CN210135012U - 燃气喷射阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种燃气喷射阀。该燃气喷射阀包括：阀体，阀体的内部形成进气腔；与阀体相连的阀座，阀体与阀座之间限定出安装腔；设于安装腔的内部并与阀座相连的阀芯组件，阀芯组件包括阀芯和第一导向销，第一导向销穿过阀芯并与阀座相连，第一导向销包括出气腔，出气腔的一端限定出与安装腔的外部相连通的第一出气口，第一导向销的侧壁上设有多个与出气腔相连通的通孔；驱动机构，驱动机构安装于阀体并与阀芯相连，驱动机构能够驱动阀芯沿轴向方向移动从而将第一导向销的侧壁上的多个通孔开启或关闭，以使进气腔和出气腔连通或断开连通。本实用新型通过阀芯的移动控制通孔开启数量实现燃气流量的精确控制。

Description

燃气喷射阀

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，特别是涉及一种燃气喷射阀。

背景技术

燃气喷射阀作为燃气机、双燃料机的核心零部件之一，可实现各缸定时定量分期供气和进气分层，其工作性能对燃气机或双燃料发动机的动力性、排放性有着十分重要的影响。

目前，天然气发动机在全工况状态下工作时常有燃气量供应不足的情况，导致发动机全工况运行时出现转速不稳的现象，在大功率发动机上会更加严重，严重影响着发动机的正常使用和发动机的性能，因此需要对喷气量进行合理、准确控制。

现有的燃气喷射阀均采用了开闭式的结构及控制方式，即只能通过电流通断控制燃气喷射阀的开闭，通过控制通电时间来对喷气量进行控制，无法在有限的时间内，通过控制阀的流量对喷气量进行有效且快速的调节。随着燃气喷射阀控制需求的日益增加，现有的开闭式燃气喷射阀无法满足需求。

实用新型内容

本实用新型的目的至少解决现有技术无法通过控制阀的流量对燃气喷气量进行有效、快速调节的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种燃气喷射阀，包括：

阀体，所述阀体的内部形成进气腔；

阀座，所述阀座与所述阀体相连，所述阀体与所述阀座之间限定出安装腔；

阀芯组件，所述阀芯组件设于所述安装腔的内部并与所述阀座相连，所述阀芯组件包括阀芯和第一导向销，所述第一导向销穿过所述阀芯并与所述阀座相连，所述第一导向销包括出气腔，所述出气腔的一端限定出与所述安装腔的外部相连通的第一出气口，所述第一导向销的侧壁上设有多个与所述出气腔相连通的通孔；

驱动机构，所述驱动机构安装于所述阀体并与所述阀芯相连，所述驱动机构能够驱动所述阀芯沿轴向方向移动从而将所述第一导向销的侧壁上的多个所述通孔开启或关闭，以使所述进气腔和所述出气腔连通或断开连通。

本实用新型提供的燃气喷射阀通过在第一导向销设置出气腔，出气腔的一端限定出与安装腔的外部相连通的第一出气口，第一导向销的侧壁上设有多个与出气腔相连通的通孔，从而当驱动机构驱动阀芯运动时能够将第一导向销上的多个通孔打开，使燃气经由通孔进入出气腔后由第一出气口排出，实现燃气内导向出气和燃气流量的精确控制。

另外，根据本实用新型提供的上述燃气喷射阀，还可具有以下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述第一导向销包括导向部和连接部，所述导向部的侧壁上设有沿所述导向部的周向及轴向均布的多个所述通孔。

在本实用新型的一些实施例中，所述通孔为相对于所述导向部的径向呈倾斜布置的通孔。

在本实用新型的一些实施例中，所述连接部的至少一部分结构为螺纹结构，所述第一导向销通过所述螺纹结构连接于所述阀座，并通过卡簧固定在所述阀座上。

在本实用新型的一些实施例中，所述导向部的底部与所述阀座之间设有密封垫片，所述导向部的顶部与所述阀芯连接的部位设有密封胶圈。

在本实用新型的一些实施例中，所述阀芯的下表面设有密封环带，所述密封环带形成进气环腔，所述阀座的上表面设有出气环带，所述出气环带位于所述进气环腔的下方，且所述出气环带的下方设置有第二出气口。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动机构包括铁芯、缠绕在所述铁芯上的线圈、能够与所述铁芯形成磁回路的衔铁以及设置在所述铁芯与所述衔铁之间的复位弹簧，所述衔铁能够在所述铁芯的磁力作用下沿轴向方向作直线运动，从而带动所述阀芯沿轴向方向作直线运动。

