CN201705498U - 燃气发动机混合气空燃比与进气量调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型的中小型燃气发动机混合气进气量与空燃比调节装置。该装置由一个阀体和阀芯构成燃气与空气的混合室和输气通道，阀体上有成比例的空气和燃气通道，阀芯可以做转动和直线移动，通过一个调节装置可以精确调节通过阀体的空气和燃气的比例与数量，构成一种进气量和空燃比可调的中小型燃气发动机的燃气混合供应装置。本调节装置可以安装在中小型燃气发动机的进气系统和进气节气门之间，起到适应性地改变进气量和调节空燃比的作用。

Description

燃气发动机混合气空燃比与进气量调节装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种燃气发动机混合气空燃比和进气量的调节装置，其中包括阀体、阀芯，调节机构，属于内燃机中的燃气发动机领域。采用本实用新型所制造产品可以适用于采用天然气、液化石油气、沼气等可燃气体的发动机的燃气混合装置，改善其对燃料的适应性。

【背景技术】

目前各类中小型燃气发动机多采用文丘里式或比例式混合器实现燃气(包括：天然气、液化石油气、沼气、秸秆气、油田伴生气等)和空气的混合。这类混合器的结构都采用固定燃气量孔和空气量孔来实现需要的空燃比和进气量。但由于不同燃气具有不同的低热值，或者同一燃气可能出现其所含的可燃成分所占比例发生变化，这些不同低热值的燃气或可燃气成分所占比例不同的燃气所要求的正常燃烧时的合理空燃比也不同。而现有的具有固定量孔的燃气混合器由于结构已定，就无法适应这种变化。燃气种类变化时就必须更换不同的燃气混合器；同一燃气的可燃成分改变，也不能提供对应的合理空燃比，发动机的性能就出现变化，可能造成无法起动或起动困难或功率下降等严重问题。另外，由于在发动机起动时，发动机转速低，为便于起动，应提供给发动机以较浓和较少的混合气，而在发动机带负荷状态时，供气量要大，从经济性考虑，也希望提供较稀的混合气给发动机。现有固定量孔式的混合器均难以适应这些要求。造成现有中小型燃气发动机在供气条件或工作状态出现变化时，就常常出现性能不稳定的状况。

【实用新型内容】

本实用新型提出了一种新的中小型燃气发动机燃料混合气的进气量与空燃比调节装置，其目的是解决现有燃气混合器技术存在的不足。本调节装置可以安装在中小型燃气发动机的进气系统和进气节气门之间，实现进气量和空燃比的调节，以适应不同的燃气和不同的发动机工作状态。

本发明的主要技术方案内容是，由一个阀体和与之配合的阀芯共同构成燃气与空气的混合通道，阀芯可相对阀体转动和轴向移动，以控制送往发动机进气口的空气和燃气的比例与数量，从而构成一种新型进气量和空燃比可调的中小型燃气发动机的燃气调节装置。

方案所述空燃比和燃气量调节装置主要由固定阀体和可调阀芯组成。在阀体内部开有圆形孔，具有相同直径的外圆柱面的阀芯与之同轴配合安装。阀体的一侧开有大小不同且成比例的两个进气长孔，分别做为燃气和空气的进气量孔。这两个长孔的长度相同，但其宽度取决于所用燃气的最佳空燃比的比例要求。阀芯是一个一端封死，另一端开放的空心圆柱体。其圆柱面上开有一个与其内腔贯通的方孔，该方孔与阀体的燃气和空气进气口位置相对应，长度与阀体上空气和燃气进口的长度相同，方孔的面积大于并覆盖了阀体上的空气和燃气的通道。来自空滤器的空气和来自燃气管路的燃气经阀体上的成比例的空气和燃气量孔进入阀体，再通过阀芯上的方孔，进入阀芯的内腔。该空心阀芯的内腔与阀体的内孔共同构成了混合气的混合室和通往发动机进气口的混合气通道。

所述阀芯可以在阀体内旋转。初始安装时，可以使阀芯上方孔的上沿与阀体上燃气进口的上沿平齐，阀芯上方孔的下沿与阀体上空气进口的下沿平齐。将阀芯向阀体上空气进口方向转动时，阀芯上方孔的上沿逐渐遮盖阀体上的燃气进口部分面积，使得燃气通道面积减小。阀芯向该方向继续转动至最大极限位置时，阀体上的燃气进口可以被全部遮盖。若再反向旋转阀芯，燃气通道又可以逐步加大。在这个转动过程中，阀体上的空气进口通过面积始终保持不变，空气与燃气的进气比例却得到改变。这样，通过旋转阀芯改变燃气进气通道的大小，达到了改变混合气空燃比的目的。

