燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統的製作方法

2023-05-15 23:42:26 1

專利名稱：燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃氣發動機，特別涉及一種燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統。背景技術：
眾所周知，燃氣發動機是由可燃混合氣在汽缸內由火花塞點燃後爆發作功，推動活塞上下運動，進而帶動曲軸作旋轉運動從而把熱能轉變為機械能，而可燃混合氣的形成目前存在兩種方式
1.外混式如Z12V190T型12缸天然氣發動機即由專用混合器在進氣管之前將可燃氣與空氣按比例混合(體積比15 1-20 :1)之後進入進氣管，然後按每缸進氣門打開，活塞下行之後，可燃混合氣進入氣缸內，再由活塞上行壓縮可燃混合氣，由火花塞點燃後推動活塞下行作功，這種混合方式稱為外混式。它存在以下幾個問題
①耗氣量高；因進氣管內都是可燃性混合氣，各氣缸在掃氣時(即進、排氣門同時打開， 新鮮氣體由進氣管直接通過進、排氣降溫)，可燃混合氣直接進入到排氣管中，因這部分氣體不參與作功，所以直接導致浪費；
②排氣溫度過高，參與掃氣的可燃混合氣在進入到排氣管內後，被氣缸內排出的高溫廢氣點燃進而導致排氣溫度過高(通常外混燃氣發動機排溫都在630°C以上)，因排氣溫度過高導致排氣門工作環境惡劣，大大減少排氣門的工作壽命，同時增加了燃氣發動機的故障。③易造成進氣管放炮，因進氣管內充滿可燃混合氣，在氣缸內進氣門磨損漏氣後， 缸內點燃爆發後的火焰通過漏氣的進氣門點燃整個進氣管內的可燃混合氣，造成進氣管放炮，其後果是輕則損壞相關的元器件，如混合器等，重則造成人身傷亡事故。2.內混式內混式的可燃混合氣在進氣缸之前，其燃氣和空氣是分開的，進氣門打開，活塞下行之後可燃氣和空氣分別進入到汽缸內混合，之後活塞上行壓縮可燃混合氣後由火花塞點燃，推動活塞下行之後經由連杆帶動曲軸轉動，將熱能變為機械能，此種方式即稱為內混式。燃氣發動機的內混式與外混式相比具有以下優點
①.降低耗氣量因氣缸掃氣時是由新鮮空氣來完成的掃氣任務的，所以解決了部分可燃混合氣直接進入到排氣管中，不能參加作功而被直接燒掉的問題，通常內混機比外混機燃氣消耗至少節省10%以上。②.排氣溫度低因避免了部分可燃混合氣在排氣管內的燃燒，所以大幅降低了排氣溫度，通常內混機比外混機排氣溫度低80°C以上，進而改進了排氣門的工作環境，提高了排氣門的使用壽命，進而提高了燃氣發動機的可靠性。以Z12V190T型燃氣發動機為例， 通常排氣門的壽命比外混機延長1倍。③.消除了排氣管放炮的故障隱患因內混機進氣管內已無可燃混合氣，即使進氣門磨損造成漏氣，缸內火焰也不會點燃進氣管內的空氣，從而避免了進氣管放炮所造成的惡性事故。3.目前世界上的內混發動機有兩種方式①.電磁噴射式它是由模擬電路或數字電路控制板發出電信號，由電磁噴射閥接受電信號後，根據信號量的多少及時間早晚，向氣缸內直接噴射一定量的可燃氣體，空氣則由另一通道直接進入到氣缸內，形成可燃混合氣，經活塞上行壓縮後，由火花塞點燃後推動活塞下行進而帶動曲軸轉動將熱能轉變成機械能；美國卡特彼勒公司有這種類型的燃氣發動機，它的原理與目前汽車所用的電子噴射發動機相類似，但是這種內混形式在實際使用當中存在如下問題
A.電信號控制抗幹擾能力差，穩定性不如外混式；
B.電磁閥對可燃氣體潔淨度要求較高，如果使用的是乾燥潔淨的天然氣問題不大，但使用焦爐煤氣、油井伴生氣、拉圾生成氣、瓦斯氣等雜質、焦油、清油、水量較大時，電磁噴射閥就不能正常工作；
C.燃氣噴射量的問題因受電磁信號及電磁噴射閥控制功率的限制，電磁噴射閥不能做的過大，即燃氣噴射量有限，這樣就限制了大型燃氣發動機採用此種方式的可能，同時也限制了像低濃度的瓦斯氣、焦爐煤氣、礦石裂解氣、拉圾生成氣採用此種方式的可能。②.進氣道內安裝凸輪軸及小氣門結構方式將可燃氣經由進氣管內凸輪軸控制通過燃氣管道、小汽門、噴管將燃氣噴射到每個氣缸的進氣門附近，經由進氣門噴射到汽缸內，在進氣門附近空氣也與燃氣同時帶入汽缸，活塞上行壓縮後點燃爆發，推動活塞下行， 進而帶動曲軸轉動，將熱能轉變為機械能，美國庫珀公司及江蘇南通寶駒公司採用此種結構方式，該方式存在如下的問題
