CN217652836U - 一种侧进气式lng气体机喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种侧进气式LNG气体机喷嘴，包括设置有贯穿顶面和底面的中心通道的接头、位于接头上方的铁芯、绕设在铁芯之上的线圈组件、磁悬浮于中心通道之中的衔铁、设置在中心通道底部的排气阀、安装在铁芯的底部且具有推动衔铁沿着中心通道向下移动并紧贴排气阀的弹性趋势的弹簧以及连接铁芯与接头的外壳，所述接头的侧壁处设置有若干条连通外界与中心通道的进气通道，所述排气阀的顶面和底面之间贯通设置有排气通道，当所述铁芯受弹力作用而向下紧贴排气阀时可同时切断各条进气通道与排气通道之间的通路，当所述铁芯受电磁力作用而向上远离排气阀时可开放各条进气通道与排气通道之间的通路，生产工艺难度低，喷射精度高。

Description

一种侧进气式LNG气体机喷嘴

【技术领域】

本实用新型涉及喷嘴的技术领域，特别是一种侧进气式LNG气体机喷嘴的技术领域。

【背景技术】

气体机是能够燃烧天然气和氢气等可燃性气体，从而产生动能的装置。根据对天然气的存储方式不同，可将燃烧天然气的气体机分为LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)气体机和CNG(Compressed Natural Gas，压缩天然气) 气体机。LNG气体机喷嘴是LNG气体机的供气系统的重要执行元件，可依据不同的工况需求，将天然气定量地喷射到歧管之中，再在与定量空气混合并供给气缸，从而点火并燃烧做功。

在现有的LNG气体机喷嘴之中，其执行机构通常采用孔阀和针阀的形式。在不工作时，电磁线圈不通电，此时在回位弹簧的作用下，阀门处于关闭状态；在需要工作时，电子控制单元发出驱动电流，利用极靴与衔铁之间产生的电磁力使衔铁克服回位弹簧力及气体燃料背压力，带动衔铁运动并打开阀门，实现气体燃料喷射，整个过程运行阻力较大。此外，现有的LNG气体机喷嘴的铁芯通常采用铁铝合金或者硅钢片(又称矽钢片)。在运行时，其铁芯总是有剩余磁感应强度Br，导致阀门无法在瞬时进行开闭，进而影响气体的精确喷射，还容易受温度变化的影响，热稳定性差。随着《国家第六阶段机动车污染物排放标准》的发布，国家进一步提升了对喷嘴喷射精度的要求。而喷嘴的动作响应时间决定了喷嘴能否精确地将燃气定时定量地喷射出去。因此，如何提高喷嘴的喷射精度成为了业内人员亟需解决的问题之一。

为此，申请号为CN202022294075.9的专利公开了一种LNG气体机多点喷嘴，其包括带有进气通道和出气通道的壳体、位于壳体的内腔中且带有与进气通道和出气通道相贯通的中心腔室的绝缘铁基软磁静态铁芯、绕设在绝缘铁基软磁静态铁芯上的电磁线圈、固定在中心腔室内壁上的导向套、磁悬浮于导向套内的绝缘铁基软磁动态铁芯以及推动绝缘铁基软磁动态铁芯沿着导向套运动并关闭位于出气通道上的出气口的弹簧，运行阻力小，热稳定性好，瞬间启闭性强，可根据ECU的信号实现精准当量喷射。然而，由于其进气通道位于壳体的上方，采用了传统的竖向式的进气方式，导致其绝缘铁基软磁静态铁芯必须随之开孔，从而形成同时与进气通道和出气通道相贯通的中心腔室。但是，绝缘铁基软磁材料由于自身特殊的物理性质，容易被腐蚀，成形难度大，开孔难度较大，进而导致了其绝缘铁基软磁静态铁芯的生产成本较高，且使用寿命较短。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种侧进气式LNG气体机喷嘴，生产工艺难度低，喷射精度高。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种侧进气式LNG气体机喷嘴，包括设置有贯穿顶面和底面的中心通道的接头、位于接头上方的铁芯、绕设在铁芯之上的线圈组件、磁悬浮于中心通道之中的衔铁、设置在中心通道底部的排气阀、安装在铁芯的底部且具有推动衔铁沿着中心通道向下移动并紧贴排气阀的弹性趋势的弹簧、连接铁芯与接头的外壳以及安装在外壳之外的电磁塑封组件，所述接头的侧壁处设置有若干条连通外界与中心通道的进气通道，所述排气阀的顶面和底面之间贯通设置有排气通道，当所述铁芯受弹力作用而向下紧贴排气阀时可同时切断各条进气通道与排气通道之间的通路，当所述铁芯受电磁力作用而向上远离排气阀时可开放各条进气通道与排气通道之间的通路。

