本發(fā)明涉及的是一種進(jìn)氣系統(tǒng)，具體地說是氣體燃料發(fā)動機的進(jìn)氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今世界，不斷提高的排放標(biāo)準(zhǔn)和日益嚴(yán)峻的能源危機給燃料發(fā)動機提出了新的挑戰(zhàn)，以天然氣為主要代表的氣體新燃料成為了各國研究者所關(guān)注的重點，氣體燃料發(fā)動機也成為了最主要的研究對象。完整的進(jìn)氣系統(tǒng)，包括燃料噴射閥、進(jìn)氣歧管、氣缸氣閥等諸多部分，燃料和空氣流經(jīng)的每一個部件都會對氣體燃料發(fā)動機的性能產(chǎn)生重要影響。對于氣體燃料的噴射，既要求噴射流量大、噴射效率高，同時還要求噴射穩(wěn)定、響應(yīng)性好；而對于氣體燃料和空氣的流動，需要使氣體燃料和空氣在進(jìn)入到氣缸之前能夠進(jìn)行充分的混合，以提高燃料燃燒效率節(jié)約能源消耗。除此之外，在發(fā)動機工況惡劣的情況下，噴射閥容易出現(xiàn)反向泄露的情況，所以需要設(shè)計一種可以防止反向泄露的噴射閥。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供可以使得空氣與燃料在進(jìn)入燃燒室前可以充分混合，提高燃燒效率，改善經(jīng)濟性能，并且可以有效防止燃料反向泄露的一種防反向的集成式交叉環(huán)槽氣體燃料噴射混合裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種防反向的集成式交叉環(huán)槽氣體燃料噴射混合裝置，其特征是：包括燃料噴射閥、氣罩、燃料擴散管；

所述燃料噴射閥包括閥體、鐵芯、閥芯組合體、浮動閥座，鐵芯固定在閥體上端，鐵芯里纏繞線圈，鐵芯里設(shè)置環(huán)形槽；所述閥芯組合體包括銜鐵、彈簧座、底板、閥芯，銜鐵、底板、閥芯自上而下布置同時通過緊固螺栓連接在一起，彈簧座位于銜鐵外部并與銜鐵之間形成環(huán)形槽，復(fù)位彈簧的兩端分別布置在鐵芯的環(huán)形槽和彈簧座的環(huán)形槽內(nèi)，銜鐵中心處設(shè)置壓力平衡孔，底板上設(shè)置壓力平衡槽，閥芯為中空結(jié)構(gòu)，壓力平衡孔、壓力平衡槽、閥芯的中空部分相通，閥芯的中空部分里設(shè)置閥座復(fù)位彈簧，閥芯上設(shè)置密封環(huán)帶和肋，密封環(huán)帶形成環(huán)腔，閥芯上表面開設(shè)軸向主氣槽，肋上開有周向補氣孔，并在補氣孔處設(shè)置導(dǎo)流錐角；所述浮動閥座包括導(dǎo)向基座、閥座，導(dǎo)向基座固定在閥體的下方，閥座位于閥芯下方，導(dǎo)向基座內(nèi)圈設(shè)置有t形結(jié)構(gòu)，閥座外圈通過設(shè)置與其配合的t形結(jié)構(gòu)安裝在導(dǎo)向基座里，閥座復(fù)位彈簧的兩端分別固定在閥座和銜鐵上，閥座上設(shè)置出氣環(huán)帶和導(dǎo)向塊，導(dǎo)向塊位于閥芯周圍，出氣環(huán)帶位于環(huán)腔下方，出氣環(huán)帶下方設(shè)置出氣口；

氣罩的首端設(shè)置在出氣口下方，氣罩的末端連接燃料擴散管，燃料擴散管位于進(jìn)氣歧管里，燃料擴散管上設(shè)置環(huán)槽，環(huán)槽包括第一類環(huán)槽和第二類環(huán)槽，燃料擴散管的直徑呈階躍交替變化，第一類環(huán)槽位于燃料擴散管直徑相對小的位置上，第二類環(huán)槽位于燃料擴散管直徑相對大的位置上，且第一類環(huán)槽和第二類環(huán)槽各自成周向布置且互相成90°錯開布置。

