CN210564819U - 活塞式阀芯结构的车用cng电控减压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，包括用于将高压燃气减压的减压器本体，减压器本体内具有“L”形燃气通道，在减压器本体上设置有进气口、出气口，在减压器本体靠近出气口的位置处设置有比例电磁阀，比例电磁阀包括阀本体，阀本体的进气端设置有阀底座和位于阀底座上方的阀上座，在阀底座和阀上座中心设置有同轴圆柱孔，在阀上座上围绕圆柱孔设置有若干间隔且呈周向均匀分布的阀口调节孔，各阀口调节孔呈倒锥形分布，在阀上座的圆柱孔内设置有与圆柱孔相切的钢球。本实用新型通过控制电磁阀线圈的电流大小就能够对阀口开度进行精确控制，避免了减压器输出压力产生较大的波动，使发动机各工况控制更精确，利于发动机排放控制。

Description

活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器

技术领域

本实用新型属于燃气汽车供气系统控制领域，具体涉及一种活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器。

背景技术

减压器是天然气汽车发动机燃气系统的主要组成部件，用于将高压气体降为低压气体、并调节输出燃气的压力和流量。

目前我国天然气汽车发动机燃气系统的减压器主要采用纯机械式膜片减压器，减压器的瞬态响应与其内部运动部件(膜片的灵敏度、弹簧控制精度) 有关，在车辆加速或急加速时，减压器要迅速适应发动机变化，瞬间输出较大流量，此时传统减压器的输出压力值瞬间下降会较大，输出压力精度较差，影响发动机控制精度。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型旨在提供一种活塞式阀芯结构的车用CNG 电控减压器，能够精确控制减压器的输出压力，使减压器的输出压力不因工况的变化产生较大的波动。

为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种活塞式阀芯结构的车用CNG 电控减压器，包括用于将高压燃气减压的减压器本体，所述减压器本体内具有先水平延伸再竖向延伸的“L”形燃气通道，在所述减压器本体上设置有分别与燃气通道下端连通的进气口、与燃气通道上端连通的出气口，在所述减压器本体靠近燃气通道出气口的位置处设置有比例电磁阀，使燃气通道内的燃气流经比例电磁阀后从出气口排出，所述比例电磁阀包括阀本体，所述阀本体的进气端设置有阀底座和位于阀底座上方的阀上座，在所述阀底座和阀上座中心设置有同轴且竖向延伸的圆柱孔，所述阀底座圆柱孔的直径小于阀上座圆柱孔的直径，在所述阀上座上围绕圆柱孔设置有若干间隔且呈周向均匀分布的阀口调节孔，各阀口调节孔呈倒锥形分布，且各阀口调节孔从上端到下端始终与阀上座的圆柱孔部分重合，在所述阀上座的圆柱孔内设置有与圆柱孔相切的钢球，在所述阀本体内腔设置有能上下滑动的导向杆以及驱使导向杆向下抵紧钢球的复位弹簧，在所述阀本体上部设置有电磁阀线圈，所述电磁阀线圈能够通过改变导向杆的位置，从而控制钢球的行程，实现比例电磁阀进气端阀口开度的调节。

作为优选，所述减压器本体内具有减压组件，所述减压组件包括能上下滑动的阀杆和位于阀杆下方的阀芯座，在所述阀芯座上方设置有阀片，所述阀杆为筒状结构，其中心形成燃气通道竖直段下段，所述阀杆下端与阀片之间具有供燃气进入的间隙，在所述减压组件上方设置有阀座，所述阀座为筒状结构，其中心形成燃气通道竖直段上段，在所述阀座的下端面设置有十字开槽，在所述减压器本体的燃气通道内还设置有用于驱使阀杆上端面与阀座下端面抵接的主弹簧，高压燃气从阀杆中心进入阀座下端的十字开槽和阀座中心后，驱使阀杆克服主弹簧的弹力向下滑动，从而减小阀杆与阀片之间的缝隙，实现减压；所述比例电磁阀安装在阀座上部，所述比例电磁阀的进气口与阀座中心连通。采用以上结构，减压组件结构巧妙，高压气体通过阀杆与阀片之间的间隙实现减压。

