[发明专利]一种由改进凸轮轴驱动的活塞阀式双燃料喷射器

说明书

技术领域：

本发明属于内燃机喷射器技术领域，涉及一种同轴式的双燃料喷射器，特别涉及通过柴油等液体燃料引燃天然气等气体燃料的一种由改进凸轮轴驱动的活塞阀式双燃料喷射器。

背景技术：

能源与环境问题是内燃机行业所面临的两大主要问题，世界各国的内燃机工作者都为此进行了深入的研究。而随着石油资源的短缺，LPG、LNG、醇类等将成为柴油的替代燃料；天然气在我国储量丰富，并且容易液化，在一定程度上提高了天然气在汽车上被携带的体积。由热力学知识可得：压缩式燃烧比点燃式燃烧具有更高的效率；同时天然气作为一种清洁能源，主要成分是甲烷，和柴油相比有较高的热值；研究（SAE 961671）表明，在宽广负荷下，天然气发动机基本可以达到柴油机的性能指标，并且使NOx排放量下降20%~40%，CH化合物排放量下降15%~20%，PM生成也大幅减少；同时由于不用预混而采取直喷，故没有节流损失也减小爆燃倾向；但是在研究该文献时同时发现，要使甲烷在2ms内自燃，温度至少要达到1200K，而传统柴油发动机在压缩上止点能达到的温度只有850K到950K，因此要实现压缩着火，最佳的选择之一是采用柴油引燃天然气的双燃料运行方式；其思路就是在活塞运行接近上止点某一时刻喷入少量柴油使其自然，再随后的某一时刻喷入天然气，而预喷柴油则起到点燃天然气的作用。

而对此类喷射器的设计主要有以下两种方式：1.采用同轴式的喷嘴，如文献（SAE 981400）中提到的同轴式双燃料喷射器，该喷射器主要由同轴的两针阀组件构成，通过凸轮及活塞机构提供高压燃油，由电磁阀的开启和关闭控制预喷燃油的喷射和停止，压力室内的压力油分别作用于两针阀的承压面上。由于内针阀的承压弹簧初始压力小于外针阀承压弹簧的初始压力，故柴油先于天然气喷入气缸中，由于柴油喷孔开在外针阀上，故外针阀由相当于内针阀的阀套，而天然气喷孔开在喷射器体上，在（SAE 2002-01-1630）中对这种喷射器进行了改进，提高了响应速度，更加适用于高速发动机；2.非同轴的双燃料喷嘴，在专利US5996558中提到的若干喷嘴中，有一种非同轴式喷嘴，该喷射器由液压油控制两个独立的针阀偶件分别控制柴油和天然气的喷射。

第一种同轴式喷射器虽然具有比较好的响应速度，但是该喷射器油路复杂，加工工艺性差；密封困难，需要液封或者多道密封环密封，否则会造成天然气的泄漏造成危险；喷油和喷气的相位差由弹簧初始压力决定，不够精确，并且使用久后，弹簧强度下降，造成定时不准确；第二种非同轴式喷射器将油路气路相对独立，利于密封，但是结构复杂，造成喷射器体积较大，不利于对现有柴油机进行改装，实用性差。

并且在现代战争中，对敌方军事装备的电磁干扰已经成为了至关重要的一环，如果此类喷射器的电控单元受到干扰破坏，或者液压系统受到破坏都会导致军事装备无法正常工作，处于战斗的不利位置，因此，战斗装备的战场存活性成为重中之重。

发明内容：

本发明的目的在于解决上述喷射器所面临的几大问题，提出了一种由凸轮轴控制的活塞阀式双燃料喷射器，其特征在于：所述双燃料喷射器包括凸轮轴、推杆、喷射器体、活塞阀体、针阀密封锥面、引燃剂喷孔、天然气喷孔、针阀、天然气进口、针阀承压面、天然气接口、稳压阀、调压弹簧、出油口、压力室、回油口、电磁阀和活塞；喷射器体顶端中部开圆柱形腔，与之配合的活塞伸入圆柱形腔内，活塞为T型活塞，活塞顶部与喷射器体顶端之间设有弹簧，喷射器体下部开有针阀腔，针阀腔底部加工密封锥面，针阀腔内设有针阀，密封锥面底端开有引燃剂喷孔，针阀上方腔内安装一调压弹簧控制针阀落座，使得引燃剂喷孔封闭，圆柱形腔一侧开通槽形成回油油路，在回油油路上喷射器体内设有电磁阀用于控制回油油路的闭合，圆柱形腔通过油路与针阀腔相通，油路一侧开有通槽形成出油油路，出油油路上设有稳压阀，活塞上端设有凸轮轴，通过旋转凸轮轴使得凸轮轴中部的凸轮与活塞接触并施加压力，针阀腔外套有活塞阀体，凸轮轴通过推杆与活塞阀体连接，通过凸轮轴的旋转带动活塞阀体沿针阀腔上下移动，活塞阀体沿针阀腔外侧上下移动的距离应当能使得喷射器体下端一侧开设的天然气槽形成开合从而与活塞阀体所在的腔体连通或断开，活塞阀体所在的腔体下端开有天然气喷孔。

所述的推杆由推杆大头、推杆小头和杆身组成；杆身为工字形截面，推杆大头和推杆小头内装配轴瓦，推杆大头套在凸轮轴的轴颈上，推杆小头套在活塞阀的轴颈上。