真空活塞式燃氣混合器的製作方法

2023-07-05 16:27:16

專利名稱：真空活塞式燃氣混合器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於燃氣車的燃氣混合器，尤其涉及一種真空活塞式燃氣混合器。
液化石油氣和壓縮天然氣已被公認為清潔燃料，已成功地取代汽油而應用於汽車上。為減少空氣汙染，市面上也出現了燃氣摩託車。目前有一種液化氣混合器，如中國專利CN2364228Y所公開的《液化氣混合控制器》，能較好的解決了在使用過程中緩慢起步加速和超越加速、等速行駛等工況的使用要求，但由於該種結構的液化氣混合控制器是一種拉線柱塞式結構，在起步時，尤其起步加速行駛，如果突然加大氣門轉把，鋼索拉著柱塞迅速提升時，車速通常非但不能迅速增加，反而很易熄火，使用者感到很不方便。其原因是鋼索拉著柱塞迅速提升時，混合器中喉管的空氣流通面積迅速加大，導致喉管真空度迅速下降，空氣流速也隨之下降很多，所以實際流到混合室內的空氣量不多。而與此同時，柱塞閥下面的氣針跟著柱塞迅速提升，液化氣主噴口與氣針之間的環形面積也隨之迅速擴大，加之液化氣有一定的壓力，使液化氣噴出量較多，造成可燃混合氣的濃度很易超出燃燒限界，從而出現發動機功率下降，甚至立即熄火停車。其次，發動機在穩定工況工作時，其車輛的尾氣排放能符合標準，但在複雜道路上行駛時，發動機的工況常處於變動的不穩定工況，使空燃比經常處於不能精確控制，導致車輛的尾氣排放往往不穩定，碳氫化合物的排放很易超標。
本實用新型的目的是提供一種真空活塞式燃氣混合器，通過操縱節氣門的開度，就能根據發動機的轉速和負荷所產生的真空度來自動控制真空活塞及氣針的移動，從而保證不論如何操縱節氣門的開度，發動機在任何工況下都不會熄火。
為達到上述目的，本實用新型技術方案是1、一種真空活塞式燃氣混合器，混合器體上具有空氣進氣口、空氣進氣腔、喉管、燃氣進口、主量孔、燃氣主噴口、怠速噴孔、混合腔及混合氣出口，氣針裝在燃氣主噴口及氣針孔內，燃氣主噴口、氣針孔及主量孔與燃氣進口相通，其特徵在於a、設置在喉管內可移動的真空活塞，其頂部與真空膜片連接，下部與氣針連接，真空膜片的周邊固定在真空室蓋與混合器體之間，真空膜片的上部與真空室蓋之間的空腔構成真空室，並經真空活塞底部的負壓孔與喉管相通；真空膜片的下部與混合器體及真空活塞之間的空腔構成大氣壓力室，並經混合器體的大氣氣道與空氣進氣腔或空氣進氣口相通，真空室蓋與真空活塞之間設有復位元件，b、混合腔內裝有節氣門，怠速噴孔設在節氣門的後部；c、混合器體上設有燃氣怠速氣道，燃氣怠速氣道上設有怠速量孔或/和怠速調節閥，其一端通怠速噴孔，另一端與主量孔相通。
在本實用新型的最佳實施例中所述的混合腔內還設有怠速過渡噴口。
所述的氣針孔與空氣進氣腔或大氣壓力室之間設有主補償空氣道，主補償空氣道上設有主空氣量孔。
所述的氣針孔內還可裝有空氣主滲氣管，空氣主滲氣管的外壁與氣針孔的內壁構成一環形空腔，空氣主滲氣管的管壁上有若干空氣滲氣小孔，且滲氣小孔通過環形空腔、主補償空氣道與主空氣量孔相通，內經預混合腔與主量孔相通。
所述的怠速量孔與怠速噴孔之間的燃氣怠速氣道上設有與空氣進氣腔或大氣壓力室相通的怠速補償空氣道，怠速補償空氣道上設有怠速空氣量孔。
所述的怠速量孔與怠速噴孔之間的燃氣怠速氣道上還設有怠速空氣滲氣管，怠速空氣滲氣管外壁與燃氣怠速氣道的內壁組成一環形腔，怠速空氣滲氣管的管壁上有若干空氣滲氣小孔，且滲氣小孔經環形腔、怠速補償空氣道與怠速空氣量孔相通，內與怠速量孔相通。
所述的燃氣進口處還設有燃氣負壓開關，燃氣負壓開關主要由膜片組件、彈簧、負壓室蓋組成，膜片組件與負壓室蓋之間的空腔形成負壓室，負壓室通過負壓氣道或管道與節氣門後部的混合腔或發動機上的進氣管相通，膜片組件與負壓室蓋之間裝有彈簧，膜片組件上另一側的閥瓣堵頭設置在燃氣進口處。
所述的怠速空氣量孔與怠速量孔之間的怠速補償空氣道上還設有強制怠速空氣切斷閥，強制怠速空氣切斷閥主要由膜片組件、彈簧、負壓室蓋組成，膜片組件與負壓室蓋之間的空腔形成負壓室，負壓室通過負壓氣道或管道與節氣門後部的混合腔或發動機上的進氣管相通，膜片組件與負壓室蓋之間裝有彈簧，膜片組件上另一側的柱塞與怠速補償空氣道之間設有閥門，或者膜片組件上另一側的柱塞設置在怠速補償空氣道的一側孔內。
所述的混合器體上還設有自動啟動閥或手動啟動閥或電磁閥。
所述的混合器體上還設有燃氣功率加濃閥。
本實用新型採用上述技術方案後的優點是由於在混合器體的喉管內設置了真空活塞，真空活塞上連真空膜片、下連氣針，在混合腔內設置了節氣門，有操縱機構與節氣門連接，氣門轉把通過鋼索操縱的是節氣門，而不是真空活塞。所以本實用新型是依靠節氣門的開度和發動機的轉速、負荷所產生的真空度，使真空膜片上部的真空室與下部的大氣壓力室這兩室產生的壓力差，與真空活塞、氣針的重力和復位元件的壓力這兩個合力相比較而使真空活塞向上或向下運動，從而自動改變喉管截面。當起步加速行駛、急劇操縱氣門轉把時，由於進氣真空度小，真空活塞也不會突然向上運動。當真空活塞向上運動時，由於真空活塞下端裝連氣針，氣針則同步向上運動，喉管截面的開度與燃氣主噴口同氣針之間的環形截面有一定的關係，亦即通過喉管的空氣量與燃氣的供氣量有一定的比例，就不會出現可燃混合氣濃度超出燃燒界限範圍，因此，不論如何粗暴操縱氣門轉把都不會出現發動機功率下降和熄火現象，同時由於空燃比配比合適，就能確保尾氣排放達標。