作为优选，在所述阀芯座上设置有绕流板，在所述绕流板上设置有呈周向均匀分布且竖向延伸的条形孔，所述阀片和阀杆的下端均位于绕流板内，使所述燃气通道水平段的燃气从阀芯座的条形孔进入燃气通道竖直段内。采用以上结构，绕流板使空气形成绕流，高压气体从阀芯座的各条形孔均匀进入。

作为优选，所述阀座中部设置有一圈凹槽，在所述凹槽的槽壁上开设有若干呈周向均匀分布的阀座出气孔，在所述阀本体上设置有呈周向均匀分布出气孔，所述阀座出气孔与比例电磁阀的出气孔和减压器本体的出气口均连通。采用以上结构，气体能够从阀座的低压腔室内均匀流出，避免产生啸叫。

作为优选，所述阀本体包括从上到下依次相连的下阀座、隔磁环和极靴，所述下阀座、隔磁环和极靴围合形成阀本体的内腔，所述阀底座、阀上座和导向杆均安装在阀本体的内腔，在所述导向杆和阀本体内腔壁之间设置有与导向杆中部过盈配合的柱塞，所述复位弹簧套设在导向杆上端，且所述复位弹簧的上下两端分别通过极靴和柱塞限位，所述极靴为倒扣的盆状结构，所述极靴下端的外周面呈锥形，所述下阀座上端的外周面呈倒锥形，所述隔磁环的上下两端分别设置有与极靴和下阀座匹配的锥形结构。采用以上结构，隔磁环相当于气隙，能够减小电磁铁即将闭合时急剧增大的电磁力，使电磁力更为平稳；极靴为带有锥形端部的盆形结构，能够减缓由于柱塞位置的变化引起的磁阻变化；极靴、下阀座和隔磁环的接触面为锥形，增大极靴与下阀座、隔磁环的接触面积。

作为优选，在所述导向杆与阀本体的内腔壁之间设置有导套。采用以上结构，能够通过改变导套的厚度，从而改变导向杆的轴向推力和有效工作行程。

作为优选，所述阀口调节孔的数量为三个，其截面均为圆形。采用以上结构，便于阀上座的加工，使比例电磁阀进气端阀口开度的控制更为精确。

作为优选，在所述减压器本体上靠近燃气通道进气口的位置处设置有先导电磁阀，从进气口进入的燃气流经先导电磁阀后进入燃气通道的水平段内。采用以上结构，先导电磁阀与比例电磁阀均能够控制燃气的通断，起到双重保护的作用。

作为优选，在所述进气口设置有高压过滤滤芯和压力传感器。采用以上结构，高压过滤阀芯能够过滤高压气体，压力传感器能够检测进气压力。

作为优选，在所述减压器本体上围绕减压组件设置有水循环加热通道。采用以上结构，热交换效率高，有效防止高压气体减压产生的结冰现象。

本实用新型的有益效果是：通过电磁阀线圈的电流大小能够控制导向杆的位移，从而控制钢球的行程，钢球的行程与比例电磁阀进气端的阀口开度呈线性比例关系，因此通过控制电磁阀线圈的电流大小就能够对阀口开度进行精确控制，避免了减压器输出压力产生较大的波动，使发动机各工况控制更精确，利于发动机排放控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为比例电磁阀的结构示意图；

图5为阀座的结构示意图；

图6为阀底座、阀上座和钢球的结构示意图；

图7为比例阀进气端阀口开度变化示意图；

图8为导向杆位移-阀口截面积的关系示意图；

图9为阀芯座的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：

如图1至图3所示，一种活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，主要由减压器本体1、比例电磁阀2、先导电磁阀3、高压过滤滤芯9和压力传感器 10组成，减压器本体1内具有减压组件，能够将高压燃气减压至后端比例电磁阀2需要的压力值，减压器本体1内具有先水平延伸再竖向延伸的“L”形燃气通道，在减压器本体1上设置有分别与燃气通道下端连通的进气口101、与燃气通道上端连通的出气口102，比例电磁阀2设置在减压器本体1靠近燃气通道出气口102的位置，燃气通道内的燃气流经比例电磁阀2后再从出气口102 排出，比例电磁阀2用于精确控制输出燃气的压力和流量，先导电磁阀3设置在减压器本体1上靠近燃气通道进气口101的位置，从进气口101进入的燃气流经先导电磁阀3后再进入燃气通道的水平段内，先导电磁阀3用于控制高压燃气的通断，进气口101和先导电磁阀3之间设置有高压过滤滤芯9和压力传感器10，高压过滤滤芯9用于过滤高压燃气，压力传感器10用于检测进气燃气的压力。

