CN114135429A - 一种双燃料喷射器及船舶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机技术领域，公开了一种双燃料喷射器及船舶。双燃料喷射器包括阀体、针阀芯和滑阀芯。船舶采用上述的双燃料喷射器，当滑阀芯位于第一位置时，柴油通道、内腔通道与型腔依次连通，柴油从柴油通道进入，一部分柴油通过柴油通道、内腔通道、型腔和喷射通道进入喷射腔内。另一部分柴油进入开关通道内，针阀芯在柴油压力下移动，并打开喷射口，喷射腔内的柴油从喷射口喷出。当滑阀芯位于第二位置时，天然气通过天然气通道、型腔和喷射通道进入喷射腔内。部分柴油进入开关通道内，针阀芯在柴油压力下移动，并打开喷射口，喷射腔内的天然气从喷射口中喷出。双燃料喷射器能够实现柴油与天然气双燃料喷射，简化了双燃料喷射器的结构。

Description

一种双燃料喷射器及船舶
技术领域
本发明属于内燃机技术领域，尤其涉及一种双燃料喷射器及船舶。
背景技术
随着排放法规的日益严格，传统的柴油发动机已经越来越难以满足船用发动机的排放标准。在此背景下，天然气与柴油双燃料发动机作为兼顾排放性和经济性的机型，占据了船用柴油机市场越来越高的份额。
目前，常规的双燃料发动机中存在天然气和柴油两套单独的喷射***，导致发动机的结构比较复杂，安装难度较高，而且使得发动机的缸盖十分臃肿，占用较大的安装空间，在一定程度上降低了缸盖的强度。
为此，需要一种双燃料喷射器及船舶来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双燃料喷射器及船舶，以简化双燃料喷射器的结构，兼顾柴油和天然气双燃料喷射功能。
为达此目的，本发明所采用的技术方案是：
一种双燃料喷射器，包括：
阀体，开设有柴油通道、开关通道、天然气通道、喷射通道、型腔和喷射腔，所述柴油通道与所述开关通道连通，并贯穿所述阀体，以在所述阀体上形成喷射口；所述型腔、所述喷射通道、所述喷射腔与所述开关通道依次连通；
针阀芯，滑动地穿设于所述开关通道中，且被配置为当所述柴油通道中通入柴油时，打开所述喷射口，以使所述喷射腔与所述喷射口连通；当所述柴油通道未通入柴油时，关闭所述喷射口，以使所述喷射腔与所述喷射口断开连接；
以及
滑阀芯，具有与所述型腔连通的内腔通道；所述滑阀芯滑动地穿设于所述型腔内，以在第一位置和第二位置之间切换；当所述滑阀芯位于所述第一位置时，所述柴油通道、所述内腔通道与所述型腔依次连通；当所述滑阀芯位于所述第二位置时，所述天然气通道与所述型腔连通。
进一步地，所述阀体包括：
第一阀体，沿其轴向开设有所述柴油通道、第一开关通道、第二天然气通道与第一喷射通道；所述第一阀体沿其径向开设有所述型腔和第一天然气通道；所述柴油通道与所述第一开关通道的一端通过所述型腔连通；所述第一喷射通道的一端与所述型腔连通；所述第一天然气通道与所述第二天然气通道相连通，以形成所述天然气通道；以及
第二阀体，沿其轴向开设有第二开关通道和第二喷射通道，并开设有所述喷射腔，所述喷射腔分别与所述第二开关通道和所述第二喷射通道连通；所述第一开关通道的另一端与所述第二开关通道连通，以形成所述开关通道；所述第二开关通道贯穿所述第二阀体，并在所述第二阀体上形成所述喷射口；所述第一喷射通道的另一端与所述第二喷射通道连通，以形成所述喷射通道。
进一步地，所述双燃料喷射器还包括：
第一弹性件，所述针阀芯沿其周向设置有挡板；所述第一弹性件位于所述第一开关通道内，所述第一弹性件的两端分别抵压于所述挡板和所述第二阀体上；
所述第一弹性件被配置为能够使所述针阀芯封堵所述喷射口；或者在所述柴油通道内通入柴油时压缩，以使所述针阀芯朝向远离所述喷射口的方向移动，从而打开所述喷射口。
进一步地，所述双燃料喷射器还包括：
电磁铁，设置于所述型腔内，且被配置为通电时吸附所述滑阀芯，以使所述滑阀芯从所述第二位置移动至所述第一位置；以及
第二弹性件，夹设于所述电磁铁与所述滑阀芯之间，所述第二弹性件被配置为当所述电磁铁断电时复位，以使所述滑阀芯从所述第二位置移动至所述第一位置。
进一步地，所述阀体还包括：
喷嘴，与所述第二阀体相连，所述喷嘴内具有导向通道，所述导向通道能够与所述喷射口连通。