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步的詳細描述。


圖1為本實用新型結構的真空活塞式燃氣混合器的結構示意圖之一。
圖2是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二。
圖3是本實用新型結構實施例的結構示意圖之三。
圖4是本實用新型結構實施例的結構示意圖之四。
圖5是本實用新型結構實施例的結構示意圖之五。
圖6是本實用新型結構實施例的結構示意圖之六。
圖7是本實用新型結構實施例的結構示意圖之七。
圖8是本實用新型結構實施例的結構示意圖之八。
圖9是本實用新型結構實施例的結構示意圖之九。
圖10是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十。
圖11是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十一。
圖12是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十二。
圖13是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十三。
圖14是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十四。
圖15是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十五。
圖16是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十六。
圖17是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十七。
圖18是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十八。
圖19是本實用新型結構實施例的結構示意圖之十九。
圖20是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十。
圖21是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十一。
圖22是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十二。
圖23是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十三。
圖24是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十四。
圖25是本實用新型結構實施例節氣門的結構示意圖之一。
圖26是本實用新型結構實施例節氣門的結構示意圖之二。
圖27是本實用新型結構實施例節氣門的結構示意圖之三。
圖28是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十五。
圖29是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十六。
圖30是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十七圖31是本實用新型結構實施例的結構示意圖之二十八。
如
圖1～24、28～31所示，本實用新型的真空活塞式燃氣混合器，混合器體1上具有空氣進氣口5、空氣進氣腔6、喉管8、燃氣進口34、主量孔16、燃氣主噴口7、怠速噴孔28、混合腔24及混合氣出口25，氣針12裝在燃氣主噴口7及氣針孔11內，燃氣主噴口7、氣針孔12及主量孔16與燃氣進口34相通。可移動的真空活塞3設置在喉管8內，真空活塞3的頂部通過鉚接或壓接或膠接與真空膜片2連接，真空活塞3的下部與氣針12連接，其連接方式可採用螺紋連接、螺釘壓板連接，或通過復位元件壓緊壓板連接。真空膜片2的周邊固定在真空室蓋17與混合器體1之間，為便於裝配，真空膜片2可設有定位標記，也可在真空活塞3上有相應導向槽或筋。真空膜片2的上部與真空室蓋17之間的空腔構成真空室19，本實用新型的真空室蓋17可採用整體或分體式結構的金屬件，或者採用塑料件，真空室蓋17上有復位元件18的導向。真空室19經真空活塞3底部的負壓孔23與喉管8相通，因負壓孔23不起節流作用，故真空室19的壓力可認為是喉管8處的壓力。真空膜片2的下部與混合器體1及真空活塞3之間的空腔構成大氣壓力室20，並經混合器體1的大氣氣道4與空氣進氣腔6或空氣進氣口5相通。當忽略空氣濾清器的進氣阻力時，則大氣壓力室20的壓力可認為與當時當地的大氣壓力相等。真空室蓋17與真空活塞3之間設有復位元件18。