如图3、图5和图9所示，减压组件设置在减压器本体1内，在减压组件上方设置有阀座7，阀座7为筒状结构，其中心形成燃气通道竖直段上段，在阀座7的下端面设置有十字开槽701。减压组件包括能沿燃气通道上下滑动的阀杆5和位于阀杆5下方的阀芯座4，阀杆5为筒状结构，其中心形成燃气通道竖直段下段，在减压器本体1内还设置有用于驱使阀杆5上端面与阀座7下端面抵接的主弹簧8，主弹簧8的上端和下端分别与阀杆5上端的凸出部和减压器本体1内的弹簧限位部抵接，阀芯座4为倒“T”形结构，阀芯座4的竖直段插入减压器本体1并与减压器本体1螺纹连接，阀芯座4竖直段中心具有螺纹孔，在螺纹孔内设置有用于安装阀片6的锁紧螺钉13，在锁紧螺钉13上端安装有阀片6，阀片6通过铜套12铆压在锁紧螺钉13上，阀杆5下端与阀片6之间具有供燃气进入的间隙，在阀芯座4上端设置有环形的绕流板401，阀片6和阀杆5的下端均位于绕流板401内，绕流板401与燃气通道的水平段齐平，且其上端靠近弹簧限位部，在绕流板401上设置有呈周向均匀分布且竖向延伸的条形孔，燃气通道水平段的高压燃气从阀芯座4的各条形孔进入，然后通过阀杆5下端与阀片6之间的间隙进入燃气通道竖直段下段，再向上流动进入阀座7下端的十字开槽701和阀座7中心后，对阀杆5上端面产生向下的推力，企图使阀杆5与阀片6之间的间隙变小，使燃气通道内的压力下降，同时主弹簧8对阀杆5产生向上的弹力，总是企图使阀杆5与阀片6之间的间隙变大，阀杆5在向下的推力和主弹簧8向上的弹力之间实现动态平衡；当比例电磁阀2喷出的燃气流量增大，燃气通道内压力下降，作用于阀杆5向下的推力随之下降，阀杆5与阀片6之间的间隙变大，当比例电磁阀2所需燃气流量重新稳定后，作用于阀杆5向下的推力和主弹簧8的弹力重新达到新的动态平衡；当比例电磁阀2喷出的燃气流量减小，燃气通道内压力升高，作用于阀杆 5向下的推力增大，使阀杆5与阀片6之间的间隙变小，当比例电磁阀2所需燃气流量重新稳定后，作用于阀杆5向下的推力和主弹簧8的弹力重新达到新的动态平衡；当停车或者减速断油时，比例电磁阀2停止喷射，燃气通道内的压力急剧升高，作用于阀杆5向下的推力大大增加，这时主弹簧8的弹力小于作用于阀杆5向下的推力，阀杆5的下端与阀片6接触密封，直到比例电磁阀 2再次有新的流量需求才重新打开。在减压器本体1上围绕减压组件设置有水循环加热通道103。

