一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置的制作方法

本发明涉及一种带吸油-出油双作用阀的替代燃料喷射装置，应用于发动机燃料喷射系统，属于动力机械，尤其是船用大功率中低速甲醇、氨等新燃料发动机应用领域。

背景技术：

1、随着船舶排放标准日益严苛，船用发动机替代能源的研究显得愈发重要。低碳燃料甲醇和零碳燃料氨，作为新兴燃料，制备技术较为成熟，市场前景广阔。低碳零碳燃料喷射装置开发是发动机燃料系统中重要的一环，但是低碳零碳燃料相比于柴油具有一些特殊性质，给低碳零碳喷射器开发带来2点技术难题：

2、第一，以低碳燃料甲醇、二甲醚和零碳燃料氨为代表的替代燃料，气化温度低，易发生气液相变，尤其是喷射器安装在缸盖上，环境温度较高，在喷射引起的容腔压力急剧降低时，易发生局部的由液相向气相的转变，引起压力波动，一定规模的压力波动可造成针阀误抬起-喷射装置误喷射，且靠近零件表面气化的还会引起气蚀效应损坏零件。

3、第二，以低碳燃料甲醇、二甲醚和零碳燃料氨为代表的替代燃料，粘度小于柴油，在运动副间隙处的泄漏量更大，且润滑性差，有腐蚀性，对运动副的可靠性有不利影响。容易想到的解决措施便是在运动副间隙处引入润滑性良好的润滑油，辅助建立完整有效的油膜刚度，同时将润滑油压力设置为高于替代燃料喷射压力，则可抑制替代燃料向润滑油处泄漏，因而实现密封。但这会带来新的问题：由于船用替代燃料发动机选用柴油引燃、小负荷模式仅烧柴油不烧替代燃料、高于临界负荷才烧替代燃料的运行方式，在小负荷模式不烧替代燃料期间，替代燃料压力仅为供给压力，压力数值较低，润滑油此时虽可以实现密封，却会沿着运动副间隙向替代燃料腔泄漏，甚至积满替代燃料腔；经过一段时间，负荷上升，需要喷射替代燃料的时候，前几个喷射循环中会混入积累的润滑油，影响喷射稳定性和燃烧排放。且替代燃料喷射压力较高，如此高压的密封油系统元件属于非常规产品，发动机上难以提供符合要求的高于替代燃料喷射压力的密封油。因此应从喷射装置的角度出发，解决负荷切换导致的掺烧滑油的问题，解决润滑油供给源的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是：提供一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，以解决上述问题。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，包括壳体，所述壳体内部自下至上设有针阀体、过渡块、喷射器体、增压活塞，所述过渡块底部与所述针阀体顶部套设有同一针阀，所述喷射器体内设有通向所述过渡块顶部端面的腔体，所述腔体内自下至上设有出油阀套和吸油阀芯，所述针阀与所述过渡块之间、所述出油阀套与所述过渡块之间、以及所述吸油阀芯与所述喷射器体之间均设有弹簧，所述出油阀套顶部设有可分别与所述吸油阀芯和所述喷射器体密封接触的第一锥面j和第二锥面k。

3、优选的，所述壳体顶部开设有伺服油接口e，所述增压活塞套设于所述喷射器体顶部且所述增压活塞内侧设有增压腔室f，所述喷射器体内部在所述吸油阀芯上方设有腔室g，所述喷射器体设有连通所述增压腔室f和所述腔室g的通道，可由伺服油推动所述增压活塞向下运动，挤压所述增压腔室f，以使燃料在喷射装置内增压达到喷射压力。

4、优选的，所述吸油阀芯穿设于所述出油阀套顶部，并且两者同心配合。

5、优选的，吸油时，低压燃料从所述壳体侧面的燃料低压进口a进入所述出油阀套内部，推动所述吸油阀芯上移，以使所述燃料低压进口a与所述腔室g连通，燃料通过所述吸油阀芯上方的所述腔室g进入所述喷射器体上方的所述增压腔室f，此时所述伺服油接口e与回油连通，压力较低，所述增压活塞上移，燃料逐渐充满所述增压腔室f，完成燃料吸入；所述伺服油接口e与压力源连通时，所述增压腔室f压力升高，所述腔室g压力升高，高于燃料供给压力时，所述吸油阀芯下移，所述出油阀套顶部的所述第一锥面j密封，防止建压后的高压燃料从供给端泄走，保证增压后的燃料顺利流入所述针阀体底部外周的喷射腔室r得以喷射利用。

