一种气相射流辅助预混喷油器及其控制方法

摘要

本发明的目的在于提供一种气相射流辅助预混喷油器及其控制方法，包括喷油器阀体，喷油器阀体里设置针阀，针阀与其上方的喷油器阀体内壁之间安装回复弹簧，喷油器阀体内壁顶部设置电磁线圈，喷油器阀体上分别开设进油道和进气道，喷油器阀体的下端部设置喷油孔，针阀与喷油器阀体之间形成蓄油腔。本发明喷射的油雾空气接触面积大，燃烧更加充分，产生的热量更多，生成的NOx、HC、CO、PM等环境污染物和不完全燃烧产生的炭黑大大减少，柴油机的动力性、经济性、热效率提高，喷油孔不易被积炭阻塞。

权利要求

1.一种气相射流辅助预混喷油器，其特征是：包括喷油器阀体，喷油器阀体里设置针阀，针阀与其上方的喷油器阀体内壁之间安装回复弹簧，喷油器阀体内壁顶部设置电磁线圈，喷油器阀体上分别开设进油道和进气道，喷油器阀体的下端部设置喷油孔，针阀与喷油器阀体之间形成蓄油腔；

进油道的两端分别为外进油口和内进油口，进气道的两端分别为外进气口和内进气口，外进油口连接进油管，外进气口连接进气管，内进气口的位置高于内进油口，所述针阀的剖面的上部宽于其下部，中部为过渡的倒梯形，针阀落座状态时，内进油口和内进气口与蓄油腔均被针阀隔开，针阀向上移动后，内进油口首先与蓄油腔相通，随着针阀进一步上移，内进气口与蓄油腔相通；

当内进气口与蓄油腔正好相通时，针阀的底部隔开蓄油腔和喷油孔，随着针阀继续上移之后，蓄油腔和喷油孔相通，进行喷射。

2.一种气相射流辅助预混喷油控制方法，其特征是：进油道通入高压燃油，进气道通入高压气体，电磁线圈通电，吸引针阀沿喷油器阀体内壁向上移动，内进油口先打开且只有内进油口打开，高压燃油通过进油道暂时储存在蓄油腔中；针阀继续被通电的电磁线圈吸引向上移动，内进气口随后打开，高压气体通过进气道进入蓄油腔，此时高压燃油与高压空气被针阀下端分隔；针阀继续沿喷油器阀体内壁向上移动，针阀下端离开喷油器阀体下部细闸口，高压燃油与高压气体在蓄油腔内接触混合，此时喷油孔打开，高压混合物在压力的作用下，由喷油孔被压出。

3.根据权利要求2所述的一种气相射流辅助预混喷油控制方法，其特征是：所述高压气体为高压空气、高压甲烷、高压氢气或高压氧气。

说明书

一种气相射流辅助预混喷油器及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及的是一种喷油器，具体地说是柴油机喷油器及其喷射控制方法。

背景技术

[0002] 喷油器是柴油机不可或缺的器件，传统的喷油器喷出的燃油雾化不良，使得喷嘴易于积碳，不易启动甚至阻塞，并且由于油雾颗粒不均匀，从而使得燃烧不充分，柴油机经
济性变差，动力性下降，热效率降低，NOx、HC、CO、PM等有害排放物增加，污染环境。

[0003] 增大喷油压力是改善燃油雾化的一种方式。压力越高，油雾颗粒体积越小、越均匀，燃油与空气接触面增大，使得燃烧更加充分，从而放出更多能量，并且减少环境有害物
质生成与排放。

[0004] 改良柴油机的燃烧模式是改善燃油雾化的另一种方式。柴油发动机的燃烧模式是将柴油通过喷油器喷入燃烧室中，与空气混合后燃烧，即边混合边燃烧。这种燃烧模式并不
能使燃油与空气充分混合，因此燃烧不充分。将燃油与空气在燃烧室之前预混，使空气与燃
油混合得更充分，因而燃烧更充分。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供改良燃油雾化、油气预混及增大燃油压力的一种气相射流辅助预混喷油器及其控制方法。

