CN114109683B - 一种低碳燃料喷射装置及发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种低碳燃料喷射装置及发动机。该低碳燃料喷射装置包括壳体、电磁阀、以及依次设置于壳体内的密封件、套筒、阀杆、挡塞、针阀和弹性件，所述壳体与其内部部件配合形成液压驱动腔、燃料控制腔、燃料收集腔和喷射腔，电磁阀用于打开或关闭中压液压油入口与液压驱动腔之间的连通；当阀杆与挡塞配合用于打开或关闭燃料控制腔与高压燃料入口之间的连通；套筒和容纳腔的内壁配合形成用于连通燃料收集腔和燃料控制腔的流通通道，套筒能够相对于容纳腔滑动以打开或关闭流通通道；针阀配合弹性件与阀杆滑动配合，以打开或关闭喷射腔与容纳腔出口之间的连通，解决低闪点、低粘度燃料的密封润滑问题及安全使用问题。

Description

一种低碳燃料喷射装置及发动机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种低碳燃料喷射装置及发动机。
背景技术
当前随着发动机对温室气体减排的迫切需求，甲醇、氨等低碳或零碳替代燃料使用受到越来越强烈的关注。与传统柴油燃料相比，甲醇、氨等低碳、零碳燃料具有显著的低闪点、低粘度、强腐蚀等特性。上述特性导致低碳、零碳燃料喷射***需要解决密封、润滑问题、安全使用问题、泄漏探测问题等一系列工程难题。
因此，亟待需要一种低碳燃料喷射装置以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种低碳燃料喷射装置，能够解决低闪点、低粘度燃料的密封润滑问题及安全使用问题。
本发明的另一个目的在于提供一种发动机，通过应用上述低碳燃料喷射装置，能够解决低闪点、低粘度燃料的密封润滑问题及安全使用问题，同时能够满足大功率发动机对于使用低碳燃料的安全、快速、高效及可靠的喷射需求。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
第一方面，提供了一种低碳燃料喷射装置，包括壳体、电磁阀、密封件、套筒、阀杆、挡塞、针阀和弹性件，所述壳体内开设有贯穿所述壳体的容纳腔；所述壳体的侧壁上开设有高压燃料入口、中压液压油入口和低压燃料出口，所述高压燃料入口、所述中压液压油入口和所述低压燃料出口均与所述容纳腔相连通；
所述密封件、所述套筒、所述阀杆、所述挡塞和所述针阀依次设置于所述容纳腔内并配合形成液压驱动腔、燃料控制腔、燃料收集腔和喷射腔，所述液压驱动腔能够与所述中压液压油入口相连通，所述燃料控制腔能够与所述高压燃料入口相连通，所述燃料收集腔能够与所述燃料控制腔相连通，所述燃料收集腔保持与所述低压燃料出口相连通，所述喷射腔保持与所述高压燃料入口相连通；
所述电磁阀用于打开或关闭所述中压液压油入口与所述液压驱动腔之间的连通；
所述挡塞固定于所述密封件端部并位于所述套筒内，所述阀杆可滑动地穿设于所述套筒内，当所述阀杆与所述挡塞抵接时关闭所述燃料控制腔与所述高压燃料入口之间的连通，当所述阀杆与所述挡塞间隔设置时打开所述燃料控制腔与所述高压燃料入口之间的连通；
所述套筒和所述容纳腔的内壁配合形成用于连通所述燃料收集腔和所述燃料控制腔的流通通道，所述套筒能够相对于所述容纳腔滑动以打开或关闭所述流通通道；
所述针阀配合所述弹性件与所述阀杆滑动配合，以打开或关闭所述喷射腔与所述容纳腔出口之间的连通。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述阀杆的端部、所述套筒的内壁以及所述挡塞的外壁配合形成所述燃料控制腔；所述套筒下端端部与所述容纳腔的第一限位面配合形成所述燃料收集腔；