在本实用新型的一些实施例中，所述驱动机构还包括第二导向销，所述铁芯的中心设有安装槽，所述第二导向销的一端伸入至所述安装槽，所述第二导向销的另一端与所述衔铁的一端相连。

本实用新型的一些实施例中，所述驱动机构还包括弹簧座，所述弹簧座位于所述衔铁的外部并与所述衔铁之间形成用于放置所述复位弹簧的环形槽。

在本实用新型的一些实施例中，所述燃气喷射阀为直通式进气结构或旁通式进气结构。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的燃气喷射阀的结构示意图；

图2示意性地示出了根据本实用新型实施方式的燃气喷射阀的另一结构示意图；

图3示意性地示出了图1和图2中圆圈部分的放大结构示意图；

图4示意性地示出了根据本实用新型实施方式的燃气喷射阀的第一导向销的结构示意图；

图5示意性地示出了根据本实用新型实施方式的燃气喷射阀的第二导向销的俯视图；

附图中各标号表示如下：

1-阀体、101-进气口、102-进气腔；

2-阀座、201-第一出气口、202-出气环带；

31-阀芯、311-密封环带、32-第一导向销、321-出气腔、322-通孔、323-外螺纹；

41-铁芯、411-内螺纹结构、412-安装槽、42-线圈、43-衔铁、44-复位弹簧、45-第二导向销、451-压力平衡槽、46-弹簧座；

5-卡簧；

61-密封垫片、62-密封胶圈、63-密封垫圈；

71-固定螺丝、72-紧固螺钉；

8-安装板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

图1为本实用新型一实施例的燃气喷射阀的结构示意图；图2为本实用新型另一实施例的燃气喷射阀的结构示意图(图中箭头方向为气流方向)；图3为图1和图2的放大结构示意图；图4为第一导向销的结构示意图；图5为第二导向销的俯视图。如图1至图5所示，根据本实用新型的实施方式提出了一种燃气喷射阀，用于控制发动机的燃气喷气量。燃气喷射阀包括阀体1、阀座2、阀芯组件以及驱动机构，其中，阀体1的内部形成进气腔102，阀座2与阀体1相连，且阀体1与阀座2之间限定出安装腔；阀芯组件设于安装腔的内部并与阀座2相连，阀芯组件包括阀芯31和第一导向销32，第一导向销32穿过阀芯31并与阀座2固定连接，第一导向销32包括出气腔321，出气腔321一端限定出与安装腔的外部相连通的第一出气口201，第一导向销32的侧壁上设有多个与出气腔321相连通的通孔322；驱动机构安装于阀体1并与阀芯31相连，驱动机构能够驱动阀芯31沿轴向方向移动从而将第一导向销32的侧壁上的多个通孔322开启或关闭，以使进气腔102和出气腔321连通或断开连通。

本实用新型提供的燃气喷射阀通过在第一导向销32设置出气腔321，出气腔321的一端限定出与安装腔的外部相连通的第一出气口201，第一导向销32的侧壁上设有多个与出气腔321相连通的通孔322，从而当驱动机构驱动阀芯31运动时能够将第一导向销32上的多个通孔322打开，使燃气经由通孔322进入出气腔321后由第一出气口201排出，实现燃气内导向出气和燃气流量的精确控制。

阀座2安装在阀体1的底部，阀体1与阀座2之间限定出的安装腔内，阀芯3设置在阀座2的上方，驱动机构安装在阀芯31的上方并通过螺纹连接的方式与阀体1的顶部固定连接，阀体1的顶部设有进气口101，阀体1内形成有用于使气流流通的进气腔102，燃气从顶部的进气口101进入进气腔102并从设置在阀座2上的第一出气口201流出。

