CN107061059A - 一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀，通过旁通结构和导流腔结构实现进气和导流过程；通过执行器的控制实现阀芯的控制，气路的控制，实现燃气阀喷气的功能；通过导向块结构实现外导向，保证阀芯的垂直度；通过压力平衡孔、压力平衡槽及稳压腔相配合，能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，实现气流的稳定工作，可靠工作，实现高响应速度；通过轴向主气槽直接进气和周向补气孔进气的混合进气方式，实现大流量，有效地提高发动机的供气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的稳定；通过阀芯和阀座间的多道环带结构，实现燃气喷射阀的面密封，高可靠性。

Description

一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀

技术领域

本发明涉及的是一种燃气喷射阀，具体地说是天然气发动机燃气喷射阀。

背景技术

近年来，随着我国石油消耗的快速增长，石油严重依赖进口。天然气燃烧清洁并且在我国储量丰富，使其成为最有可能替代柴油的燃料。在内燃机行业中，节能减排作为内燃机发展的必然趋势，应用天然气作为主燃料的内燃机在保证动力性的前提下，可大幅地降低排放污染情况，应用天然气为燃料的内燃机近年来已然成为行业内的研究热点。作为天然气发动机的燃料供给装置，燃气喷射阀的性能直接决定天然气发动机的特性。目前来看，在燃气喷射阀的实际工作过程中，依照内燃机转速的不同，燃气喷射阀的响应时间一般在几毫秒到几十毫秒之间，即燃气喷射阀需具备高的响应速度以满足其迅速开关的要求，与此同时，燃气喷射阀还需具备尽量大的出气横截面积，以保证内燃机获得充足的燃气量，此外，燃气喷射阀工作时所喷燃气压力的稳定性及控制精度等特性均会对内燃机性能造成影响。因此，开发响应速度快、气压稳定、控制精度高、可靠性高的大流量燃气喷射阀，是目前天然气发动机燃气喷射阀发展的趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供响应速度快、控制精度高、可靠性高、气压稳定、高效密封、大流量的一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，电磁铁安装在阀体上，阀体安装在阀座上，电磁铁、阀体以及阀座之间形成阀空间，电磁铁里缠绕线圈，阀芯组合体位于阀空间里并设置在电磁铁下方，所述的阀芯组合体包括衔铁、弹簧座、底板、阀芯，衔铁、底板、阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，弹簧座位于衔铁外部并与衔铁之间形成环形槽，电磁铁内部设置环形槽，复位弹簧的两端分别布置在电磁铁的环形槽和弹簧座的环形槽内，衔铁中心处设置压力平衡孔，底板上设置压力平衡槽，阀芯为中空结构，阀芯下方的阀座上设置中心稳压腔，压力平衡孔、压力平衡槽、阀芯的中空部分以及中心稳压腔相通并构成内部空间，阀芯上设置密封环带和肋片，密封环带形成环腔，阀座上设置出气环带和导向块，导向块位于阀芯周围，出气环带位于环腔下方，出气环带下方设置出气口，阀芯上表面开设轴向主气槽，肋片上开有周向补气孔，并在补气孔处设置导流锥角。

本发明还可以包括：

1、阀座的外端设置端部稳压腔。

2、阀体上设置伸出部分，伸出部分设置进气口，进气口下方的阀体里设置导流腔，进气口、导流腔相通并构成外部空间，外部空间与内部空间相通；

燃气经进气口垂直流入导流腔，沿着导流腔流入充满阀体内部的外部空间和内部空间，其中一部分由压力平衡孔流入中心稳压腔内，端部稳压腔与导流腔相连通；

燃气喷射阀工作过程中，在线圈未通电时，在复位弹簧的预紧力作用下，阀芯上的密封环带与阀座的上表面紧密配合，燃气充满燃气喷射阀的阀体内部的外部空间和内部空间；线圈通电后，衔铁受到向上电磁力的作用，阀芯组合体在克服复位弹簧的预紧力后向上运动，阀芯与阀座表面分离，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由轴向主气槽和周向补气孔的混合进气方式流入，通过环腔，最后由出气口垂直流出；线圈断电后，在电磁铁与衔铁之间的复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体在导向块的外导向作用下整体向下运动，直至阀芯表面与阀座表面贴合，重新回到初始位置，燃气喷射阀关闭，气路关闭。

