本發(fā)明涉及的是一種燃氣噴射閥，具體地說是天然氣發(fā)動機燃氣系統(tǒng)的燃氣噴射閥。

背景技術(shù)：

隨著船舶排放法規(guī)的日益嚴格以及燃油價格的不斷攀升，氣體機及雙燃料發(fā)動機在國際市場上的地位越來越重要。燃料噴射系統(tǒng)作為氣體機、雙燃料發(fā)動機的關(guān)鍵零部件，其性能直接影響發(fā)動機的動力性和排放性。燃氣噴射閥是氣體燃料電控多點噴射氣體機含雙燃料機的核心零部件之一，可實現(xiàn)各缸定時定量分期供氣和進氣分層，其工作性能對氣體機或雙燃料發(fā)動機的動力性、排放性有著十分重要的影響。在發(fā)動機工況惡劣的情況下，噴射閥容易出現(xiàn)反向泄漏的情況。同時，為了實現(xiàn)更靈活的噴氣控制。因此，需要設(shè)計一種具有防反向泄漏功能且可變升程的噴射閥。同時，需要開發(fā)響應(yīng)速度快、控制精度高、可靠性好的大流量燃氣噴射閥，使其流通能力能滿足天然氣發(fā)動機在高負荷狀態(tài)下正常工作需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供響應(yīng)速度快、燃氣噴射穩(wěn)定、可靠性強、具有防反向泄漏功能的一種直通式帶浮動閥座的壓電式內(nèi)導(dǎo)向燃氣噴射閥。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種直通式帶浮動閥座的壓電式內(nèi)導(dǎo)向燃氣噴射閥，其特征是：包括閥體、浮動閥座、壓電晶體、控制閥桿、液力放大器、隔板、閥芯組合體，閥體的內(nèi)部上方固定有固定塊，固定塊中部開有直槽，壓電晶體安裝在直槽里，閥體中部設(shè)置隔板，隔板上方設(shè)置液力放大器，隔板下方設(shè)置閥芯組合體，隔板上分別設(shè)置通孔和通氣孔，所述液力放大器包括大活塞、小活塞、套筒，套筒設(shè)置在隔板上，套筒上端的端部設(shè)置粗出口，套筒上端端部內(nèi)側(cè)設(shè)置細出口，大活塞設(shè)置在粗出口里，小活塞設(shè)置在細出口里，大活塞的凸緣與套筒之間設(shè)置大活塞支撐彈簧，小活塞的凸緣與套筒之間設(shè)置小活塞支撐彈簧，大活塞、小活塞下方的套筒里充有液壓油，導(dǎo)向銷穿過隔板的通孔，導(dǎo)向銷的上方設(shè)置控制閥桿，導(dǎo)向銷與控制閥桿之間設(shè)置輔復(fù)位彈簧，控制閥桿的上表面與壓電晶體貼合在一起，控制閥桿的下表面與大活塞上表面貼合在一起，小活塞上表面與導(dǎo)向銷貼合在一起，所述的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，隔板下表面設(shè)置環(huán)形槽，主復(fù)位彈簧的兩端分別布置在隔板的環(huán)形槽和彈簧座的環(huán)形槽內(nèi)，導(dǎo)向銷與銜鐵相固定，導(dǎo)向銷里設(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，閥芯上設(shè)置密封環(huán)帶，密封環(huán)帶形成環(huán)腔；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閥芯上，閥座上設(shè)置出氣環(huán)帶，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。

本發(fā)明還可以包括：

1、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。

2、固定塊的上部與閥體之間形成進氣口，進氣口下方形成導(dǎo)流腔，導(dǎo)流腔通過通氣孔連通隔板下方空間；

氣體由進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，壓電晶體通電后，閥芯向上運動與閥座表面分離，氣路開啟，燃氣閥開啟，氣體由軸向主氣槽和周向補氣孔的混合進氣方式流入，通過環(huán)腔，由出氣口垂直流出；壓電晶體斷電，在主復(fù)位彈簧的作用下，銜鐵帶動閥芯向下運動，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，燃氣閥關(guān)閉。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明采用帶浮動閥座的結(jié)構(gòu)，其能夠有效防止燃氣噴射閥出現(xiàn)反向泄漏的情況并具有減震的功能，保證了燃氣噴射閥工作的可靠性及安全性；本發(fā)明通過在導(dǎo)向銷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)外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵響應(yīng)速度；本發(fā)明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)置一定角度的導(dǎo)流錐角，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氣和周向補氣孔進氣的混合進氣方式，增加進氣流量系數(shù)，增加進氣量，同時可以避免氣流干涉，使氣路達到平衡。有效地提高了發(fā)動機的噴氣效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的閥芯組合體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的氣路走向示意圖；

