CN103953466A - 燃料电控调压装置 - Google Patents

Abstract

一种燃料电控调压装置。解决了现有电控调压器调节精度低，单级可调节压力的区域比较小的问题。它包括固定套、燃料进气通道和燃料出气通管，所述的固定套内设有阀芯和计量量块，所述的计量量块上设有计量量孔，所述的阀芯上设有与计量量孔相对应的阀芯通道，所述的燃料进气通道与计量量孔相通，燃料出气通道与阀芯腔体相通，所述的阀芯与计量量块轴向滑移配合，所述的阀芯具有使计量量孔与阀芯腔体相隔离的第一位置和使计量量孔通过阀芯通道与阀芯腔体相连通的第二位置。本发明在不对原燃气机燃料供应系统做任何改动的前提下，通过可变计量量孔与阀芯的滑动配合，实现宽域调节燃料的出口压力，从而精确的控制空燃比。

Description

燃料电控调压装置

技术领域

本发明涉及一种燃气内燃机燃料供应系统，具体涉及一种燃料电控调压装置。

背景技术

目前，公知的天然气内燃机燃料供应系统主要有：天然储罐、减压阀、稳压阀（气化器LNG）、燃气计量单元及混合器（或燃气喷嘴）组成。国内主机厂基本都是采用进口E-Controls或WOODWARD两家公司的产品，其中最为重要的一个部件为电控调压器。电控调压器（EPR阀，Electronic Pressure Regulator Valve）为安装在气体燃料发动机中气路管道中的一个关键部件，它的作用是精确控制发动机燃气供给量，提供理想的空燃比，使发动机达到最理想的效果。目前手动调压器和电控调压器都是采用锥面或孔面（固定截面积）通过打开密封面的升程进行节流调节（其他行业也是这种方式进行调节）。这样的结构存在以下缺点：1、最大流通环形直径大，满足不了微小流量的压力调节，发动机怠速时，流量很难控制；2、作用在阀芯上的压力面积变化大，影响调压精度；3、调压的流量区域范围小。一般都要通过二到三级这种调压方式后才能达到目标值，不仅增加了产品的生产成本而且增加了装配、调试的难度，控制精度难保证；4、膜片为橡胶件、使用寿命短，同时容易老化，老化后的橡胶膜片直接影响到控制精度；5、作用在阀芯上的外力大，所需要的能耗高，需要有良好的散热条件，如散热条件不理想，使流量特性漂移（虽然对燃料控制方式为通过压力传感器对输出压力进行闭环控制，但由于压力传感器特性易出现漂移，所以导致流量特性漂移）。6、动力响应速度慢，内部结构非常复杂，在控制精度和速度要求又高，在这种复杂结构下，给可靠性带来很大的困难。

发明内容

为解决背景技术中现有电控调压器调节精度低，单级可调节压力的区域比较小的问题，本发明提供一种燃料电控调压装置。

本发明的技术方案是：一种燃料电控调压装置，包括固定套、顶杆、复位件、燃料进气管和燃料出气管，所述的固定套内设有阀芯和计量量块，所述的计量量块设于阀芯外，所述的计量量块上设有计量量孔，所述的阀芯上设有与计量量孔相对应的阀芯通道，所述的燃料进气管上设有燃料进气通道，所述的燃料进气通道与计量量孔相通，所述的燃料出气管上设有燃料出气通道，燃料出气通道与阀芯腔体相通，所述的阀芯与计量量块轴向滑移配合，所述的阀芯具有使计量量孔与阀芯腔体相隔离的第一位置和使计量量孔通过阀芯通道与阀芯腔体相连通的第二位置。

作为本发明的一种改进，所述的固定套与计量量块之间设有中间体，所述的中间体上设有稳压室，所述的稳压室分别与燃料进气通道和计量量孔相连通,所述稳压室的面积大于燃料进气通道的面积。

作为本发明的进一步改进，所述阀芯的两端通过平衡通道相连通。

作为本发明的进一步改进，所述的中间体的外壁与固定套的外壁形成所述的平衡通道。

作为本发明的进一步改进，还包括控制系统，所述的控制系统包括控制电机和用于输出控制电机动作信号的控制单元，所述的控制电机与顶杆相连。

作为本发明的进一步改进，所述的燃料出气通道上设有输出压力传感器，所述的输出压力传感器与控制单元电连接。

作为本发明的进一步改进，所述的计量量块上设有多个计量量孔，所述的阀芯上设有与计量量孔相对应数量的阀芯通道。

作为本发明的进一步改进，所述的计量量孔呈一端收缩一端张开的喇叭状，计量量孔的两端面为圆弧。

本发明的有益效果是，在不对原燃气机燃料供应系统做任何改动的前提下，通过可变计量量孔与阀芯的滑动配合，实现宽域调节燃料的出口压力，从而精确的控制空燃比，本发明调节精度高，特别是能实现微小流量的压力精确调节，保证最佳的燃料供给量。而且本发明具有结构简单、装配方便、生产成本低、调节效果好、节能环保等优点。