6、优选的，出油时，所述伺服油接口e连通压力源后，所述增压腔室f压力升高，所述腔室g压力升高，推动所述吸油阀芯和所述出油阀套克服弹簧作用力，使二者一起向下运动，使所述腔室g与所述喷射腔室r连通，高压燃料可以进入所述针阀附近以供喷射；所述伺服油接口e连通回油油路时，所述增压腔室f压力下降，降至设定压力时，所述吸油阀芯和所述出油阀套在弹簧作用下向上运动，使所述喷射腔室r留有一定的压力，以便下次喷射前建压。

7、优选的，包括所述增压活塞、所述吸油阀芯、所述出油阀套、所述针阀分别与替代燃料接触的第一运动副l、第二运动副m、第三运动副n、第四运动副o，所述第一运动副l、所述第二运动副m、所述第三运动副n、所述第四运动副o均留有运动间隙，需要密封油辅助以实现密封。

8、优选的，所述过渡块上设有第一孔i，将上下方两个弹簧腔连通，并可由第二孔s与滑油回油接口c连通。

9、优选的，所述壳体设有第一通风空气接口b1、第二通风空气接口b2，进行持续的抽风通风，若所述喷射器体与所述过渡块之间第一密封平面u、所述过渡块与所述针阀体之间第二密封平面v失效，替代燃料沿所述第一密封平面u、所述第二密封平面v泄漏到所述间隙w中，可由所述第二通风空气接口b2抽离装置。

10、优选的，替代燃料经由所述燃料低压进口a从所述壳体进入所述喷射器体内，附近有o形圈形成静密封，若o形圈故障失效，替代燃料泄漏到二者缝隙中，也可沿所述第一通风空气接口b1、所述第二通风空气接口b2抽离。

11、优选的，所述伺服油接口e还可连接有回油节流孔和回油背压阀。

12、本发明提出了一种带吸油-出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其具备的有益效果包括：

13、1)喷射结束时，压力降至出油阀套关闭压力时，出油阀套关闭，将增压腔与喷射腔隔离开来，喷射腔内留有一定的压力，利于下一次喷射建压；

14、2)伺服油腔回油设置合适的节流和背压，控制增压腔压力下降的速度，使喷射后增压腔内仍留有一定的压力，有效防止气液相变；

15、3)即使长期不喷射替代燃料，也不会有大量滑油向替代燃料腔积累，从而解决负荷切换时烧滑油的问题；

16、4)设有通风检测接口，若密封面泄漏，可及时将泄漏气体排出喷射装置，且监测报警，提醒操作者停机检修；

17、5)吸油阀和出油阀集成在喷射器内部,且得到有效的密封和润滑,避免外接单向阀的泄漏风险。

技术特征：

1.一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)内部自下至上设有针阀体(6)、过渡块(4)、喷射器体(3)、增压活塞(2)，所述过渡块(4)底部与所述针阀体(6)顶部套设有同一针阀(5)，所述喷射器体(3)内设有通向所述过渡块(4)顶部端面的腔体，所述腔体内自下至上设有出油阀套(8)和吸油阀芯(7)，所述针阀(5)与所述过渡块(4)之间、所述出油阀套(8)与所述过渡块(4)之间、以及所述吸油阀芯(7)与所述喷射器体(3)之间均设有弹簧，所述出油阀套(8)顶部设有可分别与所述吸油阀芯(7)和所述喷射器体(3)密封接触的第一锥面j和第二锥面k。

2.根据权利要求1所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，所述壳体(1)顶部开设有伺服油接口e，所述增压活塞(2)套设于所述喷射器体(3)顶部且所述增压活塞(2)内侧设有增压腔室f，所述喷射器体(3)内部在所述吸油阀芯(7)上方设有腔室g，所述喷射器体(3)设有连通所述增压腔室f和所述腔室g的通道，可由伺服油推动所述增压活塞(2)向下运动，挤压所述增压腔室f，以使燃料在喷射装置内增压达到喷射压力。