所述套筒的侧壁上开设有第一通孔，所述套筒的外壁上开设有的第一凹槽，所述容纳腔的内壁上开设有第二凹槽，所述第一通孔、所述第一凹槽、所述第二凹槽配合形成所述流通通道，所述第一凹槽的下端与所述燃料收集腔相连通，其上端能够通过所述第二凹槽与所述第一通孔相连通。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述低碳燃料喷射装置还包括定位件，所述定位件上开设有第二通孔，所述定位件的端部与所述第一凹槽相配合，且所述第二通孔的一端与所述第一凹槽相连通，其另一端与所述低压燃料出口相连通。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述套筒、所述阀杆和所述针阀上均开设有燃料通路，所述燃料通路用于连通所述喷射腔和所述高压燃料入口；
所述套筒的侧壁上开设有第三通孔、所述阀杆上开设有第一燃料通路、所述针阀上开设有第二燃料通路，所述第三通孔、所述第一燃料通路、所述第二燃料通路相连通形成所述燃料通路。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述第一燃料通路包括入口、第一出口和第二出口，所述入口的延伸方向与所述阀杆的轴线方向垂直，所述入口与所述第三通孔相连通，所述第一出口和所述第二出口分别设于所述阀杆轴线方向的两端，所述第一出口能够与所述燃料控制腔相连通，所述第二出口保持与所述第二燃料通路相连通；
所述第二燃料通路包括第一流道和第二流道，所述第一流道与所述第二出口相连通，所述第二流道用于连通所述第一流道和所述喷射腔。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述第二流道与所述第一流道呈夹角设置，且多个所述第二流道以所述针阀的轴线为中心呈圆形间隔设置。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述针阀与所述容纳腔的配合直径D1大于所述针阀与所述阀杆的配合直径D2。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述阀杆与所述套筒的配合直径D3大于所述套筒与所述挡塞的配合直径D4。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述阀杆与所述套筒的配合直径D3大于所述针阀与所述容纳腔的配合直径D1。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述套筒的上端端部开设有第三凹槽；所述阀杆的上端端部开设有第四凹槽。
作为所述的低碳燃料喷射装置的可选方案，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第二壳体与所述第一壳体可拆卸连接，所述高压燃料入口、所述中压液压油入口和所述低压燃料出口均成型于所述第一壳体上，所述弹性件被压缩于所述针阀和所述第一壳体内的限位面之间，所述针阀与所述第二壳体配合形成所述喷射腔。
第二方面，提供了一种发动机，包括如上所述的低碳燃料喷射装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的低碳燃料喷射装置，包括壳体、电磁阀、密封件、套筒、阀杆、挡塞、针阀和弹性件，密封件、套筒、阀杆、挡塞和针阀依次设置于容纳腔内并配合形成液压驱动腔、燃料控制腔、燃料收集腔和喷射腔，电磁阀用于打开或关闭中压液压油入口与液压驱动腔之间的连通；挡塞固定于密封件端部并位于套筒内，阀杆可滑动地穿设于套筒内，当阀杆与挡塞抵接时关闭燃料控制腔与高压燃料入口之间的连通，当阀杆与挡塞间隔设置时打开燃料控制腔与高压燃料入口之间的连通；套筒和容纳腔的内壁配合形成用于连通燃料收集腔和燃料控制腔的流通通道，套筒能够相对于容纳腔滑动以打开或关闭流通通道；针阀配合弹性件与阀杆滑动配合，以打开或关闭喷射腔与容纳腔出口之间的连通。所述低碳燃料喷射装置能够解决低闪点、低粘度燃料的密封润滑问题及安全使用问题。