所述阀芯还可以沿阀体轴向移动。初始安装时，可以使阀芯上方孔的前沿(根据设计也可以是后沿)位于阀体上空气和燃气进口的长度方向的大约中部，阀芯上的方孔仅有部分与阀体上空气和燃气进口面积相重合，说明燃气和空气仅有部分面积可做为通道，这时供给发动机的混合气总量减少；使阀芯沿轴线逐步向增大空气和燃气通道面积的方向移动，阀体上空气和燃气进口的通道长度逐渐加大，到极限位置时，阀芯上方孔的长度与阀体上空气和燃气孔的长度重合，阀芯上的方孔面积全部与阀体上空气和燃气进口面积相重合，这时混合气的通道面积最大，对发动机的供气量也最大。由于在上述轴向移动过程中，阀体上空气和燃气进入阀芯的通道长度被同步地加大或减小，而空气和燃气的进气比例只取决于它们进口的宽度之比，在阀芯轴向移动时它们的宽度都未发生改变，所以混合气的空燃比始终保持不变，仅改变了发动机的进气供给量。在阀芯的封闭端的尾部固定一螺杆，该螺杆伸出阀体，在其上装有锁紧螺母，用于在阀芯轴向移动后的定位。阀芯的上述轴向移动调节在不改变空燃比的条件下同步改变了空气和燃气的进气量，从而使通过调节阀的总进气量增大或减小。因此可以适应不同功率或不同工况下的发动机对总进气量的要求。

为使得阀芯方便地实现前述的旋转，在阀芯上开有一个长槽，其长度要保证阀芯的轴向移动范围。在阀体上与该长槽对应的位置开有圆孔。一个前端装有偏心销的旋钮装在该圆孔内，旋钮可在此圆孔内转动，其前端的偏心销插入阀芯上的长槽内。当旋钮转动时，通过插入阀芯长槽内的偏心销带动了阀芯的转动。通过此种传动转换，实现了以较大的操作旋转角度得到小角度的阀芯的旋转。由此实现了精确调整空燃比的目的。这种手动的旋钮式操作结构，还可以用其他结构来实现，包括采用步进电机等电动机构实现遥控操作，其目的都是实现阀芯的精密旋转。

由于本实用新型的上述结构特点，使得在实用中，面对不同的燃气种类和不同地域的气源成分范围时，可以方便地调节中小型燃气发动机的燃料空燃比和进气量，因而具有更强的适用性，可以保证在各种工况下燃气发动机都以适当的空燃比和进气量工作，使得发动机可以顺利起动和可靠工作。

【附图说明】

附图1是本实用新型的结构详图。其中(a)和(b)表示了较小空燃比并且供气量最大时的阀芯与阀体的相对位置；(c)和(d)表示了较大空燃比并且供气量较小时阀芯与阀体的相对位置。

【具体实施方式】

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。

参看附图1。本实用新型由阀体1和阀芯2构成。在阀体1一侧开有空气进气长孔12和燃气进气长孔11。这两个长孔的长度相同，其宽度根据要求的空燃比的比例确定，因而不同。阀体内部开有圆孔13供相同外径的阀芯2同轴插入，该圆孔13同时作为混合气输往发动机进气口的输出通道。阀芯2是一个薄壁空心圆柱体，其一端封死，该端外部固定有一螺杆5；另一端开放。阀芯2的圆柱薄壁上开有一个与其内腔贯通的方孔22，该方孔22与阀体1的燃气进口11和空气进气口12位置相对应，长度与阀体1上空气进口12和燃气进口11的长度相同，方孔22的面积大于阀体1上的空气进口12和燃气进口11的面积之和。当将阀芯2装入阀体1后，来自空滤器的空气和来自燃气管路的燃气经阀体1上的成比例的空气进口12和燃气进孔11进入阀体1，再通过阀芯2上的方孔22，进入阀芯2的内腔。该薄壁空心阀芯2的内腔与阀体1的内孔13共同构成了混合气的混合室和通往发动机进气口的混合气通道。

所述阀芯2可以绕阀体1和阀芯2的公共轴线转动。初始安装时，可以使阀芯2上方孔22的上沿与阀体1上燃气进口11的上沿平齐，阀芯2上方孔22的下沿与阀体1上空气进口12的下沿平齐(参见附图一，(a))。将阀芯2向阀体1上空气进口12方向转动时，阀芯2上方孔22的上沿逐渐遮盖阀体1上的燃气进口11的部分面积，使得燃气通道的宽度减小(参见附图一，(c))。阀芯2向该方向继续转动至最大极限位置时，阀体1上的燃气进口11可以近乎被全部遮盖。在这个转动过程中，由于阀芯2上的方孔22对阀体1上的空气进口12不形成遮蔽，所以空气的通道面积始终保持不变。这样就通过旋转阀芯2，实现了改变燃气进气通道的大小，从而改变混合气空燃比的目的。