附图说明

附图1为现有调压装置的结构示意图。

附图2为本发明实施例的结构示意图。

附图3为附图2中K向的结构示意图。

附图4为本发明实施例的工作原理框图。

图中，1、固定套；2、顶杆；3、复位件；4、燃料进气管；41、燃料进气通道；5、燃料出气管；51、燃料出气通道；6、阀芯；61、阀芯通道；62、阀芯腔体；7、计量量块；71、计量量孔；8、中间体；81、稳压室；9、平衡通道；10、控制电机；11、输出压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

由图1结合图2、3、4所示，一种燃料电控调压装置，包括固定套1、顶杆2、复位件3、燃料进气管4和燃料出气管5，所述的固定套1内设有阀芯6和计量量块7，复位件3设于阀芯腔体62内，阀芯6的端面与顶杆2相抵，具体的说，所述的复位件3为复位弹簧。所述的计量量块7设于阀芯6外，所述的计量量块7上设有计量量孔71，所述的阀芯6上设有与计量量孔71相对应的阀芯通道61。具体的说，所述的计量量块7上设有多个或一个计量量孔71，所述的阀芯6上设有与计量量孔71相对应数量的阀芯通道61。更具体的说，所述的阀芯通道61的体积大于等于计量量孔的体积，更具体的说，所述的阀芯通道呈阶梯型。所述的燃料进气管4上设有燃料进气通道41，所述的燃料进气通道41与计量量孔71相通，所述的燃料出气管5上设有燃料出气通道51，所述的燃料出气通道51与阀芯腔体62相通，所述的阀芯6与计量量块7轴向滑移配合，所述的阀芯6具有使计量量孔71与阀芯腔体62相隔离的第一位置和使计量量孔71通过阀芯通道61与阀芯腔体62相连通的第二位置。具体的说，阀芯具有使计量量孔71与阀芯腔体62相隔离的第一位置，阀芯在顶杆作用下相对计量量孔的位置发生变化，使得计量量孔的相对流体截面积发生变化，实现了流量的宽域调压。具体的说，根据不同内燃机的输出特性可以设置不同的计量量孔孔形。更具体的说，阀芯和计量量块上计量量孔所形成的有效流通面积能满足任何工况的特性。当计量量孔被打开一点时，满足怠速时的工况；计量量孔完全打开时，输出的燃料压力达到最大值，这样的结构能满足任何工况下发动机的输出特性，特别指出的是，阀芯的第二位置是指使计量量孔71通过阀芯通道61与阀芯腔体62相连通的位置，即从计量量孔刚被打开至完全打开的过程中的任一位置，并且计量量孔被打开的大小是根据发动机输出特性需要可调节的。本发明的有益效果是，在不对原燃气机燃料供应系统做任何改动的前提下，通过可变计量量孔与阀芯的滑动配合，实现宽域调节燃料的出口压力，从而精确的控制空燃比，本发明调节精度高，特别是能实现微小流量的压力精确调节，保证最佳的燃料供给量。而且本发明具有结构简单、装配方便、生产成本低、调节效果好、节能环保等优点。

所述的固定套1与计量量块7之间设有中间体8，所述的中间体8上设有稳压室81，所述的稳压室81分别与燃料进气通道41和计量量孔71相连通,所述的稳压室81的面积大于燃料进气通道41的面积。具体的说，所述燃料进气通道41与计量量孔71在横截面上呈一定角度设置。更具体的说，所述燃料进气通道41轴向中心线与计量量块7的径向中心线相垂直，当然也可以使得计量量孔与燃料进气通道相对斜向设置。气体经过燃料进气通道进入稳压室，在稳压室内进行初步稳压和流向的改变，实施进入计量量孔前的一致性，提高了压力计量的精确性。而大面积的稳压室可以进一步的保证进入阀芯腔体压力计量的精确性。