[0006] 本发明的目的是这样实现的：

[0007] 本发明一种气相射流辅助预混喷油器，其特征是：包括喷油器阀体，喷油器阀体里设置针阀，针阀与其上方的喷油器阀体内壁之间安装回复弹簧，喷油器阀体内壁顶部设置
电磁线圈，喷油器阀体上分别开设进油道和进气道，喷油器阀体的下端部设置喷油孔，针阀
与喷油器阀体之间形成蓄油腔。

[0008] 本发明一种气相射流辅助预混喷油器还可以包括：

[0009] 1、进油道的两端分别为外进油口和内进油口，进气道的两端分别为外进气口和内进气口，外进油口连接进油管，外进气口连接进气管，内进气口的位置高于内进油口，所述
针阀的剖面的上部宽于其下部，中部为过渡的倒梯形，针阀落座状态时，内进油口和内进气
口与蓄油腔均被针阀隔开，针阀向上移动后，内进油口首先与蓄油腔相通，随着针阀进一步
上移，内进气口与蓄油腔相通。

[0010] 2、当内进气口与蓄油腔正好相通时，针阀的底部隔开蓄油腔和喷油孔，随着针阀继续上移之后，蓄油腔和喷油孔相通，进行喷射。

[0011] 本发明一种气相射流辅助预混喷油控制方法，其特征是：进油道通入高压燃油，进气道通入高压气体，电磁线圈通电，吸引针阀沿喷油器阀体内壁向上移动，内进油口先打开
且只有内进油口打开，高压燃油通过进油道暂时储存在蓄油腔中；针阀继续被通电电磁线
圈吸引向上移动，内进气口随后打开，高压气体通过进气道进入蓄油腔，此时高压燃油与高
压空气被针阀下端分隔；针阀继续沿喷油器阀体内壁向上移动，针阀下端离开喷油器阀体
下部细闸口，高压燃油与高压气体在蓄油腔内接触混合，此时喷油孔打开，高压混合物在压
力的作用下，由喷油孔被压出。

[0012] 本发明一种气相射流辅助预混喷油控制方法还可以包括：

[0013] 1、所述高压气体为高压空气、高压甲烷、高压氢气或高压氧气。

[0014] 本发明的优势在于：进气道通入的气体为空气时，燃油与空气在蓄油腔内预混，增大燃油压力的同时，可以令燃油燃烧更充分；进气道通入的气体为甲烷、氢气等可燃气体
时，燃油与可燃气体在蓄油腔预混，实现双燃料燃烧，增大了混合湍流强度，提高喷射压力；
进气道通入的气体为纯氧时，燃油与纯氧在蓄油腔预混，提高压力，并且使燃油燃烧更加充
分，环境污染物生成大大减少，柴油机经济性、动力性、热效率大大提高。

附图说明

[0015] 图1为本发明的结构示意图；

[0016] 图2为电磁线圈通电时进油口打开状态的结构示意图；

[0017] 图3为电磁线圈通电时进气口打开状态的结构示意图；

[0018] 图4为电磁线圈通电时喷油孔喷油状态的结构示意图；

[0019] 图5为本发明的流程图.

具体实施方式

[0020] 下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

[0021] 结合图1‑5，本发明的组成包括喷油器阀体1、电磁线圈2、回复弹簧3、进油口4、进油道5、进气口6、进气道7、针阀8、蓄油腔9、喷油孔10。针阀8、回复弹簧3、电磁线圈2依次从
喷油器阀体1上部装入。回复弹簧3一端与针阀8固定连接，另一端与喷油器阀体1内壁顶端
固定连接，用于驱动针阀8沿喷油器阀体内壁轴向移动。电磁线圈2呈圆环式设置在喷油器
阀体1内壁顶部，用于相吸针阀8，电磁线圈2通电，针阀8沿喷油器阀体1内壁向上移动。喷油
器阀体1内设置进油道5与进气道7，喷油器阀体1两侧设置进油口4与进气口6，进气口6位置
高于进油口4。针阀8下端与喷油器阀体1内壁形成蓄油腔9及压力室和预混室，蓄油腔9的底
部为喷油孔10。喷油孔10位于喷油器阀体1下部。

