CN112253348B - 一种液体燃料内燃机及其液体燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于内燃机技术领域，公开了一种液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，包括：喷射基座、柔性管、喷头以及牵引机构；所述柔性管固定在所述喷射基座上，所述喷头与所述柔性管的第一端连通；所述牵引机构设置在所述喷射基座上，并与所述喷头相连。本发明提供的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置能够实现喷射角度的调整，从而可以跟随活塞的位置变化调整喷射角度。

Description

一种液体燃料内燃机及其液体燃料喷射装置

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及一种液体燃料内燃机及其液体燃料喷射装置。

背景技术

现有技术中，液体燃料内燃机的喷射装置的喷射角度均为固定的，为了喷雾雾化效果好同时避免湿壁，在喷射装置的喷嘴上进行了多孔设计，每个孔的方向各有差异，同时采用较高的喷射压力来达到目的。由于气缸的容积受活塞往复运动的影响时刻都在变化，固定角度的燃料喷射装置只能折衷取一个最佳喷射角度。但是，活塞位置在靠上的时候燃油容易喷射到活塞上形成油膜，进而导致燃烧不充分，甚至从活塞与缸筒间隙进入到油底壳造成机油稀释增多的现象。活塞位置在靠下的时候由于喷射的油雾集中在上方，未能与缸内气体进行很好的混合形成均质的可燃混合气体，造成后面的燃烧不均匀导致车辆油耗高甚至发动机爆震损坏。

发明内容

本发明提供一种液体燃料内燃机及其液体燃料喷射装置，解决现有技术中液体燃料内燃机的喷射装置易导致燃烧不充分，不均匀的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，包括：喷射基座、柔性管、喷头以及牵引机构；

所述柔性管固定在所述喷射基座上，所述喷头与所述柔性管的第一端连通；

所述牵引机构设置在所述喷射基座上，并与所述喷头相连。

进一步地，所述喷射基座内开设有流体通道，所述柔性管的第二端与所述流体通道连通。

进一步地，所述柔性管为波纹管。

进一步地，所述牵引机构包括：牵引绳以及驱动件；

所述牵引绳的第一端固定在所述喷头上，所述牵引绳的第二端与所述驱动件相连。

进一步地，所述柔性管的管身身上开设有支耳，所述牵引绳的第一端穿过所述支耳后固定在所述喷头上。

进一步地，所述驱动件包括：牵引线轮和牵引电机；

所述牵引绳的第二端缠绕在所述牵引线轮上，所述牵引线轮固定在所述牵引电机的转轴上。

进一步地，所述喷射基座上开设有牵引通道，所述牵引绳的绳体嵌于所述牵引通道内。

进一步地，所述装置还包括：喷射控制器以及活塞定位模块；

所述活塞定位模块和所述牵引机构分别与所述喷射控制器相连。

一种液体燃料内燃机，包括：液体内燃机主体、活塞定位模块以及所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置；

所述液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置固定在所述内燃机主体上，所述活塞定位模块设置在所述液体内燃机主体上；

所述活塞定位模块和所述牵引机构分别与所述液体内燃机主体的控制单元相连。

进一步地，所述活塞定位模块包括：曲轴相位传感器；

所述曲轴相位传感器设置在所述液体内燃机主体上，所述曲轴相位传感器与所述控制单元相连。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的液体燃料内燃机及其液体燃料喷射装置，适应液体内燃机的燃料喷射模式，设置一喷射基座用于连接上游液体燃料来源结构，并设置一柔性管以及与之相连的喷头，从而使得喷头能够在一定角度范围内偏转，从而使得调整燃料喷射角度的调整成为可能，完全避免了现有技术中无法调整喷射角度的缺陷；同时，为了实现喷头的喷射角度调整，在所述喷射基座上设置牵引机构与所述喷头相连，从而能够以所述喷射基座为支点进行喷射角度调整，从而能够适应活塞的位置，调整喷射角度，实现燃料的均匀混合和充分燃烧。

附图说明

图1为本发明实施例提供的液体燃料喷射装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的液体燃料内燃机的活塞高位状态结构示意图；

图3为本发明实施例提供的液体燃料内燃机的活塞低位状态结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种液体燃料内燃机及其液体燃料喷射装置，解决现有技术中液体燃料内燃机的喷射装置易导致燃烧不充分，不均匀的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，一种液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置1，包括：喷射基座11、柔性管12、喷头13以及牵引机构。

所述柔性管12固定在所述喷射基座11上，所述喷头13与所述柔性管12的第一端连通，从而使得所述喷头13可以在一定角度范围内偏转，从而使得喷射角度的调整成为可能。在此基础上，所述喷射基座上设置所述牵引机构，并与所述喷头13相连，从而能够通过操作所述牵引机构，以所述喷射基座11为支点主动调整喷射角度，从而使得液体燃料在内燃机内与空气均匀混合，充分燃烧。