本實用新型的真空活塞式燃氣混合器，其混合腔24內裝有節氣門26。如圖25～27所示，節氣門26為蝶閥式節氣門，主要由蝶閥26-1、轉軸26-2、操縱盤26-5、扭力彈簧26-3等組成。蝶閥26-1壓緊在轉軸26-2上，其壓緊方式有二種圖25為蝶閥26-1壓在轉軸26-2的外面，圖26、27為轉軸26-2中間開槽，蝶閥26-1壓緊在轉軸26-2中間。為防止轉軸26-2與安裝孔因使用後磨損造成間隙過大而漏氣，從而影響真空度降低，所以圖26、27裝有密封件26-4。如圖25、26所示的操縱盤26-5為整體式結構，也可為圖27所示的裝配式結構。在混合器體1上或安裝架上裝有節氣門開度調節螺釘26-8，以調節啟動和怠速時的節氣門26開度，使怠速轉速、怠速排放在規定範圍內。節氣門26通過轉軸26-2上的操縱盤26-5經鋼索組件與燃氣車的氣門轉把相連接。或者如圖28所示，節氣門26為柱塞滑閥式節氣門，主要由柱塞滑閥26-9、復位彈簧26-10、螺釘26-11、蓋26-12等組成，在混合器體1上安裝有節氣門開度調節螺釘26-8用來調節啟動和怠速時的節氣門26開度，節氣門26則通過柱塞滑閥26-9內的螺釘26-11經鋼索組件與燃氣車上的氣門轉把相連接；圖28所示的柱塞滑閥式節氣門為垂直設置，為縮短空氣進氣口5端面與混合氣出口25端面之間的距離，柱塞滑閥式節氣門也可傾斜或水平設置。這樣，操縱氣門轉把就能直接控制節氣門26的開度，滿足使用者車速的要求。
在混合器體1的混合腔24內，還有怠速噴孔28並設在節氣門26的後部。在怠速工況時，喉管8內的真空度很低，真空活塞3處於最低位置，真空活塞3的下端面壓在燃氣主噴口7的端面上，為防止滲漏，必要時可在燃氣主噴口7與真空活塞3端面之間設有密封圈，喉管8內有少量空氣流動，燃氣主噴口7沒有燃氣噴出，而燃氣則從怠速噴孔28噴出。
本實用新型的真空活塞式燃氣混合器的混合器體1上設有燃氣怠速氣道30，對一定排量的發動機，燃氣怠速氣道30上可只設有怠速量孔33。如
圖1所示，怠速量孔33可直接加工在燃氣怠速氣道30上，或用裝配固定在燃氣怠速氣道30上；怠速量孔33與主量孔16並聯相通，即燃氣分別進入怠速量孔33和主量孔16，使怠速燃氣與主供燃氣互不影響。還可以如
圖10所示，燃氣怠速氣道30上的怠速量孔33與主量孔16串聯相通，即燃氣進入主量孔16後再進入怠速量孔33，再經燃氣怠速氣道30從怠速噴孔28噴出，以擴大選用範圍。而對怠速轉速和怠速尾氣排放的調整，只需調節節氣門開度調節螺釘26-8即可。燃氣怠速氣道30上也可只設有怠速調節閥29。怠速調節閥29由尾部帶錐度的怠速調節螺釘29-1、鎖緊彈簧29-2和密封圈29-3組成。如圖2所示，怠速調節閥29與主量孔16並聯相通；或者如
圖11所示怠速調節閥29與主量孔16串聯相通；這樣可通過調節怠速調節閥29來調整怠速燃氣，並配合節氣門開度調節螺釘26-8來調節怠速空氣，使怠速轉速和尾氣排放達標。本實用新型的真空活塞式燃氣混合器還可以在燃氣怠速氣道30上同時設有怠速量孔33和怠速調節閥29，如圖3～9所示怠速量孔33和怠速調節閥29與主量孔16並聯相通，即一路燃氣經主量孔16到達燃氣主噴口7，另一路燃氣經怠速量孔33和怠速調節閥29到達怠速噴孔28。或者如
圖12～18所示怠速量孔33和怠速調節閥29與主量孔16串聯相通，即燃氣先進入主量孔16，再先後進入怠速量孔33和怠速調節閥29，到達怠速噴孔28。這樣，無論對於新車，或對使用後的舊車都便於微量調節。
如圖4～8、13～17所示，蝶閥式節氣門前部的混合腔24內還設有怠速過渡噴口27；或如圖28所示，混合腔24內的怠速過渡噴口27設置在柱塞滑閥式節氣門的柱塞滑閥26-9圓柱側面下部的混合器體1上。這樣，在怠速狀態時，如圖4～8、13～17所示的怠速過渡噴口27在混合腔24內蝶閥式節氣門的前部，並離開蝶閥26-1周邊很近，空氣氣流流過蝶閥26-1與混合腔24的周圍隙縫時，因隙縫很小，雖然空氣量不大，但流速卻很高，就能克服燃氣壓力而從怠速過渡噴口27滲入燃氣怠速氣道30經怠速調節閥29從怠速噴孔28噴出。如圖28所示的怠速過渡噴口27在怠速狀態時，因被柱塞滑閥26-9的圓柱面所遮檔住，燃氣不能噴出來。當節氣門26開度進一步開大向中小負荷過渡時，怠速過渡噴口27和怠速噴孔28可同時噴出燃氣，形成濃度合適的可燃混合氣，使發動機轉速平滑過渡。