进一步地，所述阀体还包括：
盖帽，罩设于所述喷嘴与所述第二阀体上，并与所述第一阀体相连；所述盖帽的端部具有通孔，所述喷嘴的头部穿出所述通孔。
进一步地，所述盖帽与所述第一阀体螺纹连接。
进一步地，所述喷射口具有内凹的锥面，所述针阀芯的端部为与所述喷射口相适配的锥形头。
进一步地，所述开关通道环绕设置有所述喷射腔。
一种船舶，包括上述双燃料喷射器。
本发明的有益效果为：
本发明提出的双燃料喷射器，当滑阀芯位于第一位置时，柴油通道、内腔通道与型腔依次连通，使得柴油从柴油通道中进入，一部分柴油通过柴油通道、内腔通道、型腔和喷射通道进入喷射腔内。另一部分柴油进入开关通道内，针阀芯在柴油压力下移动，并打开喷射口，以使喷射腔内的柴油从喷射口中喷出。当滑阀芯位于第二位置时，天然气通过天然气通道、型腔和喷射通道进入喷射腔内，部分柴油进入开关通道内，针阀芯在柴油压力下移动，并打开喷射口，以使喷射腔内的天然气从喷射口中喷出。该双燃料喷射器能够实现柴油与天然气双燃料喷射，简化了结构，优化了双燃料喷射器的结构布局。
本发明提出的船舶采用上述双燃料喷射器，能够实现柴油与天然气双燃料喷射，简化了结构，优化了双燃料喷射器的结构布局。
附图说明
图1是本发明实施例提供的滑阀芯位于第一位置时双燃料喷射器的截面视图；
图2是本发明实施例提供的滑阀芯位于第二位置时双燃料喷射器的截面视图；
图3是本发明实施例提供的阀体的截面视图；
图4是本发明实施例提供的针阀芯的结构示意图。
图中部件名称和标号如下：
1、阀体；11、第一阀体；111、柴油通道；112、第一开关通道；113、第一天然气通道；114、第二天然气通道；115、型腔；116、第一喷射通道；12、第二阀体；121、第二开关通道；122、喷射腔；123、喷射口；124、第二喷射通道；13、喷嘴；131、导向通道；14、盖帽；141、通孔；2、针阀芯；21、挡板；22、第一轴；23、第二轴；24、锥形头；3、滑阀芯；31、内腔通道；4、电磁铁；5、第一弹性件。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
目前，常规的双燃料发动机中存在天然气和柴油两套单独的喷射***，导致发动机的结构比较复杂，安装难度较高，而且使得发动机的缸盖十分臃肿，在一定程度上降低了缸盖的强度，影响发动机的性能。
为解决上述问题，如图1和图2所示，本实施例公开了一种双燃料喷射器，该双燃料喷射器主要用于船舶的发动机***中。当然，还可以用于双燃料货车、客车等车辆行业或者其他需要双燃料喷射器的装置中，在此不作具体限定。
在本实施例中，双燃料喷射器包括阀体1、针阀芯2和滑阀芯3。阀体1开设有柴油通道111、开关通道、天然气通道、喷射通道、型腔115和喷射腔122，柴油通道111与开关通道连通，并贯穿阀体1，以在阀体1上形成喷射口123。型腔115、喷射通道、喷射腔122与开关通道依次连通。针阀芯2滑动地穿设于开关通道中。当柴油通道111中通入柴油时，针阀芯2打开喷射口123，以使喷射腔122与喷射口123连通。当柴油通道111未通入柴油时，针阀芯2关闭喷射口123，以使喷射腔122与喷射口123断开连接。滑阀芯3具有与型腔115连通的内腔通道31。滑阀芯3滑动地穿设于型腔115内，以在第一位置和第二位置之间切换。当滑阀芯3位于第一位置时，柴油通道111、内腔通道31与型腔115依次连通。当滑阀芯3位于第二位置时，天然气通道与型腔115连通。
如图1所示，当滑阀芯3位于第一位置时，滑阀芯3封堵天然气通道，双燃料喷射器切换至柴油模式。柴油通道111、内腔通道31与型腔115依次连通，使得柴油从柴油通道111中进入，一部分通过柴油通道111、内腔通道31、型腔115和喷射通道进入喷射腔122内。另一部分柴油进入开关通道内，针阀芯2在柴油压力下移动，并打开喷射口123，以使喷射腔122内的柴油从喷射口123中喷出。
如图2所示，当滑阀芯3位于第二位置时，内腔通道31与柴油通道111断开连通，双燃料喷射器切换至天然气模式。天然气通过天然气通道、型腔115和喷射通道进入喷射腔122内。部分柴油进入开关通道内，针阀芯2在柴油的压力下移动，并打开喷射口123，以使喷射腔122内的天然气从喷射口123中喷出。