所述阀芯2还可以沿阀体1轴向移动。在要求减少进气总量时，推或拉阀芯上螺杆5轴向移动阀芯2，使其上方孔22的前沿(根据设计也可以是后沿)位于阀体1上空气进口12和燃气进口11的长度方向的大约中部，阀芯2上的方孔22仅有部分面积与阀体1上空气和燃气进口面积相重合，这时阀体1上的燃气和空气进口部分被阀芯2遮蔽，仅剩未被遮蔽的部分面积可做为通道，这时供给发动机的混合气总量减少(参见附图一，(d))；当要求大的进气总量时，使阀芯2沿轴线逐步向增大阀体1上空气和燃气通道面积的方向移动，阀体1上空气进口12和燃气进口11的被遮蔽的部分逐渐减小，通道长度逐渐加大，到极限位置时，阀芯2上方孔22的长度与阀体1上空气进口12和燃气进口11的长度重合，阀芯2上的方孔面积全部与阀体1上空气进口12和燃气进口11的面积相重合，这时混合气的通道面积最大，对发动机的供气量也最大(参见附图一，(b))。由于在上述轴向移动过程中，阀体1上空气和燃气进入阀芯2的通道长度被同步地加大或减小，而空气和燃气的混合比例只取决于两个进气口12和11的宽度之比，在阀芯2轴向移动时它们的宽度都未发生改变，所以混合气的空燃比始终保持不变，仅改变了发动机的进气供给量。在阀芯2尾部的螺杆5伸出阀体，在其上装有锁紧螺母4，用于在阀芯2轴向移动后的定位。

在阀芯2的圆柱薄壁上开有一个长槽21，其长度要保证阀芯2的轴向移动范围。在阀体1上与该长槽21对应的位置开有圆孔14。一个前端装有偏心销31的旋钮3装在该圆孔14内，旋钮3可在此圆孔14内转动，其前端的偏心销31插入阀芯2上的长槽21内。当转动旋钮3时，通过插入阀芯2长槽21内的偏心销31带动了阀芯2的转动。偏心销31与长槽21配合，同时还起到了限制阀芯2轴向移动范围的作用。由于旋钮3可在约150°的范围内转动，带动的阀芯2的转动可以仅在约20°的范围内，因此达到了以较大的操作旋转角度实现阀芯的小角度旋转的目的。由此可以精确地调节空燃比。这种手动的旋钮式操作结构，还可以用其他结构来实现，例如采用步进电机等电动机构带动旋钮的偏心销31转动以实现遥控操作，执行自动控制，其目的都是实现阀芯的精密旋转，从而精确调整空燃比。

通过上述结构，可以在工作现场，根据燃气的种类和特点，随时调节供给发动机的混合气的空燃比和总进气量，保证了燃气发动机的适应性和使用范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，例如：上述实施例中表述的手动旋钮式操作结构，还可以用其他结构来实现，比如采用步进电机等电动机构带动旋钮的偏心销31转动以执行电动控制，其目的都是实现阀芯的精密旋转，从而精确调整空燃比。这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种用于中小型燃气发动机的混合气进气量与空燃比调节装置，包括阀体(1)、阀芯(2)、调整旋钮(3)；其特征在于：

所述混合气进气量与空燃比调节装置的圆形阀芯(2)装在阀体(1)的对应圆孔内，阀芯(2)可以相对于阀体(1)与阀芯(2)的公共轴线在阀体(1)内轴向移动和转动，而调整旋钮(3)则装在阀体(1)的对应圆孔上，通过其前部的偏心销(31)对阀芯(2)进行调节。

2.根据权利要求1所述的用于中小型燃气发动机的混合气进气量与空燃比调节装置，其特征在于：

所述阀体(1)一侧开有空气进气长孔(12)和燃气进气长孔(11)，这两个长孔的长度相同，而宽度不同；阀体内部开有圆孔(13)供相同外径的阀芯(2)同轴插入，该圆孔(13)同时作为混合气输往发动机进气口的输出通道。

3.根据权利要求1所述的用于中小型燃气发动机的混合气进气量与空燃比调节装置，其特征在于：

所述阀芯(2)是一个薄壁空心圆柱体，其一端封死，该端外部固定有一螺杆(5)，另一端开放；阀芯(2)的空心圆柱薄壁上开有一个与其内腔贯通的方孔(22)，该方孔(22)与阀体(1)的燃气进口(11)和空气进气口(12)位置相对应，长度与阀体(1)上空气进口(12)和燃气进口(11)的长度相同，方孔(22)的面积大于阀体上的空气进口(12)和燃气进口(11)的面积之和。

4.根据权利要求1所述的用于中小型燃气发动机的混合气进气量与空燃比调节装置，其特征在于：

所述阀芯(2)封死一端上固定的螺杆(5)上装有锁紧螺母(4)，用于在阀芯(2)轴向移动后的定位。

5.根据权利要求1所述的用于中小型燃气发动机的混合气进气量与空燃比调节装置，其特征在于：

所述阀芯(2)的空心圆柱薄壁上开有一个长槽(21)，旋钮(3)前端装有一个偏心销(31)，转动旋钮(3)时，通过插入长槽(21)内的偏心插销(31)带动了阀芯(2)的转动；偏心销(31)与长槽(21)配合，可以限制阀芯(2)的轴向移动范围。 

Images