在本实用新型的一些实施例中，如图1所示，进气口(未示出)设置在阀座2的正上方，驱动机构安装于安装腔内，进气口与第一出气口201正对设置形成直通式进气结构，燃气从顶部的进气口进入后沿着竖直的进气腔102流向阀芯组件并从底部的第一出气口201流出。直通式进气结构使燃气进入后竖直流向阀芯组件，减少燃气的侧向扩散，提高燃气喷射阀的响应速率。

在本实用新型的另一些实施例中，如图2所示，进气口101设置在阀座2的一侧上方，驱动机构至少部分安装于安装腔内，进气口101与第一出气口201分别设置在阀体1的两侧形成旁通式进气结构，燃气从顶部的进气口101进入后沿着进气腔102横向流动流向阀芯组件并从底部的第一出气口201流出。旁通式进气结构能够将进气腔102设置的较大以增加进气量，保证进入阀体1内的燃气供给充足。

具体实施中，可以根据发动机的布置设置直通式进气结构或旁通式进气结构，当竖向布置空间较大时，燃气喷射阀设置为直通式进气结构；当横向布置空间较大时，燃气喷射阀设置为旁通式进气结构，提高燃气喷射阀的布置灵活性。

本实施例中，阀芯31为中空结构，使得第一导向销32能够穿过阀芯31的中心与阀座2连接。同时，阀芯31采用轻的硬质塑料，能够减少阀芯31质量，提高燃气喷射阀的可靠性。

阀芯31的下表面设有密封环带311，密封环带311形成进气环腔，阀座2的上表面设有出气环带202，出气环带202位于进气环腔的下方，且出气环带202的下方设置有第二出气口。阀芯31采用多道密封环带311与阀座2的出气环带202配合能够使进气腔102中初始喷射的燃气从第二出气口流出。

同时采用出气环带202和通孔322相结合的出气方式，阀芯31上升时，出气环带202最先开启可以提高燃气喷射阀的响应速度，同时，通过阀芯31的位置控制通孔322的开启数量可以实现燃气流量可控，有效增加最大燃气流量，使阀芯31稳定，保证气流通畅。

阀芯31和阀座2之间采用密封环带311进行面密封，能够达到稳压平衡，另外，由于阀芯31采用轻质材料可减少冲击，提高燃气喷射阀的可靠性。

进一步地，出气环带202具有较窄的环带面积，使得从出气环带202流出的燃气较少，提高流量控制的准确性。

在本实用新型的一些实施例中，第一导向销32包括导向部和连接部，导向部的侧壁上设有沿导向部的周向及轴向均布的多个通孔322，通孔322为相对于导向部的径向呈倾斜布置的通孔。连接部的至少一部分结构为螺纹结构323，第一导向销32通过螺纹结构323连接于阀座2，并通过卡簧5固定在阀座2上。具体实施中，第一导向销32的外侧表面精加工以保证其表面精度以及与阀座2之间的垂直度。

进一步地，导向部的底部与阀座2之间设有密封垫片61，导向部的顶部与阀芯31连接的部位设有密封胶圈62，以提高密封效果，防止漏气。

在第一导向销32上开设不同高度且倾斜的通孔322，使得从进气腔102进入出气腔321中的燃气流向具有一定的斜度，同时，由于出气腔321中设有足够的容积空间，可以减少流动损失，避免气流干涉，使气路达到平衡，增大流量系数，有效地提高发动机的喷气效率。

导向部的侧壁上通孔322的数量可根据需要设置，如图4所示，本实施例中，沿导向部的轴向方向设置有3排不同高度的通孔322，且每一高度位置，沿导向部的周向方向均布有多个通孔322。相邻的通孔322之间的轴向尺寸和周向尺寸均相等，保证流量控制的准确性。另外，通过控制每一高度位置的通孔322的开度大小，也可对燃气流量进行控制。

在本实用新型的一些实施例中，驱动机构为电磁驱动机构，包括铁芯41、缠绕在铁芯41上的线圈42、能够与铁芯41形成磁回路的衔铁43以及设置在铁芯41与衔铁43之间的复位弹簧44，衔铁43能够在铁芯41的磁力作用下沿轴向方向作直线运动，从而带动阀芯31沿轴向方向作直线运动。

