CN220160265U - 可调式喷嘴引射器及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可调式喷嘴引射器及燃料电池系统，可调式喷嘴引射器包括：主体，具有引射通道；大喷嘴结构，具有第一流通孔；连接座，设置在大喷嘴结构远离主体的一侧，连接座和大喷嘴结构之间具有第一流通腔和一次流入口，大喷嘴结构和主体之间具有二次流入口，第一流通孔和二次流入口连通；小喷嘴结构，设置在第一流通腔内，具有第二流通孔；小喷嘴结构封堵第一流通孔，第二流通孔的一端和引射通道连通，第二流通孔的另一端和一次流入口连通；或，小喷嘴结构避让第一流通孔，第一流通孔的一端和引射通道连通，第一流通孔的另一端和一次流入口连通。解决了现有技术中的可调式喷嘴引射器无法同时满足低功率和高功率运行需求的问题。

Description

可调式喷嘴引射器及燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池系统氢气模块技术领域，具体而言，涉及一种可调式喷嘴引射器及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池系统氢气模块包括高压氢气供给模块和低压氢气控制模块，其中低压氢气控制模块包含比例电磁阀、排氮排水阀、气液分离器、引射器、氢气循环泵等主要零部件，通过调节共同为电堆阳极提供需求的氢气。

现有技术中的低压氢气控制模块一般采用单一引射器或氢泵、氢泵与引射器氢泵串联、多个引射器配合等方案作为氢循环系统的供给方法。氢气循环泵和引射器均可以循环电堆内部产生的氢气，氮气和水汽。但氢气循环泵本身有各种风险，如：NVH(是指汽车的噪声、振动与声振粗糙度)、主轴锈蚀卡滞、体积大、冷启动结冰卡滞、启动时间和价格高等问题。同样传统引射器属于机械式被动零件，随着机械尺寸被确定其引射器的引射性也将被固定。因此，单一引射器结构存在高功率与低功率不能同时满足的缺陷，并且多个引射器配合存在控制策略复杂，布置空间需求较大等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种可调式喷嘴引射器及燃料电池系统，以解决现有技术中的可调式喷嘴引射器无法同时满足低功率运行需求和高功率运行需求的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种可调式喷嘴引射器，包括：主体，主体具有引射通道；大喷嘴结构，大喷嘴结构设置在主体上，大喷嘴结构具有第一流通孔；连接座，连接座设置在大喷嘴结构远离主体的一侧，连接座和大喷嘴结构之间具有第一流通腔和与第一流通腔连通的一次流入口，大喷嘴结构和主体之间具有二次流入口，第一流通孔和二次流入口连通；小喷嘴结构，小喷嘴结构可移动地设置在第一流通腔内，以封堵或避让第一流通孔，小喷嘴结构具有第二流通孔，第一流通孔的孔径大于第二流通孔的孔径；其中，小喷嘴结构插入第一流通孔以封堵第一流通孔，第二流通孔的一端和引射通道连通，第二流通孔的另一端和一次流入口连通；或，小喷嘴结构避让第一流通孔，第一流通孔的一端和引射通道连通，第一流通孔的另一端和一次流入口连通。

进一步地，小喷嘴结构包括喷嘴主体和与喷嘴主体连接的连接件，可调式喷嘴引射器还包括驱动组件，驱动组件设置在连接座上，驱动组件驱动连接件移动，连接件带动喷嘴主体移动，喷嘴主体具有第二流通孔。

进一步地，驱动组件为电磁线圈结构，连接件为磁性垫片，电磁线圈结构驱动磁性垫片移动，以使喷嘴主体在第一流通腔内靠近或远离电磁线圈结构。

进一步地，喷嘴主体插入第一流通孔以封堵第一流通孔，连接件和大喷嘴结构朝向连接座的一侧抵接；或，喷嘴主体避让第一流通孔，连接件和连接座朝向大喷嘴结构的一侧抵接，驱动组件封堵第二流通孔朝向连接座的一端。

进一步地，喷嘴主体可移动地设置在连接座和大喷嘴结构之间，喷嘴主体为锥形结构，连接件和喷嘴主体直径大的一端连接，喷嘴主体直径小的一端朝向主体。

进一步地，第一流通孔包括相互连通的第一孔段和第二孔段，第一孔段为锥形结构，第一孔段孔径大的一端和一次流入口连通，第一孔段孔径小的一端和第二孔段连接，第一孔段孔径小的一端朝向主体。

