CN110043375B - 一种燃气发动机节气门 - Google Patents

Abstract

一种燃气发动机节气门，包括矩形管，在矩形管的两侧分别设有相对设置的第一封闭部和第二封闭部，所述第一封闭部包括第一旋转轴，所述第一旋转轴的一侧固设第一封闭门，所述第一旋转轴两侧与矩形管的管壁固连设置，在第一旋转轴的上部设有第一动力齿，第一传动杆与第一动力齿啮合设置。本申请通过设置两个配合设置的第一封闭门和第二封闭门，使得在由封闭到开启时，其开始面积较大，且若考虑其形成的斜向的流通面积，其流通面积更大，因此能够提高在初始状态时的供气量的充足，避免发生冒黑烟等非充分燃烧现象的发生。

Description

一种燃气发动机节气门

技术领域

本申请涉及一种燃气发动机节气门。

背景技术

节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门，气体进入进气管后会和汽油混合变成可燃混合气，从而燃烧做功。它上接空气滤清器，下接发动机缸体，被称为是汽车发动机的咽喉。

节气门不论是电子还是机械控制的形式，都是采用在一个密闭通道中设置一个挡片，通过挡片的开启闭合来实现节气门内空气流量的调节。但是由于节气门中的挡片直接连接发动机缸体，因此操作环境较为恶劣。现在主要是有两个问题：首先节气门为单门旋转形式的，这使得在需要快速调节来提高发动机马力时，提供助燃气的能力并没有想象中那么好；其次是积碳的问题，现在一般是积碳过后，通过拆除或者拆开之后利用助剂或者物理方式清洗，非常麻烦，但是考虑到积碳有一个逐步固化的过程，若积碳在初步阶段能够做一个初步去除，可以大大延长其使用时间，但是由于其工作环境的作用，现在并没有有效手段进行一个初步去除。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种燃气发动机节气门，包括矩形管，在矩形管的两侧分别设有相对设置的第一封闭部和第二封闭部，所述第一封闭部包括第一旋转轴，所述第一旋转轴的一侧固设第一封闭门，所述第一旋转轴两侧与矩形管的管壁固连设置，在第一旋转轴的上部设有第一动力齿，第一传动杆与第一动力齿啮合设置；所述第二封闭部包括第二旋转轴，所述第二旋转轴的一侧固设第二封闭门，所述第二旋转轴两侧与矩形管的管壁固连设置，在第二旋转轴的上部设有第二动力齿，第二传动杆与第二动力齿啮合设置。通过设置两个配合设置的第一封闭门和第二封闭门，使得在由封闭到开启时，其开始面积较大，且若考虑其形成的斜向的流通面积，其流通面积更大，因此能够提高在初始状态时的供气量的充足，避免发生冒黑烟等非充分燃烧现象的发生。

优选的，所述第一封闭门和第二封闭门端部重叠设置。端部重叠设置的好处是保证在封闭状态下一定的密封性。

优选的，所述第一封闭部与第二封闭部中心对称设置。

优选的，所述第一旋转轴与第二旋转轴分别相对于矩形管的管壁隔离设置，所述第一传动杆与第二传动杆设在靠近空气进气口的一侧。使得在燃烧时，主要是封闭门朝向燃烧部位，以避免造成传动机构损坏。

优选的，所述第一传动杆上的齿轮密度与第二传动杆上的齿轮密度不一致。使得第一封闭门和第二封闭门能够不同步到达中心位置，从而产生碰撞，通过此种碰撞，可以降低在初步积碳阶段，积碳的积累，通过此种方式，能够大大延长其使用时间。

优选的，在矩形管外分别设有第一V形连接架和第二V形连接架，所述第一V形连接架的一端与第一传动杆相连，所述第二V形连接架的一端与第二传动杆相连，所述第一V形连接架的另一端与一动力机构相连，所述第二V形连接架的另一端也与动力机构相连。通过动力机构给第一旋转轴、第二旋转轴分别提供同步的动力，使得在使用过程中，提高对于第一封闭门以及第二封闭门的控制的统一性。

优选的，所述动力机构为双向气缸，所述第一V形连接架和第二V形连接架分别与双向气缸的两端相连。

优选的，所述动力机构为一动力电机，所述动力电机的端部设有一动力齿轮，所述第一V形连接架和第二V形连接架分别与动力齿轮的上端和下端啮合设置。

优选的，所述第一封闭门的端部设有W形折板，所述第二封闭门的端部设有凹凸形折板。提高W形折板、凹凸形折板的密封部分的密封性，相当于一种迷宫密封的方式。

优选的，所述凹凸形折板与W形折板配合设置，使得凹凸形折板相对于W形折板凸起的部分可以插入到W形折板的凹陷处。提高密封性能的同时，能够提高在第一封闭门以及第二封闭门接触时的时长，从而使得在除去积碳的同时，还能够降低整体的震动。