本發(fā)明還可以包括：

1、氣罩為漸縮噴管，氣罩的首端截面面積大于其末端截面面積，氣罩的首端和末端兩個端截面軸線互成90°。

2、在閥座和導(dǎo)向基座之間設(shè)置兩重防漏氣結(jié)構(gòu)，第一重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座和導(dǎo)向基座連接處上方安裝可變形密封圈，可變形密封圈內(nèi)沿上方加裝壓緊墊圈，第二重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座和導(dǎo)向基座的t形結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置兩層密封膠圈，在閥座和導(dǎo)向基座之間的t形結(jié)構(gòu)連接處設(shè)置彈性墊圈。

3、鐵芯的上部與閥體之間形成進(jìn)氣口，鐵芯的中下部與閥體之間形成導(dǎo)流腔，進(jìn)氣口、導(dǎo)流腔相通；氣體由進(jìn)氣口垂直流入閥體內(nèi)，沿著導(dǎo)流腔流入充滿閥體內(nèi)部，線圈通電后，銜鐵帶動閥芯向上運動與閥座表面分離，氣路開啟，電磁閥開啟，氣體由軸向主氣槽和周向補氣孔的混合進(jìn)氣方式流入，通過環(huán)腔，由出氣口導(dǎo)向后垂直流入進(jìn)氣彎管和氣管，從氣管的端部、第一類環(huán)槽、第二類環(huán)槽進(jìn)入進(jìn)氣歧管；線圈斷電后，在鐵芯與彈簧座之間的復(fù)位彈簧的作用下，銜鐵向下運動，帶動閥芯向下運動，直至閥芯表面與閥座表面貼合，恢復(fù)到初始位置，氣路關(guān)閉，電磁閥關(guān)閉。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明的燃料噴射閥采用若干個導(dǎo)向塊和周向補氣孔結(jié)構(gòu)，增強閥芯開啟響應(yīng)性；在銜鐵中心開壓力平衡孔并在底板上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽，避免銜鐵受到軸向力，使銜鐵處內(nèi)外氣路壓力更易達(dá)到平衡，提高銜鐵響應(yīng)速度；通過在閥芯的四個肋上開周向補氣孔，增加流通面積，減少閥芯質(zhì)量，提高可靠性；在閥芯周向補氣孔處設(shè)置一定角度的出氣環(huán)帶，減少流動損失，增大流量系數(shù)；本發(fā)明采用軸向主氣槽直接進(jìn)氣和周向補氣孔進(jìn)氣的混合進(jìn)氣方式，增加進(jìn)氣流量系數(shù)，增加進(jìn)氣量，同時可以避免氣流干涉，使氣路達(dá)到平衡，有效地提高了發(fā)動機的供氣效率；當(dāng)燃料噴射閥開啟，燃料經(jīng)氣罩流入到燃料擴散管中，經(jīng)過一系列交錯環(huán)槽作用流入進(jìn)氣歧管，與空氣進(jìn)行充分的混合，最后流入到氣缸中；在燃料噴射閥和氣缸氣閥都關(guān)閉后，由于本系統(tǒng)能夠?qū)⑷剂虾涂諝膺M(jìn)行一定的隔離，可以將已從噴射閥噴出但未能及時進(jìn)入氣缸的氣體燃料貯存在燃料擴散管的空腔中防止擴散損失，待下次噴氣閥和氣缸氣閥開啟后，該部分氣體燃料可以迅速地供給到到氣缸中用于燃燒，提高了燃料供給響應(yīng)性；當(dāng)發(fā)動機工況惡劣之時，外部壓力大于內(nèi)部壓力，浮動閥座結(jié)構(gòu)可以有效避免燃料反向流動，保證發(fā)動機正常工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為燃料噴射閥總體示意圖；