[0022] 根据进气道通入的气体不同，本发明气相射流辅助多模预混喷射的方法如下：

[0023] 实施方式一：

[0024] 进油口4、进油道5通入高压燃油，进气口6、进气道7通入高压空气，电磁线圈2通电，吸引针阀8沿喷油器阀体1内壁向上移动。如图2所示，进油口4先打开，且只有进油口4打
开，高压燃油通过进油道5暂时储存在蓄油腔9中。针阀8继续被通电电磁线圈2吸引向上移
动，如图3所示，进气口6随后打开，高压空气通过进气道7进入蓄油腔9，此时高压燃油与高
压空气被针阀8下端分隔，没有接触。针阀8继续沿喷油器阀体1内壁向上移动，如图4所示，
针阀8下端离开喷油器下部较细闸口，高压燃油与高压空气在蓄油腔9内接触混合，此时喷
油孔10打开，高压混合物在压力的作用下，由喷油孔10被压出，并且由于高压，喷油孔10喷
出的是极细的油雾颗粒，这些油雾颗粒体积极小，因此与空气接触面积增大，燃烧更加充
分，产生的热量更多，生成的NOx、HC、CO、PM等环境污染物和不完全燃烧产生的炭黑大大减
少，柴油机的动力性、经济性、热效率提高，喷油孔不易被积炭阻塞。

[0025] 实施方式二：

[0026] 进油口4、进油道5通入高压燃油，进气口6、进气道7通入高压甲烷、氢气等可燃气体，电磁线圈2通电，吸引针阀8沿喷油器阀体1内壁向上移动。如图2所示，进油口4先打开，
且只有进油口4打开，高压燃油通过进油道5暂时储存在蓄油腔9中。针阀8继续被通电电磁
线圈2吸引向上移动，如图3所示，进气口6随后打开，高压甲烷、氢气等可燃气体通过进气道
7进入蓄油腔9，此时高压燃油与高压甲烷、氢气等可燃气体被针阀8下端分隔，没有接触。针
阀8继续沿喷油器阀体1内壁向上移动，如图4所示，针阀8下端离开喷油器下部较细闸口，高
压燃油与高压甲烷、氢气等可燃气体在蓄油腔9内接触混合，此时喷油孔10打开，高压混合
物在压力的作用下，由喷油孔10被压出，由于高压，喷油孔10喷出的是极细的油雾颗粒，这
些油雾颗粒体积极小，因此与空气接触面积增大，并且燃油中混合可燃气体，燃烧会更加充
分，产生更多热量，甲烷、氢气等可燃气体是清洁能源，所以生成的NOx、HC、CO、PM等环境污
染物和不完全燃烧产生的炭黑也会大大减少，柴油机的动力性、经济性、热效率提高，喷油
孔不易被积炭阻塞。同时，进气口喷入可燃气体这种情况，本发明即是一种双燃料喷油器。

[0027] 实施方案三：

[0028] 进油口4、进油道5通入高压燃油，进气口6、进气道7通入高压纯氧，电磁线圈2通电，吸引针阀8沿喷油器阀体1内壁向上移动。如图2所示，进油口4先打开，且只有进油口4打
开，高压燃油通过进油道5暂时储存在蓄油腔9中。针阀8继续被通电电磁线圈2吸引向上移
动，如图3所示，进气口6随后打开，高压纯氧通过进气道7进入蓄油腔9，此时高压燃油与高
压纯氧被针阀8下端分隔，没有接触。针阀8继续沿喷油器阀体1内壁向上移动，如图4所示，
针阀8下端离开喷油器下部较细闸口，高压燃油与高压纯氧在蓄油腔9内接触混合，此时喷
油孔10打开，高压混合物在压力的作用下，由喷油孔10被压出，由于高压，喷油孔10喷出的
是极细的油雾颗粒，这些油雾颗粒体积极小，因此与空气接触面积增大，并且燃油中混合的
是纯氧，燃烧会极为充分，产生更多热量，生成的NOx、HC、CO、PM等环境污染物和不完全燃烧
产生的炭黑会大大减少，柴油机的动力性、经济性、热效率提高，喷油孔不易被积炭阻塞。