优选的，在第一封闭门和第二封闭门朝向发动机的一侧设有保护涂层，所述保护涂层由如下质量份数的物质制备而成：二硫化钼：10-15份；氧化镍：50-80份；过渡金属元素氧化物：2-10份；氮化硼或碳化硅：1-3份。氮化硼或碳化硅有两种作用：一是氮化硼或者碳化硅作为添加剂，有一定的加快球磨处理的作用，从而使得各种物质混合的更加均匀；二是一般认为涂层的平整度越好，其越能耐积碳，但是对于燃气发动机来说，由于其积累积碳是一个更加缓慢的过程，缓慢导致其具有形成之后具有较好的稳定性，因此平整度高反而作用不是非常大，而引入氮化硼或碳化硅之后，其作为一个中心，会造成“缺陷位”，其此种“缺陷位”一般都是凸起位，在使用过程中发现，在此种涂层平面缓慢造成积碳后，会在燃气发动机启动时发生脱离现象。因此，本申请的涂层是通过其与积碳之间能够产生剥离而提高了该涂层的抗积碳能力，而非提高其表面的平整程度来提高其抗积碳能力。

优选的，所述涂层材料按照如下方法合成：所述过渡金属元素氧化物为镧系金属氧化物；所述氮化硼或碳化硅的目数为4000-6000目。

优选的，所述涂层材料按照如下方法合成：将硫化钼、氧化镍、过渡金属元素氧化物、氮化硼或碳化硅进行强制混合，然后再依次进行造粒、破碎处理。通过此种方式能够提高整体的混合效果，从而使得在一个狭小的空间内能够有各种物质的普遍存在。

优选的，所述强制混合采用如下方式进行：将制备原料依次放入到球磨机中，然后进行球磨处理。球磨处理使得氮化硼、碳化硅起到磨料的作用，从而更加好的提高整个系统的目数大小，起到更好的提高整个系统中混合均匀度的问题。

优选的，将强制混合后的制备原料中放入粘结剂、分散剂、水得到浆料，然后利用浆料制备原料成团，得到初步粒，然后将初步粒干燥后进行球磨。

优选的，所述浆料通过喷雾干燥的方式得到干燥粒。避免发生整体的团聚现象，尽可能的保持内部各个粒子之间的独立性。

优选的，通过等离子喷涂法将经球磨的初步粒涂覆到燃气发动机的内表面得到保护涂层。

优选的，所述保护涂层的厚度为0.3-0.5mm。

优选的，所述等离子喷涂法操作时的中心温度不高于1350℃。在一个相对可控的温度下进行喷涂，主要是因为高温工况对于内部物质的保存以及涂层材料本身的催化活性造成影响。

本申请能够带来如下有益效果：

1、本申请通过设置两个配合设置的第一封闭门和第二封闭门，使得在由封闭到开启时，其开始面积较大，且若考虑其形成的斜向的流通面积，其流通面积更大，因此能够提高在初始状态时的供气量的充足，避免发生冒黑烟等非充分燃烧现象的发生；

2、在燃烧时，通过旋转轴以及传动杆的位置设置，使得封闭门朝向燃烧部位，以避免造成传动机构损坏；

3、通过动力机构给第一旋转轴、第二旋转轴分别提供同步的动力，使得在使用过程中，提高对于第一封闭门以及第二封闭门的控制的统一性；

4、本申请通过提高W形折板、凹凸形折板的密封部分的密封性，相当于一种迷宫密封的方式且能够提高在第一封闭门以及第二封闭门接触时的时长，从而使得在除去积碳的同时，还能够降低整体的震动。

5、本申请所采用的涂层中添加氮化硼或碳化硅，一是氮化硼或者碳化硅作为添加剂，可促进各种物质进行磨削、减小；二是提供缺陷位，从而促进积碳的脱离；通过强制混合，然后再依次进行造粒、破碎的方式能够提高整体的混合效果，从而使得在一个狭小的空间内能够有各种物质的普遍存在；采用喷雾干燥的方式，避免发生整体的团聚现象，尽可能的保持内部各个粒子之间的独立性；本申请在一个相对可控的温度下进行喷涂，主要是因为高温工况对于内部物质的保存以及涂层材料本身的催化活性造成影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请开启时的示意图；