圖3為閥芯組合體示意圖；

圖4為浮動閥座結(jié)構(gòu)放大圖；

圖5為浮動閥座受力圖；

圖6a為燃料擴散管示意圖，圖6b為b-b視圖，圖6c為c-c視圖；

圖7為氣體燃料的流動圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1-7，本發(fā)明中的一種防反向的集成式交叉環(huán)槽氣體燃料噴射混合裝置，分為燃料噴射閥1、連接氣罩2和燃料擴散管3。燃料噴射閥主要由閥體4、電磁鐵5、閥芯組合體6、浮動閥座7四大部分組成。電磁鐵5通過上方螺紋與閥體4連接在一起，電磁鐵5主要由鐵芯8、線圈9組成，鐵芯8兩側(cè)開有布置復(fù)位彈簧10的環(huán)形槽。在電磁鐵下方布置有閥芯組合體6，閥芯組合體6下方為浮動閥座7結(jié)構(gòu)，浮動閥座7與閥體4之間未用螺絲實現(xiàn)固定，二者之間的通過導(dǎo)向基座30為中介，用膠圈墊片的組合來實現(xiàn)密封。氣罩2的作用在于將原來的混合氣道分為兩個部分，分別流通氣體燃料和空氣，氣罩采用大的圓角結(jié)構(gòu)，避免棱角結(jié)構(gòu)造成的節(jié)流損失，增強系統(tǒng)供氣能力。氣罩2一端與燃料噴射閥1出口緊密連接，另一端則與燃料擴散管3緊密連接，燃料從燃料噴射閥1噴出經(jīng)氣罩2進(jìn)入擴散管3。燃料擴散管3位于進(jìn)氣歧管內(nèi)，緊貼進(jìn)氣歧管布置，側(cè)壁上開設(shè)一系列交錯的環(huán)槽38，環(huán)槽采用周向布置且互成90°的形式，使得氣體燃料可以通過這一系列的環(huán)槽流入到燃?xì)饣旌蠀^(qū)，并使噴射到混合區(qū)的氣體燃料經(jīng)過進(jìn)氣撕裂及湍流作用后，和歧管內(nèi)的空氣摻混，提高進(jìn)氣質(zhì)量，加快燃料與空氣的混合。

圖3所示的閥芯組合體6主要由銜鐵11、彈簧座13、緊固螺栓17、墊片15、底板16、閥芯18組成。銜鐵11、墊片15、底板16和閥芯18通過緊固螺栓17鏈接在一起，彈簧座13安裝在底板16上。銜鐵11上開有壓力平衡孔12，底板16上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽14，避免銜鐵11受到軸向力，使銜鐵11處內(nèi)外氣路壓力更易達(dá)到平衡，提高銜鐵11響應(yīng)速度；復(fù)位彈簧10位于鐵芯8與彈簧座13之間。線圈9通電后，鐵芯8、銜鐵11被磁化，鐵芯8與銜鐵11之間形成磁回路，銜鐵11受到電磁力的作用克服復(fù)位彈簧10的預(yù)緊力后向上運動，整個運動過程中，銜鐵11的軸向運動與周向定位均由閥座31上的4個導(dǎo)向塊29與閥芯18之間的配合來控制實現(xiàn)，直到彈簧座13的上表面與鐵芯8的下表面相接觸，銜鐵11在該位置維持一段時間后，線圈9斷電，銜鐵11受到的電磁力消失，在鐵芯8與彈簧座13之間的復(fù)位彈簧10的作用下，銜鐵11向下運動，直到銜鐵11重新回到初始位置。在閥芯18的四個肋19上分別開2個周向補氣孔20，提高響應(yīng)速度，增加流通面積，同時也可減少質(zhì)量，提高可靠性。在周向補氣孔20處設(shè)置一定角度的出氣環(huán)帶24，減少流動損失，增大流量系數(shù)。采用軸向主氣槽28直接進(jìn)氣和周向補氣孔20進(jìn)氣的混合進(jìn)氣方式，增加進(jìn)氣流量系數(shù)，增加進(jìn)氣量，同時可以避免氣流干涉，使氣路達(dá)到平衡。閥芯18和閥座31間采用出氣環(huán)帶24，面密封，穩(wěn)壓平衡，并且較寬的環(huán)帶面積可減少沖擊，提高可靠性。