所述阀芯6的两端通过平衡通道9相连通。具体的说，所述的中间体8的外壁与固定套1的外壁形成所述的平衡通道9。由于计量量块的内壁为圆柱形，所以设于计量量块内阀芯两端的面积相同，因此作用在阀芯左右两端的燃料压力相同，克服了阀芯和计量量块之间燃料泄漏等方面的影响，进一步提高了压力控制的精度。

所述的计量量孔71呈一端收缩一端张开的喇叭状，计量量孔71的两端面为圆弧，计量量孔71的两端是指参看附图3计量量孔显示的左右两端。这样的结构使得计量量孔能满足不同工况发动机的输出特性。

本发明还包括控制系统，所述的控制系统包括控制电机10和用于输出控制电机10动作信号的控制单元（即ECU），所述的控制电机10与顶杆2相连。所述的燃料出气通道51上设有输出压力传感器11，所述的输出压力传感器11与控制单元电连接。更具体的说，所述的控制电机为电子力马达。电子力马达，是一种通过占空比（PWM）来控制输出电磁力的机构，方便ECU控制的新型驱动器。占空比是利用打开和关闭的时间来输出一个电流和电压。具体的说，当控制单元输出一个理论值给电子力马达，电子力马达推动顶杆动作，从而使得与顶杆相抵的阀芯克服弹簧力运动，此时阀芯从第一位置打开至第二位置，根据控制单元输出信号的不同，计量量孔被打开的大小也不一样。燃料出气通道中设有输出压力传感器，能检测到输出燃料的压力，反馈给控制单元，进行闭环信号输出。由于计量量孔是根据发动机输出特性所设计的，阀芯和计量量块上的计量量孔所形成的有效流通面积能满足任何工况的特性。

在本发明中，燃料电控调压装置主要是用于燃气内燃机燃料供应系统，具体的说，是控制发动机燃气供给量，主要是用于控制发动机供给天然气的量，当然本发明也可以用于供给甲烷等其他气体。更具体的说，本发明也可以为液体进行供给量的控制。更具体的说，本发明不仅适用于发动机，也适用于其他的流体输入控制装置。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此本发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃料电控调压装置，其特征在于:包括固定套（1）、顶杆（2）、复位件（3）、燃料进气管（4）和燃料出气管（5），所述的固定套（1）内设有阀芯（6）和计量量块（7），所述的计量量块（7）设于阀芯（6）外，所述的计量量块（7）上设有计量量孔（71），所述的阀芯（6）上设有与计量量孔（71）相对应的阀芯通道（61），所述的燃料进气管（4）上设有燃料进气通道（41），所述的燃料进气通道（41）与计量量孔（71）相通，所述的燃料出气管（5）上设有燃料出气通道（51），燃料出气通道（51）与阀芯腔体（62）相通，所述的阀芯（6）与计量量块（7）轴向滑移配合，所述的阀芯（6）具有使计量量孔（71）与阀芯腔体（62）相隔离的第一位置和使计量量孔（71）通过阀芯通道（61）与阀芯腔体（62）相连通的第二位置。

2.根据权利要求1所述的燃料电控调压装置，其特征在于所述的固定套（1）与计量量块（7）之间设有中间体（8），所述的中间体（8）上设有稳压室（81），所述的稳压室（81）分别与燃料进气通道（41）和计量量孔（71）相连通,所述稳压室（81）的面积大于燃料进气通道（41）的面积。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电控调压装置，其特征在于所述阀芯（6）的两端通过平衡通道（9）相连通。

4.根据权利要求3所述的燃料电控调压装置，其特征在于所述的中间体（8）的外壁与固定套（1）的外壁形成所述的平衡通道（9）。

5.根据权利要求1所述的燃料电控调压装置，其特征在于还包括控制系统，所述的控制系统包括控制电机（10）和用于输出控制电机（10）动作信号的控制单元，所述的控制电机（10）与顶杆（2）相连。

6.根据权利要求5所述的燃料电控调压装置，其特征在于所述的燃料出气通道（51）上设有输出压力传感器（11），所述的输出压力传感器（11）与控制单元电连接。

7.根据权利要求1所述的燃料电控调压装置，其特征在于所述的计量量块（7）上设有多个计量量孔（71），所述的阀芯（6）上设有与计量量孔（71）相对应数量的阀芯通道（61）。

8.根据权利要求1所述的燃料电控调压装置，其特征在于所述的计量量孔（71）呈一端收缩一端张开的喇叭状，计量量孔（71）的两端面为圆弧。