過程中、吸收熱量來降低噴嘴總成及發動機的溫度，改善發動機尾氣排放。
圖I是Westport公司電控雙燃料噴嘴總成產品構造，圖中Diesel Needle一柴油閥芯，Gas Needle—燃氣閥芯，Gas In —進氣口，Diesel In —進油口，Diesel Return—柴油回油口，Diesel Needle Solenoid Actuator一柴油閥芯電磁控制器，Gas NeedleSolenoid Actuator一氣體閥芯電磁控制器。圖2是Westport公司另一種電控雙燃料噴嘴總成噴嘴部分構造，圖中NaturalGas Needle一天燃氣閥芯，Diesel Needle一柴油閥芯。圖3為本實用新型結構示意圖；圖4為圖3 A-A首I]面不意圖；圖5為圖3中I區域局部放大圖；圖6為圖5 B-B首I]面不意圖；圖7為圖3中II區域局部放大圖； 圖8為分離式油嘴結構示意圖。
具體實施方式
如圖3、4所示電控雙燃料噴嘴總成，其包括燃氣噴氣器、柴油噴油器和混合噴嘴偶件；所述燃氣噴氣器包括燃氣通道、進油通道、混合噴嘴閥芯10、混合噴嘴閥體9、燃氣液壓比例閥14、燃氣液壓電磁閥控制裝置和文丘裡管燃氣噴孔15 ;所述混合噴嘴閥芯10由燃氣液壓電磁閥控制裝置控制；所述柴油噴油器包括柴油通道、分離式油嘴偶件、柴油比例閥4和柴油電磁閥控制裝置； 所述混合噴嘴偶件包括設置在混合噴嘴閥芯10和混合噴嘴閥體9之間具有攪拌功能的混合室18和噴嘴噴孔；燃氣噴孔15和分離式油嘴偶件噴孔17均開口在所述混合室18中。如圖3、4、5、6所示所述混合噴嘴閥芯10上設置有進氣斜槽20，如圖5所示所述混合室18下方混合噴嘴閥體9上設置有導向中孔19。如圖7所述混合噴嘴閥芯10上端的燃氣液壓比例閥14設置油壓室21，利用油壓室21內的壓力來控制混合噴嘴閥芯10，油壓室21內的混合噴嘴閥芯10上端設置有噴嘴彈簧8 ;所述燃氣液壓比例閥14包括進油量孔22和回油量孔25，所述進油量孔22和回油量孔25與油壓室21相通。所述燃氣電磁閥控制裝置包括燃氣電磁鐵11、燃氣液壓控制閥12、燃氣液壓控制閥彈簧13 ;所述柴油電磁閥控制裝置包括電磁鐵I、控制閥3、控制閥彈簧2。所述燃氣液壓電磁控制裝置和柴油電磁閥控制裝置為內置式，分別設置在燃氣噴氣器、柴油噴油器中。如圖8所述柴油噴油器採用分離式油嘴結構，油嘴偶件與油嘴噴孔17分別設置在不同部件上，它們之間通過油道16連接。電控雙燃料噴嘴總成的工作方法，包括下述步驟(I)燃氣噴射燃氣電磁鐵11通電，電磁鐵產生的吸力克服燃氣液壓控制閥彈簧13力，燃氣液壓比例閥14工作，燃氣液壓控制閥12打開，混合噴嘴閥芯10在壓力燃氣的作用下，克服噴嘴彈簧8力向上運動，混合噴嘴閥芯10密封線脫離混合噴嘴閥體9密封座面，氣體噴出；當氣體在通過導向中孔19時，在混合噴嘴閥芯10上的進氣斜槽20的作用下迫使混合噴嘴閥芯10旋轉。控制區利用原柴油發動機上的高壓柴油，改變高壓柴油的功能，便其成為控制和潤滑源，利用小流量的高壓柴油來控制大流量燃氣的噴射。在燃氣液壓比例閥14上加工一個油壓室21，進油量孔22和回油量孔25，進油量孔22和回油量孔25的流量比例根據噴嘴總成的特性來定(一般回油量孔的流量是進油量孔的流量I. 5倍左右)。所述述大流量燃氣是通過小流量的包括高壓柴油的液壓油來控制，其控制過程如下(a)燃氣電磁鐵11未接通電源時，燃氣液壓控制閥12在彈簧力的作用下處於常閉狀態，液壓油通過進油油道16進入燃氣液壓比例閥14上的進油量孔22，混合噴嘴閥芯10上部油壓室21建立壓力，給混合噴嘴閥芯10 —個向下的壓力，噴嘴關閉；(b)當燃氣電磁鐵11通電工作時，燃氣液壓控制閥12密封座面打開，進油量孔22及油壓室21內的液壓油通過燃氣液壓比例閥12上的回油量孔25回油，油壓室21的壓力 下降，混合噴嘴閥芯10在壓力燃氣的作用下，克服作用在混合噴嘴閥芯10上的噴嘴彈簧8上的力，往上運動，從噴嘴口噴出燃料。