为了实现高集成性的布置，所述喷射基座11内开设有流体通道，所述柔性管12的第二端与所述流体通道连通；一方面，形成贯通的流体通路，便于燃料的输送；另一方面，使得柔性管12的长度可处于相对较短的状态，即仅需要维持所述喷头13的偏转幅度需求，而不需要太长，避免柔性结构件的本身不稳定性导致与安装环境的其它结构件碰撞，等问题。

同时值得说明的是，本实施例中，由于角度调整是主动地，那么在牵引机构动作后，所述喷头13会被拉动而偏转，直至到达目标角度；当活塞位置高低位变化后，所述喷头13的角度需要复位，以满足喷射角度的需求。

鉴于此，本实施例中，在需要复位时释放所述牵引机构的牵引力，通过所述柔性管12内的燃料流的流体压力，背离牵引方向促使所述柔性管12复位；其中，所述牵引机构的释放并不是开放性的，而是按照初始牵引的幅度释放，一旦所述柔性管12复位后，将不会继续在流体压力的作用下沿复位方向偏转，从而保证喷射角度调整的可靠性。

当然，本实施例利用流体压力促使复位的机制，因此将初始喷射角度设置为适配活塞在某一极限位置的状态下进行的；具体来说，本实施例中，将活塞位于高位时，此时的较好的喷射角度为初始角度；同时，为了避免柔性管12的疲劳形变效应，以所述柔性管12的平直状态为初始状态；这种初始状态的设定，也能够一定程度上降低流体压力推动复位时，到达极限，降低对牵引机构的拉扯，迅速恢复稳态，尤其适合在高频操作。

另一方面，为了保证角度调整效率和状态稳定性，以及在高频操作下的稳态时效，可以将牵引机构从两个相对称的方向固定在所述喷头13上，从而两个方向配合实现角度调整和复位的主动操作，提升操作效率和可靠性，降低通过管内流体压力自然复位的随意性。

一般来说，所述柔性管12为波纹管。

本实施例中，所述喷射基座11也可作为衔接上游供燃料设备的结构件，除了固定所述柔性管12之外，还承担了燃料输送的功能；因此，可将所述喷射基座11主体设置成管型结构；相应的，在管型结构的内部通道处设置与所述柔性管12的导流衔接部，所述导流衔接部的的流道方向与所述柔性管12的流道方向大致相同；同时，所述导流衔接部的的流道的末段内径与所述柔性管12的内径基本一致；以降低流体动静压力转换导致的柔性管12振动；保证喷射角度的可靠性。

本实施例中，所述牵引机构包括：牵引绳14以及驱动件15；所述牵引绳14的第一端固定在所述喷头13上，所述牵引绳14的第二端与所述驱动件15相连。

也就是说，通过柔性的牵引绳14实现牵引，拉动所述喷头13，进而通过所述柔性管12的跟随形变调整所述喷头13的喷射角度。由于所述牵引绳14的柔性属性，使得牵引动作的方向性顺畅，能够更好地适应相对狭小的空间。

配合所述柔性管12的形变过程，所述柔性管12的管身身上开设有支耳，所述牵引绳14的第一端穿过所述支耳后固定在所述喷头13上；从而在牵引绳14拉动时，所述牵引绳14的拉力大致沿着所述柔性管12的形变方向，从而形变在整个所述柔性管12上产生，均匀分布，从而使得角度调整更为顺畅，复位振动幅度也较小，从而能够更快的达到稳态。

相配合的，所述驱动件15包括：牵引线轮和牵引电机；所述牵引绳14的第二端缠绕在所述牵引线轮上，所述牵引线轮固定在所述牵引电机的转轴上，所述牵引电机固定在所述喷射基座11上，从而形成以所述喷射基座11的独立的施力结构，保证角度施力的可靠性。

在进行角度调整时，通过所述牵引电机的正反转带动所述牵引线轮收放线，从而拉紧或者释放所述牵引绳14，实现角度调整和复位。

当然，也可以采用气缸等伸缩件直接牵引或者释放所述牵引绳；当然还可以是其它可电控的驱动元件。

为了保证牵引机构的可靠性，所述喷射基座11上开设有牵引通道，所述牵引绳的绳体嵌于所述牵引通道内；还能够避免各种油污，灰尘等对牵引绳14移动性能的影响。

本实施例中，所述喷射装置可以是一个独立控制结构；因此，所述装置还包括：喷射控制器以及活塞定位模块；所述活塞定位模块和所述牵引机构分别与所述喷射控制器相连。通过所述活塞定位模块实时获取活塞的位置信息，回传给所述喷射控制器，所述喷射控制器控制所述牵引机构动作执行牵引绳的拉扯和释放，实现自动控制喷射角度的调整。

