CN108915779B - 一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油‑气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，包括阀座，在阀座内设有一旋转阀体，在旋转阀体的下端设有一将旋转阀体下端封闭的镶块；在旋转阀体内设有一开度调节阀体，其上端收缩后向上延伸形成一进气通道；在阀座、旋转阀体以及开度调节阀体上，相对应的位置分别设有N条呈条形的出气孔；在旋转阀体的套管上套设有一传动齿轮，在进气通道伸出套管的部分的外壁上，设有一开度调节柄或开度调节齿轮。本发明能够根据发动机转速和负荷而自动调节阀门开启时刻和开启的面积，稳定性好，可靠性高，适用于压力高、排量大的油‑气混合动力发动机使用。

Description

一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀
技术领域
本发明涉及发动机零部件技术领域，尤其涉及一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀。
背景技术
目前，用于高压气体控制的常开高压气阀大都是旋转阀，使用时将其固定在某一开度位置则可以较精确地控制气体流量。但在气动式发动机和油-气混合动力发动机中使用的高压气阀，则要求其随发动机转速和负荷而改变阀门开启时刻和开启的面积。在压力较低和排量较小的情况下可以使用往复式菌形气门；但压力高且排量大时，由于其受力原因往复式气门难以使用，尤其在高压时，稳定性非常差，很容易因气压过大而造成控制阀自锁，即不能开启或不能关闭；使得现有高压气阀无法满足气动式发动机和-气混合动力发动机的正常工作需求。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有高压气阀在高压情况下稳定性差，不适用于压力高、排量大的油-气混合动力发动机的问题，提供一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，能够根据发动机转速和负荷而自动调节阀门开启时刻和开启的面积，稳定性好，可靠性高，适用于压力高、排量大的油-气混合动力发动机使用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：包括阀座，所述阀座为上端开放下端封闭的筒状结构，且其内侧的上部直径大于下部直径，使阀座内孔整体呈阶梯状，该阀座内侧下部形成承载台阶；
在阀座内设有一旋转阀体，该旋转阀体为筒状结构，其上端收缩后向上延伸形成一套管，在旋转阀体的下端设有一将旋转阀体下端封闭的镶块；在旋转阀体的外侧设有一定位环，该定位环位于阀座的承载台阶上方，在定位环与该承载台阶之间设有一推力轴承；在定位环上侧设有一卡环，该卡环与阀座卡接在一起，并压在定位环上，使定位环将推力轴承压紧在承载台阶上，且旋转阀体的下端及镶块与阀座的下端贴合；
在旋转阀体内设有一开度调节阀体，所述开度调节阀体也呈筒状结构，其下端封闭，上端收缩后向上延伸形成一进气通道，且该进气通道从旋转阀体的套管伸出；在进气通道的下端套设有一向心轴承，该向心轴承位于开度调节阀体的收缩段与旋转阀体的收缩段之间；
在阀座、旋转阀体以及开度调节阀体上，相对应的位置分别设有N条呈条形的出气孔，所述出气孔分别绕对应阀座、旋转阀体以及开度调节阀体均匀分布；在旋转阀体的套管上套设有一传动齿轮，所述传动齿轮用于通过齿轮副与曲轴或与驱动电机相连，并能使传动齿轮与曲轴以固定的转速比值进行旋转，通过传动齿轮能够带动旋转阀体绕其轴心线转动，使曲轴旋转一周，旋转阀体上的出气孔能够与阀座上的出气孔形成一次正对；在进气通道伸出套管的部分的外壁上，沿其径向设有一开度调节柄或套设有一开度调节齿轮，通过该开度调节柄或开度调节齿轮能够带动开度调节阀体绕其轴心线转动，从而使开度调节阀体上的出气孔与阀座上的出气孔形成完全错位、部分错位或正对。
进一步地，在进气通道的上端可拆卸连接有一高压管接头。
进一步地，所述出气孔分别位于阀座下端、旋转阀体的镶块以及开度调节阀体的下端，且出气孔的长度方向与阀座下端、旋转阀体和开度调节阀体的径向一致。
进一步地，所述出气孔竖直设于阀座、旋转阀体以及开度调节阀体的侧壁上，在阀座的外壁，对应出气孔的位置绕阀座一周的集气环，所述集气环的断面呈倒L型，其水平段内侧位于出气孔上方，并与阀座固定连接。
进一步地，所述开度调节柄或开度调节齿轮与一步进电机相连，通过该步进电机能够通过开度调节柄或开度调节齿轮带动开度调节阀体转动。
更进一步地，所述步进电机采用直线步进电机，在开度调节柄上滑动套设有一连接管，该直线步进电机的电机轴与该连接管铰接。