圖4為閥芯結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖5為閥芯結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)圖；

圖6為浮動閥座結(jié)構(gòu)放大圖；

圖7為浮動閥座受力圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述：

結(jié)合圖1-7，圖1為本發(fā)明直通式帶浮動閥座的壓電式內(nèi)導(dǎo)向燃氣噴射閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括閥體1、壓電執(zhí)行器3、閥芯組合體15、浮動閥座17四大部分。壓電執(zhí)行器3通過上方螺紋與閥體1連接在一起。在壓電執(zhí)行器下方自上而下依次布置有閥芯組合體15、浮動閥座17。

壓電執(zhí)行器3由壓電晶體2、控制閥桿4、液力放大器、輔復(fù)位彈簧9組成，其中液力放大器由大活塞5、大活塞支撐彈簧6、小活塞10、小活塞支撐彈簧11和套筒8組成，液力放大器布置在閥體上的隔板13上方，套筒8內(nèi)布滿一定壓力的燃油，大活塞5、小活塞10與套筒8之間的配合面均設(shè)有密封環(huán)7；壓電晶體2下方布置有控制閥桿4，控制閥桿4的下表面與液力放大器中的大活塞5上表面相接觸，液力放大器中的大、小活塞均對稱布置有四個，在大活塞支撐彈簧6的作用下，壓電晶體2、控制閥桿4、大活塞5緊密貼合在一起，液力放大器中的小活塞10利用小活塞支撐彈簧11使其與導(dǎo)向銷18下表面緊密貼合，導(dǎo)向銷18上表面布置有輔復(fù)位彈簧4。

圖2為閥芯組合體15主要由導(dǎo)向銷9、銜鐵19、彈簧座20、緊固螺栓27、墊片25、底板21、閥芯22組成。其特征是：銜鐵19、墊片25、底板21和閥芯22通過緊固螺栓27鏈接在一起，彈簧座20安裝在底板21上。導(dǎo)向銷9中心開有壓力平衡孔24，底板21上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽26，避免銜鐵19受到軸向力，使銜鐵19處內(nèi)外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵19響應(yīng)速度；導(dǎo)向銷9通過螺紋與銜鐵19固定在一起。主復(fù)位彈簧14位于隔板5與彈簧座20之間，輔復(fù)位彈簧8位于導(dǎo)向銷9和控制閥桿4之間。壓電晶體2通電后，壓電晶體2受到電流激勵從而伸長，使得控制閥桿4向下運動，液力放大器上的大活塞5隨之向下運動，液力放大器中套筒8內(nèi)的液體壓力升高，在液體壓力的作用下，液力放大器上的小活塞向上運動，導(dǎo)向銷18受到四個小活塞10向上的作用力后，平穩(wěn)地向上運動，導(dǎo)向銷18作為閥芯組合體15的一部分，閥芯組合體15整體隨之向上運動，整個運動過程中，銜鐵19的軸向運動與周向定位均由導(dǎo)向銷9與隔板5之間的配合來控制實現(xiàn)，直到彈簧座20的上表面與隔板5的下表面相接觸，銜鐵19在該位置維持一段時間后，壓電晶體2斷電，壓電晶體2開始縮短，在大活塞支撐彈簧6的作用下，大活塞5開始向上運動，液力放大器中的套筒8內(nèi)液體壓力下降，在主輔復(fù)位彈簧的作用下，導(dǎo)向銷18開始向下運動，小活塞10、閥芯組合體15整體隨之一同向下運動，直至液力放大器內(nèi)壓力回到初始狀態(tài)，大小活塞回到初始位置，此時閥芯組合體15也對應(yīng)的回到初始位置，氣路關(guān)閉，燃氣閥關(guān)閉。

在閥芯22的四個肋片29上分別開2個周向補氣孔33，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33處設(shè)置一定角度的導(dǎo)流錐角，減少流動損失，增大流量系數(shù)。采用軸向主氣槽35直接進氣和周向補氣孔33進氣的混合進氣方式，增加進氣流量系數(shù)，增加進氣量，同時可以避免氣流干涉，使氣路達到平衡。閥芯22和閥座39間采用出氣環(huán)帶16，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。