如圖5所示，氣針孔11與空氣進氣腔6或大氣壓力室20之間設有主補償空氣道10，主補償空氣道10上設有主空氣量孔9，空氣通過主空氣量孔9、主補償空氣道10後與氣針孔11內的燃氣進行稀釋後從燃氣主噴口7噴出，對混合器供氣特性進行部分校正，因而在中小負荷時，可提高經濟性。在上述的基礎上，如圖6所示，氣針孔11內還可裝有空氣主滲氣管13，空氣主滲氣管13的外壁與氣針孔11的內壁構成一環形空腔14，空氣主滲氣管13的管壁上有若干空氣滲氣小孔，滲氣小孔通過環形空腔14、主補償空氣道10、與主空氣量孔9相通，內通預混合腔15。空氣通過主空氣量孔9、主補償空氣氣道10、環形空腔14經若干空氣滲氣小孔與預混合腔15內的燃氣進行預混合，對混合器供氣特性進行多級校正，使可燃混合氣符合理想混合氣特性的要求。主量孔16與空氣主滲氣管13可製成一體或分開式結構，燃氣主噴口7可直接製作在混合器體1上，也可與空氣主滲氣管13製成一體式結構，當製成分開式結構時，其端面連接處通常需加密封圈，以防漏氣。
如
圖14所示，怠速量孔33與怠速噴孔28之間的燃氣怠速氣道30上還設有與空氣進氣腔6或大氣壓力室20相通的怠速補償空氣道22，怠速補償空氣道22上設有怠速空氣量孔21。這樣少量空氣經怠速空氣量孔21、怠速補償空氣道22直接進入燃氣怠速氣道30內與燃氣混合後，從怠速噴孔28和怠速過渡噴口27噴入混合腔24，達到部分校正混合器供氣特性的目的。如圖7、8所示，怠速量孔33與怠速噴孔28之間的燃氣怠速氣道30上還設有怠速空氣滲氣管31，怠速空氣滲氣管31的外壁與燃氣怠速氣道30的內壁組成一環形腔32，怠速空氣滲氣管31的管壁上有若干空氣滲氣小孔，滲氣小孔經環形腔32與怠速空氣量孔21相通，內與怠速量孔33相通。這樣少量怠速空氣經怠速空氣量孔21、怠速補償空氣道22先進入環形腔32內，再通過管壁上的滲氣小孔與從怠速量孔33來的燃氣預混合，再經燃氣怠速氣道30從怠速噴孔28和怠速過渡噴口27噴入混合腔24，達到多級校正混合器供氣特性的目的。
為了避免停車狀況下，燃氣供氣裝置中燃氣開關至混合器之間一段較長管道中的燃氣、經燃氣怠速氣道30擴散到發動機進氣管，因混合氣濃度太高而造成下次啟動困難，更為了避免這段管道中的燃氣經燃氣怠速氣道30從空濾器擴散到其周圍環境而造成不安全因素，如圖9、18所示，本實用新型在燃氣進口34處可設有燃氣負壓開關35，燃氣負壓開關35主要由膜片組件35-2、彈簧35-3、負壓室蓋35-4組成，膜片組件35-2與負壓室蓋35-4之間的空腔構成負壓室35-5，負壓室35-5通過負壓氣道35-6或管道與節氣門26後部的混合腔24或發動機上的進氣管相通。膜片組件35-2與負壓室蓋35-4之間裝有彈簧35-3，膜片組件35-2上的閥瓣堵頭35-1設置在燃氣進口34處。在停車時，因無真空度，彈簧35-3克服燃氣壓力而使閥瓣堵頭35-1關閉燃氣進口34；當啟動發動機時，由發動機轉動產生負壓，作用在負壓室35-5，使膜片上產生負壓力，而膜片另一側的壓力不變，在膜片組件35-2兩側壓力差的作用下，克服彈簧35-3的壓力使膜片組件35-2向負壓室蓋35-4一側運動，這時膜片組件35-2上另一側的閥瓣堵頭35-1跟著向負壓室蓋35-4一側運動，從而打開燃氣進口34。
為避免強制怠速時會造成尾氣排放超標或排氣管放炮現象，如
圖19～21所示可在怠速空氣量孔21與怠速量孔33之間的怠速補償空氣道22上設有強制怠速空氣切斷閥36。強制怠速空氣切斷閥36主要由柱塞36-1、膜片組件36-2、彈簧36-4、負壓室蓋36-5組成。膜片組件36-2與負壓室蓋36-5之間的空腔形成負壓室36-3，負壓室36-3通過負壓氣道36-6或管道與節氣門26後部的混合腔24或發動機上的進氣管相通，膜片組件36-2與負壓室蓋36-5之間裝有彈簧36-4，如
圖19所示，膜片組件36-2上的柱塞36-1設置在怠速補償空氣道22的一側孔內；或如圖20、21所示，膜片組件36-2上的柱塞36-1與怠速補償空氣道22之間設有閥門36-7。強制怠速空氣切斷閥36的結構基本上與燃氣負壓開關35類似，但燃氣負壓開關是常閉式，彈簧35-3剛度較小，發動機啟動時的負壓力就能打開燃氣負壓開關35。強制怠速空氣切斷閥36是常開式，彈簧36-4剛度較大，只在發生強制怠速時的高真空度才能關閉強制怠速空氣切斷閥36。
當不發生強制怠速工況時，彈簧36-4的壓力克服發動機正常使用時的真空吸力，將膜片組件36-2上另一側的柱塞36-1頂開怠速補償空氣道22，保持從怠速空氣量孔21來的怠速空氣經過強制怠速空氣切斷閥36至怠速量孔33、怠速補償空氣道22暢通。當出現強制怠速時，由於節氣門26後的真空度急劇增大，急劇增大的真空度經負壓氣道36-6或管道使負壓室36-3的負壓也隨之增加，作用在膜片組件36-2上的吸力也增大許多，而膜片組件36-2另一側的壓力仍不變，在膜片組件36-2兩側壓力差的作用下，就克服彈簧36-4的壓力將膜片組件36-2向負壓室36-3一側移動，這時裝在膜片組件36-2上另一側的柱塞36-1跟著膜片向負壓室36-3方向移動。如
