專利名稱：燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的內混式氣體燃料噴射裝置的制作方法
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內混式氣體燃料噴射裝置。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后爆發作功，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
I、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)之后進入進氣管，然后按每缸進氣門打開，活塞下行之后，可燃混合氣進入氣缸內，再由活塞上行壓縮可燃混合氣，由火花塞點燃后推動活塞下行作功，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后，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后，缸內點燃爆發后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，其后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，活塞下行之后可燃氣和空氣分別進入到汽缸內混合，之后活塞上行壓縮可燃混合氣后由火花塞點燃，推動活塞下行之后經由連桿帶動曲軸轉動，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
(I)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I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(I)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后，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，經活塞上行壓縮后，由火花塞點燃后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、電信號控制抗干擾能力差，穩定性不如外混式；B、電磁閥對可燃氣體潔凈度要求較高，如果使用的是干燥潔凈的天然氣問題不大，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采用此種方式的可能，同時也限制了像低濃度的瓦斯氣、焦爐煤氣、礦石裂解氣、拉圾生成氣采用此種方式的可能。(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，活塞上行壓縮后點燃爆發，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采用此種結構方式，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 系統結構復雜，此種結構應用到大型燃氣發動機上比較困難，研制周期較長，零部件制作困難。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，目前在國內市場的占有率相對較低。我公司目前的高壓噴油泵驅動的內混式氣體燃料噴射裝置，以前都是將原高壓噴油泵的單向閥(止回閥)拆除后驅動連接燃氣噴射閥，但長時間使用后，高壓噴油泵內的高壓油因不能循環，會產生大量的熱量不能散掉，還會產生油渣等，影響設備正常運行。
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內混式氣體燃料噴射裝置。本發明是通過如下技術方案實現的
一種燃氣噴射閥，其特征是包括閥體、設在閥體內的可左右移動的控制閥芯、與閥體連接的高壓油管、燃氣進氣管和燃氣出氣管，所述閥體連接高壓油管的一端設有液壓腔，所述液壓腔一側設有回油管，回油管連接高壓噴油泵供油箱，所述回油管上套有油冷器，回油管上設有高壓油濾芯和回油量調節閥；液壓腔內設有控制閥芯上連接的控制閥芯滑桿，控制閥芯滑桿上設有內柱塞，閥體的遠離高壓油管的一端設有螺紋連接的調壓螺母，控制閥芯與調壓螺母之間設有調壓彈簧，閥體上連接燃氣進氣管和燃氣出氣管的上、下法蘭處設有對應的燃氣通孔。
所述閥體上連接燃氣進氣管和燃氣出氣管的上、下法蘭處和控制閥芯上分別設有2個以上間隔排列的配合使用的燃氣通孔和內柱塞，內柱塞的厚度大于或等于燃氣通孔的直徑；所述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沖墊圈和套接在調節螺釘端部的緩沖套；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，所述放氣螺釘中間設有一通氣孔，放氣螺釘旋入螺紋孔內后底端端部壓緊有放氣鋼球；所述燃氣進氣管和燃氣出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內混式氣體燃料噴射裝置，其特征 是包括相連接的高壓噴油泵和燃氣噴射閥，高壓噴油泵通過高壓油管和回油管連接燃氣噴射閥，燃氣噴射閥通過燃氣進氣管連接可燃氣儲存罐，燃氣噴射閥的燃氣出氣管連接可燃氣體噴射管；通過高壓噴油泵輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥定時定量向氣缸蓋進氣門附近噴射可燃氣體；所述燃氣噴射閥的閥體上設有燃氣通孔和閥體內左右移動的控制閥芯配合使用來控制燃氣在閥體內的通過和截止。