进一步地，所述镶块由石墨类粉末冶金或耐低温的工程塑料制成。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、开度调节阀体的受力始终向下，且受力大小可通过上下面积差（即开度调节阀的下端面积与其上端收缩段的面积）设计调节；从而使开度调节发能够自由转动，防止因气压过高而造成整个控制阀锁死的情况，能更有效保证整个控制阀的稳定性和可靠性。
2、根据出气孔的数量选择传动齿轮，从而对旋转阀体的转速进行调节，从而适应不同转速发动机，并降低摩擦磨损。
3、能够同时实现高压气阀开启时刻和流量调节；从而更便于对油-气混合动力发动机的供气及控制；根据气动发动机进气特点，可以保持开启角不变情况下，改变关闭时刻，从而调整负荷大小，如：旋转阀体逆时针转动，则开度调节阀体顺时针转动一个角度，此时进气开始时刻不变，而关闭时刻提前，从而实现负荷调节。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
图中：1—阀座，2—旋转阀体，3—镶块，4—定位环，5—推力轴承，6—卡环，7—开度调节阀体，8—向心轴承，9—传动齿轮，10—开度调节柄。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：参见图1，一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，包括阀座1，所述阀座1为上端开放下端封闭的筒状结构，且其内侧的上部直径大于下部直径，使阀座1内孔整体呈阶梯状，该阀座1内侧下部形成承载台阶。
在阀座1内设有一旋转阀体2，该旋转阀体2为筒状结构，其上端收缩后向上延伸形成一套管，其中，旋转阀体2的收缩部分形成水平收缩段。在旋转阀体2的下端设有一将旋转阀体2下端封闭的镶块3；具体实施时，所述镶块3由石墨类粉末冶金或耐低温的工程塑料制成；镶块3采用自润滑耐磨且耐低温材料制成，从而保证镶块3的转动顺畅，并减少摩擦，同时有效提高整个控制阀的稳定性和使用寿命。在旋转阀体2的外侧设有一定位环4，该定位环4位于阀座1的承载台阶上方，在定位环4与该承载台阶之间设有一推力轴承5。在定位环4上侧设有一卡环6，该卡环6与阀座1卡接在一起，并压在定位环4上，使定位环4将推力轴承5压紧在承载台阶上，且旋转阀体2的下端及镶块3与阀座1的下端贴合。
在旋转阀体2内设有一开度调节阀体7，所述开度调节阀体7也呈筒状结构，其下端封闭，上端收缩后向上延伸形成一进气通道，且该进气通道从旋转阀体2的套管伸出；其中，开度调节阀体7的收缩部分也形成水平收缩段。在进气通道的下端套设有一向心轴承8，该向心轴承8位于开度调节阀体的收缩段与旋转阀体2的收缩段之间；从而防止开度调节阀体7在转动过程中倾斜，以保证整个控制阀的正常运行。在进气通道的上端可拆卸连接有一高压管接头，以便于快速与高压气管连接。
在阀座1、旋转阀体2（或镶块3）以及开度调节阀体7上，相对应的位置分别设有N条呈条形的出气孔，所述出气孔分别绕对应阀座1、旋转阀体2以及开度调节阀体7均匀分布。所述出气孔分别位于阀座1下端、旋转阀体2的镶块3以及开度调节阀体的下端，且出气孔的长度方向与阀座1下端、旋转阀体2和开度调节阀体的径向一致；这样，能使气体流动更加顺畅、快捷。在旋转阀体2的套管上套设有一传动齿轮9，所述传动齿轮9用于通过齿轮副与曲轴或与驱动电机相连，并能使传动齿轮9与曲轴以固定的转速比值进行旋转；所述齿轮副包括固定于曲轴上的输出齿轮和该输出齿轮与所述传动齿轮9之间的一个或多个减速齿轮。通过传动齿轮9能够带动旋转阀体2绕其轴心线转动，其中，当气缸为内燃缸为二冲程时，旋转阀体2的转速与曲轴的转速比为1：N；当气缸为内燃缸为四冲程时，旋转阀体2的转速与曲轴的转速比为1：2N；这样，曲轴旋转一周，旋转阀体2上的出气孔能够与阀座1上的出气孔形成一次正对；从而适应于不同转速的发动机，并且，能够有效减少因旋转阀体2转动而带来的摩擦。
在进气通道伸出套管的部分的外壁上，沿其径向设有一开度调节柄10或套设有一开度调节齿轮，通过该开度调节柄10或开度调节齿轮能够带动开度调节阀体7绕其轴心线转动，从而使开度调节阀体7上的出气孔与阀座1上的出气孔形成完全错位、部分错位或正对。
具体实施时，所述开度调节柄10或开度调节齿轮与一步进电机相连，通过该步进电机能够通过开度调节柄10或开度调节齿轮带动开度调节阀体7转动。作为一种实施方式，所述步进电机采用直线步进电机，在开度调节柄10上滑动套设有一连接管，该直线步进电机的电机轴与该连接管铰接，这样，直线步进电机就能够带动开度调节柄10绕开度调节阀体7的轴向转动，进而带动开度调节阀体7绕其轴心线转动。使用过程中，车载系统首先采集油门踏板开度信号，然后将该油门踏板开度信号转换为脉冲信号，所述直线步进电机根据脉冲信号控制开度调节阀体7的转动角度。