圖19所示，柱塞36-1退到怠速補償空氣道22的一側配合孔內，如圖20、21所示，柱塞36-1退出閥門36-7，從而切斷怠速補償空氣道22，形成了濃度合適的空燃比，以達到排放達標和消除排氣管放炮現象。當節氣門26後的負壓恢復正常，強制怠速空氣切斷閥36的真空度也恢復到正常狀態時，膜片組件36-2在彈簧36-4壓力作用下復原，膜片組件36-2上的柱塞36-1跟著復位，於是怠速補償空氣道22恢復常開狀態。本實用新型的強制怠速空氣切斷閥36可如
圖19所示可完全切斷怠速補償空氣道22，這時只有一條通道；或如圖20、21所示有二條怠速補償空氣道22，可部分切斷怠速補償空氣道22，這時只切斷其中一條通道；這可根據強制怠速工況時不使尾氣排放超標來選用。
為便於在晝夜溫差較大地區冷車順利啟動，如圖22、23所示混合器體1上裝有自動啟動閥37，自動啟動閥37主要由PTC發熱體元件37-7、黃蠟37-6、啟動加濃閥等組成，啟動加濃閥主要由閥瓣37-2、定位彈簧37-3、定位套37-4、推桿37-5、閥體37-8等組成。發動機停機時，黃蠟37-6在常溫下收縮為固體，啟動加濃閥在定位彈簧37-3作用下處於全開狀態，啟動氣道37-9暢通。發動機啟動時，自動啟動閥37通電，電流開始流經PTC發熱元件37-7，燃氣從啟動氣道37-9經閥口37-1，流到節氣門26後的混合腔24內噴出，起到加濃作用，使發動機得以順利啟動。啟動成功後，PTC發熱元件37-7已發熱，黃蠟37-6受熱後體積膨脹，通過推桿37-5使閥瓣37-2向下運動頂在閥口37-1上，從而關閉啟動氣道37-9，完成自動啟動加濃作用。從開始啟動到停止加濃的整個過程很短。發動機工作期間，自動啟動閥37一直處於關閉狀態。當發動機停止工作，待機溫降到環境溫度時，黃蠟37-6又收縮為固態，啟動加濃閥又重新打開，供下次發動機啟動加濃時使用。圖22與圖23基本結構相同，圖22的閥口37-1中有與閥瓣37-2相連的閥針，而圖23的閥口37-1中沒有閥針，所以在閥口37-1處設置了啟動量孔37-10，也可在啟動氣道37-9的其他位置設置啟動量孔37-10。圖24是混合器體1上裝有手動啟動閥38，主要由柱塞閥瓣38-1、彈簧38-2、壓蓋38-3、鋼索組件38-5組成，通過操縱鋼索組件38-5，使柱塞閥瓣38-1向上運動，燃氣從閥孔38-4經啟動氣道37-9從節氣門26後的混合腔24內噴出，起到啟動加濃作用。啟動成功，立即放鬆鋼索組件38-5，柱塞閥瓣38-1在彈簧38-2作用下復位，從而關閉閥孔38-4切斷燃氣啟動氣道37-9。圖24所示的啟動量孔37-10設在閥孔38-4中，也可設置在其他位置。混合器體1上還可裝有電磁閥，通過電磁閥控制燃氣經啟動閥孔38-4、啟動氣道37-9從節氣門26後的混合腔24內噴出，起到加濃作用。啟動成功，關閉電磁閥，切斷燃氣啟動氣道37-9。總之通過設置啟動閥，適當提高可燃混合氣的濃度配比，以便燃氣車在特定條件下更順利啟動。
對於質量較大的燃氣車，在混合器體1上可設有燃氣功率加濃閥39，如圖29、30所示，它主要由帶有凸輪曲面的操縱盤26-5、裝在混合器體1上的閥蓋39-3、膜片組件39-5、閥孔39-6、柱塞閥瓣39-7和壓力彈簧39-8組成。蝶閥26-1裝在轉軸26-2上，氣門轉把通過鋼索與轉軸26-2上的帶有凸輪曲面的操縱盤26-5連接。停車時，壓力彈簧39-8的一端使柱塞閥瓣39-7緊緊壓在閥孔39-6上，關閉功率加濃氣道39-2，同時，通過柱塞閥瓣39-7將膜片組件39-5上的頂杆39-4壓在操縱盤26-5的凸輪曲面上。節氣門26的開度為3/4之前，凸輪曲面與轉軸26-2為同心圓弧，所以在停車、啟動乃至部分負荷階段，操縱盤26-5轉動時，頂杆39-4、膜片組件39-5沒有軸向運動，功率加濃氣道39-2關閉。當節氣門26的開度從3/4到全開時，操縱盤26-5上的凸輪曲面不斷升高，將膜片組件39-5連同頂杆39-4向下壓，柱塞閥瓣39-7克服壓力彈簧39-8的壓力離開閥孔39-6，從而打開功率加濃氣道39-2，燃氣就經功率加濃氣道39-2、功率加濃量孔39-1流到混合腔24從噴口噴出。當節氣門26的開度恢復到3/4時，壓力彈簧39-8的壓力使柱塞閥瓣39-7、膜片組件39-5上部的頂杆39-4復位，從而關閉功率加濃氣道39-2，並準備下次功率加濃。圖29、30的燃氣功率加濃閥39是機械下壓式，二者結構基本相同，圖29的壓力彈簧39-8和柱塞閥瓣39-7是從上面裝配進去。而圖30是從下面螺塞孔安裝進去的，所以在圖29的基礎上增加了螺塞39-9和密封墊。圖31的燃氣功率加濃閥39是機械上拉式，是在操縱盤26-5上設置了鋼索拉線孔，當停車及節氣門26開度在3/4之前，柱塞閥瓣39-7在壓力彈簧39-8作用下緊壓在閥孔39-6上，從而切斷功率加濃氣道39-2；在節氣門26的開度從3/4到全開時，裝在操縱盤26-5上的鋼索組件39-10就拉動柱塞閥瓣39-7克服壓力彈簧39-8的壓力而向上運動，使柱塞閥瓣39-7離開閥孔39-6，從而打開功率加濃氣道39-2，燃氣經功率加濃氣道39-2、功率加濃量孔39-1流到混合腔24從噴口噴出。