如圖4所示，為了防止燃?xì)夥聪蛐孤?，提高燃?xì)鈬娚溟y的可靠性和安全性，本發(fā)明采用了浮動閥座7結(jié)構(gòu)。浮動閥座7可以在電磁閥外部氣壓高與內(nèi)部氣壓時將電磁閥鎖死，有效地防止了燃?xì)獾姆聪蛐孤?。浮動閥座7由7部分組成：導(dǎo)向基座30、閥座31、和閥座復(fù)位彈簧37、密封膠圈33、壓緊墊圈35、可變形密封圈36、彈性墊圈32。導(dǎo)向基座30通過螺栓固定在閥體4上，閥座31安裝在導(dǎo)向基座30上。導(dǎo)向基座30內(nèi)圈帶有t形結(jié)構(gòu)，與閥座31外圈的t形結(jié)構(gòu)相配合。閥座復(fù)位彈簧37兩端分別固定在閥座31和閥芯18上，并保持一定的預(yù)緊力。

為了防止閥座31和導(dǎo)向基座30之間漏氣，在閥座31和導(dǎo)向基座30之間加裝了兩重防漏氣結(jié)構(gòu)，第一重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座31和導(dǎo)向基座30連接處上方安裝可變形密封圈36，可變形密封圈36外沿壓緊在導(dǎo)向基座30和閥體4上的安裝槽內(nèi)，通過導(dǎo)向基座30和閥體4間的螺栓預(yù)緊力固定?？勺冃蚊芊馊?6內(nèi)沿上方加裝壓緊墊圈35，通過螺絲34固定在閥座31上，壓緊墊圈35保證受力均勻，增強密封性?？勺冃蚊芊馊?3的材料采用可變形的軟塑料，保證其不影響閥座31的運動。第二重密封是在閥座31和導(dǎo)向基座30的t形連接處加裝了兩層密封膠圈33，進(jìn)一步增強密封性。在閥座31和導(dǎo)向基座30之間的t形連接處加裝了一層彈性墊圈32，減少接觸時的振動沖擊力，起到了減震的作用。有效地增加了電磁閥的可靠性。

如圖5所示，閥座31受閥座復(fù)位彈簧37彈力f4、電磁閥外部氣體壓力f1和f2、電磁閥內(nèi)部燃?xì)鈮毫3和閥芯18壓緊力的作用。閥芯18受復(fù)位彈簧彈力作用。當(dāng)電磁閥下方氣壓大于電磁閥內(nèi)部氣壓，電磁閥外部氣體壓力f1、f2分別作用在閥座31下方及出氣環(huán)帶24處，閥座31下方接觸面積遠(yuǎn)大于出氣環(huán)帶24，因此，f1遠(yuǎn)大于f2，在外部氣體壓力擴大到導(dǎo)致閥芯18向上運動之前，外部氣體壓力f1、f2克服復(fù)位彈簧10的彈簧預(yù)緊力，閥座31連同閥芯18一起向上運動。閥座31向上運動直到彈簧座17與電磁鐵相接觸。此時即使電磁鐵通電，閥芯18也無法向上運動，電磁閥無法開啟。電磁閥鎖死。