A.在原燃氣發動機已有一套主配氣定時系統之外，又增加了一套燃氣噴射配氣定時系統，增加了大量傳動部件、凸輪軸部件、搖臂部件、小氣門部件及氣門座部件，這樣就增加了發動機故障率，同時帶來了噪聲的增加；
B.增加了發動機的成本；以500KW/Z12V190T型燃氣發動機為例，內混機比外混機每臺售價平均高出20萬元以上。C.因進氣管內配氣系統結構複雜，此種結構應用到大型燃氣發動機上比較困難， 研製周期較長，零部件製作困難。目前國內進口燃氣發動機以外混為主，同時伴有少量的電磁噴射型，而國內的燃氣發動機同樣也以外混型為主，如濟南柴油機廠、勝利動力機械廠等，而南通寶駒、江蘇盛源等私營公司主要以進氣道內凸輪軸、小氣門配氣噴射系統為主，此種結構因成本較高， 目前在國內市場的佔有率相對較低。
發明內容
本發明為了彌補現有技術的缺陷，提供了一種造價低、故障率低、燃氣消耗率低的燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統。本發明是通過如下技術方案實現的
一種燃氣噴射閥，其特徵是包括閥體，閥體內設有可左右移動的控制閥芯，控制閥芯一側與設在閥體內的調壓彈簧相接觸，閥體連接有高壓油管、燃氣進氣管、燃氣出氣管和空氣進氣管。該燃氣噴射閥，所述調壓彈簧外圍的閥體螺紋連接有調壓螺母，調壓彈簧遠離控制閥芯的一側壓在調壓螺母內側，調壓螺母的端部螺紋孔內旋入進氣量調節螺釘，進氣量調節螺釘通過鎖緊螺母鎖緊。所述閥體內控制閥芯的兩側分別設有緩衝墊圈和套接在調節螺釘端部的緩衝套。所述高壓油管一端通過油管螺母壓緊在連接螺釘上，連接螺釘通過螺紋與閥體相連接，高壓油管另一端連接高壓噴油泵。所述閥體上設有放氣螺釘，放氣螺釘中間設有一通氣孔，放氣螺釘旋入螺紋孔內後底端端部壓緊有放氣鋼球。所述閥體上設有單向安全閥。所述燃氣進氣管、燃氣出氣管和空氣進氣管分別通過法蘭用螺釘與閥體連接，燃氣進氣管、燃氣出氣管的法蘭與閥體之間分別設有上密封墊和下密封墊。一種應用上述燃氣噴射閥的高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，其特徵是包括相連接的高壓噴油泵和燃氣噴射閥，燃氣噴射閥連接有可燃氣儲存罐，通過高壓噴油泵輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥噴射可燃氣體，液體脈動壓力的形成可以利用各種油或水等液體為介質，燃氣噴射閥包括閥體，閥體內設有可左右移動的控制閥芯，控制閥芯一側與設在閥體內的調壓彈簧相接觸，閥體連接有高壓油管、燃氣進氣管、燃氣出氣管和空氣進氣管。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，更好的解決上述所列舉的外混及內混燃氣發動機所存在的問題。簡述如下首先本專利製造方式為內混式，前面已經提到內混式比外混式燃氣消耗率能降低10%以上，以濟柴Z12V190T型12缸增壓燃氣發動機為例，內混式氣耗率為10MJ/kWh，而外混式為12 MJ/kWh，排氣溫度內混比外混降低80°C 以上，排氣門使用壽命提高一倍以上，外混機氣門壽命平均5000小時，內混機氣門平均壽命10000小時，解決了進氣管放炮的惡性事故。其次解決了電磁噴射型內混發動機所存在的控制系統抗幹擾能力差、電磁噴射閥對氣體潔淨度要求較高、電磁噴射型內混發動機系統造價較高以及這種形式的發動機無法做大功率的問題。再次解決了進氣道內凸輪軸小氣門配氣結構所存在的結構複雜、故障率較高、噪聲較大、相對於外混機成本較高以及製造大功率燃氣發動機工藝複雜的問題。本發明的有益效果是該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，燃氣消耗率低，控制系統抗幹擾能力強，對氣體潔淨度要求較低，整體結構簡單造價較低，故障率低，為燃氣發動機解決稀薄燃燒創造了很好的條件。