如图1至图8所示，比例电磁阀2安装在阀座7的中心上部，比例电磁阀 2包括阀本体201，阀本体201具有竖向延伸的内腔，内腔下端进气口与阀座7 中心连通，在内腔下端进气口设置有阀底座202和位于阀底座202上方的阀上座203，阀上座203和阀底座202与阀本体201内腔壁过盈配合，在阀底座202 和阀上座203中心设置有同轴且竖向延伸的圆柱孔，阀底座202圆柱孔的直径小于阀上座203圆柱孔的直径，在阀上座203上围绕圆柱孔设置有若干间隔且呈周向均匀分布的阀口调节孔203a，各阀口调节孔203a呈倒锥形分布，且各阀口调节孔203a从上端到下端始终与阀上座203的圆柱孔部分重合，在阀上座203的圆柱孔内设置有与圆柱孔相切的钢球204，在阀本体201内腔设置有能上下滑动的导向杆205以及驱使导向杆205向下抵紧钢球204的复位弹簧 206，在阀本体201上部设置有电磁阀线圈207，电磁阀线圈207断电时，导向杆205在复位弹簧206的驱使下向下抵紧钢球204，使阀口处于关闭状态，电磁阀线圈207通电，产生的电磁力克服复位弹簧206的弹力，使导向杆205向上移动，阀座7中心的燃气向上顶起钢球204，从而打开阀口，当车辆加速或减速，发动机需求的燃气流量变化时，通过ECU输出PWM的控制方式，调节电磁阀线圈207的输入电流，从而控制钢球204在阀口的占空比，保证减压器输出压力的稳定。参考图6，阀口调节孔203a的数量为三个，其截面均为圆形，阀口调节孔203a从阀上座203上端面延伸至阀上座203下部，三个阀口调节孔203a的中轴线均与阀上座203圆柱孔的中轴线相交，图7可以看出阀口开度随钢球204位移的增大而增大；导向杆205的位移与阀口截面积的关系如图8所示，在S1阶段，导向杆205的位移和阀口开度不满足比例线性关系， S2阶段，导向杆205的位移和阀口开度满足线性关系，在S3阶段，虽然导向杆205的位移和阀门开度满足线性关系，但此时阀口的开度已经阀底座202圆柱孔的横截面积，此时随着柱塞位移增大，但燃气流量不会变化，真正有效的工作行程为S2阶段，通过控制通入电磁阀线圈207的电流大小来控制阀口开度，从而精确控制输出燃气的压力和流量。

进一步地，导向杆205的下部与阀本体201的内腔壁之间具有与进气口连通的环形间隙，在阀本体201上围绕环形间隙设置有呈周向均匀分布且径向延伸的出气孔208，阀座7中部对应阀本体201出气孔208的位置处设置有一圈凹槽703，在凹槽703的槽壁上开设有若干呈周向均匀分布且径向延伸的阀座出气孔702，阀座出气孔702与阀本体201的出气孔208和减压器本体1的出气口102均连通，在减压器本体1上还设置有与阀座出气孔702连通的安全阀 11。

进一步地，阀本体201包括从上到下依次相连的下阀座201a、隔磁环201b 和极靴201c，下阀座201a、隔磁环201b和极靴201c围合形成阀本体201的内腔，阀本体201的内腔竖向延伸，且其中部直径大于两端直径，导向杆205 竖向延伸且能滑动地安装在阀本体201的内腔中，在导向杆205和阀本体201 内腔的大直径段之间设置有柱塞209，柱塞209与导向杆205中部过盈配合且能随导向杆205上下滑动，复位弹簧206套设在导向杆205上部，且复位弹簧 206的上下两端分别通过极靴201c和柱塞209限位，极靴201c为倒扣的盆状结构，极靴201c下端的外周面呈锥形，下阀座201a上端的外周面呈倒锥形，隔磁环201b的上下两端分别设置有与极靴201c和下阀座201a匹配的锥形结构，隔磁环201b采用黄铜或不锈钢材质，且与极靴201c和下阀座201a之间焊接相连，能够减少电磁铁即将闭合时急剧增大的电磁力，使整个电磁力变的平稳。在阀本体201内腔的两个小直径段与导向杆205之间分别设置有环形的导套210，通过改变导套210的厚度能够改变导向杆205与导套210之间的摩擦力，从而使导向杆205的轴向推力和有效工作行程发生变化。

Claims (10)

1.一种活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，包括用于将高压燃气减压的减压器本体(1)，所述减压器本体(1)内具有先水平延伸再竖向延伸的“L”形燃气通道，在所述减压器本体(1)上设置有分别与燃气通道下端连通的进气口(101)、与燃气通道上端连通的出气口(102)，其特征在于：在所述减压器本体(1)靠近燃气通道出气口(102)的位置处设置有比例电磁阀(2)，使燃气通道内的燃气流经比例电磁阀(2)后从出气口(102)排出，所述比例电磁阀(2)包括阀本体(201)，所述阀本体(201)的进气端设置有阀底座(202)和位于阀底座(202)上方的阀上座(203)，在所述阀底座(202)和阀上座(203)中心设置有同轴且竖向延伸的圆柱孔，所述阀底座(202)圆柱孔的直径小于阀上座(203)圆柱孔的直径，在所述阀上座(203)上围绕圆柱孔设置有若干间隔且呈周向均匀分布的阀口调节孔(203a)，各阀口调节孔(203a)呈倒锥形分布，且各阀口调节孔(203a)从上端到下端始终与阀上座(203)的圆柱孔部分重合，在所述阀上座(203)的圆柱孔内设置有与圆柱孔相切的钢球(204)，在所述阀本体(201)内腔设置有能上下滑动的导向杆(205)以及驱使导向杆(205)向下抵紧钢球(204)的复位弹簧(206)，在所述阀本体(201)上部设置有电磁阀线圈(207)，所述电磁阀线圈(207)能够通过电磁力改变导向杆(205)的位置，从而控制钢球(204)的行程，实现比例电磁阀(2)进气端阀口开度的调节。