该双燃料喷射器能够实现柴油与天然气双燃料喷射。柴油模式和天然气模式共用型腔115、喷射通道与喷射腔122，简化了双燃料喷射器的结构，优化了双燃料喷射器的结构布局。
如图3所示，阀体1包括第一阀体11、第二阀体12、喷嘴13和盖帽14。喷嘴13与第二阀体12相连，喷嘴13内具有导向通道131，导向通道131能够与喷射口123连通。具体地，第一阀体11、第二阀体12与喷嘴13依次叠置到一起，喷射腔122内的柴油或天然气通过喷射口123进入导向通道131内，并通过导向通道131喷出盖帽14外。
盖帽14罩设于喷嘴13与第二阀体12上，并与第一阀体11相连。盖帽14的端部具有通孔141，喷嘴13的头部穿出通孔141，以便于柴油或天然气喷射。通过盖帽14实现了第一阀体11、第二阀体12与喷嘴13的稳固安装，提高了阀体1的结构强度，使第一阀体11、第二阀体12与喷嘴13安装地更加紧凑。
继续如图3所示，喷嘴13大致为锥形体，盖帽14的尖部与喷嘴13的结构大致相同，均为锥形体，以便与喷嘴13紧密安装到一起。盖帽14远离尖部的一端具有内螺纹，第一阀体11对应具有外螺纹，以使盖帽14与第一阀体11螺纹连接。当第一阀体11、第二阀体12与喷嘴13依次叠置到一起后，将盖帽14罩设于喷嘴13与第二阀体12，并将盖帽14与第一阀体11拧紧，喷嘴13的头部从盖帽14的通孔141中穿出。通过螺纹连接方式能够快速实现阀体1的安装，操作简便，且阀体1的结构稳定性好。
继续如图3所示，第一阀体11沿其轴向开设有柴油通道111、第一开关通道112、第二天然气通道114与第一喷射通道116。第一阀体11沿其径向开设有型腔115和第一天然气通道113。第二阀体12沿其轴向开设有第二开关通道121和第二喷射通道124，并开设有喷射腔122。喷射腔122分别与第二开关通道121和第二喷射通道124连通。
具体地，柴油通道111、第一开关通道112和第二开关通道121同轴设置。柴油通道111在第一阀体11的顶端形成入油口，以便于通过入油口向柴油通道111内通入高压柴油。柴油通道111与第一开关通道112的一端通过型腔115连通，第二开关通道121贯穿第二阀体12，并在第二阀体12上形成喷射口123。第一开关通道112的另一端与第二开关通道121连通，以形成开关通道。即柴油通道111始终与开关通道保持连通状态，以保证滑阀芯3在第一位置和第二位置时，柴油始终能够通过柴油通道111进入开关通道内，从而对针阀芯2产生压力，以打开喷射口123。
具体地，第一喷射通道116沿第一阀体11的轴向延伸，并与第一开关通道112相邻设置。第一喷射通道116的一端与型腔115连通，另一端与第二喷射通道124连通，以形成喷射通道。进入型腔115内的柴油或天然气均通过喷射通道进入喷射腔122内，使得双燃料喷射器在柴油模式和天然气模式下共用喷射通道，简化了双燃料喷射器的结构，优化了双燃料喷射器的结构布局。
需要注意的是，第一天然气通道113与第二天然气通道114相连通，以形成天然气通道。本实施例的第一阀体11沿其轴向的一端为柴油支管，柴油支管内开设有柴油通道111。第一阀体11沿其径向延伸有天然气支管，天然气支管内开设有第一天然气通道113，第一天然气通道113与第二天然气通道114垂直连通。第一天然气通道113在天然气支管的外端形成天然气入口，以便于天然气通过天然气入口进入天然气通道内。当滑阀芯3位于第二位置时，第二天然气通道114能够与型腔115连通。第一阀体11将柴油支管与天然气支管分开设置，方便加工制造，有利于柴油通道111与天然气通道的分布，避免加注柴油与天然气的装置或管路与双燃料喷射器安装时发生干涉。
如图1-图3所示，本实施例的双燃料喷射器还包括电磁铁4，电磁铁4设置于型腔115内。第二弹性件夹设于电磁铁4与滑阀芯3之间。本实施例的第二弹性件为弹簧，廉价易得，具有良好的弹性。需要说明的是，第二弹性件始终处于压缩状态，以使滑阀芯3始终具有远离电磁铁4移动的趋势，即滑阀芯3始终具有朝向第一位置移动的趋势。
