CN107091359B - 一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀，通过电磁铁通电吸引衔铁的方式，使得阀芯组合体在导向销的内导向作用下离开阀座运动，实现燃气阀喷气的功能；采用直通的供气方式，保证进入阀体内的燃气的充足供给；通过内导向结构与压力平衡孔、压力平衡槽及稳压腔相配合，保证阀芯的垂直度，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

一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀

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装置。

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、大流量的一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，阀座固定在阀体下方并与阀体之间形成阀空间，电磁铁位于阀空间里并与阀体上端固定，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、导向销，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，主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，衔铁中心处安装导向销，导向销伸入至电磁铁里，电磁铁里设置辅复位弹簧，辅复位弹簧的两端分别接触电磁铁和导向销，导向销里设置压力平衡孔，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，密封环带形成环腔，阀座上设置出气环带，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、电磁铁的上部与阀体之间形成进气口，电磁铁的中下部与阀体之间形成进气腔，阀芯组合体与阀体之间形成导流腔，进气口、进气腔、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进气腔，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，在主复位弹簧和辅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，阀芯组合体在克服主复位弹簧、辅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，在主复位弹簧和辅复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体整体向下运动，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：本发明通过电磁铁通电吸引衔铁的方式，使得阀芯组合体在导向销的内导向作用下离开阀座运动，实现燃气阀喷气的功能；本发明采用直通的供气方式，保证进入阀体内的燃气的充足供给；通过内导向结构与压力平衡孔、压力平衡槽及稳压腔相配合，保证阀芯的垂直度，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为本发明直通式混合进气的内导向燃气喷射阀的整体结构示意图，包括1阀体、2电磁铁、3线圈、4主复位弹簧、5辅复位弹簧、6阀芯组合体和9阀座。电磁铁2通过其上方的螺纹与阀体1连接在一起，使其固定在阀体1上方的中心位置，线圈3缠绕在电磁铁2内部的环槽内，在电磁铁2下方自上而下依次布置有阀芯组合体6、阀座9，阀座9与阀体1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8来实现密封。

如图2所示，一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀的阀芯组合体6由导向销10、卡簧18、衔铁11、弹簧座12、紧固螺栓21、垫片19、底板13和阀芯14组成，衔铁11通过紧固螺栓21与底板13、阀芯14连接在一起，衔铁11与底板13之间布置有一层垫片19，弹簧座12安装在底板13的上方，其内部的侧表面与衔铁11的侧表面相接触，主复位弹簧4的两端分别位于电磁铁2与弹簧座12的环形槽内，电磁铁2中心开有一定深度的直槽，电磁铁2与衔铁11之间的导向销10布置在直槽内部，导向销10中心开有压力平衡孔17，底板13上开有一定数量的压力平衡槽20，避免衔铁11受到轴向力，使衔铁11处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁11响应速度，导向销10上方与电磁铁2之间布置有辅复位弹簧5，布置在衔铁11的中心位置，利用卡簧18将导向销10与衔铁11固定起来。导向销10中心处的压力平衡孔17配合底板13上的压力平衡槽20使得阀芯组合体6内部空间与外部空间连通，内外气路达到平衡，阀芯组合体6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14由阀芯主体、肋片15和密封环带16组成。阀芯14上表面开轴向主气槽30，肋片15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22。阀芯组合体6整体布置在电磁铁2下方。

如图3所示，首先，燃气由进气口23垂直流入阀体1内的进气腔24，沿着导流腔25流入充满阀体1内部，其中一部分由导向销10处的压力平衡孔17流入阀座9中心处稳压腔27内，阀座9中心位置的稳压腔27与阀芯组合体6内部的燃气空间相连通，而阀座9外围处的稳压腔27与阀体1内的导流腔25相连通。