本发明提供的发动机，通过应用上述低碳燃料喷射装置，能够解决低闪点、低粘度燃料的密封润滑问题及安全使用问题，同时能够满足大功率发动机对于使用低碳燃料的安全、快速、高效及可靠的喷射需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1中B处的局部放大图；
图4为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置首次通入液压油的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置首次通入燃料的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置初始等待喷射状态的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置中套筒运行至下限位时的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置中阀杆运行至上限位时的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置中针阀运行至上限位时的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的低碳燃料喷射装置中套筒运行至上限位时的结构示意图。
附图标记：
100、液压驱动腔；200、燃料控制腔；300、燃料收集腔；400、喷射腔；
1、壳体；11、第一壳体；111、高压燃料入口；112、中压液压油入口；113、低压燃料出口；114、第二凹槽；12、第二壳体；13、连接件；
2、电磁阀；
3、密封件；
4、套筒；41、第一通孔；42、第一凹槽；43、第三通孔；
5、阀杆；51、入口；52、第一出口；53、第二出口；
6、挡塞；
7、针阀；71、第一流道；72、第二流道；
8、弹性件；
9、定位件；
10、喷嘴组件；101、喷嘴；102、喷嘴连接件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-图3所示，本实施例提供的低碳燃料喷射装置，包括壳体1、电磁阀2、密封件3、套筒4、阀杆5、挡塞6、针阀7和弹性件8。本实施例提供的低碳燃料喷射装置，结构简单，集成化程度高，燃料喷射区间灵活可调且响应时间短，并且能够解决低闪点、低粘度燃料的密封润滑问题及安全使用问题，能满足当前及未来船用大功率发动机对于使用低碳、零碳新型燃料的安全、快速、高效、大流量及高可靠喷射需求。
所述壳体1内开设有贯穿所述壳体1的容纳腔；所述壳体1的侧壁上开设有高压燃料入口111、中压液压油入口112和低压燃料出口113，所述高压燃料入口111、所述中压液压油入口112和所述低压燃料出口113均与所述容纳腔相连通。
可选地，所述壳体1包括第一壳体11和第二壳体12，所述第二壳体12与所述第一壳体11可拆卸连接，所述高压燃料入口111、所述中压液压油入口112和所述低压燃料出口113均成型于所述第一壳体11上，所述弹性件8被压缩于所述针阀7和所述第一壳体11内的限位面之间，所述针阀7与所述第二壳体12配合形成所述喷射腔400，所述弹性件8用于使所述针阀7的端部阻挡喷射腔400与容纳腔的出口之间连通。
在本实施例中，第二壳体12的底部设置有容纳腔出口，容纳腔出口包括锥状部和出口部，针阀7的端部设有与锥状部配合的锥形面，当针阀7的端部抵接于锥状部时，喷射腔400与出口部阻断不连通，当针阀7远离所述锥状部时，喷射腔400与出口部连通。
优选地，所述壳体1还包括连接件13，连接件13内设有与第二壳体12配合的限位台阶，此外，连接件13与第一壳体11螺纹连接，从而实现将第二壳体12与第一壳体11可拆卸地固定连接。示例性地，第二壳体12的横截面形状为T型，连接件13内设置有与T型配合的限位台阶，以对第二壳体12进行机械限位。
