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CN110454301A - 一种喷射角度可变的气体燃料喷射器 - Google Patents

一种喷射角度可变的气体燃料喷射器 Download PDF

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CN110454301A CN201910664001.9A CN201910664001A CN110454301A CN 110454301 A CN110454301 A CN 110454301A CN 201910664001 A CN201910664001 A CN 201910664001A CN 110454301 A CN110454301 A CN 110454301A
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张兰春
章嘉晶
王天波
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Jiangsu University of Technology
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Jiangsu University of Technology
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Abstract

本发明为一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，包括主喷射器和副喷射器，所述主喷射器下方连接有与所述主喷射器的出气口连通的偏移喷管，所述偏移喷管上侧壁设有连接口，所述连接口与所述副喷射器的出气口连通，所述主喷射器和副喷射器上均设有进气口，所述主喷射器在偏移喷管内的喷射方向与所述副喷射器在偏移喷管内的喷射方向大于0°小于180°。本发明可以增加气体燃料与空气的接触面、提高可燃混合气形成速率达到最佳掺混效果，改善发动机全工况范围内掺混效果优化的问题。

Description

一种喷射角度可变的气体燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种喷射角度可变的电控燃气喷射器，属于气体燃料发动机燃料供给装置结构设计技术领域。
背景技术
随着科技发展，各国工业水平的不断提高，空气污染控制和能源供应安全已日益成为工业化国家面临的两个基本问题。压缩天然气(CNG)主要由甲烷组成，由于其H/C比高，研究辛烷值高(约130)，被认为是最有前景的替代燃料之一。此外，天然气的可燃极限相对较宽，与化学计量的汽油机相比，稀薄条件下的较低峰值燃烧温度降低了CNG发动机的爆震倾向，从而可以通过增加增压压力来提高相同排量发动机的功率。因此，具有高压缩比、稀薄燃烧混合气或高废气再循环的CNG发动机应在扭矩、功率方面优于汽油发动机，并且可以显著减少污染物排放。
然而，现阶段气体燃料发动机，尤其是压缩天然气发动机大多是基于传统汽、柴油机改制而来，简单地将供油系统替换成供气系统，即便是当前最新的第三代缸外喷射系统和第四代缸内高压直喷系统，其供气系统的终端，即气体燃料喷射装置，仍然采用电磁铁作为驱动部件，生产厂家主要有美国DELPHI、加拿大IMPCO、德国BOSCH以及韩国HANA公司。一般地，对于液体燃料喷射器，采用电磁铁作为驱动器是可行的，因为液体燃料在喷射器的阀门阀座之间形成了一定的油膜，一定程度上可以吸收电磁铁驱动方式带来的撞击反弹，当今最常见的喷油器正是采用这种驱动形式。然而，对于气体燃料，因为阀门与阀座之间缺少了液体燃料的润滑缓冲作用。发动机缸内掺混效果易受到发动机转速、负荷的影响。
理论上，不同发动机工况下，配置不同的喷射装置结构、布置方案、喷射策略等的组合方案，才能实现缸内掺混效果在各工况下均达到最优。然而，针对各工况来实时改变喷射装置结构、布置方案、燃烧室结构等时不变因素是不切实际的。因此，需要设计一种喷射角度可变的燃气喷射器，根据发动机不同工况条件，实时改变燃气喷射角度，补偿发动机转速、负荷等对掺混效果的影响，最终保证发动机全工况下掺混效果最优。
发明内容
本发明为了提供一种角度可以变化的喷射装置，本发明提供了一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，包括主喷射器和副喷射器，所述主喷射器下方连接有与所述主喷射器的出气口连通的偏移喷管，所述偏移喷管上侧壁设有连接口，所述连接口与所述副喷射器的出气口连通，所述主喷射器和副喷射器上均设有进气口，所述主喷射器在偏移喷管内的喷射方向与所述副喷射器在偏移喷管内的喷射方向大于0°小于180°。
作为优选，所述主喷射器和副喷射器均包括具有流体通道的阀座，所述阀座内设有用于控制流体通道的通断的阀芯组件。
进一步地，所述阀芯组件包括设置在阀座内的电磁线圈，所述电磁线圈内滑动设有极靴，所述极靴与阀芯连接，所述阀芯设置在所述流体通道内。电磁线圈与极靴配合，从而控制阀芯工作。所述阀芯用于与出气口配合，控制出气口的通断。
作为优选，所述主喷射器的阀座内还设有复位弹簧，所述复位弹簧一端与阀芯连接，另一端抵住所述阀座的内壁。当不通电时，复位弹簧顶住阀芯，使阀芯复位抵住阀座内的出气口。
进一步地，所述阀座上靠近所述极靴的一端设有进线孔。进线孔内通入连接线线与电磁线圈连接。
作为优选，所述主喷射器在偏移喷管内的喷射方向与所述副喷射器在偏移喷管内的喷射方向相互垂直。副喷射器与主喷射器喷射方向垂直更加有利于改变主喷射器喷射方向，从而增加气体燃料与空气接触面。
有益效果：本发明提出的可实现喷射角度可变的气动二元矢量喷射器；基于矢量喷射技术，汽车电子控制单元(ECU)根据发动机不同工况，调节二次流喷射时间实时改变主流喷射角度，可以增加气体燃料与空气的接触面、提高可燃混合气形成速率从而达到各工况下的最佳掺混效果，改善发动机全工况范围内掺混效果优化的问题，进一步提高气体燃料发动机的动力性和经济性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明主喷射器剖视图；
图3为本发明副喷射器剖视图；
1、主喷射器；2、副喷射器；3、管道；4、进气口；5、出气口；6、电磁线圈；7、阀芯；8、进线孔；9、极靴；10、偏移喷管；11、复位弹簧；12、阀座；13、连接口
具体实施方式
如图1所示，一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，包括主喷射器1和副喷射器2，所述主喷射器1下方连接有与所述主喷射器1的出气口5连通的偏移喷管10，所述偏移喷管10上侧壁设有连接口13，所述连接口13与所述副喷射器2的出气口5连通，所述主喷射器1和副喷射器2上均设有进气口4，所述主喷射器1在偏移喷管10内的喷射方向与所述副喷射器2在偏移喷管10内的喷射方向大于0°小于180°。本实施例以主喷射器1在偏移喷管10内的喷射方向与所述副喷射器2在偏移喷管10内的喷射方向相互垂直进行说明。如图2和3所示，所述主喷射器1和副喷射器2均包括具有流体通道的阀座12，所述阀座12内设有用于控制流体通道的通断的阀芯组件。所述阀芯组件包括设置在阀座12内的电磁线圈6，所述电磁线圈6内滑动设有极靴9，所述极靴9与阀芯7连接，所述阀芯7设置在所述流体通道内。如图2所示，所述主喷射器1的阀座12内还设有复位弹簧11，所述复位弹簧11一端与阀芯7连接，另一端抵住所述阀座12的内壁。所述阀座12上靠近所述极靴9的一端设有进线孔8。
工作原理：对主喷射器1通电，电磁线圈6开始工作，极靴9与电磁线圈6产生电磁力，电磁力对极靴9产生作用力，由于极靴9与阀芯7连接，阀芯7克服复位弹簧11的力向复位弹簧11压缩方向运动，此时出气口5开启，燃气从进气口4进入，然后再从出气口5流出直至流到偏移喷管10内，副喷射器2通电电磁线圈6产生磁力，使得极靴9往上运动，带动阀芯7往上运动，从而进气口4打开，燃气从进气口4进入，然后从出气口5出去，进入偏移喷管10，副喷射器2和主喷射器1的燃气均喷射到偏移喷管10内，由于主喷射器1在偏移喷管10内的喷射方向与副喷射器2在偏移喷管10内的喷射方向相互垂直，副喷射器2的气流对主喷射器1的气流造成角度偏移，从而控制射流撞击燃烧室壁面时的法向速度、产生的角度及射流从出口处直至撞击点间的自由行程，最终达到增加气体燃料与空气的接触面、提高混合气形成速率的目的，实现发动机掺混效果的全工况最优化。