當(dāng)電磁閥內(nèi)外氣壓恢復(fù)正常時，閥座31在閥座復(fù)位彈簧37的作用下向下運動回到原位。如果此時電磁鐵通電，閥芯18仍保持不動，電磁閥正常開啟。想要關(guān)閉電磁閥時電磁鐵斷電，閥芯18在復(fù)位彈簧的作用下向下運動，電磁閥關(guān)閉。如果此時電磁鐵未通電，閥座31與閥芯18一起在復(fù)位彈簧10的作用下向下運動回到原位，電磁閥保持關(guān)閉。想要開啟電磁閥時，電磁鐵通電，閥芯18在銜鐵帶動下向上運動，電磁閥正常開啟。

在發(fā)動機開始工作之前，氣體由進(jìn)氣口25垂直流入閥體4內(nèi)，沿著導(dǎo)流腔27流入充滿閥體4內(nèi)部。

在發(fā)動機進(jìn)氣沖程的時候，線圈9通電后，銜鐵11受到電磁力的作用克服復(fù)位彈簧10的預(yù)緊力后向上運動，帶動閥芯18向上運動與閥座31表面分離，此時，氣路開啟，電磁閥開啟，氣體由軸向主氣槽28和周向補氣孔20的混合進(jìn)氣方式流入，通過多道錯綜分布的環(huán)腔22，最后由出氣口27垂直流出噴射閥，流入氣罩；燃料經(jīng)過氣罩2流入燃料擴散管3，再通過各個環(huán)槽38噴入到燃?xì)饣旌蠀^(qū)，由于支管上的環(huán)槽38采取周向布置且互成90°的形式，使得氣體燃料可以通過這一系列的環(huán)槽流入到燃?xì)饣旌蠀^(qū)，并使噴射到混合區(qū)的氣體燃料經(jīng)過進(jìn)氣撕裂及湍流作用后，燃料與空氣可以進(jìn)行充分的混合再流入到氣缸中。

當(dāng)發(fā)動機進(jìn)氣沖程結(jié)束后，線圈9斷電，銜鐵11受到的電磁力消失，在鐵芯8與彈簧座13之間的復(fù)位彈簧的作用下，銜鐵11向下運動，帶動閥芯18向下運動，直至閥芯18表面與閥座31表面貼合，恢復(fù)到初始位置，氣路關(guān)閉，燃料噴射閥1關(guān)閉，燃料在氣管主體部分內(nèi)的流動也就基本停止，燃料就被儲存在氣罩2和燃料噴射管3內(nèi)。待到下次進(jìn)氣沖程時，燃料噴射閥1和氣缸氣閥打開，儲存在氣罩2、燃料噴射管3內(nèi)的燃料會被后續(xù)的燃料推送到燃?xì)饣旌蠀^(qū)，在與空氣混合后進(jìn)入氣缸，由此提高了整個進(jìn)氣系統(tǒng)供氣的響應(yīng)性。