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的內混式氣體燃料噴射裝置，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制造方式為內混式，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干擾能力差、電磁噴射閥對氣體潔凈度要求較高、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復雜、故障率較高、噪聲較大、相對于外混機成本較高以及制造大功率燃氣發動機工藝復雜的問題。本發明的有益效果是該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的內混式氣體燃料噴射裝置，燃氣消耗率低，控制系統抗干擾能力強，對氣體潔凈度要求較低，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；本發明將高壓噴油泵直接連接燃氣噴射閥，不用拆除原來的單向閥，通過燃氣噴射閥上的回油管連接高壓噴油泵供油箱，回油管上套有油冷器，回油管上設有高壓油濾芯和回油量調節閥，這樣使高壓油能較好的進行循環和散熱，解決了高壓噴油泵長時間安全運行的問題。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。附圖I為本發明高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射裝置的整體結構示意圖。附圖2為本發明圖I中燃氣噴射閥的結構示意圖。圖中，I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控制閥芯滑桿，8緩沖墊圈，9螺釘，10上密封墊，11燃氣進氣管，12內柱塞，13燃氣通孔，14螺釘，15調壓彈簧，16調壓螺母，17鎖緊螺母，18進氣量調節螺釘，19緩沖套，20控制閥芯，21螺釘，22下密封墊，23燃氣出氣管，24螺釘，25回油管，26油冷器，27高壓油濾芯，28回油量調節閥，29液壓腔，30高壓噴油泵，31燃氣噴射閥，32可燃氣體噴射管，33可燃氣儲存罐，34高壓噴油泵供油箱。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，其特征是包括閥體4、設在閥體4內的可左右移動的控制閥芯20、與閥體4連接的高壓油管I、燃氣進氣管11和燃氣出氣管23，所述閥體4連接高壓油管I的一端設有液壓腔29，所述液壓腔29 —側設有回油管25，回油管25連接高壓噴油泵供油箱34，所述回油管25上套有油冷器26，回油管25上設有高壓油濾芯27和回油量調節閥28 ;液壓腔29內設有控制閥芯20上連接的控制閥芯滑桿7，控制閥芯滑桿7上設有內柱塞12，閥體4的遠離高壓油管I的一端設有螺紋連接的調壓螺母16，控制閥芯20與調壓螺母16之間設有調壓彈簧15，閥體4上連接燃氣進氣管11和燃氣出氣管23的上、下法蘭處設有對應的燃氣通孔13。所述閥體4上連接燃氣進氣管11和燃氣出氣管23的上、下法蘭處和控制閥芯20上分別設有2個以上間隔排列的配合使用的燃氣通孔13和內柱塞12，內柱塞12的厚度大于或等于燃氣通孔13的直徑；所述調壓螺母16的端部螺紋孔內旋入進氣量調節螺釘18，進氣量調節螺釘18通過鎖緊螺母17鎖緊；所述閥體4內控制閥芯20的兩側分別設有緩沖墊圈8和套接在調節螺釘18端部的緩沖套19 ;所述高壓油管I 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I另一端連接高壓噴油泵30。所述閥體4上設有放氣螺釘6，所述放氣螺釘6中間設有一通氣孔，放氣螺釘6旋入螺紋孔內后底端端部壓緊有放氣鋼球5 ;所述燃氣進氣管11和燃氣出氣管23分別通過法蘭用螺釘9、14、24、21與閥體4連接，燃氣進氣管
11、燃氣出氣管23的法蘭與閥體4之間分別設有上密封墊10和下密封墊22。該應用上述燃氣噴射閥的高壓噴油泵驅動的內混式氣體燃料噴射裝置，包括相連接的高壓噴油泵30和燃氣噴射閥31，高壓噴油泵30通過高壓油管I和回油管25連接燃氣噴射閥31，燃氣噴射閥31通過燃氣進氣管11連接可燃氣儲存罐33，燃氣噴射閥31的燃氣出氣管23連接可燃氣體噴射管32 ;通過高壓噴油泵30輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥31定時定量向氣缸蓋進氣門附近噴射可燃氣體；所述燃氣噴射閥31的閥體4上設有燃氣通孔13和閥體4內左右移動的控制閥芯20配合使用來控制燃氣在閥體4內的通過和截 止。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射裝置，初始時控制閥芯20被調壓彈簧15壓緊移向左端，此時，燃氣被控制閥芯20上的內柱塞12將燃氣通孔13阻隔而不能進入氣缸，當高壓噴油泵30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20左端的控制閥芯滑桿7克服調壓彈簧15的彈簧力而向右移時，控制閥芯20同時打開燃氣進口和出口(內柱塞12錯開上下兩燃氣通孔13，氣路開啟)，燃氣進入氣缸內部。當高壓噴油泵30泄壓之后，控制閥芯20在調壓彈簧15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，緩沖墊8和緩沖套19用來緩沖控制閥芯20左右快速運動時所產生的沖擊。