所述密封件3、所述套筒4、所述阀杆5、所述挡塞6和所述针阀7依次设置于所述容纳腔内并配合形成液压驱动腔100、燃料控制腔200、燃料收集腔300和喷射腔400，所述液压驱动腔100能够与所述中压液压油入口112相连通，所述燃料控制腔200能够与所述高压燃料入口111相连通，所述燃料收集腔300能够与所述燃料控制腔200相连通，所述燃料收集腔300保持与所述低压燃料出口113相连通，所述喷射腔400保持与所述高压燃料入口111相连通。
所述电磁阀2用于打开或关闭所述中压液压油入口112与所述液压驱动腔100之间的连通。所述套筒4和所述容纳腔5的内壁配合形成用于连通所述燃料收集腔300和所述燃料控制腔200的流通通道，所述套筒4能够相对于所述容纳腔滑动以打开或关闭所述流通通道。所述针阀7配合所述弹性件8与所述阀杆5滑动配合，以打开或关闭所述喷射腔400与所述容纳腔出口之间的连通。
示例性地，电磁阀2为两位两通电磁阀，通过两位两通电磁阀的开启和关闭可以实现液压油驱动腔100内中压和低压液压油的切换，进而驱动套筒4上下运动。
可选地，所述密封件3、所述套筒4、所述阀杆5和所述挡塞6均位于第一壳体11内，所述密封件3密封于所述容纳腔的一端；所述套筒4可滑动地套设在所述挡塞6上并与所述容纳腔滑动配合，所述套筒4的上端端部、所述密封件3的端部以及所述挡塞6的侧壁配合形成所述液压驱动腔100。
优选地，所述密封件3包括限位部、密封部和液压腔成型部，所述限位部与第一壳体11内的限位面配合以对密封件3进行机械限位；所述密封部通过密封圈与第一壳体11的内壁密封配合；所述液压腔成型部与套筒4的端部配合形成所述液压驱动腔100。
示例性地，液压腔成型部为锥形，其外壁与第一壳体11的内壁间隔设置，以便于容纳液压油。
可选地，所述阀杆5的端部、所述套筒4的内壁以及所述挡塞6的外壁配合形成所述燃料控制腔200；所述套筒4下端端部与所述容纳腔的第一限位面配合形成所述燃料收集腔300。
所述燃料收集腔300用于收集燃料控制腔200的控制回油和高压燃料油路中的泄露回油。燃料收集腔300与低压燃料出口113相连通。当发动机在双燃料模式运行，燃料收集腔300内为低压液体燃料，在非双燃料模式运行时，燃料收集腔300内为惰性气体或空气。
可选地，所述套筒4的侧壁上开设有第一通孔41，所述套筒4的外壁上开设有的第一凹槽42，所述容纳腔的内壁上开设有第二凹槽114，所述第一通孔41、所述第一凹槽42、所述第二凹槽114配合形成所述流通通道，所述第一凹槽42的下端与所述燃料收集腔300相连通，其上端能够通过所述第二凹槽114与所述第一通孔41相连通。
所述套筒4沿所述容纳腔滑动，当所述第一凹槽42和所述第一通孔41均与所述第二凹槽114连通时，即所述燃料控制腔200与所述燃料收集腔300之间的流通通道流通，当第一通孔41的外壁与所述容纳腔的内壁相抵接，即第一通孔41被容纳腔的内壁堵塞，即所述燃料控制腔200与所述燃料收集腔300之间的流通通道被断开。
优选地，挡塞6的下端设为锥形，当套筒4向下运动至低位时，套筒4的内壁与挡塞6的锥形外壁间隔设置，从而使第一通孔41靠近挡塞6的一端处于开放状态与燃料控制腔200相连通，套筒4的外壁与第一壳体11的内壁处的第二凹槽114相对应，从而使第一通孔41靠近第一壳体11的一端处于开放状态以与第一凹槽42连通，即实现了燃料控制腔200与燃料收集腔300之间的连通。
当套筒4处于高位，第一通孔41与燃料控制腔200、第一凹槽42与第一通孔41之间的通路被切断，燃料控制腔200保持高压状态；当套筒4处于低位，第一通孔41与燃料控制腔200、第一凹槽42与第一通孔41之间的通路被打开，燃料控制腔200与燃料低压回路连通，燃料控制腔200内压力降低。通过调节燃料控制腔200内的压力状态可以驱动阀杆5上下运动。