燃气喷射阀工作过程中，在线圈3未通电时，在主复位弹簧4和辅复位弹簧5的预紧力作用下，阀芯组合体6在初始位置维持不动，阀芯组合体6中的阀芯14的密封环带16的下表面与阀座9的出气环带7的上表面紧密贴合，此时阀芯14与阀座9间的环腔28尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体1内部的整个空间。线圈3通电后，电磁铁2、衔铁11被磁化，电磁铁2与衔铁11之间形成磁回路，衔铁11受到电磁力的作用克服主复位弹簧4及辅复位弹簧5的预紧力后向上运动，带动阀芯14向上运动与阀座9表面分离，直到弹簧座12的上表面与电磁铁2的下表面相接触，整个运动过程中，衔铁11的轴向运动与周向定位均由导向销10与电磁铁2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3断电，衔铁11受到的电磁力消失，在电磁铁2与弹簧座12之间的主复位弹簧4和导向销10和电磁铁2之间的辅复位弹簧5的作用下，衔铁11向下运动，带动阀芯14向下运动，直至阀芯14表面与阀座9表面贴合，衔铁11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，本发明一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀通过电磁铁2通电吸引衔铁11的方式，使得阀芯组合体6在导向销10的内导向作用下离开阀座9运动，实现燃气阀喷气的功能；本发明采用直通的供气方式，保证进入阀体1内的燃气的充足供给；通过内导向结构保证阀芯14的垂直度；通过在导向销10中心开压力平衡孔17并在底板13上开有一定数量的压力平衡槽20，避免衔铁11受到轴向力，使衔铁11处内外气路压力更易达到平衡，提高衔铁11响应速度；在阀芯14的肋片15上开多个周向补气孔26的结构，阀芯14下表面和阀座9上表面开有多道环腔28，增加有效流通面积，减少阀芯14质量，提高可靠性；在阀芯14周向补气孔26处设置一定角度的导流锥角22，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14和阀座9间采用多道密封环带16和出气环带7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9中心和外围处均设置稳压腔27，能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，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：一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀，它主要由电磁铁、线圈、主复位弹簧、辅复位弹簧、阀芯组合体、阀体和阀座组成。电磁铁通过其上方的螺纹与阀体连接在一起，使其固定在阀体上方的中心位置，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；前述的阀芯组合体由导向销、衔铁、弹簧座、垫片、底板、卡簧、紧固螺栓和阀芯组成，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，主复位弹簧的两端分别位于电磁铁与弹簧座的环形槽内，电磁铁中心开有一定深度的直槽，电磁铁与衔铁之间的导向销布置在直槽内部，导向销中心开有压力平衡孔，底板上开有一定数量的压力平衡槽，导向销上方与电磁铁之间布置有辅复位弹簧，布置在衔铁的中心位置，利用卡簧将导向销与衔铁固定起来，阀芯由阀芯主体、肋片、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，面密封，稳压平衡，并且具有较宽的环带面积，在阀座中心位置和外围处均开有稳压腔，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，而阀座外围处的稳压腔与阀体内的导流腔相连通。

Claims (3)

1.一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、阀芯组合体，阀座固定在阀体下方并与阀体之间形成阀空间，电磁铁位于阀空间里并与阀体上端固定，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、导向销，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，主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，衔铁中心处安装导向销，导向销伸入至电磁铁里，电磁铁里设置辅复位弹簧，辅复位弹簧的两端分别接触电磁铁和导向销，导向销里设置压力平衡孔，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，密封环带形成环腔，阀座上设置出气环带，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所述的一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀，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所述的一种直通式混合进气的内导向燃气喷射阀，其特征是：电磁铁的上部与阀体之间形成进气口，电磁铁的中下部与阀体之间形成进气腔，阀芯组合体与阀体之间形成导流腔，进气口、进气腔、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进气腔，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，在主复位弹簧和辅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，阀芯组合体在克服主复位弹簧、辅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，在主复位弹簧和辅复位弹簧的预紧力作用下，衔铁向下运动，阀芯组合体整体向下运动，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。

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