进一步地，铁芯41通过螺栓可拆卸地固定安装于阀体1的顶部，如图1所示，当燃气喷射阀为直通式进气结构时，铁芯41安装于阀体1内，铁芯41的顶部设有与螺栓相配合的内螺纹结构411；如图2所示，当燃气喷射阀为旁通式进气结构时，由于铁芯41固定，可以将铁芯41安装于阀体1的外部，铁芯41的底部通过螺栓固定在阀体1上。在本实用新型的另一些实施例中，当燃气喷射阀为旁通式进气结构时，也可将铁芯41安装于阀体1的安装腔内，但由于此时进气口101距离阀芯组件较远，可能会影响燃气喷射阀的响应速度，因此，当燃气喷射阀为旁通式进气结构时，将铁芯41安装于阀体1的外部，既能够保证进入阀体1内的燃气供给充足，又能够保证燃气喷射阀的响应速度。

铁芯41与衔铁43相对的一端自内向外依次开设有用于放置线圈42的线圈安装槽以及用于放置复位弹簧44的弹簧安装槽。

在本实用新型的一些实施例中，铁芯41与衔铁43之间通过第二导向销45连接，铁芯41的中心开设有安装槽412，第二导向销45的一端伸入安装槽412中与铁芯41连接，第二导向销45的另一端与衔铁43的一端相连。衔铁43上升压缩弹簧44能够带动第二导向销45在安装槽412内移动。安装槽412的开设深度与第二导向销45的长度相匹配，当衔铁43移动至最高位置时，第二导向销45能够全部伸入安装槽412中。第二导向销45的另一端与衔铁43之间通过固定螺丝71固定在一起。

在本实用新型的一些实施例中，如图5所示，第二导向销45的外壁面上设有沿第二导向销45的轴向方向设置的多个压力平衡槽451，压力平衡槽451为通槽，且沿第二导向销45的周向均布，保证阀芯组件内外无压力差，使衔铁43处的内、外气路压力更易达到平衡，避免衔铁43受到额外的轴向力，提高衔铁43的响应速度。本实施例中，沿第二导向销45的周向均布有4个压力平衡槽451。

进一步地，驱动机构还包括弹簧座46，弹簧座46位于所述衔铁43的外部并与衔铁43之间形成用于放置复位弹簧44的环形槽，复位弹簧44的一端与环形槽的底部相抵接，复位弹簧44的另一端与铁芯41的弹簧安装槽的顶壁相抵接。

在本实用新型的一些实施例中，衔铁43的一端与第二导向销45固定连接，衔铁43的另一端与阀芯31通过安装板8连接并且通过紧固螺钉72固定，衔铁43与安装板8之间设置有密封垫圈63以提高密封性，紧固螺钉72依次穿过衔铁43、密封垫圈63以及安装板8与阀芯31固定连接。

燃气喷射阀工作时，燃气经由设置在阀体1顶部的进气口101垂直流入阀体1的进气腔102中，沿着进气腔102的竖直流道在阀体1的底部聚集。此时，线圈42未通电，在复位弹簧44的预紧力作用下，阀芯31上的密封环带311与阀座2的上表面紧密配合，使得燃气能够充满进气腔102，进气腔102此时可用作储气腔。

当线圈42通电后，铁芯41、衔铁43被磁化，铁芯41与衔铁43之间形成磁回路，衔铁43受到向上电磁力的作用，克服复位弹簧44的预紧力后沿轴向方向向上运动，带动阀芯31向上运动，使得阀芯31与阀座2的表面分离，阀座2之间的出气环带202最先被打开，进气腔102中的燃气经由阀芯31与阀座2之间的空隙，经过阀座2的出气环带202从阀座2底部的第二出气口流出。此时，燃气喷射阀的气路初步开启，燃气流量较小。

之后，随着通电电压的升高，线圈42产生的电磁力增加，使得衔铁43克服更多的弹簧阻力继续上升，带动阀芯31一起继续上升，阀芯31上升逐渐离开第一导向销32，使得第一导向销32的侧壁上的通孔322依次被打开，位于第一导向销32下部的通孔322最先被打开，位于第一导向销32上部的通孔322最后被打开，进气腔102中的燃气通过第一导向销32上的通孔322进入第一导向销32的出气腔321中，并通过设置在阀座2底部的第一出气口201排出。