一般来说，可通过控制所述牵引电机的转动周期或者所述牵引线轮的圈数实现牵引幅度的调整，可在所述牵引线路上设置编码器监测转动圈数，所述编码器与所述喷射控制器相连。

参见图2和图3，本实施例还提供了所述喷射装置装配到内燃机上的实施方案。

一种液体燃料内燃机，包括：液体内燃机主体4、活塞定位模块3以及所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置1；所述液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置1固定在所述内燃机主体4的缸盖上，所述活塞定位模块3设置在所述液体内燃机主体4上；所述活塞定位模块3和所述牵引机构分别与所述液体内燃机主体4的控制单元2相连。

也就是以所述液体内燃机主体4的控制单元2为控制器组建所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置1的控制环路；便于集成化设置。

本实施例中，所述活塞定位模块3包括：曲轴相位传感器；所述曲轴相位传感器设置在所述液体内燃机主体4上，所述曲轴相位传感器与所述控制单元2相连。即，通过曲轴相位传感器实时检测曲轴相位信号盘7的限位间接判断所述活塞5的高低位；值得说明的是，所述曲轴相位信号盘7上开设有不同形态的齿，用以表征不同的相位，所述活塞5动作，推动曲轴6拉动所述曲轴相位信号盘7转动，从而表征活塞5的位置。

本实施例中，所述喷射基座11与开设在所述液体内燃机主体4的缸盖上的孔过盈配合，实现良好密封。

参见图1，图2和图3，在所述活塞5处于高低位时，喷射的燃料雾16的高度呈现明显的差别，始终处于较好的位置，便于充分燃烧。

值得说明的是，本实施中，曲轴相位传感器通过检测曲轴相位信号盘上齿的形状来判断曲轴转角，进而判断活塞的上下位置，从而通过驱动件调整牵引绳长度导致柔性管12发生弯曲，进一步调整喷头13的喷射角度，结构较为简单，在能够保证气缸的密封性效果的同时，进一步实现燃料喷射角度可以随着所述活塞5位置而改变进行无级调节，避免了所述活塞5高位位的燃油湿壁及机油稀释，同时有助于活塞低位燃料与空气的均匀混合，有助于充分燃烧，进而提升了发动机的动力性和经济性，降低了油耗。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的液体燃料内燃机及其液体燃料喷射装置，适应液体内燃机的燃料喷射模式，设置一喷射基座用于连接上游液体燃料来源结构，并设置一柔性管以及与之相连的喷头，从而使得喷头能够在一定角度范围内偏转，从而使得调整燃料喷射角度的调整成为可能，完全避免了现有技术中无法调整喷射角度的缺陷；同时，为了实现喷头的喷射角度调整，在所述喷射基座上设置牵引机构与所述喷头相连，从而能够以所述喷射基座为支点进行喷射角度调整，从而能够适应活塞的位置，调整喷射角度，实现燃料的均匀混合和充分燃烧。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，其特征在于，包括：喷射基座、柔性管、喷头以及牵引机构；

所述柔性管固定在所述喷射基座上，所述喷头与所述柔性管的第一端连通；

所述牵引机构设置在所述喷射基座上，并与所述喷头相连；

所述牵引机构包括：牵引绳以及驱动件；

所述牵引绳的第一端固定在所述喷头上，所述牵引绳的第二端与所述驱动件相连。

2.如权利要求1所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，其特征在于，所述喷射基座内开设有流体通道，所述柔性管的第二端与所述流体通道连通。

3.如权利要求1所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，其特征在于，所述柔性管为波纹管。

4.如权利要求1所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，其特征在于，所述柔性管的管身身上开设有支耳，所述牵引绳的第一端穿过所述支耳后固定在所述喷头上。

5.如权利要求1所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，其特征在于，所述驱动件包括：牵引线轮和牵引电机；

所述牵引绳的第二端缠绕在所述牵引线轮上，所述牵引线轮固定在所述牵引电机的转轴上。

6.如权利要求1所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，其特征在于，所述喷射基座上开设有牵引通道，所述牵引绳的绳体嵌于所述牵引通道内。

7.如权利要求1所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置，其特征在于，所述装置还包括：喷射控制器以及活塞定位模块；

所述活塞定位模块和所述牵引机构分别与所述喷射控制器相连。

8.一种液体燃料内燃机，其特征在于，包括：液体内燃机主体、活塞定位模块以及如权利要求1～7任一项所述的液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置；

所述液体燃料内燃机用液体燃料喷射装置固定在所述内燃机主体上，所述活塞定位模块设置在所述液体内燃机主体上；

所述活塞定位模块和所述牵引机构分别与所述液体内燃机主体的控制单元相连。

9.如权利要求8所述的液体燃料内燃机，其特征在于，所述活塞定位模块包括：曲轴相位传感器；

所述曲轴相位传感器设置在所述液体内燃机主体上，所述曲轴相位传感器与所述控制单元相连。

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