图2为本申请封闭时的示意图；

图3为本申请电机驱动的示意图；

图4为本申请活塞缸驱动的示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本申请进行详细阐述。

如图中所示，为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在第一个实施例中，如图1-4所示，一种燃气发动机节气门，包括矩形管1，在矩形管1的两侧分别设有相对设置的第一封闭部2和第二封闭部3，所述第一封闭部2包括第一旋转轴21，所述第一旋转轴21的一侧固设第一封闭门22，所述第一旋转轴21两侧与矩形管1的管壁固连设置，在第一旋转轴21的上部设有第一动力齿23，第一传动杆24与第一动力齿23啮合设置；所述第二封闭部3包括第二旋转轴31，所述第二旋转轴31的一侧固设第二封闭门32，所述第二旋转轴31两侧与矩形管1的管壁固连设置，在第二旋转轴31的上部设有第二动力齿33，第二传动杆34与第二动力齿33啮合设置。所述第一封闭门22和第二封闭门32端部重叠设置。所述第一封闭部2与第二封闭部3中心对称设置。所述第一旋转轴21与第二旋转轴31分别相对于矩形管1的管壁隔离设置，所述第一传动杆24与第二传动杆34设在靠近空气进气口的一侧。使得在燃烧时，主要是封闭门朝向燃烧部位，以避免造成传动机构损坏。所述第一传动杆24上的齿轮密度与第二传动杆34上的齿轮密度不一致。使得第一封闭门22和第二封闭门32能够不同步到达中心位置，从而产生碰撞，通过此种碰撞，可以降低在初步积碳阶段，积碳的积累，通过此种方式，能够大大延长其使用时间。而在归位时，第一封闭门22和第二封闭门32持续抵接，能够持续起到去除积碳的作用。

可以理解的，在矩形管1外分别设有第一V形连接架25和第二V形连接架35，所述第一V形连接架25的一端与第一传动杆24相连，所述第二V形连接架35的一端与第二传动杆34相连，所述第一V形连接架25的另一端与一动力机构相连，所述第二V形连接架35的另一端也与动力机构相连。通过动力机构给第一旋转轴21、第二旋转轴31分别提供同步的动力，使得在使用过程中，提高对于第一封闭门22以及第二封闭门32的控制的统一性。

可以理解的，所述动力机构为双向气缸4，所述第一V形连接架25和第二V形连接架35分别与双向气缸4的两端相连。

可以理解的，所述动力机构为一动力电机5，所述动力电机5的端部设有一动力齿轮6，所述第一V形连接架25和第二V形连接架35分别与动力齿轮6的上端和下端啮合设置。

可以理解的，所述第一封闭门22的端部设有W形折板，所述第二封闭门32的端部设有凹凸形折板。提高W形折板、凹凸形折板的密封部分的密封性，相当于一种迷宫密封的方式。

可以理解的，所述凹凸形折板与W形折板配合设置，使得凹凸形折板相对于W形折板凸起的部分可以插入到W形折板的凹陷处。提高密封性能的同时，能够提高在第一封闭门22以及第二封闭门32接触时的时长，从而使得在除去积碳的同时，还能够降低整体的震动。

对于涂层材料的合成过程而言，首先按照如下步骤合成：

S1、首先取如表1所述的原料；

S2、将S1中的原料加入到球磨机，球磨1.5h；

S3、取S2得到的粉末，如表1所述的量，加入粘结剂、分散剂以及适量的水得到浆料，加入水的量不少于总的质量的2倍；

S4、将S3得到的浆料进行喷雾干燥得到干燥粒，干燥粒进行球磨，球磨得到喷涂材料，所述喷涂材料的粒径不大于1000目。

表1：

对于上述物质的性质，按照如下方式用于节气门上保护涂层，取上述喷涂材料利用等离子喷涂方法喷涂到和节气门相同的金属板的表面，然后对于金属板利用燃气喷枪直接喷到金属板的表面，燃气喷枪处于非充分燃烧状态，试验条件见表2，对于金属板表面测量肉眼明显可见的积碳的面积比。