轉動調壓螺母16可以控制調壓彈簧15的初始變形量，從而控制高壓噴油泵30的輸出油壓力，調節螺釘18則用來限制控制閥芯20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。本發明將高壓噴油泵30直接連接燃氣噴射閥31，不用拆除原來的高壓噴油泵30上的單向閥，通過燃氣噴射閥31上的回油管25連接高壓噴油泵供油箱34，回油管25上套有油冷器26，回油管25上設有高壓油濾芯27和回油量調節閥28，高壓油能較好的進行循環和散熱，解決了高壓噴油泵30長時間安全運行的問題。該燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的氣體燃料噴射裝置，避免了電磁噴射閥型的抗電磁干擾能力差以及對燃氣潔凈度要求高的問題，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復雜、故障率高、噪聲較大、成本較高以及制造大功率燃氣發動機工藝較復雜的問題，同時燃氣消耗率低于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后延時，待進入一部分空氣之后，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。本發明采用高壓汽油或柴油機噴油泵來實現定時定量向氣缸蓋進氣門附近噴射可燃氣體，因為汽油或柴油發動機所配用的高壓噴油泵都是非常成熟的，即成本較低、經久耐用。燃氣噴射閥接受來自高壓柴油或汽油噴油泵送來的液體脈動壓力，在進氣門打開、活塞下行時打開燃氣噴射閥主通道，向氣缸進氣門附近噴射可燃氣體，噴射時間及噴射量均可進行調整，噴射閥分燃氣主通道及控制通道，主通道的接通與斷開受控制通道的控制，而控制通道受高壓柴油或汽油噴油泵控制最終達到向氣缸內噴射燃氣的目的。
權利要求
1.一種燃氣噴射閥，其特征是包括閥體(4)、設在閥體(4)內的可左右移動的控制閥芯(20)、與閥體(4)連接的高壓油管(I)、燃氣進氣管(11)和燃氣出氣管(23)，所述閥體(4)連接高壓油管(I)的一端設有液壓腔(29)，所述液壓腔(29) —側設有回油管(25)，回油管(25)連接高壓噴油泵供油箱(34)，所述回油管(25)上套有油冷器(26)，回油管(25)上設有高壓油濾芯(27)和回油量調節閥(28);液壓腔(29)內設有控制閥芯(20)上連接的控制閥芯滑桿(7)，控制閥芯滑桿(7)上設有內柱塞(12)，閥體(4)的遠離高壓油管(I)的一端設有螺紋連接的調壓螺母(16)，控制閥芯(20)與調壓螺母(16)之間設有調壓彈簧(15)，閥體(4 )上連接燃氣進氣管(11)和燃氣出氣管(23 )的上、下法蘭處設有對應的燃氣通孔(13)。
2.根據權利要求I所述的燃氣噴射閥，其特征是所述閥體(4)上連接燃氣進氣管(11)和燃氣出氣管(23)的上、下法蘭處和控制閥芯(20)上分別設有2個以上間隔排列的配合使用的燃氣通孔(13)和內柱塞(12)，內柱塞(12)的厚度大于或等于燃氣通孔(13)的直徑；所述調壓螺母(16)的端部螺紋孔內旋入進氣量調節螺釘(18)，進氣量調節螺釘(18)通過鎖緊螺母(17)鎖緊；所述閥體(4)內控制閥芯(20)的兩側分別設有緩沖墊圈(8)和套接在調節螺釘(18)端部的緩沖套(19);所述高壓油管(I) 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(I)另一端連接高壓噴油泵(30)。
3.根據權利要求I所述的燃氣噴射閥，其特征是所述閥體(4)上設有放氣螺釘(6)，所述放氣螺釘(6)中間設有一通氣孔，放氣螺釘(6)旋入螺紋孔內后底端端部壓緊有放氣鋼球(5);所述燃氣進氣管(11)和燃氣出氣管(23)分別通過法蘭用螺釘(9、14、24、21)與閥體(4 )連接，燃氣進氣管(11)、燃氣出氣管(23 )的法蘭與閥體(4 )之間分別設有上密封墊(10)和下密封墊(22)。
4.一種應用權利要求I所述燃氣噴射閥的高壓噴油泵驅動的內混式氣體燃料噴射裝置，其特征是包括相連接的高壓噴油泵(30)和燃氣噴射閥(31)，高壓噴油泵(30)通過高壓油管(I)和回油管(25 )連接燃氣噴射閥(31)，燃氣噴射閥(31)通過燃氣進氣管(11)連接可燃氣儲存罐(33 )，燃氣噴射閥(31)的燃氣出氣管(23 )連接可燃氣體噴射管(32 );通過高壓噴油泵(30)輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥(31)定時定量向氣缸蓋進氣門附近噴射可燃氣體；所述燃氣噴射閥(31)的閥體(4)上設有燃氣通孔(13)和閥體(4)內左右移動的控制閥芯(20)配合使用來控制燃氣在閥體(4)內的通過和截止。
全文摘要
本發明公開了一種燃氣噴射閥及高壓噴油泵驅動的內混式氣體燃料噴射裝置，其特征是高壓噴油泵通過高壓油管和回油管連接燃氣噴射閥，燃氣噴射閥通過燃氣進氣管連接可燃氣儲存罐，燃氣噴射閥的燃氣出氣管連接可燃氣體噴射管；通過高壓噴油泵輸出液體脈動壓力控制燃氣噴射閥定時定量向氣缸蓋進氣門附近噴射可燃氣體。該裝置燃氣消耗率低，控制系統抗干擾能力強，對氣體潔凈度要求較低，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。將高壓噴油泵直接連接燃氣噴射閥，不用拆除原來的單向閥，通過燃氣噴射閥上的回油管連接高壓噴油泵供油箱，高壓油能較好的進行循環和散熱，解決了高壓噴油泵長時間安全運行的問題。
文檔編號F02M21/02GK102966466SQ20121050816
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者由甲, 吳班, 潘存云, 鄧玉奎, 由里 申請人:山東漢菱電氣有限公司