进一步地，磁性垫片由三元乙丙橡胶包裹制成，引射通道包括依次连通的吸入室、混合室和扩散室。

进一步地，大喷嘴结构还包括连通孔，连通孔为锥形结构，连通孔的孔径大的一端和第一流通孔连通，连通孔孔径小的一端和引射通道连通。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种燃料电池系统，燃料电池系统包括电堆、比例阀、气液分离器和上述的可调式喷嘴引射器，电堆的输出端和气液分离器的输入端连通，气液分离器的气体出口和可调式喷嘴引射器中的二次流入口连通，可调式喷嘴引射器中的一次流入口和比例阀的输出端连通，可调式喷嘴引射器的引射通道的出口和电堆的输入端连通。

进一步地，燃料电池系统还包括氢气供给管路、尾排管路和排氮排水阀，氢气供给管路和比例阀的输入端连通，排氮排水阀的输入端和气液分离器的液体出口连通，排氮排水阀的输出端和尾排管路连通。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种可调式喷嘴引射器，包括：主体，主体具有引射通道；大喷嘴结构，大喷嘴结构设置在主体上，大喷嘴结构具有第一流通孔；连接座，连接座设置在大喷嘴结构远离主体的一侧，连接座和大喷嘴结构之间具有第一流通腔和与第一流通腔连通的一次流入口，大喷嘴结构和主体之间具有二次流入口，第一流通孔和二次流入口连通；小喷嘴结构，小喷嘴结构可移动地设置在第一流通腔内，以封堵或避让第一流通孔，小喷嘴结构具有第二流通孔，第一流通孔的孔径大于第二流通孔的孔径；其中，小喷嘴结构插入第一流通孔以封堵第一流通孔，第二流通孔的一端和引射通道连通，第二流通孔的另一端和一次流入口连通；或，小喷嘴结构避让第一流通孔，第一流通孔的一端和引射通道连通，第一流通孔的另一端和一次流入口连通。采用该方案，设置第一流通孔和第二流通孔，且第一流通孔的孔径大于第二流通孔的孔径，小喷嘴结构可移动地设置在第一流通腔内，这样在低功率工况下，小喷嘴结构动能够插入第一流通孔内以封堵第一流通孔，使得第二流通孔的一端和引射通道连通，第二流通孔的另一端和一次流入口连通，即通过第二流通孔和引射通道连通，以满足低功率工况需求；在高功率工况下，小喷嘴结构能够避让第一流通孔，使得第一流通孔的一端和引射通道连通，第一流通孔的另一端和一次流入口连通，即通过第一流通孔和引射通道连通，以满足高功率工况需求，其中，从一次流入口进入的气体为高压气体，从二次流入口进入的气体为低压气体。利用本方案的可调式喷嘴引射器，有效解决现有技术中的可调式喷嘴引射器无法同时满足低功率运行需求和高功率运行需求的问题，且不需要考虑多个可调式喷嘴引射器之间的串气等问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例提供的可调式喷嘴引射器在低功率工况下的结构示意图；

图2示出了图1中的可调式喷嘴引射器在高功率工况下的结构示意图；

图3示出了本实用新型的另一实施例提供的燃料电池系统示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、主体；11、吸入室；12、混合室；13、扩散室；14、引射通道；

