一种单阀杆双燃料喷嘴偶件的制作方法

1.本实用新型涉及船用柴油机上应用甲醇的甲醇供给技术，进一步涉及一种单阀杆双燃料喷嘴偶件。


背景技术：

2.随着全球排放法规越来越严苛，船用发动机技术正朝着零排放和综合性能优化方向发展。甲醇具有室温下呈液态，便于运输、存储和加注，来源广泛且可再生等优势，是一种充满潜力的柴油替代燃料。从排放性、整机改装成本及运行经济性等方面综合考虑，甲醇替代柴油应用于船用发动机具有良好的前景。
3.然而，甲醇燃料在船用发动机的实际应用中面临着各种技术挑战：
4.1、甲醇燃料冷启动性差，内燃机缸内直喷甲醇燃料多采用柴油微喷引燃技术。常规做法是通过两个独立的喷嘴偶件分别向气缸内供给柴油和甲醇，该做法会大大增加气缸盖设计与布置难度；
5.2、相较于柴油，甲醇燃料粘度低、腐蚀性强等特点，喷嘴偶件需要强制润滑与密封，很显然，常规柴油喷嘴偶件通过简单设计优化无法满足其润滑性及密封性使用要求；
6.3、相较于柴油，甲醇燃料燃烧剧烈，喷嘴偶件头部温度升高速度快，喷孔积碳堵塞现象严重，使用寿命大大缩短。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提出一种设计简单、布置方便、润滑性和密封性良好、强大的冷却功能、集柴油/甲醇双燃料喷射于一体的新型双燃料喷嘴偶件。
8.本实用新型的技术方案为：
9.本实用新型提供了一种单阀杆双燃料喷嘴偶件，包括：
10.针阀体和装配在所述针阀体内部的针阀，所述针阀的头部在所述针阀体内可与所述针阀体形成锥面密封；
11.所述针阀体内设置有第一燃料进流道，所述针阀内设置有与所述第一燃料进流道连通的第一燃料流道，所述针阀的头部设置有与所述第一燃料流道连通的第一燃料喷孔；
12.所述针阀体内设置有第二燃料进流道，所述针阀体和所述针阀之间形成与所述第二燃料进流道连通的第二燃料环形流道，所述第二燃料环形流道设置在所述针阀体和所述针阀形成锥面密封的位置之前；
13.所述针阀体的头部设置有第二燃料喷孔，所述第二燃料喷孔设置在所述针阀体和所述针阀形成锥面密封的位置之后。
14.优选地，所述单阀杆双燃料喷嘴偶件还包括：
15.在所述针阀体内布置并环绕所述针阀设置的第一燃料蓄压腔，所述第一燃料蓄压腔布置在所述第一燃料进流道和所述第一燃料流道之间，并连通所述第一燃料进流道和所述第一燃料流道。
焊料，203-冷却套；16-第一燃料进流口，17-第二燃料进流口；18-冷却油进/回流口；19-定位销孔；11-第一燃料进流道，12-第二燃料进流道；13-冷却油进/回流道；14-柴油流道；15-甲醇环形流道；21-第一燃料蓄压腔；22-第二燃料蓄压腔；23-冷却室；24-压力腔；30-特地段间隙，31-密封锥面；k1-第一燃料喷孔，k2-第二燃料喷孔。
40.具体实施方式：
41.下面结合附图1-4对本实用新型作进一步说明。
42.如图1，本实施例提供了一种单阀杆双燃料喷嘴偶件，该单阀杆双燃料喷嘴偶件主要包括针阀体2和针阀1。针阀体2，包括针阀体本体201、冷却套203、焊料202，针阀体本体201与冷却套203通过焊接结为一体，针阀体本体201内设有第一燃料进流道11、第二燃料进流道12、冷却油进流道和回流道13，针阀体本体201的尾部设有第一燃料进流口16、第二燃料进流口17、冷却油进流口和冷却液回流口18、安装用定位销孔19，针阀体本体216的头部设有环形均布燃料第二燃料喷孔k2。针阀1，包括针阀阀杆101和不锈钢密封扩张器102，针阀阀杆101中间设有柴油流道14，针阀阀杆101头部设有环形均布与柴油流道14连通的第一燃料喷孔k1，针阀阀杆101尾部加工孔用不锈钢的密封扩张器102进行堵塞密封。
43.充油过程：
44.具有一定压力的柴油/甲醇分别通过针阀体2上第一燃料进流口16和第二燃料进流口17分别经由第一燃料进流道11和第二燃料进流道12进入第一燃料蓄压腔21和第二燃料蓄压腔22，第一燃料蓄压腔21中的柴油经由针阀1的针阀阀杆101中空的柴油流道14再经第一燃料喷孔k1与第二燃料蓄压腔22中的甲醇燃料经由甲醇环形流道15一并汇至喷嘴偶件密封锥面前，以备针阀开启后喷入气缸内。
45.针阀1研配安装在针阀体本体201的阀腔中，喷嘴偶件配合段是间隙配合，间隙大小为0.003～0.005mm。
46.针阀体本体201上的第一燃料进流道11与第二燃料进流道12呈180
°
布置，冷却油进流道和冷却油回流道13呈180
°
布置，两个定位销孔呈非180
°
布置。
47.所述针阀1与所述针阀体本体201配合的特定段内壁上设有耐磨涂层，层深0.002～0.004mm；所述特定段内壁是指所述针阀1上在所述第一燃料蓄压腔21和所述第二燃料蓄压腔22之间的部分内壁。所述针阀体本体201上与所述针阀1形成锥面密封的部分内壁上设有渗氮层，层深0.3～0.5mm。
48.喷射过程：
49.针阀1在驱动机构作用下向上开启，聚集在密封锥面前面的少量柴油和大量甲醇流入压力室并通过第二燃料喷孔k2喷入柴油机气缸内。由于柴油压力始终略大于甲醇压力，所以，柴油会比甲醇提前喷入缸内，在活塞压缩过程中压燃后引燃甲醇燃烧做功。喷射结束后，针阀1落座，开启下一轮充油-喷射过程。
50.冷却油通过冷却油进流道流入喷嘴偶件头部环形冷却室23，再经由冷却油回流道流出，环形冷却室可以更好地冷却喷嘴头部，防止其积碳堵塞，保障燃料喷射雾化质量良好。
51.相较于甲醇，柴油粘度大，自润滑性较好。第一燃料蓄压腔21压力始终略大于第二燃料蓄压腔22压力，压力差大小为1～8bar，一则能形成油封，防止甲醇燃料通过特地段间隙30泄露，二则能实现在针阀1上下往复运动中强制用柴油润滑替代甲醇润滑，进而改善针
阀润滑性能。
52.本实施例中，第一燃料为柴油，第二燃料为低粘度液态新型清洁燃料（如甲醇、乙醇、液氨、二甲醚等）。