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。附圖1為本發明燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統的整體結構示意圖。附圖2為本發明圖1中燃氣噴射閥的結構示意圖。圖中，1高壓油管，2油管螺母，3連接螺釘，4閥體，5放氣鋼球，6放氣螺釘，7控制閥芯，8緩衝墊圈，9螺釘，10上密封墊，11燃氣進氣管，12調壓彈簧，13調壓螺母，14鎖緊螺母，15進氣量調節螺釘，16緩衝套，17空氣進氣管，18螺釘，19下密封墊，20燃氣出氣管，21 螺釘，22單向安全閥，23高壓噴油泵，24燃氣噴射閥。具體實施例方式
附圖為本發明的一種具體實施例。該燃氣噴射閥，其特徵是包括閥體4，閥體4內設有可左右移動的控制閥芯7，控制閥芯7 —側與設在閥體4內的調壓彈簧12相接觸，閥體4 連接有高壓油管1、燃氣進氣管11、燃氣出氣管20和空氣進氣管17。所述調壓彈簧12外圍的閥體4螺紋連接有調壓螺母13，調壓彈簧12遠離控制閥芯7的一側壓在調壓螺母13內側，調壓螺母13的端部螺紋孔內旋入進氣量調節螺釘15，進氣量調節螺釘15通過鎖緊螺母14鎖緊。所述閥體4內控制閥芯7的兩側分別設有緩衝墊圈8和套接在調節螺釘15端部的緩衝套16。所述高壓油管1 一端通過油管螺母2壓緊在連接螺釘3上，連接螺釘3通過螺紋與閥體4相連接，高壓油管1另一端連接高壓噴油泵23。所述閥體4上設有放氣螺釘6，放氣螺釘6中間設有一通氣孔，放氣螺釘6旋入螺紋孔內後底端端部壓緊有放氣鋼球 5。所述閥體4上設有單向安全閥22。所述燃氣進氣管11、燃氣出氣管20和空氣進氣管17 分別通過法蘭用螺釘9、21、18與閥體4連接，燃氣進氣管11、燃氣出氣管20的法蘭與閥體 4之間分別設有上密封墊10和下密封墊19。該應用上述燃氣噴射閥的高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，其特徵是包括相連接的高壓噴油泵23和燃氣噴射閥24，燃氣噴射閥24連接有可燃氣儲存罐，通過高壓噴油泵23輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥24噴射可燃氣體，燃氣噴射閥24包括閥體4，閥體4內設有可左右移動的控制閥芯7，控制閥芯7 —側與設在閥體4內的調壓彈簧12相接觸，閥體4連接有高壓油管1、燃氣進氣管11、燃氣出氣管20和空氣進氣管17。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，初始時控制閥芯7被調壓彈簧12壓緊移向左端，此時，燃氣被控制閥芯7阻隔而不能進入氣缸，當高壓噴油泵23輸出的高壓油經過連接螺釘3的中心孔進入閥體4驅動控制閥芯7左端的滑杆克服彈簧力而向右移時，控制閥芯7同時打開燃氣進口和出口，燃氣進入氣缸內部。當高壓噴油泵23瀉壓之後，控制閥芯7在彈簧力的作用下快速復位而完成一個運動循環。旋開放氣螺塞6可使高壓油管內的空氣排出，緩衝墊8和緩衝套16用來緩衝控制閥芯7左右快速運動時所產生的衝擊。轉動調壓螺母13可以控制調壓彈簧12的初始變形量，從而控制高壓噴油泵23 的輸出油壓力，調節螺釘15則用來限制控制閥芯7右移的最大行程，從而可以控制燃氣進氣口和出氣口的開口量，達到調節燃氣進氣量之目的。當高壓油管1內的最大壓力超出單向安全閥22的許用值時，油壓會頂開單向安全閥22內的小球，實現瀉壓而保護系統安全。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，避免了電磁噴射閥型的抗電磁幹擾能力差以及對燃氣潔淨度要求高的問題，燃氣噴氣量也有較大提高，這種結構無論燃氣發動機的功率大小，燃氣噴氣量都能與之相匹配，而且造價較低。結構簡單避免了進氣管內凸輪軸小氣門配氣系統的結構複雜、故障率高、噪聲較大、成本較高以及製造大功率燃氣發動機工藝較複雜的問題，同時燃氣消耗率低於凸輪軸小氣門配氣系統的耗氣率。通常噴射型燃氣發動機有一個矛盾問題，就是噴氣時間與噴射量的問題，如果噴射閥的流通量不夠大要想達到一定功率就只有通過延長噴氣時間來達到目的，而目前國際上通用的汽\柴油節能型直噴分層燃燒發動機，為達到稀薄燃燒的目的，在燃燒室即火花塞附近燃氣較多而在汽缸底部空氣較多，這樣即解決了好點燃的問題，又解決了整個混合氣濃度低從而達到稀薄燃燒的目的，按照本發明申請的特點之一就是瞬時燃氣噴射量可做的較大，這樣就可以將燃氣噴射時間向後延時，待進入一部分空氣之後，再進燃氣這樣就很容易形成氣缸內上半部分是燃氣而下半部分是空氣的布局，從而達到稀薄燃燒的目的。通俗的講，這種結構為燃氣發動機解決稀薄燃燒創造了很好的條件。