20、大喷嘴结构；21、第一流通孔；211、第一孔段；212、第二孔段；22、连通孔；

30、连接座；

40、一次流入口；41、第一流通腔；

50、二次流入口；

60、小喷嘴结构；61、第二流通孔；62、喷嘴主体；63、连接件；

70、驱动组件；

81、电堆；82、比例阀；83、气液分离器；84、氢气供给管路；85、尾排管路；86、排氮排水阀；87、可调式喷嘴引射器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供了一种可调式喷嘴引射器，包括：主体10，主体10具有引射通道14；大喷嘴结构20，大喷嘴结构20设置在主体10上，大喷嘴结构20具有第一流通孔21；连接座30，连接座30设置在大喷嘴结构20远离主体10的一侧，连接座30和大喷嘴结构20之间具有第一流通腔41和与第一流通腔41连通的一次流入口40，大喷嘴结构20和主体10之间具有二次流入口50，第一流通孔21和二次流入口50连通；小喷嘴结构60，小喷嘴结构60可移动地设置在第一流通腔41内，以封堵或避让第一流通孔21，小喷嘴结构60具有第二流通孔61，第一流通孔21的孔径大于第二流通孔61的孔径；其中，小喷嘴结构60插入第一流通孔21以封堵第一流通孔21，第二流通孔61的一端和引射通道14连通，第二流通孔61的另一端和一次流入口40连通；或，小喷嘴结构60避让第一流通孔21，第一流通孔21的一端和引射通道14连通，第一流通孔21的另一端和一次流入口40连通。

采用该方案，设置第一流通孔21和第二流通孔61，且第一流通孔21的孔径大于第二流通孔61的孔径，小喷嘴结构60可移动地设置在第一流通腔41内，这样在低功率工况下，小喷嘴结构60能够插入第一流通孔21内以封堵第一流通孔21，使得第二流通孔61的一端和引射通道14连通，第二流通孔61的另一端和一次流入口40连通，即通过第二流通孔61和引射通道14连通，以满足低功率工况需求；在高功率工况下，小喷嘴结构60能够避让第一流通孔21，使得第一流通孔21的一端和引射通道14连通，第一流通孔21的另一端和一次流入口40连通，即通过第一流通孔21和引射通道14连通，以满足高功率工况需求，其中，从一次流入口40进入的气体为高压气体，从二次流入口50进入的气体为低压气体。利用本方案的可调式喷嘴引射器87，有效解决现有技术中的可调式喷嘴引射器87无法同时满足低功率运行需求和高功率运行需求的问题，且不需要考虑多个可调式喷嘴引射器87之间的串气等问题。

其中，小喷嘴结构60包括喷嘴主体62和与喷嘴主体62连接的连接件63，可调式喷嘴引射器87还包括驱动组件70，驱动组件70设置在连接座30上，驱动组件70驱动连接件63移动，连接件63带动喷嘴主体62移动，喷嘴主体62具有第二流通孔61。

设置连接件63，且和喷嘴主体62连接，这样驱动组件70能够驱动连接件63移动，从而连接件63能够带动喷嘴主体62移动，即能够实现小喷嘴结构60封堵或避让第一流通孔21。

进一步地，驱动组件70为电磁线圈结构，连接件63为磁性垫片，电磁线圈结构驱动磁性垫片移动，以使喷嘴主体62在第一流通腔41内靠近或远离电磁线圈结构。

将驱动组件70设置成电磁线圈结构，将连接件63设置成磁性垫片，这样电磁线圈结构在通电的情况下驱动磁性垫片朝向连接座30移动，以使喷嘴主体62避让第一流通孔21，电磁线圈结构在断电的情况下，由于重力的作用喷嘴主体62朝向大喷嘴结构20移动，以使喷嘴主体62封堵第一流通孔21。

具体地，喷嘴主体62插入第一流通孔21以封堵第一流通孔21，连接件63和大喷嘴结构20朝向连接座30的一侧抵接；或，喷嘴主体62避让第一流通孔21，连接件63和连接座30朝向大喷嘴结构20的一侧抵接，驱动组件70封堵第二流通孔61朝向连接座30的一端。

在低功率工况下，由于重力作用，喷嘴主体62插入第一流通孔21以封堵第一流通孔21，且连接件63和大喷嘴结构20朝向连接座30的一侧抵接，此时第二流通孔61的一端和引射通道14连通，第二流通孔61的另一端和一次流入口40连通，由于一次流入口40为高压气体，能够带动从二次流入口50进入的低压气体进入引射通道14，经过混合后一起排出；在高功率工况下，驱动组件70驱动连接件63朝向连接座30移动，使得喷嘴主体62避让第一流通孔21，且连接件63和连接座30朝向大喷嘴结构20的一侧抵接，驱动组件70将第二流通孔61朝向连接座30的一端封堵，此时第一流通孔21的一端和引射通道14连通，第一流通孔21的另一端和一次流入口40连通，一次流入口40为高压气体，能够带动从二次流入口50进入的低压气体进入引射通道14，经过混合后一起排出。