具体地，型腔115为阶梯腔体，包括连通的第一腔和第二腔，且第一腔的内径大于第二腔的内腔。电磁铁4安装于第一腔体内。滑阀芯3为横杆和竖杆交叉形成的十字形杆。横杆活动得穿设于第二腔内，竖杆位于第一腔内。第一腔与第二腔之间的阶梯面对竖杆起到限位作用，限制横梁伸入第二腔的长度，避免发生第二天然气通道114误堵塞的情况。内腔通道31贯穿横杆上远离竖杆的一端，以与型腔115连通。内腔通道31的一端具有径向孔，并通过该径向孔与柴油通道111连通。第二弹性件可以套设于滑阀芯3上，以保证第二弹性件在受压或回复的过程中稳移动，避免发生弯曲。
滑阀芯3在第一位置和第二位置的切换过程为：
当电磁铁4通电时，电磁铁4吸附滑阀芯3，通过电磁铁4的吸附力压缩第二弹性件，以使滑阀芯3从第一位置移动至第二位置，双燃料喷射器从柴油模式切换至天然气模式。当电磁铁4断电时，电磁阀不再吸附滑阀芯3，第二弹性件在自身回复力的作用下复位，以使滑阀芯3从第一位置移动至第二位置，双燃料喷射器从天然气模式切换至柴油模式。
在其他实施例中，还可以通过电机等驱动机构与滑阀芯3触动连接，以使滑阀芯3在型腔115内的第一位置和第二位置切换，从而切换双燃料喷射器天然气模式和柴油模式。
如图2-图4所示，双燃料喷射器还包括第一弹性件5，针阀芯2沿其周向设置有挡板21。第一弹性件5位于第一开关通道112内，第一弹性件5的两端分别抵压于挡板21和第二阀体12上。本实施例的第一弹性件5为弹簧，廉价易得，具有良好的弹性。需要说明的是，第一弹簧始终处于压缩状态，以使针阀芯2始终具有朝向喷射口123移动的趋势，从而使针阀芯2关紧喷射口123。
当柴油通道111内未通入柴油时，第一弹性件5处于初始位置，针阀芯2封堵喷射口123。当柴油通道111内通入柴油时，柴油进入第二开关通道121内，并向针阀芯2施加压力，使得第一弹性件5压缩，柴油的压力能够克服第一弹性件5的回复力，使得针阀芯2朝向远离喷射口123的方向移动，从而打开喷射口123。
如图4所示，针阀芯2为细长的杆状结构，包括连接为一体的第一轴22和第二轴23，第一轴22的外径大于第二轴23的外径。挡板21环设于第一轴22上，第一开关通道112上靠近第二阀体12的部分为扩孔段，扩孔段的内径变大，以与挡板21相适配，并对挡板21形成阻挡限位作用。第一弹性件5套设于第一轴22上，以保证第一弹性件5在受压或回复的过程中保证稳定移动，避免发生弯曲。
需要注意的是，喷射口123具有内凹的锥面，针阀芯2的端部为与喷射口123相适配的锥形头24，提高了针阀芯2的端部与喷射口123的接触面积，加强了针阀芯2对喷射口123的密封程度，避免喷射腔122内的柴油或天然气从喷射口123泄漏，提高了双燃料喷射器的可靠性和稳定性。
需要说明的是，如图3所示，开关通道环绕设置有喷射腔122，使得进入喷射腔122的柴油或天然气能够环绕于针阀芯2的第二轴23上。由于柴油与天然气均布于第二轴23的外周，使得第二轴23的径向压力均衡，均为零，避免柴油或天然气对第二轴23产生压力差，从而影响针阀芯2顺畅打开喷射口123。
本实施例还公开了一种船舶，该船舶通过采用上述的双燃料喷射器，能够实现柴油与天然气的双燃料喷射功能，简化了船舶的发动机***的结构，优化了双燃料喷射器的结构布局。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种双燃料喷射器，其特征在于，包括：
阀体(1)，开设有柴油通道(111)、开关通道、天然气通道、喷射通道、型腔(15)和喷射腔(122)，所述柴油通道(111)与所述开关通道连通，并贯穿所述阀体(1)，以在所述阀体(1)上形成喷射口(123)；所述型腔(15)、所述喷射通道、所述喷射腔(122)与所述开关通道依次连通；
针阀芯(2)，滑动地穿设于所述开关通道中，且被配置为当所述柴油通道(111)中通入柴油时，打开所述喷射口(123)，以使所述喷射腔(122)与所述喷射口(123)连通；当所述柴油通道(111)未通入柴油时，关闭所述喷射口(123)，以使所述喷射腔(122)与所述喷射口(123)断开连接；以及
滑阀芯(3)，具有与所述型腔(15)连通的内腔通道(31)；所述滑阀芯(3)滑动地穿设于所述型腔(15)内，以在第一位置和第二位置之间切换；当所述滑阀芯(3)位于所述第一位置时，所述柴油通道(111)、所述内腔通道(31)与所述型腔(15)依次连通；当所述滑阀芯(3)位于所述第二位置时，所述天然气通道与所述型腔(15)连通。