Claims (6)

1.一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，其特征在于：包括主喷射器(1)和副喷射器(2)，所述主喷射器(1)下方连接有与所述主喷射器(1)的出气口(5)连通的偏移喷管(10)，所述偏移喷管(10)上侧壁设有连接口(13)，所述连接口(13)与所述副喷射器(2)的出气口(5)连通，所述主喷射器(1)和副喷射器(2)上均设有进气口(4)，所述主喷射器(1)在偏移喷管(10)内的喷射方向与所述副喷射器(2)在偏移喷管(10)内的喷射方向大于0°小于180°。
2.根据权利要求1所述的一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，其特征在于：所述主喷射器(1)和副喷射器(2)均包括具有流体通道的阀座(12)，所述阀座(12)内设有用于控制流体通道的通断的阀芯组件。
3.根据权利要求2所述的一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，其特征在于：所述阀芯组件包括设置在阀座(12)内的电磁线圈(6)，所述电磁线圈(6)内滑动设有极靴(9)，所述极靴(9)与阀芯(7)连接，所述阀芯(7)设置在所述流体通道内。
4.根据权利要求3所述的一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，其特征在于：所述主喷射器(1)的阀座(12)内还设有复位弹簧(11)，所述复位弹簧(11)一端与阀芯(7)连接，另一端抵住所述阀座(12)的内壁。
5.根据权利要求1所述的一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，其特征在于：所述阀座(12)上靠近所述极靴(9)的一端设有进线孔(8)。
6.根据权利要求1所述的一种喷射角度可变的气体燃料喷射器，其特征在于：所述主喷射器(1)在偏移喷管(10)内的喷射方向与所述副喷射器(2)在偏移喷管(10)内的喷射方向相互垂直。
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