2.根据权利要求1所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：所述减压器本体(1)内具有减压组件，所述减压组件包括能上下滑动的阀杆(5)和位于阀杆(5)下方的阀芯座(4)，在所述阀芯座(4)上方设置有阀片(6)，所述阀杆(5)为筒状结构，其中心形成燃气通道竖直段下段，所述阀杆(5)下端与阀片(6)之间具有供燃气进入的间隙，在所述减压组件上方设置有阀座(7)，所述阀座(7)为筒状结构，其中心形成燃气通道竖直段上段，在所述阀座(7)的下端面设置有十字开槽(701)，在所述减压器本体(1)的燃气通道内还设置有用于驱使阀杆(5)上端面与阀座(7)下端面抵接的主弹簧(8)，高压燃气从阀杆(5)中心进入阀座(7)下端的十字开槽(701)和阀座(7)中心后，驱使阀杆(5)克服主弹簧(8)的弹力向下滑动，从而减小阀杆(5)与阀片(6)之间的缝隙，实现减压；所述比例电磁阀(2)安装在阀座(7)上部，所述比例电磁阀(2)的进气口与阀座(7)中心连通。

3.根据权利要求2所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：在所述阀芯座(4)上设置有环形的绕流板(401)，在所述绕流板(401)上设置有呈周向均匀分布且竖向延伸的条形孔，所述阀片(6)和阀杆(5)的下端均位于绕流板(401)内，使所述燃气通道水平段的燃气从阀芯座(4)的条形孔进入燃气通道竖直段内。

4.根据权利要求2所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：所述阀座(7)中部设置有一圈凹槽(703)，在所述凹槽(703)的槽壁上开设有若干呈周向均匀分布的阀座出气孔(702)，在所述阀本体(201)上设置有呈周向均匀分布出气孔(208)，所述阀座出气孔(702)与比例电磁阀(2)的出气孔(208)和减压器本体(1)的出气口(102)均连通。

5.根据权利要求1所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：所述阀本体(201)包括从上到下依次相连的下阀座(201a)、隔磁环(201b)和极靴(201c)，所述下阀座(201a)、隔磁环(201b)和极靴(201c)围合形成阀本体(201)的内腔，所述阀底座(202)、阀上座(203)和导向杆(205)均安装在阀本体(201)的内腔，在所述导向杆(205)和阀本体(201)内腔壁之间设置有与导向杆(205)中部过盈配合的柱塞(209)，所述复位弹簧(206)套设在导向杆(205)上端，且所述复位弹簧(206)的上下两端分别通过极靴(201c)和柱塞(209)限位，所述极靴(201c)为倒扣的盆状结构，所述极靴(201c)下端的外周面呈锥形，所述下阀座(201a)上端的外周面呈倒锥形，所述隔磁环(201b)的上下两端分别设置有与极靴(201c)和下阀座(201a)匹配的锥形结构。

6.根据权利要求5所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：在所述导向杆(205)与阀本体(201)的内腔壁之间设置有导套(210)。

7.根据权利要求1所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：所述阀口调节孔(203a)的数量为三个，其截面均为圆形。

8.根据权利要求1所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：在所述减压器本体(1)上靠近燃气通道进气口(101)的位置处设置有先导电磁阀(3)，从进气口(101)进入的燃气流经先导电磁阀(3)后进入燃气通道的水平段内。

9.根据权利要求1所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：在所述进气口(101)设置有高压过滤滤芯(9)和压力传感器(10)。

10.根据权利要求1所述的活塞式阀芯结构的车用CNG电控减压器，其特征在于：在所述减压器本体(1)上围绕减压组件设置有水循环加热通道(103)。

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