CN110118137A - 一种气体燃料喷射*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于内燃机燃料喷射***技术领域，具体涉及一种气体燃料喷射***。该气体燃料喷射***，包括喷射器、油箱、两位三通阀、液压共轨和气轨，所述喷射器上的气孔通过中间体上连通的通孔与气轨连通，喷射器位于阀体上的针阀控制腔通过中间体上连通的进油孔与两位三通阀连通，所述两位三通阀与油箱和液压共轨连通，所述气轨和液压共轨分别通过平衡阀与气源连通。其有益效果是：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；可实现压缩天然气的定时、定量、多次的准确喷射；结构简单，加工方便，降低了生产成本；液化天然气的存储可以极大的增加车辆的续航里程，为天然气发动机的推广提供了有利条件。
Description
技术领域
本发明属于内燃机燃料喷射***技术领域，具体涉及一种气体燃料喷射***。
背景技术
传统的车辆动力***，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***的结构设计较为复杂，生产的成本很高，且喷射***在控制压缩天然气的喷射量时，存在比较大的波动。气体燃料在存储时，需要占用较大的体积，应用于车辆动力时，往往面临续航里程短的问题，如将气体燃料以液化形式进行存储，将大大减少储存时占用的体积，增加车辆的续航里程。
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***。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种气体燃料喷射***，包括喷射器、油箱、两位三通阀、液压共轨和气轨，所述喷射器上的气孔通过中间体上连通的通孔与气轨连通，喷射器位于阀体上的针阀控制腔通过中间体上连通的进油孔与两位三通阀连通，所述两位三通阀与油箱和液压共轨连通，所述气轨和液压共轨分别通过平衡阀与气源连通。
进一步，所述油箱与液压共轨之间连通有高压泵和增压泵。
进一步，所述气源包括液化天然气和压缩天然气。
进一步，所述液化天然气储存至LNG罐中，LNG罐通过低温泵经截止阀和泄压阀与气化器连通，气化器通过缓冲器与平衡阀连通。
进一步，所述LNG罐上设有放气阀，LNG罐与气化器之间连通有增压器，LNG罐与增压器连通的管路上设有单向阀，增压器与气化器连通的管路上设有压力转换器。
进一步，所述压缩天然气通过CNG罐储存，CNG罐通过平衡阀分别与液压共轨和气轨连通。
本发明的有益效果是：气体燃料喷射***为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；气体燃料喷射***通过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；液化天然气的存储可以极大的增加车辆的续航里程，为天然气发动机的推广提供了有利条件。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明采用液化天然气的气体燃料喷射***工作原理图；
附图2为本发明采用压缩天然气的气体燃料喷射***工作原理图。
图中，001喷射器，1阀体，2针阀，3中间体，4针阀弹簧，5喷射腔，6气孔，7针阀控制腔，8进油孔，9油箱，10喷孔，11两位三通阀，12第一通道，13第二通道，14第三通道，15增压泵，16高压泵，17液压共轨，18气轨，19平衡阀，20缓冲器，21气化器，22压力转换器，23泄压阀，24截止阀，25增压器，26低温泵，27单向阀，28 LNG罐，29放气阀，30 CNG罐。
具体实施方式
附图1、2为本发明的一种具体实施例。该发明一种气体燃料喷射***，包括喷射器001、油箱9、两位三通阀11、液压共轨17和气轨18，所述喷射器001上的气孔6通过中间体3上连通的通孔与气轨18连通，喷射器001位于阀体1上的针阀控制腔7通过中间体3上连通的进油孔8与两位三通阀11连通，所述两位三通阀11与油箱9和液压共轨17连通，所述气轨18和液压共轨17分别通过平衡阀19与气源连通。
进一步，所述油箱9与液压共轨17之间连通有高压泵16和增压泵15。
进一步，所述气源包括液化天然气和压缩天然气。
进一步，所述液化天然气储存至LNG罐28中，LNG罐28通过低温泵26经截止阀24和泄压阀23与气化器21连通，气化器21通过缓冲器20与平衡阀19连通。