可选地，所述低碳燃料喷射装置还包括定位件9，所述定位件9上开设有第二通孔，所述定位件9的端部与所述第一凹槽42相配合，且所述第二通孔的一端与所述第一凹槽42相连通，其另一端与所述低压燃料出口113相连通。所述定位件9能够对套筒4进行限位，避免套筒4在上下滑动的过程中发生转动，此外，所述定位件9上的第二通孔能够保持与低压燃料出口113连通。
可选地，所述套筒4、所述阀杆5和所述针阀7上均开设有燃料通路，所述燃料通路用于连通所述喷射腔400和所述高压燃料入口111。
优选地，所述套筒4的侧壁上开设有第三通孔43、所述阀杆5上开设有第一燃料通路、所述针阀7上开设有第二燃料通路，所述第三通孔43、所述第一燃料通路、所述第二燃料通路相连通形成所述燃料通路。
可选地，所述第一燃料通路包括入口51、第一出口52和第二出口53，所述入口51的延伸方向与所述阀杆5的轴线方向垂直，所述入口51与所述第三通孔43相连通，所述第一出口52和所述第二出口53分别设于所述阀杆5轴线方向的两端，所述第一出口52能够与所述燃料控制腔200相连通，所述第二出口53保持与所述第二燃料通路相连通。
可选地，所述第二燃料通路包括第一流道71和第二流道72，所述第一流道71与所述第二出口53相连通，所述第二流道72用于连通所述第一流道71和所述喷射腔400。优选地，所述第二流道72与所述第一流道71呈夹角设置，且多个所述第二流道72以所述针阀7的轴线为中心呈圆形间隔设置。
在本实施例中，所述挡塞6固定于所述密封件3端部并位于所述套筒4内，所述阀杆5可滑动地穿设于所述套筒4内，当所述阀杆5与所述挡塞6抵接时关闭所述燃料控制腔200与所述高压燃料入口111之间的连通，即通过挡塞6的端面可以阻挡第二出口53与燃料控制腔200的连通；当所述阀杆5与所述挡塞6间隔设置时打开所述燃料控制腔200与第二出口53连通，从而能够与所述高压燃料入口111之间保持连通。
为了避免套筒4在高位时与密封件3黏连，所述套筒4的上端端部开设有第三凹槽。同理，为了避免阀杆5在高位时与挡塞6黏连，所述阀杆5的上端端部开设有第四凹槽。
优选地，所述针阀7与所述容纳腔的配合直径D1大于所述针阀7与所述阀杆5的配合直径D2。优选地，所述阀杆5与所述套筒4的配合直径D3大于所述套筒4与所述挡塞6的配合直径D4。优选地，所述阀杆5与所述套筒4的配合直径D3大于所述针阀7与所述容纳腔的配合直径D1。
优选地，所述低碳燃料喷射装置还包括喷嘴组件10，所述喷嘴组件10包括喷嘴101和喷嘴连接件102，所述喷嘴101可拆卸地固定在所述壳体1上，所述喷嘴连接件102套设在所述喷嘴101外并与所述壳体1螺纹连接。
示例性地，所述喷嘴连接件102与喷嘴101通过机械限位配合，然后所述喷嘴连接件102与第二壳体12螺纹连接。具体地，喷嘴连接件102为喷嘴螺帽。
为了方便理解，本实施例提供的低碳燃料喷射装置的工作过程如下：
首次通入液压油和液体燃料时，燃料喷射装置的动作过程：
1)如图4所示，当向燃料喷射装置通入液压油时，由于电磁阀2处于断电状态，中压液压油被阻挡在电磁阀2的中压液压油入口112处，液压驱动腔100与低压液压油回路连通，套筒4和挡塞6在低压液压油的驱动力作用下处于低位。针阀7在弹性件8的预紧力作用下处于低位关闭状态。
2)如图5所示，首次向燃料喷射装置通入液体燃料时：液体燃料经壳体1和套筒4上的高压燃料流通通路后分为两路：一路向下流经阀杆5和针阀7的流通通道后，到达喷射腔400，等待喷射；一路向上流经阀杆5上的第一出口52后，到达燃料控制腔200，由于此时套筒4上的第一通孔41被挡塞6所遮挡，燃料控制腔200与燃料收集腔300断开，燃料控制腔200与燃料收集腔300之间的通路被切断，燃料控制腔200压力升高，并驱动套筒4和挡塞6运行至其高位。当驱动套筒4和挡塞6处于高位时，燃料控制腔200与燃料收集腔300之间的回路被切断，燃料控制腔200内的压力可达到或接近入口压力。此时，针阀7在弹性件8的预紧力和阀杆5的驱动力作用下处于关闭状态。通过针阀7、壳体1、阀杆5、套筒4、挡塞6间隙泄露的燃料均收集到燃料收集腔300内，并通过套筒4上的第一凹槽42和定位件9上的内孔与低压燃料出口113连通。