其中，喷嘴主体62可移动地设置在连接座30和大喷嘴结构20之间，喷嘴主体62为锥形结构，连接件63和喷嘴主体62直径大的一端连接，喷嘴主体62直径小的一端朝向主体10。将喷嘴主体62设置成锥形结构，便于插入第一流通孔21中。

进一步地，第一流通孔21包括相互连通的第一孔段211和第二孔段212，第一孔段211为锥形结构，第一孔段211孔径大的一端和一次流入口40连通，第一孔段211孔径小的一端和第二孔段212连接，第一孔段211孔径小的一端朝向主体10。将第一孔段211也设置成锥形结构，这样便于和喷嘴主体62的结构相匹配。

在本实施例中，磁性垫片由三元乙丙橡胶包裹制成，引射通道14包括依次连通的吸入室11、混合室12和扩散室13。将磁性垫片由三元乙丙橡胶包裹制成，这样能够提高磁性垫片的使用寿命，且具有较好的耐磨性。

具体地，大喷嘴结构20还包括连通孔22，连通孔22为锥形结构，连通孔22的孔径大的一端和第一流通孔21连通，连通孔22孔径小的一端和引射通道14连通。将连通孔22设置成锥形结构，这样对进入到连通孔22的气体起到导向和加速的作用。

如图3所示，本实用新型的另一实施例提供了一种燃料电池系统，燃料电池系统包括电堆81、比例阀82、气液分离器83和上述的可调式喷嘴引射器87，电堆81的输出端和气液分离器83的输入端连通，气液分离器83的气体出口和可调式喷嘴引射器87中的二次流入口50连通，可调式喷嘴引射器87中的一次流入口40和比例阀82的输出端连通，可调式喷嘴引射器87的引射通道14的出口和电堆81的输入端连通。

采用该方案，设置第一流通孔21和第二流通孔61，且第一流通孔21的孔径大于第二流通孔61的孔径，小喷嘴结构60可移动地设置在第一流通腔41内，这样在低功率工况下，小喷嘴结构60能够插入第一流通孔21内以封堵第一流通孔21，使得第二流通孔61的一端和引射通道14连通，第二流通孔61的另一端和一次流入口40连通，即通过第二流通孔61和引射通道14连通，以满足低功率工况需求；在高功率工况下，小喷嘴结构60能够避让第一流通孔21，使得第一流通孔21的一端和引射通道14连通，第一流通孔21的另一端和一次流入口40连通，即通过第一流通孔21和引射通道14连通，以满足高功率工况需求。利用本方案的燃料电池系统，有效解决现有技术中的可调式喷嘴引射器87无法同时满足低功率运行需求和高功率运行需求的问题，且不需要考虑多个可调式喷嘴引射器87之间的串气等问题。其中，设置气液分离器83，主要作用截获并排除气体中的液态水，防止电堆81水淹。

其中，燃料电池系统还包括氢气供给管路84、尾排管路85和排氮排水阀86，氢气供给管路84和比例阀82的输入端连通，排氮排水阀86的输入端和气液分离器83的液体出口连通，排氮排水阀86的输出端和尾排管路85连通。设置氢气供给管路84，能够为燃料电池系统持续提供氢气；设置尾排管路85，能够及时气体中的液态水；设置排氮排水阀86，能够控制气液分离器83和尾排管路85的通断，提高了燃料电池系统的自动化程度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调式喷嘴引射器，其特征在于，包括：

主体(10)，所述主体(10)具有引射通道(14)；

大喷嘴结构(20)，所述大喷嘴结构(20)设置在所述主体(10)上，所述大喷嘴结构(20)具有第一流通孔(21)；

连接座(30)，所述连接座(30)设置在所述大喷嘴结构(20)远离所述主体(10)的一侧，所述连接座(30)和所述大喷嘴结构(20)之间具有第一流通腔(41)和与所述第一流通腔(41)连通的一次流入口(40)，所述大喷嘴结构(20)和所述主体(10)之间具有二次流入口(50)，所述第一流通孔(21)和所述二次流入口(50)连通；

小喷嘴结构(60)，所述小喷嘴结构(60)可移动地设置在所述第一流通腔(41)内，以封堵或避让所述第一流通孔(21)，所述小喷嘴结构(60)具有第二流通孔(61)，所述第一流通孔(21)的孔径大于所述第二流通孔(61)的孔径；

