CN109340444A - 一种车用cng减压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车用CNG减压器，包括调压弹簧、膜片压盘、阀杆、阀座、膜片下压盘、调压膜片、调压螺柱、减压器盖和减压器体，所述调压弹簧位于减压器盖内；所述减压器体内安装阀座，阀杆悬挂式安装在阀座上，阀杆顶部安装调压膜片，调压膜片上下侧分别安装膜片压盘和膜片下压盘，调压弹簧推动调压膜片上下运动从而带动阀杆在阀座内上下运动实现阀口的打开和关闭从而实现调压，所述阀杆的阀芯部分由上往下呈椭圆截面逐渐变大。利用椭圆截面不同的斜率变化，从而形成非线性的截面积变化这一物理特性，使其应用于不同的场合。

Description

一种车用CNG减压器

技术领域

本发明涉及减压器领域，具体涉及一种车用CNG减压器。

背景技术

目前，液化气(LPG)、压缩天然气(CNG)、轻烃等清洁燃料用作汽车燃料时，具有排放废气少、热效率高、价格低等优点。减压器是天然气发动机燃气系统的重要零部件之一，减压器性能的好坏直接影响到发动机燃料的精确控制。

现有CNG减压器阀杆结构均采用直杆或斜面结构，这种结构的截面积是线性变化的，流量随阀杆提起的高度线性变化。例如公开号CN201351763，公开了一种高压差减压阀，包括阀体、阀座、阀座体、阀芯、阀芯夹、阀杆和节流孔板；所述阀杆通过螺纹和销与阀芯固定，并可带动阀芯在阀座内上下移动；所述阀芯为直径逐渐变小的锥形结构，且阀芯上设有与阀芯夹吻合的斜面；所述阀座下部设有衬套和节流孔板。

这种结构的问题在于，大的斜率（流量变化大）会导致小流量（譬如怠速）应用场合出现较大的波动，小的斜率（流量变化小）会导致流量需求大的时侯，阀杆响应性不佳，从而出现压力降大的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种车用CNG减压器，利用椭圆截面不同的斜率变化，从而形成非线性的截面积变化这一物理特性。采用椭圆形变截面结构，不同的变化斜率适用于不同的车用场合；在小流量段，要求行程变化尽可能不影响流量的变化，根据流量公式（Q=VA），也就要求径向阀口截面变化率尽可能小；而在大流量段，要求相对较小的行程变化，带来较大的流量变化，从而要求径向阀口截面积变化尽可能大。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种车用CNG减压器，包括调压弹簧、膜片压盘、阀杆、阀座、膜片下压盘、调压膜片、调压螺柱、减压器盖和减压器体，所述调压弹簧位于减压器盖内；所述减压器体内安装阀座，阀杆悬挂式安装在阀座上，阀杆顶部安装调压膜片，调压膜片上下侧分别安装膜片压盘和膜片下压盘，调压弹簧推动调压膜片上下运动从而带动阀杆在阀座内上下运动实现阀口的打开和关闭从而实现调压，所述阀杆的阀芯部分由上往下呈椭圆截面逐渐变大。

进一步的，所述减压器盖顶部安装有弹簧支撑板用于支撑调压弹簧，所述弹簧支撑板配置有调压螺柱。

进一步的，所述减压器体设置有安全阀。

进一步的，所述减压器体的低压出口与减压腔之间配置有由文丘里板和文丘里孔组成的文丘里补偿结构。

进一步的，所述减压器体底部设置有导套，阀杆位于导套内。

进一步的，所述阀杆底部设置一圈挡圈，挡圈上下各安装有一个O形圈A和O形圈B。

进一步的，所述阀口设置有密封垫。

进一步的，还包括一个用于控制减压器进气的高压电磁阀。

本发明的有益效果是：由于使用了椭圆形的变截面结构，阀杆初始提起时，使用了小的斜率，流量变化小，可以使得怠速工况稳定；在需要大流量时，使用了大的斜率，及时响应了大流量工况的需求，譬如急加速。

1、在小流量应用阶段，使用本结构的CNG减压器在阀杆运动的过程中，随行程流量变化小，从而保证了怠速的稳定性；

2、在大流量应用阶段，较小的阀芯行程可以带来较大的截面积变化，从而提高减压器对于急加速的响应性能。

附图说明

图1为本发明的一个角度的剖面图；

图2为本发明另一个角度的剖面图；

图3为本发明阀芯的局部放大图；

图4为本发明阀口径向截面积随阀杆行程的变化趋势；

图5为传统锥形阀芯急加速工况测试数据；

图6为本发明急加速工况测试数据。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种车用CNG减压器，包括调压弹簧2、膜片压盘3、阀杆11、阀座13、膜片下压盘15、调压膜片16、调压螺柱17、减压器盖18和减压器体19，调压弹簧2位于减压器盖18内；减压器体19内安装阀座13，阀杆11悬挂式安装在阀座13上，阀杆11顶部安装调压膜片16，调压膜片16上下侧分别安装膜片压盘3和膜片下压盘15，调压弹簧2推动调压膜片16上下运动从而带动阀杆11在阀座13内上下运动实现阀口21的打开和关闭从而实现调压。