燃料喷射过程：
1)如图6所示，燃料喷射阀初始等待喷射的状态。
2)如图7所示，当发动机需要进行燃料喷射时，控制***发出控制信号，电磁阀2通电，中压液压油通过电磁阀2进入液压驱动腔100，由于套筒4上部的液压油作用面积大于中部的高压液体燃料作用面积，故套筒4将向下运动至壳体1上的机械限位处；
3)如图8所示，当套筒4到达下限位后，燃料控制腔200经套筒4上的第一通孔41与燃料收集腔300连通，燃料控制腔200压力降低，阀杆5在底部高压燃料的作用力下向上运动，直至与挡塞6接触；
4)如图9所示，当阀杆5运行至上限位后，由于针阀7顶部和底部所受压力相同，但顶部作用面积小于底部，故喷射腔400体内的高压燃料将驱动针阀7克服顶部燃料作用力和弹性件8的预紧力而向上运动，直至到达阀杆5的上限位，喷射腔400体内的高压液体燃料经喷嘴101喷入发动机燃烧室；
5)如图10所示，当燃料喷射量达到发动机需求后，控制***发出控制信号，电磁阀2断电，液压驱动腔100与中压液压油入口112之间的通路被切断，与低压液压油出口之间的通路连通，液压驱动腔100内液压油压力降低，套筒4在燃料控制腔200中低压燃料和燃料收集腔300中低压燃料的驱动力作用下上行，并到达密封件3的机械限位处，燃料控制腔200与低压燃料出口113之间的通路被切断；
6)当燃料控制腔200与低压燃料出口113之间的通路被切断后，高压燃料入口111处的高压燃料通过阀杆5上的第一出口52不断输入到燃料控制腔200内，燃料控制腔200内燃料压力将增加至达到或接近入口压力，此高压压力作用在阀杆5的顶部，驱动阀杆5和针阀7克服针阀7底部的高压燃料作用力而向下运动，直至针阀7关闭，燃料喷射结束，燃料喷射装置恢复至初始如图6所示的待喷射状态。
本实施例还提供了一种发动机，包括如上所述的低碳燃料喷射装置，通过应用上述低碳燃料喷射装置，能够解决低闪点、低粘度燃料的密封润滑问题及安全使用问题，同时能够满足大功率发动机对于使用低碳燃料的安全、快速、高效及可靠的喷射需求。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种低碳燃料喷射装置，其特征在于，包括壳体(1)、电磁阀(2)、密封件(3)、套筒(4)、阀杆(5)、挡塞(6)、针阀(7)和弹性件(8)，所述壳体(1)内开设有贯穿所述壳体(1)的容纳腔；所述壳体(1)的侧壁上开设有高压燃料入口(111)、中压液压油入口(112)和低压燃料出口(113)，所述高压燃料入口(111)、所述中压液压油入口(112)和所述低压燃料出口(113)均与所述容纳腔相连通；
所述密封件(3)、所述套筒(4)、所述阀杆(5)、所述挡塞(6)和所述针阀(7)依次设置于所述容纳腔内并配合形成液压驱动腔(100)、燃料控制腔(200)、燃料收集腔(300)和喷射腔(400)，所述阀杆(5)的端部、所述套筒(4)的内壁以及所述挡塞(6)的外壁配合形成所述燃料控制腔(200)，所述套筒(4)下端端部与所述容纳腔的第一限位面配合形成所述燃料收集腔(300)，所述液压驱动腔(100)能够与所述中压液压油入口(112)相连通，所述燃料控制腔(200)能够与所述高压燃料入口(111)相连通，所述燃料收集腔(300)能够与所述燃料控制腔(200)相连通，所述燃料收集腔(300)保持与所述低压燃料出口(113)相连通，所述喷射腔(400)保持与所述高压燃料入口(111)相连通；
所述套筒(4)、所述阀杆(5)和所述针阀(7)上均开设有燃料通路，所述燃料通路用于连通所述喷射腔(400)和所述高压燃料入口(111)；
所述套筒(4)的侧壁上开设有第三通孔(43)、所述阀杆(5)上开设有第一燃料通路、所述针阀(7)上开设有第二燃料通路，所述第三通孔(43)、所述第一燃料通路、所述第二燃料通路相连通形成所述燃料通路；