其中，所述小喷嘴结构(60)插入所述第一流通孔(21)以封堵所述第一流通孔(21)，所述第二流通孔(61)的一端和所述引射通道(14)连通，所述第二流通孔(61)的另一端和所述一次流入口(40)连通；或，所述小喷嘴结构(60)避让所述第一流通孔(21)，所述第一流通孔(21)的一端和所述引射通道(14)连通，所述第一流通孔(21)的另一端和所述一次流入口(40)连通。

2.根据权利要求1所述的可调式喷嘴引射器，其特征在于，所述小喷嘴结构(60)包括喷嘴主体(62)和与所述喷嘴主体(62)连接的连接件(63)，所述可调式喷嘴引射器还包括驱动组件(70)，所述驱动组件(70)设置在所述连接座(30)上，所述驱动组件(70)驱动所述连接件(63)移动，所述连接件(63)带动所述喷嘴主体(62)移动，所述喷嘴主体(62)具有所述第二流通孔(61)。

3.根据权利要求2所述的可调式喷嘴引射器，其特征在于，所述驱动组件(70)为电磁线圈结构，所述连接件(63)为磁性垫片，所述电磁线圈结构驱动所述磁性垫片移动，以使所述喷嘴主体(62)在所述第一流通腔(41)内靠近或远离所述电磁线圈结构。

4.根据权利要求2所述的可调式喷嘴引射器，其特征在于，所述喷嘴主体(62)插入所述第一流通孔(21)以封堵所述第一流通孔(21)，所述连接件(63)和所述大喷嘴结构(20)朝向所述连接座(30)的一侧抵接；或，所述喷嘴主体(62)避让所述第一流通孔(21)，所述连接件(63)和所述连接座(30)朝向所述大喷嘴结构(20)的一侧抵接，所述驱动组件(70)封堵所述第二流通孔(61)朝向所述连接座(30)的一端。

5.根据权利要求4所述的可调式喷嘴引射器，其特征在于，所述喷嘴主体(62)可移动地设置在所述连接座(30)和所述大喷嘴结构(20)之间，所述喷嘴主体(62)为锥形结构，所述连接件(63)和所述喷嘴主体(62)直径大的一端连接，所述喷嘴主体(62)直径小的一端朝向所述主体(10)。

6.根据权利要求5所述的可调式喷嘴引射器，其特征在于，所述第一流通孔(21)包括相互连通的第一孔段(211)和第二孔段(212)，所述第一孔段(211)为锥形结构，所述第一孔段(211)孔径大的一端和所述一次流入口(40)连通，所述第一孔段(211)孔径小的一端和所述第二孔段(212)连接，所述第一孔段(211)孔径小的一端朝向所述主体(10)。

7.根据权利要求3所述的可调式喷嘴引射器，其特征在于，所述磁性垫片由三元乙丙橡胶包裹制成，所述引射通道(14)包括依次连通的吸入室(11)、混合室(12)和扩散室(13)。

8.根据权利要求1所述的可调式喷嘴引射器，其特征在于，所述大喷嘴结构(20)还包括连通孔(22)，所述连通孔(22)为锥形结构，所述连通孔(22)的孔径大的一端和所述第一流通孔(21)连通，所述连通孔(22)孔径小的一端和所述引射通道(14)连通。

9.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括电堆(81)、比例阀(82)、气液分离器(83)和权利要求1至8中任一项所述的可调式喷嘴引射器，所述电堆(81)的输出端和所述气液分离器(83)的输入端连通，所述气液分离器(83)的气体出口和所述可调式喷嘴引射器中的二次流入口(50)连通，所述可调式喷嘴引射器中的一次流入口(40)和所述比例阀(82)的输出端连通，所述可调式喷嘴引射器的引射通道(14)的出口和所述电堆(81)的输入端连通。

10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统还包括氢气供给管路(84)、尾排管路(85)和排氮排水阀(86)，所述氢气供给管路(84)和所述比例阀(82)的输入端连通，所述排氮排水阀(86)的输入端和所述气液分离器(83)的液体出口连通，所述排氮排水阀(86)的输出端和所述尾排管路(85)连通。