技术特征：
1.一种单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，包括：针阀体和装配在所述针阀体内部的针阀，所述针阀的头部在所述针阀体内可与所述针阀体形成锥面密封；所述针阀体内设置有第一燃料进流道，所述针阀内设置有与所述第一燃料进流道连通的第一燃料流道，所述针阀的头部设置有与所述第一燃料流道连通的第一燃料喷孔；所述针阀体内设置有第二燃料进流道，所述针阀体和所述针阀之间形成与所述第二燃料进流道连通的第二燃料环形流道，所述第二燃料环形流道设置在所述针阀体和所述针阀形成锥面密封的位置之前；所述针阀体的头部设置有第二燃料喷孔，所述第二燃料喷孔设置在所述针阀体和所述针阀形成锥面密封的位置之后。2.根据权利要求1所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述单阀杆双燃料喷嘴偶件还包括：在所述针阀体内布置并环绕所述针阀设置的第一燃料蓄压腔，所述第一燃料蓄压腔布置在所述第一燃料进流道和所述第一燃料流道之间，并连通所述第一燃料进流道和所述第一燃料流道。3.根据权利要求2所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述单阀杆双燃料喷嘴偶件还包括：在所述针阀体内布置并环绕所述针阀设置的第二燃料蓄压腔，所述第二燃料蓄压腔布置在所述第二燃料进流道和所述第二燃料环形流道之间，并连通所述第二燃料进流道和所述第二燃料环形流道。4.根据权利要求1所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述单阀杆双燃料喷嘴偶件还包括：在所述针阀体的头部设置的压力腔，所述压力腔布置在所述针阀的头部之后，且所述压力腔与所述第二燃料喷孔连通。5.根据权利要求1所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述针阀体包括：针阀体本体以及在所述针阀体本体的端部环绕设置的冷却套，所述针阀体本体和所述冷却套之间形成环绕所述针阀体本体设置的冷却室；所述针阀体本体上设置有与所述冷却室连通的冷却油进流道和冷却油回流道。6.根据权利要求1所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述针阀包括：针阀阀杆以及在所述针阀阀杆的端部设置的密封扩张器，所述密封扩张器用于将所述第一燃料流道在所述针阀阀杆的开口封闭。7.根据权利要求3所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述第二燃料蓄压腔布置在第一燃料蓄压腔的下方，且向所述第二燃料进流道内通入的第二燃料压力小于向所述第一燃料进流道内的第一燃料压力。8.根据权利要求1所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述第一燃料为柴油，所述第二燃料为甲醇、乙醇、液氨或二甲醚。9.根据权利要求1所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述针阀与所述针阀体配合的特定段内壁上设有耐磨涂层，所述特定段内壁是指所述针阀上在所述第一燃料蓄压腔和所述第二燃料蓄压腔之间的部分内壁。
10.根据权利要求1所述的单阀杆双燃料喷嘴偶件，其特征在于，所述针阀体上与所述针阀形成锥面密封的部分内壁上设有渗氮层。

技术总结
本实用新型公开了一种单阀杆双燃料喷嘴偶件，包括针阀体和针阀，针阀体上设有第一燃料进流道、第二燃料进流道、冷却油进/回流道，针阀体尾部设有安装用定位销孔，针阀为中空设计并研配安装在针阀体的阀腔中，针阀体头部和针阀头部均设有燃料喷孔。本实用新型的有益效果是：通过优化燃料流道布置，实现了单阀杆喷嘴偶件的双燃料喷射，改善了喷嘴偶件精密配合段润滑性；冷却油进/回流道的布置，可大大降低喷嘴头部温度，提高喷嘴偶件的使用寿命；保障了甲醇密封性良好，杜绝了甲醇异常泄露问题，提高了喷嘴的使用安全系数；大大降低了双燃料柴油机气缸盖上喷油器布置难度，可有力地助推甲醇燃料在船舶动力装置领域的示范应用。甲醇燃料在船舶动力装置领域的示范应用。甲醇燃料在船舶动力装置领域的示范应用。


技术研发人员：杨晓丽 张健 黄永强 郭元 陈明 何晓飞 李栋 李许庆
受保护的技术使用者：重庆红江机械有限责任公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/6/27