所述电磁阀(2)用于打开或关闭所述中压液压油入口(112)与所述液压驱动腔(100)之间的连通；
所述挡塞(6)固定于所述密封件(3)端部并位于所述套筒(4)内，所述阀杆(5)可滑动地穿设于所述套筒(4)内，当所述阀杆(5)与所述挡塞(6)抵接时关闭所述燃料控制腔(200)与所述高压燃料入口(111)之间的连通，当所述阀杆(5)与所述挡塞(6)间隔设置时打开所述燃料控制腔(200)与所述高压燃料入口(111)之间的连通；
所述套筒(4)和所述容纳腔的内壁配合形成用于连通所述燃料收集腔(300)和所述燃料控制腔(200)的流通通道，所述套筒(4)的侧壁上开设有第一通孔(41)，所述套筒(4)的外壁上开设有的第一凹槽(42)，所述容纳腔的内壁上开设有第二凹槽(114)，所述第一通孔(41)、所述第一凹槽(42)、所述第二凹槽(114)配合形成所述流通通道，所述第一凹槽(42)的下端与所述燃料收集腔(300)相连通，其上端能够通过所述第二凹槽(114)与所述第一通孔(41)相连通，所述套筒(4)能够相对于所述容纳腔滑动以打开或关闭所述流通通道；
所述针阀(7)配合所述弹性件(8)与所述阀杆(5)滑动配合，以打开或关闭所述喷射腔(400)与所述容纳腔出口之间的连通。
2.根据权利要求1所述的低碳燃料喷射装置，其特征在于，所述低碳燃料喷射装置还包括定位件(9)，所述定位件(9)上开设有第二通孔，所述定位件(9)的端部与所述第一凹槽(42)相配合，且所述第二通孔的一端与所述第一凹槽(42)相连通，其另一端与所述低压燃料出口(113)相连通。
3.根据权利要求1所述的低碳燃料喷射装置，其特征在于，所述第一燃料通路包括入口(51)、第一出口(52)和第二出口(53)，所述入口(51)的延伸方向与所述阀杆(5)的轴线方向垂直，所述入口(51)与所述第三通孔(43)相连通，所述第一出口(52)和所述第二出口(53)分别设于所述阀杆(5)轴线方向的两端，所述第一出口(52)能够与所述燃料控制腔(200)相连通，所述第二出口(53)保持与所述第二燃料通路相连通；
所述第二燃料通路包括第一流道(71)和第二流道(72)，所述第一流道(71)与所述第二出口(53)相连通，所述第二流道(72)用于连通所述第一流道(71)和所述喷射腔(400)。
4.根据权利要求3所述的低碳燃料喷射装置，其特征在于，所述第二流道(72)与所述第一流道(71)呈夹角设置，且多个所述第二流道(72)以所述针阀(7)的轴线为中心呈圆形间隔设置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低碳燃料喷射装置，其特征在于，所述针阀(7)与所述容纳腔的配合直径D1大于所述针阀(7)与所述阀杆(5)的配合直径D2；
所述阀杆(5)与所述套筒(4)的配合直径D3大于所述套筒(4)与所述挡塞(6)的配合直径D4；
所述阀杆(5)与所述套筒(4)的配合直径D3大于所述针阀(7)与所述容纳腔的配合直径D1。
6.根据权利要求5所述的低碳燃料喷射装置，其特征在于，所述套筒(4)的上端端部开设有第三凹槽；所述阀杆(5)的上端端部开设有第四凹槽。
7.根据权利要求5所述的低碳燃料喷射装置，其特征在于，所述壳体(1)包括第一壳体(11)和第二壳体(12)，所述第二壳体(12)与所述第一壳体(11)可拆卸连接，所述高压燃料入口(111)、所述中压液压油入口(112)和所述低压燃料出口(113)均成型于所述第一壳体(11)上，所述弹性件(8)被压缩于所述针阀(7)和所述第一壳体(11)内的限位面之间，所述针阀(7)与所述第二壳体(12)配合形成所述喷射腔(400)。
8.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的低碳燃料喷射装置。
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