本发明中，开度调节阀体7的受力始终向下，且受力大小可通过上下面积差（即开度调节阀的下端面积与其上端收缩段的面积）设计调节；从而使开度调节发能够自由转动，防止因气压过高而造成整个控制阀锁死的情况，能更有效保证整个控制阀的稳定性和可靠性。根据出气孔的数量选择传动齿轮9，从而对旋转阀体2的转速进行调节，从而适应不同转速发动机，并降低摩擦磨损。并且，能够同时实现高压气阀开启时刻和流量调节；从而更便于对油-气混合动力发动机的供气及控制；根据气动发动机进气特点，可以保持开启角不变情况下，改变关闭时刻，从而调整负荷大小，如：旋转阀体2逆时针转动，则开度调节阀体7顺时针转动一个角度，此时进气开始时刻不变，而关闭时刻提前，从而实现负荷调节。
实施例2：与实施例1不同的是，所述出气孔竖直设于阀座1、旋转阀体2以及开度调节阀体的侧壁上；在阀座1的外壁，对应出气孔的位置绕阀座1一周的集气环，所述集气环的断面呈倒L型，其水平段内侧位于出气孔上方，并与阀座1固定连接。这样，通过集气环将气流进行导向，从而便于整个控制阀的安装、使用。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：包括阀座，所述阀座为上端开放下端封闭的筒状结构，且其内侧的上部直径大于下部直径，使阀座内孔整体呈阶梯状，该阀座内侧下部形成承载台阶；
在阀座内设有一旋转阀体，该旋转阀体为筒状结构，其上端收缩后向上延伸形成一套管，在旋转阀体的下端设有一将旋转阀体下端封闭的镶块；在旋转阀体的外侧设有一定位环，该定位环位于阀座的承载台阶上方，在定位环与该承载台阶之间设有一推力轴承；在定位环上侧设有一卡环，该卡环与阀座卡接在一起，并压在定位环上，使定位环将推力轴承压紧在承载台阶上，且旋转阀体的下端及镶块与阀座的下端贴合；
在旋转阀体内设有一开度调节阀体，所述开度调节阀体也呈筒状结构，其下端封闭，上端收缩后向上延伸形成一进气通道，且该进气通道从旋转阀体的套管伸出；在进气通道的下端套设有一向心轴承，该向心轴承位于开度调节阀体的收缩段与旋转阀体的收缩段之间；
在阀座、旋转阀体以及开度调节阀体上，相对应的位置分别设有N条呈条形的出气孔，所述出气孔分别对应绕阀座、旋转阀体以及开度调节阀体均匀分布；在旋转阀体的套管上套设有一传动齿轮，所述传动齿轮用于通过齿轮副与曲轴或与驱动电机相连，并能使传动齿轮与曲轴以固定的转速比值进行旋转，通过传动齿轮能够带动旋转阀体绕其轴心线转动，使曲轴旋转一周，旋转阀体上的出气孔能够与阀座上的出气孔形成一次正对；在进气通道伸出套管的部分的外壁上，沿其径向设有一开度调节柄或套设有一开度调节齿轮，通过该开度调节柄或开度调节齿轮能够带动开度调节阀体绕其轴心线转动，从而使开度调节阀体上的出气孔与阀座上的出气孔形成完全错位、部分错位或正对。
2.根据权利要求1所述的一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：在进气通道的上端可拆卸连接有一高压管接头。
3.根据权利要求1所述的一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：所述出气孔分别位于阀座下端、旋转阀体的镶块以及开度调节阀体的下端，且出气孔的长度方向与阀座下端、旋转阀体和开度调节阀体的径向一致。
4.根据权利要求1所述的一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：所述出气孔竖直设于阀座、旋转阀体以及开度调节阀体的侧壁上，在阀座的外壁，对应出气孔的位置绕阀座一周的集气环，所述集气环的断面呈倒L型，其水平段内侧位于出气孔上方，并与阀座固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：所述开度调节柄或开度调节齿轮与一步进电机相连，通过该步进电机能够通过开度调节柄或开度调节齿轮带动开度调节阀体转动。
6.根据权利要求5所述的一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：所述步进电机采用直线步进电机，在开度调节柄上滑动套设有一连接管，该直线步进电机的电机轴与该连接管铰接。
7.根据权利要求1所述的一种油-气混合动力发动机用高压气可变驱动控制阀，其特征在于：所述镶块由石墨类粉末冶金或耐低温的工程塑料制成。
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