本发明的优势在于：本发明通过旁通结构和导流腔结构实现进气和导流过程；通过执行器的控制实现阀芯的控制，气路的控制，实现燃气阀喷气的功能；通过导向块结构实现外导向，保证阀芯的垂直度；通过压力平衡孔、压力平衡槽及稳压腔相配合，能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，实现气流的稳定工作，可靠工作，实现高响应速度；通过轴向主气槽直接进气和周向补气孔进气的混合进气方式，实现大流量，有效地提高发动机的供气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的稳定；通过阀芯和阀座间的多道环带结构，实现燃气喷射阀的面密封，高可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的阀芯组合体结构示意图；

图3为本发明的气路走向示意图；

图4为阀芯三维结构示意图；

图5为阀座结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-5，图1为本发明旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀的整体结构示意图，包括1电磁铁、2线圈、3复位弹簧、4阀芯组合体、6阀体和7阀座。电磁铁1通过固定螺栓8固定在阀体6上，线圈2缠绕在电磁铁1内部的环槽内，在电磁铁1下方自上而下依次布置有阀芯组合体4、阀座7，阀座7与阀体6之间通过螺栓固定连接在一起，二者之间的配合面通过密封胶圈12来实现密封，阀座7上的4个导向块11实现阀芯组合体4的周向固定，保证阀芯组合体4的垂直度。

如图2所示，一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀的阀芯组合体4主要由衔铁13、弹簧座14、紧固螺栓22、垫片20、底板15和阀芯16组成，衔铁13通过紧固螺栓22与底板15、阀芯16连接在一起，衔铁13与底板15之间布置有一层垫片20，弹簧座14安装在底板15的上方，其内部的侧表面与衔铁13的侧表面相接触，复位弹簧3的两端分别位于电磁铁1与弹簧座14的环形槽内，衔铁13中心开有压力平衡孔19，底板15上开有一定数量的压力平衡槽21，避免衔铁13受到轴向力，使衔铁13处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁13响应速度，衔铁13中心处的压力平衡孔19配合底板15上的压力平衡槽21使得阀芯组合体4内部空间与外部空间连通，内外气路达到平衡，阀芯组合体4的内外燃气无压力差，避免自身在运动时受到额外的轴向力，阀芯16由阀芯主体、肋片17和密封环带18组成。阀芯16上表面开轴向主气槽30，肋片17上分别开多个周向补气孔26，并在补气孔26处开一定角度的导流锥角23。阀芯组合体4整体布置在电磁铁1下方。

如图3所示，首先，燃气由进气口24垂直流入阀体6内，沿着导流腔25流入充满阀体6内部，其中一部分由衔铁13处的压力平衡孔19流入阀座7中心处稳压腔27内，阀座7中心位置的稳压腔27与阀芯组合体4内部的燃气空间相连通。

燃气喷射阀工作过程中，在线圈2未通电时，在复位弹簧3的预紧力作用下，阀芯组合体4在初始位置维持不动，阀芯组合体4中的阀芯16的密封环带18的下表面与阀座7的出气环带10的上表面紧密贴合，此时阀芯16与阀座7间的环腔28尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体6内部的整个空间。线圈2通电后，电磁铁1、衔铁13被磁化，电磁铁1与衔铁13之间形成磁回路，衔铁13受到电磁力的作用克服复位弹簧3的预紧力后向上运动，带动阀芯16向上运动与阀座7表面分离，直到弹簧座14的上表面与电磁铁1的下表面相接触，整个运动过程中，衔铁13的轴向运动与周向定位均由阀座7上的4个导向块11与阀芯16之间的配合来控制实现，此时，气路开启，电磁阀开启，气体迅速由轴向主气槽30和周向补气孔26的混合进气方式流入，通过多道环腔28，最后由出气口29垂直流出；线圈2断电，衔铁13受到的电磁力消失，在电磁铁1与弹簧座14之间的复位弹簧3的作用下，衔铁13向下运动，带动阀芯16向下运动，直至阀芯16表面与阀座7表面贴合，衔铁13恢复到初始位置，气路关闭，电磁阀关闭。

由上述工作过程可知，本发明一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀通过旁通结构和导流腔25结构实现进气和导流过程；通过执行器的控制实现阀芯16的控制，气路的控制，实现喷气功能；通过导向块11结构实现外导向，保证阀芯16的垂直度；通过在衔铁13中心开压力平衡孔19并在底板15上开有一定数量的压力平衡槽21，避免衔铁13受到轴向力，使衔铁13处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁13响应速度；在阀芯16的肋片17上开多个周向补气孔26的结构，阀芯16下表面和阀座7上表面开有多道环腔28，增加有效流通面积，减少阀芯16和阀座7的质量，提高可靠性；在阀芯16周向补气孔26处设置一定角度的导流锥角23，减少流动损失，增大流量系数；本发明采用轴向主气槽30直接进气和周向补气孔26进气的混合进气方式，增加进气流量系数，实现大流量，有效地提高了燃气喷射阀的供气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的平衡、稳定；阀芯16和阀座7间采用多道密封环带18和出气环带10结构，实现燃气喷射阀的面密封，稳压平衡，并且较宽的环带面积可减少冲击，提高可靠性；在阀座7中心处设置稳压腔27，能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动可使通气均匀，实现气流的稳定工作，可靠工作，实现高响应速度。