當節氣門26的開度恢復到3/4之前，壓力彈簧39-8的壓力使柱塞閥瓣39-7緊壓在閥孔39-6上，從而關閉功率加濃氣道39-2，並準備下次功率加濃。對柱塞滑閥式節氣門的燃氣功率加濃閥39，可採用手動雙線鋼索連接方式，即節氣門轉把上裝有二條鋼索組件39-10。二條鋼索組件39-10的另一端分別裝在柱塞滑閥式節氣門和如圖31的柱塞閥瓣39-7上，當節氣門26的開度在3/4以前，氣門轉把拉動雙線鋼索組件39-10時，節氣門26可立即動作，而與柱塞閥瓣39-7連接的一條鋼索組件39-10卻是空行程，柱塞閥瓣39-7不動。當節氣門26的開度從3/4到全開時的某一位置繼續拉動雙線鋼索組件39-10，一條鋼索組件39-10繼續提升柱塞滑閥式節氣門，另一條鋼索組件39-10同時拉動柱塞閥瓣39-7提升，從而打開功率加濃氣道39-2。其情況類同圖31的說明，不同之處僅是鋼索組件39-10的一端如圖31，是連接在操縱盤26-5上，而柱塞滑閥式節氣門沒有操縱盤26-5，故鋼索組件39-10這一端就只能連接在氣門轉把上。圖31的鋼索組件39-10一端連接柱塞閥瓣39-7，另一端如不連接在操縱盤26-5上，而直接連接在氣門轉把上，形成雙線鋼索，效果相同。本實用新型的燃氣功率加濃閥39，在緩慢均勻操縱時起功率加濃作用，而急速操作時則可起加速作用。
本實用新型的真空活塞式燃氣混合器，工作狀態有以下6點1、停車狀態。發動機曲軸不轉，沒有進氣衝程，即無真空吸力(真空度)；此時，混合器體1內的喉管8、負壓孔23與空氣進氣口5相通，都為大氣壓力，所以作用於真空膜片2上、下的壓力相等，在真空活塞3、氣針12的重力和復位元件18的壓力作用下，真空活塞3下降到最低位置，氣針12也隨之處在最低位置。此時，燃氣負壓開關35、燃氣功率加濃閥39及手動啟動閥38處於關閉狀態，而自動啟動閥37和強制怠速空氣切斷閥36處於常開狀態。
2、啟動工況。啟動發動機時，不能操縱燃氣車上的氣門轉把，只需直接腳蹬或電啟動發動機，燃氣負壓開關35自動打開，一方面燃氣經燃氣怠速氣道30上的怠速量孔33或/和怠速調節閥29從節氣門26後的怠速噴孔28噴到混合腔24內，另一方面空氣在真空吸力的作用下從空濾器經混合器體1上的空氣進氣腔6、喉管8、節氣門26與混合腔24的間隙進入混合腔24，上述燃氣與空氣在混合腔24內混合後進入發動機，使發動機起動；此時可燃混合氣濃度配比的調整，空氣量可用節氣門開度調節螺釘26-8進行調整，而燃氣供給量對製造廠商可用燃氣的壓力高低及怠速量孔33的大小來進行調節，產品出廠後對使用者就只需要將燃氣的壓力高低調到規定值。混合器體1上如有怠速調節閥29時則還可用怠速調節閥29來調節燃氣供氣量。在晝夜溫差較大進行冷啟動時，還可通過啟動閥進行啟動(一般情況下可不用)，啟動成功即關閉啟動閥，發動機自動進入怠速工況。
3、怠速工況。轉入怠速工況後，這時由於發動機轉速很低，真空度很低，真空膜片2上、下兩室的壓力差不足以克服真空活塞3、氣針12的自重和復位元件18的壓力，真空活塞3仍處在最低位置，喉管8中有少量空氣流動，且流速也很低，燃氣主噴口7處因有真空活塞3的自重和復位元件18的壓力，沒有燃氣噴出。由於節氣門26幾乎處於關閉狀態，使節氣門26後的混合腔24內真空度較大，在此真空吸力作用下，空氣才從空氣進氣腔6經喉管8流過節氣門26與混合腔24的間隙，到達節氣門26後的混合腔24，與怠速噴孔28噴出的燃氣相混合，然後進入發動機。在暖機數分鐘後，對怠速轉速和怠速尾氣排放濃度進行調整。其調整方法同啟動工況。怠速工況時啟動閥和燃氣功率加濃閥39處於關閉狀態，而強制怠速空氣切斷閥36處於常開狀態。有少量空氣經怠速空氣量孔21滲入燃氣怠速氣道30，或經怠速空氣量孔21、怠速空氣滲氣管31滲入燃氣怠速氣道30。對有蝶閥式節氣門的怠速過渡噴口27，因在蝶閥26-1前周邊很近，也會有少量空氣從怠速過渡噴口27滲入燃氣怠速氣道30稀釋燃氣後從怠速噴孔28噴入混合腔24，而對柱塞滑閥式節氣門的怠速過渡噴口27則無燃氣噴出。在怠速工況向中小負荷工況過渡時，需要將節氣門26的開度進一步開大，發動機轉速就會進一步增加，汽缸內真空度也隨之增加，喉管8內空氣流速增加，真空膜片2上部真空室19內的空氣經真空活塞3底部的負壓孔23被進一步吸出，真空膜片2的上、下壓力差增大使真空活塞3略微上升，此時，由於真空活塞3的底部離開了燃氣主噴口7的端面，燃氣主噴口7開始噴出燃氣。其噴出量由燃氣壓力大小，燃氣主噴口7與氣針12的環形間隙大小和喉管8真空度決定。這樣，就滿足發動機從怠速工況向中小負荷工況過渡的需要。如果混合器體1上設置了怠速過渡噴口27，則這時對蝶閥式節氣門而言，怠速過渡噴口27已在節氣門26的後部，對柱塞滑閥式節氣門而言，怠速過渡噴口27已露出柱塞滑閥26-9的底部，所以，怠速過渡噴口27就同時參與噴出少量燃氣，就更能滿足發動機從怠速工況向中小負荷工況圓滑過渡的需要。怠速噴孔28在啟動工況、怠速工況、部份負荷及全負荷工況都一直在噴燃氣。