上述的液壓油可以是低壓燃油，高壓燃油或潤滑油。(2)柴油噴射電磁鐵I通電，電磁鐵產生的吸力克服控制閥彈簧2力，燃油比例閥4工作，燃油控制閥3打開，油嘴閥芯7在燃油壓力的作用下，克服油嘴彈簧5力向左運動，油嘴閥芯密封線脫離油嘴閥體6密封座面，柴油通過油道16進入油嘴噴孔17噴入混合室。(3)柴油燃氣混合噴射當混合噴嘴閥芯10上升後，液化或高壓燃氣在通過文丘裡噴孔後，噴入混合室18內，由於燃氣的膨脹，燃氣流速增加，混合噴嘴閥芯10的旋轉速度得到提高，同時，進入混合室18內的氣流也隨即改變運動方向，由原來的直線氣流變成渦流氣流；在霧化柴油噴入過程中，不斷被渦流氣流衝擊攪拌，形成混合渦流氣流，從噴嘴噴孔中噴出。所述電控雙燃料噴嘴總成工作方式可以拆分為單獨的燃氣噴射器或柴油噴射器獨立工作。
權利要求1.電控雙燃料噴嘴總成，其特徵在於其包括燃氣噴氣器、柴油噴油器和混合噴嘴偶件； 所述燃氣噴氣器包括燃氣通道、進油通道、混合噴嘴閥芯、混合噴嘴閥體、燃氣液壓比例閥、燃氣液壓電磁閥控制裝置和文丘裡管燃氣噴孔；所述混合噴嘴閥芯由燃氣液壓電磁閥控制裝置控制； 所述柴油噴油器包括柴油通道、分離式油嘴偶件、柴油比例閥和柴油電磁閥控制裝置； 所述混合噴嘴偶件包括設置在混合噴嘴閥芯和混合噴嘴閥體之間具有攪拌功能的混合室和噴嘴噴孔；燃氣噴孔和分離式油嘴偶件噴孔均開口在所述混合室中。
2.根據權利要求I所述的電控雙燃料噴嘴總成，其特徵在於所述混合噴嘴閥芯上設置有進氣斜槽，所述混合室下方混合噴嘴閥體上設置有導向中孔。
3.根據權利要求I或2所述的電控雙燃料噴嘴總成，其特徵在於所述混合噴嘴閥芯上端的燃氣液壓比例閥設置油壓室，利用油壓室內的壓力來控制混合噴嘴閥芯，油壓室內的混合噴嘴閥芯上端設置有噴嘴彈簧；所述燃氣液壓比例閥包括進油量孔和回油量孔，所述進油量孔和回油量孔與油壓室相通。
4.根據權利要求I所述的電控雙燃料噴嘴總成，其特徵在於所述燃氣電磁閥控制裝置包括燃氣電磁鐵、燃氣液壓控制閥、燃氣液壓控制閥彈簧；所述柴油電磁閥控制裝置包括電磁鐵、控制閥、控制閥彈簧。
5.根據權利要求I或4所述的電控雙燃料噴嘴總成，其特徵在於所述燃氣液壓電磁閥控制裝置和柴油電磁閥控制裝置為內置式，分別設置在燃氣噴氣器、柴油噴油器中。
6.根據權利要求I所述的電控雙燃料噴嘴總成，其特徵在於所述柴油噴油器採用分離式油嘴結構，油嘴偶件與油嘴噴孔分別設置在不同部件上，它們之間通過油道連接。
專利摘要本實用新型公布了一種電控雙燃料噴嘴總成，包括燃氣噴氣器、柴油噴油器和混合噴嘴偶件；燃氣噴氣器包括燃氣通道、進油通道、混合噴嘴閥芯、混合噴嘴閥體、燃氣液壓比例閥、燃氣液壓電磁閥控制裝置和文丘裡管燃氣噴孔；混合噴嘴閥芯由燃氣液壓電磁閥控制裝置控制；混合噴嘴偶件包括設置在混合噴嘴閥芯和混合噴嘴閥體之間具有攪拌功能的混合室和噴嘴噴孔；燃氣噴孔和分離式油嘴偶件噴孔均開口在所述混合室中。電控雙燃料噴嘴總成的工作方法，包括燃氣噴射、柴油噴射和柴油燃氣混合噴射三種工作方式，實現了通過小流量液壓油控制大流量燃氣的控制過程。本實用新型具有燃料控制精確、燃料消耗率低、油氣混合充分、結構緊湊、加工方便等優點。
文檔編號F02M61/18GK202732187SQ20122036552
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者任一虎, 任好 申請人:任一虎, 任好