本发明的技术方案：一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀，它主要由电磁铁、线圈、复位弹簧、阀芯组合体、阀体和阀座组成。电磁铁通过固定螺栓固定在阀体上，线圈缠绕在电磁铁内部的环槽内，在电磁铁下方自上而下依次布置有阀芯组合体、阀座，阀座与阀体之间通过螺栓固定连接在一起，二者之间的配合面通过密封胶圈来实现密封；阀芯组合体由衔铁、弹簧座、垫片、底板、紧固螺栓和阀芯组成，其特征是：衔铁通过紧固螺栓与底板、阀芯连接在一起，衔铁与底板之间布置有一层垫片，弹簧座安装在底板的上方，其内部的侧表面与衔铁的侧表面相接触，复位弹簧的两端分别位于电磁铁与弹簧座的环形槽内，衔铁中心开有压力平衡孔，底板上开有一定数量的压力平衡槽，阀芯由阀芯主体、肋片和密封环带组成，阀芯组合体整体布置在电磁铁下方，在阀芯的肋片上开周向补气孔并在补气孔处设置导流锥角，阀芯和阀座之间采用密封环带和出气环带结构，面密封，稳压平衡，并且具有较宽的环带面积，阀芯周向固定在阀座上的4个导向块上，保证其垂直度，阀芯上下运动由弹簧座与电磁铁之间的距离进行限位。在阀座中心位置开有稳压腔，阀座中心位置的稳压腔与阀芯组合体内部的燃气空间相连通。

Claims (3)

1.一种旁通式混合进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，电磁铁安装在阀体上，阀体安装在阀座上，电磁铁、阀体以及阀座之间形成阀空间，电磁铁里缠绕线圈，阀芯组合体位于阀空间里并设置在电磁铁下方，所述的阀芯组合体包括衔铁、弹簧座、底板、阀芯，衔铁、底板、阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，弹簧座位于衔铁外部并与衔铁之间形成环形槽，电磁铁内部设置环形槽，复位弹簧的两端分别布置在电磁铁的环形槽和弹簧座的环形槽内，衔铁中心处设置压力平衡孔，底板上设置压力平衡槽，阀芯为中空结构，阀芯下方的阀座上设置中心稳压腔，压力平衡孔、压力平衡槽、阀芯的中空部分以及中心稳压腔相通并构成内部空间，阀芯上设置密封环带和肋片，密封环带形成环腔，阀座上设置出气环带和导向块，导向块位于阀芯周围，出气环带位于环腔下方，出气环带下方设置出气口，阀芯上表面开设轴向主气槽，肋片上开有周向补气孔，并在补气孔处设置导流锥角。

2.根据权利要求1所述的一种旁通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：阀座的外端设置端部稳压腔。

3.根据权利要求1或2所述的一种旁通式轴向进气的外导向燃气喷射阀，其特征是：阀体上设置伸出部分，伸出部分设置进气口，进气口下方的阀体里设置导流腔，进气口、导流腔相通并构成外部空间，外部空间与内部空间相通；

燃气经进气口垂直流入导流腔，沿着导流腔流入充满阀体内部的外部空间和内部空间，其中一部分由压力平衡孔流入中心稳压腔内，端部稳压腔与导流腔相连通；

燃气喷射阀工作过程中，在线圈未通电时，在复位弹簧的预紧力作用下，阀芯上的密封环带与阀座的上表面紧密配合，燃气充满燃气喷射阀的阀体内部的外部空间和内部空间；线圈通电后，衔铁受到向上电磁力的作用，阀芯组合体在克服复位弹簧的预紧力后向上运动，阀芯与阀座表面分离，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由轴向主气槽和周向补气孔的混合进气方式流入，通过环腔，最后由出气口垂直流出；线圈断电后，在电磁铁与衔铁之间的复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体在导向块的外导向作用下整体向下运动，直至阀芯表面与阀座表面贴合，重新回到初始位置，燃气喷射阀关闭，气路关闭。