3.根据权利要求2所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，所述吸油阀芯(7)穿设于所述出油阀套(8)顶部，并且两者同心配合。

4.根据权利要求3所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，吸油时，低压燃料从所述壳体(1)侧面的燃料低压进口a进入所述出油阀套(8)内部，推动所述吸油阀芯(7)上移，以使所述燃料低压进口a与所述腔室g连通，燃料通过所述吸油阀芯(7)上方的所述腔室g进入所述喷射器体(3)上方的所述增压腔室f，此时所述伺服油接口e与回油连通，压力较低，所述增压活塞(2)上移，燃料逐渐充满所述增压腔室f，完成燃料吸入；所述伺服油接口e与压力源连通时，所述增压腔室f压力升高，所述腔室g压力升高，高于燃料供给压力时，所述吸油阀芯(7)下移，所述出油阀套(8)顶部的所述第一锥面j密封，防止建压后的高压燃料从供给端泄走，保证增压后的燃料顺利流入所述针阀体(6)底部外周的喷射腔室r得以喷射利用。

5.根据权利要求4所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，出油时，所述伺服油接口e连通压力源后，所述增压腔室f压力升高，所述腔室g压力升高，推动所述吸油阀芯(7)和所述出油阀套(8)克服弹簧作用力，使二者一起向下运动，使所述腔室g与所述喷射腔室r连通，高压燃料可以进入所述针阀(5)附近以供喷射；所述伺服油接口e连通回油油路时，所述增压腔室f压力下降，降至设定压力时，所述吸油阀芯(7)和所述出油阀套(8)在弹簧作用下向上运动，使所述喷射腔室r留有一定的压力，以便下次喷射前建压。

6.根据权利要求5所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，包括所述增压活塞(2)、所述吸油阀芯(7)、所述出油阀套(8)、所述针阀(5)分别与替代燃料接触的第一运动副l、第二运动副m、第三运动副n、第四运动副o，所述第一运动副l、所述第二运动副m、所述第三运动副n、所述第四运动副o均留有运动间隙，需要密封油辅助以实现密封。

7.根据权利要求6所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，所述过渡块(4)上设有第一孔i，将上下方两个弹簧腔连通，并可由第二孔s与滑油回油接口c连通。

8.根据权利要求7所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，所述壳体(1)设有第一通风空气接口b1、第二通风空气接口b2，进行持续的抽风通风，若所述喷射器体(3)与所述过渡块(4)之间第一密封平面u、所述过渡块(4)与所述针阀体(6)之间第二密封平面v失效，替代燃料沿所述第一密封平面u、所述第二密封平面v泄漏到所述间隙w中，可由所述第二通风空气接口b2抽离装置。

9.根据权利要求8所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，替代燃料经由所述燃料低压进口a从所述壳体(1)进入所述喷射器体(3)内，附近有o形圈形成静密封，若o形圈故障失效，替代燃料泄漏到二者缝隙中，也可沿所述第一通风空气接口b1、所述第二通风空气接口b2抽离。

10.根据权利要求9所述的一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，其特征在于，所述伺服油接口e还可连接有回油节流孔(9)和回油背压阀(10)。

技术总结本发明涉及一种带吸油出油双作用阀的替代燃料喷射装置，属于动力机械技术领域，其包括壳体，壳体内部自下至上设有针阀体、过渡块、喷射器体、增压活塞，过渡块底部与针阀体顶部设有针阀，喷射器体内设有通向过渡块顶部端面的腔体，腔体内自下至上设有出油阀套和吸油阀芯，针阀与过渡块之间、出油阀套与过渡块之间、吸油阀芯与喷射器体之间均设有弹簧，出油阀套顶部设有可分别与吸油阀芯和喷射器体密封接触的第一锥面J和第二锥面K。本发明喷射结束时喷射腔内留有一定的压力，利于下一次喷射建压；有效防止气液相变；解决负荷切换时烧滑油的问题；可及时将泄漏气体排出喷射装置，且监测报警，提醒操作者停机检修；可避免外接单向阀的泄漏风险。技术研发人员：黑小芙,杨丽,周秀亚,黄念劬受保护的技术使用者：中船动力研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20