如图3所示，为了使得调压效果呈非线性变化，阀杆11的阀芯22部分由上往下呈椭圆截面逐渐变大，即本方案中的阀芯22斜面并非均匀变化的倾斜斜面，而是形成具有一定拱度的弧形斜面，使得最终的调压呈非线性变化，阀口径向截面积随阀杆行程的变化趋势如图5所示，从图5可以看出，在小流量段阀口径向截面积的变化斜率小于大流量端段阀口径向截面积的变化斜率。

减压器的减压功能主要是利用阀杆运动时径向截面积的变化产生不同的截流效果，从而输出不同的压力和流量。阀杆11在图3位置时，减压器处于关闭状态，不输出流量气体，当阀杆11提起时，产生了径向的流道，该流道的截面积决定了输出流量的大小（Q=VA，压差一定的条件下，流速V为定值，因此流道截面积A就决定了流量Q的大小）。车用减压器的应用工况较工业用减压器的应用情况复杂，有小流量的怠速工况，也就急加速的瞬态工况，同时还有高速大负荷时的大流量需求工况。线性的流道截面积变化无法适应车用减压器复杂的应用需求。而本方案中采用的结构可以使得阀口径向截面积呈非线性变化。

在怠速工况，流量需求小，同时要求流量变化尽可能小，这样才能够维持平稳的转速。在这个工况里面，阀杆的运动轨迹实际上是一个高频的振荡过程，阀杆一直在做着轻微的上、下运动。基于此，也就要求行程的变化对于流量的变化越小越好。

而在急加速工况，流量需求从小流量变化为大流量，这时需要阀杆在尽可能小的行程范围内带来相对较大的流量变化，以适应加速后大流量的需求。

进一步的，减压器盖18顶部安装有弹簧支撑板1用于支撑调压弹簧2，弹簧支撑板1配置有调压螺柱17，减压器体19设置有安全阀7，减压器体19的低压出口5与减压腔之间配置有由文丘里板14和文丘里孔4组成的文丘里补偿结构，减压器体19底部设置有导套6，阀杆11位于导套6内，，阀杆11底部设置一圈挡圈9，挡圈9上下各安装有一个O形圈A8和O形圈B10，阀口21设置有密封垫12，还包括一个用于控制减压器进气的高压电磁阀20。

实验数据测试：

如图5所示，图5为传统锥形阀芯急加速工况测试数据，图6为本发明的仿真侧视图，测试数据如下表：

由表中数据分析可以得出的结论是：

传统的斜面阀芯由于其调压呈线性变化，在进行急加速采样时，急加速压力降为28.66kpa，而使用本发明的阀芯测得其急加速压力降为5.44kpa，其压力降优化幅度高达81.02%。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种车用CNG减压器，包括调压弹簧（2）、膜片压盘（3）、阀杆（11）、阀座（13）、膜片下压盘（15）、调压膜片（16）、调压螺柱（17）、减压器盖（18）和减压器体（19），所述调压弹簧（2）位于减压器盖（18）内；所述减压器体（19）内安装阀座（13），阀杆（11）悬挂式安装在阀座（13）上，阀杆（11）顶部安装调压膜片（16），调压膜片（16）上下侧分别安装膜片压盘（3）和膜片下压盘（15），调压弹簧（2）推动调压膜片（16）上下运动从而带动阀杆（11）在阀座（13）内上下运动实现阀口（21）的打开和关闭从而实现调压，其特征在于：所述阀杆（11）的阀芯（22）部分由上往下呈椭圆截面逐渐变大。

2.根据权利要求1所述的车用CNG减压器，其特征在于，所述减压器盖（18）顶部安装有弹簧支撑板（1）用于支撑调压弹簧（2），所述弹簧支撑板（1）配置有调压螺柱（17）。

3.根据权利要求1所述的车用CNG减压器，其特征在于，所述减压器体（19）设置有安全阀（7）。

4.根据权利要求1所述的车用CNG减压器，其特征在于，所述减压器体（19）的低压出口（5）与减压腔之间配置有由文丘里板（14）和文丘里孔（4）组成的文丘里补偿结构。

5.根据权利要求1所述的车用CNG减压器，其特征在于，所述减压器体（19）底部设置有导套（6），阀杆（11）位于导套（6）内。

6.根据权利要求1所述的车用CNG减压器，其特征在于，所述阀杆（11）底部设置一圈挡圈（9），挡圈（9）上下各安装有一个O形圈A（8）和O形圈B（10）。

7.根据权利要求1所述的车用CNG减压器，其特征在于，所述阀口（21）设置有密封垫（12）。

8.根据权利要求1所述的车用CNG减压器，其特征在于，还包括一个用于控制减压器进气的高压电磁阀（20）。