对于序号为7的试验来讲，其没有二硫化钼，对于序号为8的试验来讲，其没有氧化镍，对于序号为9的试验来讲，其没有过渡金属元素氧化物，此三个试验表面减少任一物质都会增加其积碳面积，推测是由于该三种物质具有一定的催化作用，因此可以延缓前期的积碳量，但是对于总体的积碳量，并没有很大的减缓作用；对于序号为10的试验来讲，其没有氮化硼和碳化硅，此时的面积占比非常之高，推测在具有氮化硼或者碳化硅的时候，能够促进积碳的脱落；对于序号为11的试验来讲，其氮化硼或者碳化硅的粒径过高，推测在此种状况下，氮化硼或者碳化硅粒径过大时，造成了表面缺陷位过大，使得在球磨过程中无法分布均匀，从而影响了涂层的表现，积碳面积也较大。

表2：

序号	保护涂层厚度(mm)	中心温度(℃)	时间(h)	面积占比(％)
					1	0.3	1350	5	25
2	0.4	1300	5	26
					3	0.5	1350	5	28
4	0.3	1300	5	31
					5	0.4	1350	5	30
6	0.5	1300	5	29
					7	0.4	1300	5	48
8	0.4	1300	5	46
					9	0.4	1300	5	41
10	0.4	1300	5	81
					11	0.4	1300	5	65

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气发动机节气门，其特征在于：包括矩形管，在矩形管的两侧分别设有相对设置的第一封闭部和第二封闭部，所述第一封闭部包括第一旋转轴，所述第一旋转轴的一侧固设第一封闭门，所述第一旋转轴两侧与矩形管的管壁固连设置，在第一旋转轴的上部设有第一动力齿，第一传动杆与第一动力齿啮合设置；所述第二封闭部包括第二旋转轴，所述第二旋转轴的一侧固设第二封闭门，所述第二旋转轴两侧与矩形管的管壁固连设置，在第二旋转轴的上部设有第二动力齿，第二传动杆与第二动力齿啮合设置。

2.根据权利要求1所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：所述第一封闭门和第二封闭门端部重叠设置。

3.根据权利要求1所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：所述第一封闭部与第二封闭部中心对称设置。

4.根据权利要求1所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：所述第一旋转轴与第二旋转轴分别相对于矩形管的管壁隔离设置，所述第一传动杆与第二传动杆设在靠近空气进气口的一侧。

5.根据权利要求4所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：所述第一传动杆上的齿的数量与第二传动杆上的齿的数量不一致；在矩形管外分别设有第一V形连接架和第二V形连接架，所述第一V形连接架的一端与第一传动杆相连，所述第二V形连接架的一端与第二传动杆相连，所述第一V形连接架的另一端与一动力机构相连，所述第二V形连接架的另一端也与动力机构相连；所述动力机构为双向气缸，所述第一V形连接架和第二V形连接架分别与双向气缸的两端相连；所述动力机构为一动力电机，所述动力电机的端部设有一动力齿轮，所述第一V形连接架和第二V形连接架分别与动力齿轮的上端和下端啮合设置。

6.根据权利要求1所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：所述第一封闭门的端部设有W形折板，所述第二封闭门的端部设有凹凸形折板；所述凹凸形折板与W形折板配合设置，使得凹凸形折板相对于W形折板凸起的部分可以插入到W形折板的凹陷处。

7.根据权利要求1所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：在第一封闭门和第二封闭门朝向发动机的一侧设有保护涂层，所述保护涂层由如下质量份数的物质制备而成：二硫化钼：10-15份；氧化镍：50-80份；过渡金属元素氧化物：2-10份；氮化硼或碳化硅：1-3份。

8.根据权利要求7所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：所述保护涂层按照如下方法合成：所述过渡金属元素氧化物为镧系金属氧化物；所述氮化硼或碳化硅的目数为4000-6000目；将硫化钼、氧化镍、过渡金属元素氧化物、氮化硼或碳化硅进行强制混合，然后再依次进行造粒、破碎处理；所述强制混合采用如下方式进行：将制备原料依次放入到球磨机中，然后进行球磨处理；所述造粒采用如下方式进行：将强制混合后的制备原料中放入粘结剂、分散剂、水得到浆料，然后利用浆料制备原料成团，得到初步粒，然后将初步粒干燥后进行球磨；所述浆料通过喷雾干燥的方式得到干燥粒。

9.根据权利要求7所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：通过等离子喷涂法将经球磨的初步粒涂覆到燃气发动机的内表面得到保护涂层。

10.根据权利要求9所述的一种燃气发动机节气门，其特征在于：所述保护涂层的厚度为0.3-0.5mm；所述等离子喷涂法操作时的中心温度不高于1350℃。

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