整个运动过程中，衔铁43的轴向运动由第二导向销45与铁芯41之间的配合实现，衔铁43的周向定位由阀芯31与第一导向销32之间的配合实现。通过第一导向销32和第二导向销45双重导向的方式固定阀芯31，能够减少阀芯31运动时的轴向偏移，同时增加密封性；阀芯31和弹簧座46采用硬度较高的轻质材料，能够提高响应速度，减少惯性，便于控制。

燃气喷射阀开启的过程中，控制系统通过控制通电电压控制线圈6中的电流，改变线圈6产生的电磁力与复位弹簧7在不同位置下对应的复位弹簧44的弹力相平衡，从而控制阀芯31沿轴向方向运动停留在不同高度的位置，进而控制第一导向销32上的通孔322的开启数量以控制燃气流量，实现气路可控，结构简单，且控制原理易于实现。具体实施中，可以通过调节输入PWM信号的占空比调节阀芯31上升的距离从而调节开启的通孔322的数量调节燃气流量。当电压最大时，衔铁43上升至最高点，此时，弹簧座46的上表面与铁芯41的下表面相接触能够进行限位。

当燃气喷射阀需要关闭时，线圈42断电，衔铁43受到的电磁力消失，在铁芯41与弹簧座46之间的复位弹簧44的预紧力作用下，衔铁43向下运动，带动阀芯31向下运动，直至阀芯31的下表面与阀座2的上表面贴合，重新回到初始位置，关闭所有的通孔322和出气环带202，气路关闭，燃气阀关闭。

在本实用新型的一些实施例中，驱动机构也可为压电驱动机构，压电驱动机构能够驱动阀芯31升降，将第一导向销32的侧壁上的不同高度位置的通孔322打开或关闭，实现气路的开启或关闭。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃气喷射阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体的内部形成进气腔；

阀座，所述阀座与所述阀体相连，所述阀体与所述阀座之间限定出安装腔；

阀芯组件，所述阀芯组件设于所述安装腔的内部并与所述阀座相连，所述阀芯组件包括阀芯和第一导向销，所述第一导向销穿过所述阀芯并与所述阀座相连，所述第一导向销包括出气腔，所述出气腔的一端限定出与所述安装腔的外部相连通的第一出气口，所述第一导向销的侧壁上设有多个与所述出气腔相连通的通孔；

驱动机构，所述驱动机构安装于所述阀体并与所述阀芯相连，所述驱动机构能够驱动所述阀芯沿轴向方向移动从而将所述第一导向销的侧壁上的多个所述通孔开启或关闭，以使所述进气腔和所述出气腔连通或断开连通。

2.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述第一导向销包括导向部和连接部，所述导向部的侧壁上设有沿所述导向部的周向及轴向均布的多个所述通孔。

3.根据权利要求2所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述通孔为相对于所述导向部的径向呈倾斜布置的通孔。

4.根据权利要求2所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述连接部的至少一部分结构为螺纹结构，所述第一导向销通过所述螺纹结构连接于所述阀座，并通过卡簧固定在所述阀座上。

5.根据权利要求2所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述导向部的底部与所述阀座之间设有密封垫片，所述导向部的顶部与所述阀芯连接的部位设有密封胶圈。

6.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述阀芯的下表面设有密封环带，所述密封环带形成进气环腔，所述阀座的上表面设有出气环带，所述出气环带位于所述进气环腔的下方，且所述出气环带的下方设置有第二出气口。

7.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述驱动机构包括铁芯、缠绕在所述铁芯上的线圈、能够与所述铁芯形成磁回路的衔铁以及设置在所述铁芯与所述衔铁之间的复位弹簧，所述衔铁能够在所述铁芯的磁力作用下沿轴向方向作直线运动，从而带动所述阀芯沿轴向方向作直线运动。

8.根据权利要求7所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述驱动机构还包括第二导向销，所述铁芯的中心设有安装槽，所述第二导向销的一端伸入至所述安装槽，所述第二导向销的另一端与所述衔铁的一端相连。

9.根据权利要求7所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述驱动机构还包括弹簧座，所述弹簧座位于所述衔铁的外部并与所述衔铁之间形成用于放置所述复位弹簧的环形槽。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃气喷射阀，其特征在于，所述燃气喷射阀为直通式进气结构或旁通式进气结构。

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