2.根据权利要求1所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述阀体(1)包括：
第一阀体(11)，沿其轴向开设有所述柴油通道(111)、第一开关通道(112)、第二天然气通道(114)与第一喷射通道(116)；所述第一阀体(11)沿其径向开设有所述型腔(15)和第一天然气通道(113)；所述柴油通道(111)与所述第一开关通道(112)的一端通过所述型腔(15)连通；所述第一喷射通道(116)的一端与所述型腔(15)连通；所述第一天然气通道(113)与所述第二天然气通道(114)相连通，以形成所述天然气通道；以及
第二阀体(12)，沿其轴向开设有第二开关通道(121)和第二喷射通道(124)，并开设有所述喷射腔(122)，所述喷射腔(122)分别与所述第二开关通道(121)和所述第二喷射通道(124)连通；所述第一开关通道(112)的另一端与所述第二开关通道(121)连通，以形成所述开关通道；所述第二开关通道(121)贯穿所述第二阀体(12)，并在所述第二阀体(12)上形成所述喷射口(123)；所述第一喷射通道(116)的另一端与所述第二喷射通道(124)连通，以形成所述喷射通道。
3.根据权利要求2所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述双燃料喷射器还包括：
第一弹性件(5)，所述针阀芯(2)沿其周向设置有挡板(21)；所述第一弹性件(5)位于所述第一开关通道(112)内，所述第一弹性件(5)的两端分别抵压于所述挡板(21)和所述第二阀体(12)上；
所述第一弹性件(5)被配置为能够使所述针阀芯(2)封堵所述喷射口(123)；或者在所述柴油通道(111)内通入柴油时压缩，以使所述针阀芯(2)朝向远离所述喷射口(123)的方向移动，从而打开所述喷射口(123)。
4.根据权利要求3所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述双燃料喷射器还包括：
电磁铁(4)，设置于所述型腔(15)内，且被配置为通电时吸附所述滑阀芯(3)，以使所述滑阀芯(3)从所述第一位置移动至所述第二位置；以及
第二弹性件，夹设于所述电磁铁(4)与所述滑阀芯(3)之间，所述第二弹性件被配置为当所述电磁铁(4)断电时复位，以使所述滑阀芯(3)从所述第一位置移动至所述第二位置。
5.根据权利要求2所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述阀体(1)还包括：
喷嘴(13)，与所述第二阀体(12)相连，所述喷嘴(13)内具有导向通道(131)，所述导向通道(131)能够与所述喷射口(123)连通。
6.根据权利要求5所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述阀体(1)还包括：
盖帽(14)，罩设于所述喷嘴(13)与所述第二阀体(12)上，并与所述第一阀体(11)相连；所述盖帽(14)的端部具有通孔(141)，所述喷嘴(13)的头部穿出所述通孔(141)。
7.根据权利要求6所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述盖帽(14)与所述第一阀体(11)螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述喷射口(123)具有内凹的锥面，所述针阀芯(2)的端部为与所述喷射口(123)相适配的锥形头。
9.根据权利要求1所述的双燃料喷射器，其特征在于，所述开关通道环绕设置有所述喷射腔(122)。
10.一种船舶，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述双燃料喷射器。
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