4、部份負荷工況。從怠速工況開始，操縱燃氣車上的氣門轉把，就能使節氣門26的開度增大，這時發動機轉速上升，空氣進氣量增多，如真空活塞3仍在原位置，則喉管8處的氣流速度隨之增大，喉管8處的真空度也隨之增大，這時真空效應通過真空活塞3底部的負壓孔23進入真空室19並作用於真空膜片2的上方，由於真空室19的空氣被吸出，真空室19的壓力減少，而真空膜片2下方的大氣壓力室20仍為大氣壓力，這樣真空膜片2上、下兩室的壓力差使真空膜片2克服真空活塞3、氣針12的自重和復位元件18的壓力，使真空活塞3上移到新的位置。這時，由於真空活塞3上移使喉管8通過面積增大的同時，因喉管8流通截面積的增加使喉管8的空氣流速又降低，致使喉管8處的真空度也隨之減少，直至真空膜片2的上下兩室壓力差與真空活塞3、氣針12的自重和復位元件18的壓力的這兩個合力達到新的平衡，真空活塞3就停留在新的平衡位置。反之，節氣門26開度減小時，發動機轉速降低，空氣進氣量減少，喉管8處空氣流速減少，喉管8處真空度隨之減小，作用在真空膜片2的上、下兩室壓力差隨之減小，真空活塞3就下滑，喉管8截面隨之減小，真空活塞3又停留在新的平衡位置上。真空膜片2由橡膠材料製成，能吸收發動機進氣脈動造成的衝擊。這樣，在部份負荷工況時，能使喉管8處的真空度相對穩定，通過喉管8處的空氣流速也基本保持不變，這時雖然喉管8處的空氣流速基本不變，但空氣流動面積卻不一樣，所以空氣流量也不一樣。真空活塞3上下移動時帶動氣針12跟隨上下移動，由於氣針12的下部有一定錐度，燃氣主噴口7的噴氣環形間隙截面隨氣針12的上下移動也隨之增加或減小。這樣燃氣供應量始終與空氣的供應量相匹配，亦即保持向發動機提供理想空燃比的可燃混合氣。當節氣門26的開度不同時，就可獲得部分負荷工況的各種發動機轉速、功率以及車速。
5、全負荷工況。當節氣門26開至最大時，發動機轉速也達到最大，喉管8內真空度達到最大，真空室19與大氣壓力室20的壓力差也達最大值，就進一步克服真空活塞3、氣針12的自重和復位元件18的壓力，使喉管8處於全開位置。此時，喉管8中空氣進氣量最大，氣針12上升到最高位置，使氣針12與燃氣主噴口7之間的環形間隙截面達到最大，已超過了主量孔16的截面積，燃氣主噴口7的燃氣噴氣量也達到最大。對質量較大的燃氣車，還可通過設置燃氣功率加濃閥39，一方面在緩慢均勻操縱時起發揮最大功率的作用，另一方面在快速操縱時又能起加速作用。
6、強制怠速工況。這時發動機因慣性仍處於很高轉速，節氣門26後的真空度很大，而高速流動的空氣因流動慣性作用，仍有較多的空氣加速通過節氣門26，造成可燃混合氣變稀，從而出現在排氣管滯後燃燒的放炮現象，尾氣排放超標。這時因設置了強制怠速空氣切斷閥36，利用節氣門26後很大的真空度，通過負壓氣道36-6或管道作用於強制怠速空氣切斷閥36的負壓室36-3，由膜片組件36-2帶動柱塞36-1向負壓室36-3一側移動，從而切斷了怠速補償空氣道22，減小了強制怠速空氣，避免了排氣管放炮現象和尾氣排放超標。當真空活塞3下降到最低位置，發動機轉速減小，節氣門26後的真空度恢復正常後，強制怠速空氣切斷閥36中的負壓室36-3的負壓亦減小，柱塞36-1連同膜片組件36-2在彈簧36-4壓力作用下復原，怠速補償空氣道22又恢復通暢狀態。
本實用新型的真空活塞式燃氣混合器，使用時，操縱燃氣車上的氣門轉把，即改變節氣門26的開度，從而由發動機轉速、負荷所產生的真空度來改變真空活塞3的上、下位置，而真空活塞3的上、下位置又決定了燃氣主噴口7的出氣量，所以可燃混合氣的空燃比始終處於理想狀態，不會出現可燃混合氣濃度失控現象，也不會造成發動機功率下降和熄火現象，尾氣排放穩定達標，是目前一種較好的產品。
權利要求1.一種真空活塞式燃氣混合器，混合器體(1)上具有空氣進氣口(5)、空氣進氣腔(6)、喉管(8)、燃氣進口(34)、主量孔(16)、燃氣主噴口(7)、怠速噴孔(28)、混合腔(24)及混合氣出口(25)，氣針(12)裝在燃氣主噴口(7)及氣針孔(11)內，燃氣主噴口(7)、氣針孔(11)及主量孔(16)與燃氣進口(34)相通，其特徵在於a、設置在喉管(8)內可移動的真空活塞(3)，其頂部與真空膜片(2)連接，下部與氣針(12)連接，真空膜片(2)的周邊固定在真空室蓋(17)與混合器體(1)之間，真空膜片(2)的上部與真空室蓋(17)之間的空腔構成真空室(19)，並經真空活塞(3)底部的負壓孔(23)與喉管(8)相通；真空膜片(2)的下部與混合器體(1)及真空活塞(3)之間的空腔構成大氣壓力室(20)，並經混合器體(1)的大氣氣道(4)與空氣進氣腔(6)或空氣進氣口(5)相通，真空室蓋(17)與真空活塞(3)之間設有復位元件(18)，b、混合腔(24)內裝有節氣門(26)，怠速噴孔(28)設在節氣門(26)的後部；c、混合器體(1)上設有燃氣怠速氣道(30)，燃氣怠速氣道(30)上設有怠速量孔(33)或/和怠速調節閥(29)，其一端通怠速噴孔(28)，另一端與主量孔(16)相通。