进一步，所述LNG罐28上设有放气阀29，LNG罐28与气化器21之间连通有增压器25，LNG罐28与增压器25连通的管路上设有单向阀27，增压器25与气化器21连通的管路上设有压力转换器22。
进一步，所述压缩天然气通过CNG罐30储存，CNG罐30通过平衡阀19分别与液压共轨17和气轨18连通。
该发明一种气体燃料喷射***，设置低温泵26，将LNG罐28中的液化天然气泵出，输送至气化器21，在气化器21中，液化天然气转换为压缩天然气，存储在缓冲器20中。
气体燃料喷射***中，设置增压器25，气化器21中的压缩天然气，经压力转换器22转化后，进入增压器25。当LNG罐28中压力较低时，增压器25中的压缩天然气推动单向阀27开启，压缩天然气进入LNG罐28中，为LNG罐28增压。当LNG罐28中的压力过大时，放气阀29开启，降低LNG罐28中的压力。
气体燃料喷射***中，低温泵26与气化器21之间设置截止阀24和泄压阀23，当发动机停止工作时，关闭截止阀24。当管路中压力过大时，泄压阀23开启。当截止阀24关闭时，截止阀24至气化器21之间的液化天然气被气化时，气化的高压气体从泄压阀23中排出。
气体燃料喷射***中，设置平衡阀19，压缩天然气和液压共轨17中的液压油均通入平衡阀19，使压缩天然气和液压油稳定在规定的压差范围内，保证压缩天然气喷射控制的准确性。
气体燃料喷射***中，油箱9中的液体可以为柴油，机油，液压油及其他可控压力的液体，本文为表述方便，以液压油方式来表述说明。油箱9中的液压油经增压泵15增压后，输送给高压泵16，加压后泵送给液压共轨17。
发动机工作时，低温泵26将液化天然气从LNG罐28中泵出，经气化器21气化，缓冲器20稳定，平衡阀19平衡后，压缩天然气输送至气轨18，压缩天然气经管路、气孔6，输送至喷射器001中的喷射腔5。增压泵15将液压油从油箱9中泵出，经高压泵16加压后，输送给液压共轨17，液压油再经管路、两位三通阀11、进油口8，输送至针阀控制腔7中。当两位三通阀11断电时，第一通道12与第三通道14相连接，针阀2上端的液压力与针阀弹簧4弹簧力的合力，大于针阀2下端的气压力，针阀2被压紧于阀体1内部的密封锥面上。当两位三通阀11通电时，第一通道12与第二通道13相接通，针阀控制腔7中的液压油流向油箱9中，针阀控制腔7内压力迅速降低，当针阀2上部液压力与弹簧力的合力，小于针阀2下部气压力时，针阀2向上运动，喷射腔5与喷孔10相通，压缩天然气通过喷孔10喷入发动机燃烧室中，被点燃装置点燃后，发动机燃烧做功。当两位三通阀11断电时，第一通道12与第三通道14相连接，针阀控制腔7内液压力迅速升高，针阀2上端的液压力与弹簧力的合力，大于针阀2下端的气压力，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5与喷孔10隔离，压缩天然气停止喷射。
本发明涉及到的气体燃料喷射***中，天然气不仅可以以液化天然气方式存储，还可以以压缩天然气方式存储。压缩天然气存储在CNG罐30中，在发动机工作时，CNG罐30中的压缩天然气，经平衡阀19平衡后，输送至气轨18中，喷射***的工作原理与上文表述内容相同。
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 (6)
1.一种气体燃料喷射***，包括喷射器、油箱、两位三通阀、液压共轨和气轨，其特征在于，所述喷射器上的气孔通过中间体上连通的通孔与气轨连通，喷射器位于阀体上的针阀控制腔通过中间体上连通的进油孔与两位三通阀连通，所述两位三通阀与油箱和液压共轨连通，所述气轨和液压共轨分别通过平衡阀与气源连通。
2.根据权利要求1所述的一种气体燃料喷射***，其特征在于：所述油箱与液压共轨之间连通有高压泵和增压泵。
3.根据权利要求1所述的一种气体燃料喷射***，其特征在于：所述气源包括液化天然气和压缩天然气。
4.根据权利要求3所述的一种气体燃料喷射***，其特征在于：所述液化天然气储存至LNG罐中，LNG罐通过低温泵经截止阀和泄压阀与气化器连通，气化器通过缓冲器与平衡阀连通。
5.根据权利要求4所述的一种气体燃料喷射***，其特征在于：所述LNG罐上设有放气阀，LNG罐与气化器之间连通有增压器，LNG罐与增压器连通的管路上设有单向阀，增压器与气化器连通的管路上设有压力转换器。
6.根据权利要求3所述的一种气体燃料喷射***，其特征在于：所述压缩天然气通过CNG罐储存，CNG罐通过平衡阀分别与液压共轨和气轨连通。
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