作为优选，所述铁芯包括绝缘铁基软磁芯部和共轭片，所述绝缘铁基软磁芯部的横截面呈T字形，所述共轭片环绕绝缘铁基软磁芯部的向下延伸的凸柱设置并与凸柱之间共同包围形成环形腔室，所述线圈组件位于环形腔室之中。

更进一步的，所述绝缘铁基软磁芯部采用绝缘铁基软磁粉末一体压制成型，所述绝缘铁基软磁粉末为由绝缘层包覆的铁基软磁粉末，所述共轭片由环氧树脂凝固形成。

再进一步的，所述绝缘层为石蜡层。

再进一步的，所述铁基软磁粉末包括重量比例为88～92份的铁、5～8份的铝、1.5～2.5份的镍以及1.5～2.5份的钴。

作为优选，所述线圈组件包括线圈支架和漆包线，所述漆包线缠绕在线圈支架之外。

作为优选，所述外壳为无磁不锈钢圈壳。

作为优选，所述衔铁为铁铝合金块。

更进一步的，所述衔铁由铁铝合金1J6所制备。

作为优选，所述衔铁的顶面设置有凹口，所述弹簧的底端伸入凹口之中并与衔铁相连接。

更进一步的，所述衔铁的底面设置有向上贯通凹口的换气通道。

作为优选，所述接头的外壁处安装有滤网，所述滤网包覆住各条进气通道的进气口。

作为优选，所述接头的外壁处设置有若干圈第一环形凹槽，各条所述第一环形凹槽之中分别安装有第一环形胶圈。

作为优选，所述接头与铁芯和线圈组件之间设置有衬垫，所述弹簧的顶端与衬垫相连接。

更进一步的，所述接头的顶面且紧贴衬垫处设置有若干圈第二环形凹槽，各条所述第二环形凹槽之中分别安装有第二环形胶圈。

作为优选，所述中心通道的内壁处设有低摩擦阻力涂层。

更进一步的，所述低摩擦阻力涂层为特氟龙涂层。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型通过在接头的顶面和底面之间贯通设置中心通道，又在接头的侧壁处设置若干条连通外界与中心通道的进气通道，形成侧进气式结构，同时在中心通道之中安装带有排气通道的排气阀，可利用弹簧对铁芯的弹力作用压迫铁芯紧贴排气阀并切断各条进气通道与排气通道之间的通路以停止供气，亦可利用铁芯和线圈组件所产生的电磁力吸引铁芯远离排气阀并开放各条进气通道与排气通道之间的通路以实现供气，相对于传统的利用外磁场打开动芯上下通道以实现竖向式进气的方式，无需对铁芯的绝缘铁基软磁芯部进行开孔，铁芯生产工艺难度低且不易受腐蚀，可有效降低铁芯的生产成本，并且可利用内磁场速速打开动芯，实现瞬间响应，真正地解决精准当量喷射难题，提高产品的市场竞争力；

2.本实用新型通过采用绝缘铁基软磁材料制备出绝缘铁基软磁芯部，同时搭配环氧树脂形成共轭片，可共同组成复合式铁芯以替代现有技术中由绝缘铁基软磁材料一体式制备的绝缘铁基软磁静态铁芯，既能够大大增强铁芯的热稳定性，使铁芯在各种工况热常态下，保持瞬间响应电磁能量无变化，确保气体机的精准当量喷射，并使剩余磁感应强度Br为0高斯，利用瞬间充放磁实现衔铁的瞬间移动，还可有效节省价格相对高昂的绝缘铁基软磁材料的用量，进一步降低产品的生产成本；

3.本实用新型通过使绝缘铁基软磁芯部采用T字形的磁路设计，形成开放式磁路结构，在设计上达到提升磁能量快速贯通磁路线包，使铁芯在接受到ECU 电脑给出的脉冲信号时充分充磁，使磁能量更快、更稳定，并使磁能量提升约 30％，更加适合重型卡车与船舶的使用；