2.根據權利要求1所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於混合腔(24)內還設有怠速過渡噴口(27)。
3.根據權利要求1所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於氣針孔(11)與空氣進氣腔(6)或大氣壓力室(20)之間設有主補償空氣道(10)，主補償空氣道(10)上設有主空氣量孔(9)。
4.根據權利要求3所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於氣針孔(11)內還可裝有空氣主滲氣管(13)，空氣主滲氣管(13)的外壁與氣針孔(11)的內壁構成一環形空腔(14)，空氣主滲氣管(13)的管壁上有若干空氣滲氣小孔，且滲氣小孔通過環形空腔(14)主補償空氣道(10)與主空氣量孔(9)相通，內經預混合腔(15)與主量孔(16)相通。
5.根據權利要求1所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於怠速量孔(33)與怠速噴孔(28)之間的燃氣怠速氣道(30)上設有與空氣進氣腔(6)或大氣壓力室(20)相通的怠速補償空氣道(22)，怠速補償空氣道(22)上設有怠速空氣量孔(21)。
6.根據權利要求5所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於怠速量孔(33)與怠速噴孔(28)之間的燃氣怠速氣道(30)上還設有怠速空氣滲氣管(31)，怠速空氣滲氣管(31)外壁與燃氣怠速氣道(30)的內壁組成一環形腔(32)，怠速空氣滲氣管(31)的管壁上有若干空氣滲氣小孔，且滲氣小孔經環形腔(32)、怠速補償空氣道(22)與怠速空氣量孔(21)相通，內與怠速量孔(33)相通。
7.根據權利要求1所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於燃氣進口(34)處還設有燃氣負壓開關(35)，燃氣負壓開關(35)主要由膜片組件(35-2)、彈簧(35-3)、負壓室蓋(35-4)組成，膜片組件(35-2)與負壓室蓋(35-4)之間的空腔形成負壓室(35-5)，負壓室(35-5)通過負壓氣道(35-6)或管道與節氣門(26)後部的混合腔(24)或發動機上的進氣管相通，膜片組件(35-2)與負壓室蓋(35-4)之間裝有彈簧(35-3)，膜片組件(35-2)上另一側的閥瓣堵頭(35-1)設置在燃氣進口(34)處。
8.根據權利要求5或6所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於怠速空氣量孔(21)與怠速量孔(33)之間的怠速補償空氣道(22)上還設有強制怠速空氣切斷閥(36)，強制怠速空氣切斷閥(36)主要由膜片組件(36-2)、彈簧(36-4)、負壓室蓋(36-5)組成，膜片組件(36-2)與負壓室蓋(36-5)之間的空腔形成負壓室(36-3)，負壓室(36-3)通過負壓氣道(36-6)或管道與節氣門(26)後部的混合腔(24)或發動機上的進氣管相通，膜片組件(36-2)與負壓室蓋(36-5)之間裝有彈簧(36-4)，膜片組件(36-2)上另一側的柱塞(36-1)與怠速補償空氣道(22)之間設有閥門(36-7)，或者膜片組件(36-2)上另一側的柱塞(36-1)設置在怠速補償空氣道(22)的一側孔內。
9.根據權利要求1所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於混合器體(1)上還設有自動啟動閥(37)或手動啟動閥(38)或電磁閥。
10.根據權利要求1所述的真空活塞式燃氣混合器，其特徵在於混合器體(1)上還設有燃氣功率加濃閥(39)。
專利摘要一種真空活塞式燃氣混合器,混合器體的喉管內裝有與真空膜片及氣針連接的真空活塞,真空膜片上、下兩室形成真空室和大氣壓力室,真空室經負壓孔與喉管相通,大氣壓力室經氣道與空氣進氣腔或空氣進氣口相通,混合腔內裝有節氣門,節氣門的後部有怠速噴孔,燃氣怠速氣道上設有怠速量孔或/和怠速調節閥並與主量孔相孔。操縱節氣門,就能按發動機所產生的真空度來控制真空活塞及氣針的移動,不論如何操縱節氣門,發動機都不會熄火。
文檔編號F02M21/04GK2480207SQ0123752
公開日2002年3月6日 申請日期2001年4月25日 優先權日2001年4月25日
發明者印聽興 申請人:印聽興