權利要求
1.一種燃氣噴射閥，其特徵是包括閥體(4)，閥體(4)內設有可左右移動的控制閥芯 (7)，控制閥芯(7) —側與設在閥體(4)內的調壓彈簧(12)相接觸，閥體(4)連接有高壓油管(1)、燃氣進氣管(11)、燃氣出氣管(20)和空氣進氣管(17)。
2.根據權利要求1所述的燃氣噴射閥，其特徵是所述調壓彈簧(12)外圍的閥體(4) 螺紋連接有調壓螺母(13)，調壓彈簧(12)遠離控制閥芯(7)的一側壓在調壓螺母(13)內側，調壓螺母(13)的端部螺紋孔內旋入進氣量調節螺釘(15)，進氣量調節螺釘(15)通過鎖緊螺母(14)鎖緊。
3.根據權利要求1所述的燃氣噴射閥，其特徵是所述閥體(4)內控制閥芯(7)的兩側分別設有緩衝墊圈(8)和套接在調節螺釘(15)端部的緩衝套(16)。
4.根據權利要求1所述的燃氣噴射閥，其特徵是所述高壓油管(1)一端通過油管螺母(2)壓緊在連接螺釘(3)上，連接螺釘(3)通過螺紋與閥體(4)相連接，高壓油管(1)另一端連接高壓噴油泵(23)。
5.根據權利要求1所述的燃氣噴射閥，其特徵是所述閥體(4)上設有放氣螺釘(6)， 放氣螺釘(6)中間設有一通氣孔，放氣螺釘(6)旋入螺紋孔內後底端端部壓緊有放氣鋼球 (5)。
6.根據權利要求1所述的燃氣噴射閥，其特徵是所述閥體(4)上設有單向安全閥 (22)。
7.根據權利要求1所述的燃氣噴射閥，其特徵是所述燃氣進氣管(11)、燃氣出氣管 (20)和空氣進氣管(17)分別通過法蘭用螺釘(9、21、18)與閥體(4)連接，燃氣進氣管(11)、 燃氣出氣管(20)的法蘭與閥體(4)之間分別設有上密封墊(10)和下密封墊(19)。
8.一種應用權利要求1所述燃氣噴射閥的高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，其特徵是包括相連接的高壓噴油泵(23)和燃氣噴射閥(24)，燃氣噴射閥(24)連接有可燃氣儲存罐，通過高壓噴油泵(23)輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥(24)噴射可燃氣體，燃氣噴射閥(24)包括閥體(4)，閥體(4)內設有可左右移動的控制閥芯(7)，控制閥芯(7) —側與設在閥體(4)內的調壓彈簧(12)相接觸，閥體(4)連接有高壓油管(1)、燃氣進氣管(11)、 燃氣出氣管(20)和空氣進氣管(17)。
全文摘要
本發明公開了一種燃氣發動機，特別公開了一種燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，其特徵是包括相連接的高壓噴油泵和燃氣噴射閥，燃氣噴射閥連接有可燃氣儲存罐，通過高壓噴油泵輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥噴射可燃氣體，燃氣噴射閥包括閥體，閥體內設有可左右移動的控制閥芯，控制閥芯一側與設在閥體內的調壓彈簧相接觸，閥體連接有高壓油管、燃氣進氣管、燃氣出氣管和空氣進氣管。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射系統，燃氣消耗率低，控制系統抗幹擾能力強，對氣體潔淨度要求較低，整體結構簡單造價較低，故障率低，為燃氣發動機解決稀薄燃燒創造了很好的條件。
文檔編號F02M21/02GK102182584SQ20111007654
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者吳班, 潘存雲, 由甲, 由裡, 鄧玉奎 申請人:濟南漢菱電氣有限公司