4.本实用新型通过采用磁悬浮的磁路结构，并直接采用涂覆有低摩擦阻力涂层的接头引导衔铁移动，无需额外增设导向套，有效减少组件数量，提高装置的装配效率，并且进一步确保铁芯的瞬时移动，提高气体喷射量的精准度；

5.本实用新型通过在衔铁之中分别增设凹口和换气通道，一方面利用凹口提高衔铁与弹簧之间的连接稳定性，另一方面便于积存于衔铁上方的空气的瞬时排空，避免因气压因素阻碍衔铁顺利向上移动；

6.本实用新型通过在接头的外壁处安装滤网并使滤网包覆住各条进气通道的进气口，从而可对天然气进行预先过滤；

7.本实用新型通过在接头与铁芯和线圈组件之间设置衬垫，可利用衬垫形成缓冲作用，避免铁芯因震动而发生铁粉掉落的现象，有效延长喷嘴的使用寿命。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本实用新型一种侧进气式LNG气体机喷嘴在关闭时的主视剖视图；

图2是本实用新型一种侧进气式LNG气体机喷嘴的开启时的主视剖视图；

图3是本实用新型一种侧进气式LNG气体机喷嘴的铁芯的主视剖视图；

图4是本实用新型一种侧进气式LNG气体机喷嘴的衔铁的主视剖视图；

图5是本实用新型一种侧进气式LNG气体机喷嘴的接头的主视剖视图。

图中：1-铁芯、11-绝缘铁基软磁芯部、12-共轭片、13-环形腔室、2-线圈组件、3-外壳、4-电磁塑封组件、5-衔铁、51-凹口、52-换气通道、6-弹簧、7-排气阀、71-排气通道、8-接头、81-中心通道、82-进气通道、83-滤网、84-第一环形胶圈、85-第二环形胶圈、9-衬垫。

【具体实施方式】

实施例一：

参阅图1至图5，本实用新型一种侧进气式LNG气体机喷嘴，包括设置有贯穿顶面和底面的中心通道81的接头8、位于接头8上方的铁芯1、绕设在铁芯1之上的线圈组件2、磁悬浮于中心通道81之中的衔铁5、设置在中心通道 81底部的排气阀7、安装在铁芯1的底部且具有推动衔铁5沿着中心通道81向下移动并紧贴排气阀7的弹性趋势的弹簧6、连接铁芯1与接头8的外壳3以及安装在外壳3之外的电磁塑封组件4，所述接头8的侧壁处设置有若干条连通外界与中心通道81的进气通道82，所述排气阀7的顶面和底面之间贯通设置有排气通道71，当所述铁芯1受弹力作用而向下紧贴排气阀7时可同时切断各条进气通道82与排气通道71之间的通路，当所述铁芯1受电磁力作用而向上远离排气阀7时可开放各条进气通道82与排气通道71之间的通路。

所述铁芯1包括绝缘铁基软磁芯部11和共轭片12，所述绝缘铁基软磁芯部 11的横截面呈T字形，所述共轭片12环绕绝缘铁基软磁芯部11的向下延伸的凸柱设置并与凸柱之间共同包围形成环形腔室13，所述线圈组件2位于环形腔室13之中。

所述绝缘铁基软磁芯部11采用绝缘铁基软磁粉末一体压制成型，所述绝缘铁基软磁粉末为由绝缘层包覆的铁基软磁粉末，所述共轭片12由环氧树脂凝固形成。

所述衔铁5为铁铝合金块。

所述衔铁5的顶面设置有凹口51，所述弹簧6的底端伸入凹口51之中并与衔铁5相连接。

所述衔铁5的底面设置有向上贯通凹口51的换气通道52。

所述接头8的外壁处安装有滤网83，所述滤网83包覆住各条进气通道82 的进气口。

所述接头8的外壁处设置有若干圈第一环形凹槽，各条所述第一环形凹槽之中分别安装有第一环形胶圈84。

所述接头8与铁芯1和线圈组件2之间设置有衬垫9，所述弹簧6的顶端与衬垫9相连接。

所述接头8的顶面且紧贴衬垫9处设置有若干圈第二环形凹槽，各条所述第二环形凹槽之中分别安装有第二环形胶圈85。

本实用新型工作过程：

如图1所示，当线圈组件2处于断电状态时，弹簧6通过弹力推动衔铁5 沿着中心通道81向下紧贴排气阀7，同时切断各条进气通道82与排气通道71 之间的通路，停止供气。当ECU通过位于电磁塑封组件4之中的电气接口内的导线向喷嘴发送开阀指令时，线圈组件2通电。此时，衔铁5在电磁力的作用下沿着中心通道81向上远离排气阀7并压迫弹簧6收缩，同时开放各条进气通道82与排气通道71之间的通路，使天然气如图2中的箭头方向所示，先分别沿着各条进气通道82进入中心通道81之中，再共同通过排气通道71向下排出，实现供气。