本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)方案如下：

本發(fā)明中的一種防反向的集成式交叉環(huán)槽氣體燃料噴射混合進(jìn)氣裝置，分為燃料噴射閥、連接氣罩和燃料擴散管。其中，燃?xì)鈬娚溟y主要由閥體、電磁鐵、閥芯組合體、浮動閥座四大部分構(gòu)成。電磁鐵通過其上方螺紋與閥體連接在一起，電磁鐵主要由鐵芯、線圈組成。鐵芯兩側(cè)開有布置復(fù)位彈簧的環(huán)形槽。閥芯組合體主要由銜鐵、彈簧座、緊固螺栓、墊片、底板、閥芯組成，銜鐵、墊片、底板和閥芯通過緊固螺栓鏈接在一起，彈簧座安裝在底板上，底板上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽，銜鐵上帶有壓力平衡孔，避免銜鐵受到軸向力，使銜鐵處內(nèi)外氣路壓力更易達(dá)到平衡，提高銜鐵響應(yīng)速度。復(fù)位彈簧位于鐵芯與彈簧座之間。浮動閥座由導(dǎo)向基座、閥座、和閥座復(fù)位彈簧、密封膠圈、壓緊墊圈、可變形密封圈、彈性墊圈組成，導(dǎo)向基座通過螺栓固定在閥體上，閥座安裝在導(dǎo)向基座上。導(dǎo)向基座內(nèi)圈帶有t形結(jié)構(gòu)，與閥座外圈的t形結(jié)構(gòu)相配合。閥座復(fù)位彈簧兩端分別固定在閥座和閥芯上，并保持一定的預(yù)緊力。氣罩的作用在于將原來的混合氣道分為兩個部分，分別流通氣體燃料和空氣。氣罩一端與燃料噴射閥出口緊密連接，另一端則與燃料擴散管緊密連接，燃料從燃料噴射閥噴出經(jīng)氣罩進(jìn)入擴散管。燃料擴散管位于進(jìn)氣歧管內(nèi)，緊貼進(jìn)氣歧管布置，開有周向布置的、而且互成90°的環(huán)槽，燃?xì)饨?jīng)過環(huán)槽流入進(jìn)氣歧管內(nèi)，經(jīng)過進(jìn)氣撕裂及湍流作用后，和歧管內(nèi)的空氣摻混，提高進(jìn)氣質(zhì)量。

系統(tǒng)內(nèi)燃?xì)鈬娚溟y內(nèi)部，導(dǎo)向部分由4個導(dǎo)向塊組成，閥芯周向固定在閥座上的4個導(dǎo)向塊上，保證其垂直度，閥芯上下運動由彈簧座與鐵芯之間的距離進(jìn)行限位。在閥芯的四個肋上分別開有周向補氣孔，增加流通面積，減少閥芯質(zhì)量，提高可靠性。閥芯和閥座間也采用三道出氣環(huán)帶，面密封，穩(wěn)壓平衡，并且具有較寬的環(huán)帶面積，減少流動損失，增大流量系數(shù)。

因為燃?xì)鈬娚溟y部分采用了浮動閥座的設(shè)計，所以對于密封部件有著更為嚴(yán)苛的要求。在閥座和導(dǎo)向基座之間加裝了兩重防漏氣結(jié)構(gòu)，第一重防漏氣結(jié)構(gòu)是在閥座和導(dǎo)向基座連接處上方安裝可變形密封圈，可變形密封圈外沿壓緊在導(dǎo)向基座和閥體上的安裝槽內(nèi)，通過導(dǎo)向基座和閥體間的螺栓預(yù)緊力固定。可變形密封圈內(nèi)沿上方加裝壓緊墊圈，通過螺絲固定在閥座上。可變形密封圈的材料采用可變形的軟塑料，保證其不影響閥座的運動。第二重密封是在閥座和導(dǎo)向基座的t形連接處加裝了兩層密封膠圈。使用浮動閥座的顯著效果是：能夠有效防止燃?xì)鈬娚溟y出現(xiàn)反向泄漏的情況并具有減震的功能，保證了燃?xì)鈬娚溟y工作的可靠性及安全性。

燃?xì)鈬娚溟y采用的軸向主氣槽直接進(jìn)氣和周向補氣孔進(jìn)氣的混合進(jìn)氣方式，有效地增加進(jìn)氣流量系數(shù)，增加進(jìn)氣量，同時可以避免氣流干涉，使氣路達(dá)到平衡，提高了發(fā)動機的供氣效率。

所述系統(tǒng)中的氣罩部分，其表面結(jié)構(gòu)采用較大的曲率半徑，避免較為尖銳的棱角結(jié)構(gòu)，這樣可以減小燃料從噴射閥經(jīng)氣罩噴入氣管主體部分過程中的節(jié)流損失。

所述系統(tǒng)中，燃料擴散管末端要盡量靠近發(fā)動機氣缸進(jìn)氣閥，以減少進(jìn)氣道內(nèi)殘存的燃?xì)?，提高燃料利用效率?/p>