此外，在衔铁5沿着中心通道81向上移动的过程中，原先积存于衔铁5与衬垫9之间的气体会在衔铁5的挤压下而先后沿着凹口51和换气通道52进入中心通道81之中，最终再沿着排气通道71向下排出。

实施例二：

委托清华大学苏州汽车研究院(吴江)汽车动力系统检测中心，分别对采用本喷嘴和现有的喷嘴的发动机(WP13-NG)进行性能检测，具体检测过程如下：

检验依据：GB/T 18297-2001《汽车发动机性能试验方法》；

检验项目：8.3功率试验；

检验时间、地点：2021.6.28-2021.7.2在清华大学苏州汽车研究院汽车动力系统监测中心E05#试验室进行。

检验条件：

序号	仪器设备名称	型号	生产厂	检定截止有效期
					1	测功器	HD460	HORIBA	2021.12.24
2	油耗仪	GQ-2100DP	HORIBA	2021.12.24

检测结果显示，当采用本喷嘴时，排气温度均差为29℃，并且可达到56.5％的热效率，而当采用潍柴现有的喷嘴时，排气温度均差为107.9℃，并且仅可达到40％的热效率。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：包括设置有贯穿顶面和底面的中心通道(81)的接头(8)、位于接头(8)上方的铁芯(1)、绕设在铁芯(1)之上的线圈组件(2)、磁悬浮于中心通道(81)之中的衔铁(5)、设置在中心通道(81)底部的排气阀(7)、安装在铁芯(1)的底部且具有推动衔铁(5)沿着中心通道(81)向下移动并紧贴排气阀(7)的弹性趋势的弹簧(6)、连接铁芯(1)与接头(8)的外壳(3)以及安装在外壳(3)之外的电磁塑封组件(4)，所述接头(8)的侧壁处设置有若干条连通外界与中心通道(81)的进气通道(82)，所述排气阀(7)的顶面和底面之间贯通设置有排气通道(71)，当所述铁芯(1)受弹力作用而向下紧贴排气阀(7)时可同时切断各条进气通道(82)与排气通道(71)之间的通路，当所述铁芯(1)受电磁力作用而向上远离排气阀(7)时可开放各条进气通道(82)与排气通道(71)之间的通路。

2.如权利要求1所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述铁芯(1)包括绝缘铁基软磁芯部(11)和共轭片(12)，所述绝缘铁基软磁芯部(11)的横截面呈T字形，所述共轭片(12)环绕绝缘铁基软磁芯部(11)的向下延伸的凸柱设置并与凸柱之间共同包围形成环形腔室(13)，所述线圈组件(2)位于环形腔室(13)之中。

3.如权利要求2所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述绝缘铁基软磁芯部(11)采用绝缘铁基软磁粉末一体压制成型，所述绝缘铁基软磁粉末为由绝缘层包覆的铁基软磁粉末，所述共轭片(12)由环氧树脂凝固形成。

4.如权利要求1所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述衔铁(5)为铁铝合金块。

5.如权利要求1所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述衔铁(5)的顶面设置有凹口(51)，所述弹簧(6)的底端伸入凹口(51)之中并与衔铁(5)相连接。

6.如权利要求5所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述衔铁(5)的底面设置有向上贯通凹口(51)的换气通道(52)。

7.如权利要求1所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述接头(8)的外壁处安装有滤网(83)，所述滤网(83)包覆住各条进气通道(82)的进气口。

8.如权利要求1所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述接头(8)的外壁处设置有若干圈第一环形凹槽，各条所述第一环形凹槽之中分别安装有第一环形胶圈(84)。

9.如权利要求1所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述接头(8)与铁芯(1)和线圈组件(2)之间设置有衬垫(9)，所述弹簧(6)的顶端与衬垫(9)相连接。

10.如权利要求9所述的一种侧进气式LNG气体机喷嘴，其特征在于：所述接头(8)的顶面且紧贴衬垫(9)处设置有若干圈第二环形凹槽，各条所述第二环形凹槽之中分别安装有第二环形胶圈(85)。

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