氣路如圖4所示，氣體由進氣口30垂直流入閥體1內(nèi)，沿著導(dǎo)流腔31流入充滿閥體1內(nèi)部，壓電晶體2通電后，燃氣閥開啟，氣體由軸向主氣槽35和周向補氣孔33的混合進氣方式流入，通過環(huán)腔32，最后由出氣口34垂直流出；壓電晶體2斷電，銜燃氣閥關(guān)閉。

如圖3所示，為了防止燃氣反向泄漏，提高燃氣噴射閥的可靠性和安全性，本發(fā)明采用了浮動閥座17結(jié)構(gòu)。浮動閥座17可以在燃氣閥外部氣壓高與內(nèi)部氣壓時將燃氣閥鎖死，有效地防止了燃氣的反向泄漏。浮動閥座17由7部分組成：導(dǎo)向基座37、閥座39、和閥座復(fù)位彈簧43、密封膠圈38、壓緊墊圈24、可變形密封圈41、彈性墊圈42。導(dǎo)向基座37通過螺栓固定在閥體1上，閥座39安裝在導(dǎo)向基座37上。導(dǎo)向基座37內(nèi)圈帶有t形結(jié)構(gòu)，與閥座39外圈的t形結(jié)構(gòu)相配合。閥座復(fù)位彈簧43兩端分別固定在閥座39和閥芯22上，并保持一定的預(yù)緊力。

為了防止閥座39和導(dǎo)向基座37之間漏氣，在閥座39和導(dǎo)向基座37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39和導(dǎo)向基座37連接處上方安裝可變形密封圈41，可變形密封圈41外沿壓緊在導(dǎo)向基座37和閥體1上的安裝槽內(nèi)，通過導(dǎo)向基座37和閥體1間的螺栓預(yù)緊力固定。可變形密封圈41內(nèi)沿上方加裝壓緊墊圈24，通過螺絲40固定在閥座39上，壓緊墊圈24保證受力均勻，增強密封性?？勺冃蚊芊馊?1的材料采用可變形的軟塑料，保證其不影響閥座39的運動。第二重密封是在閥座39和導(dǎo)向基座37的t形連接處加裝了兩層密封膠圈38，進一步增強密封性。在閥座39和導(dǎo)向基座37之間的t形連接處加裝了一層彈性墊圈42，減少接觸時的振動沖擊力，起到了減震的作用。有效地增加了燃氣閥的可靠性。

閥座39受閥座復(fù)位彈簧43彈力f4、燃氣閥外部氣體壓力f1和f2、燃氣閥內(nèi)部燃氣壓力f3和閥芯22壓緊力的作用。閥芯22受主復(fù)位彈簧14彈力作用。當燃氣閥下方氣壓大于燃氣閥內(nèi)部氣壓，燃氣閥外部氣體壓力f1、f2分別作用在閥座39下方及出氣環(huán)帶16處，閥座39下方接觸面積遠大于出氣環(huán)帶16，因此，f1遠大于f2，在外部氣體壓力擴大到導(dǎo)致閥芯22向上運動之前，外部氣體壓力克服主復(fù)位彈簧14的彈簧預(yù)緊力，閥座39連同閥芯22一起向上運動。閥座39向上運動直到彈簧座20與隔板13相接觸。此時即使壓電晶體2通電，閥芯22也無法向上運動，燃氣閥無法開啟。燃氣閥鎖死。

當燃氣閥內(nèi)外氣壓恢復(fù)正常時，閥座39在閥座復(fù)位彈簧43的作用下向下運動回到原位。如果此時壓電晶體2通電，閥芯22仍保持不動，燃氣閥正常開啟。想要關(guān)閉燃氣閥時壓電晶體2斷電，閥芯22在主復(fù)位彈簧14的作用下向下運動，燃氣閥關(guān)閉。如果此時壓電晶體2未通電，閥座39與閥芯22一起在主復(fù)位彈簧14的作用下向下運動回到原位，燃氣閥保持關(guān)閉。想要開啟燃氣閥時，壓電晶體2通電，閥芯22向上運動，燃氣閥正常開啟。

由上述工作過程可知，本發(fā)明直通式帶浮動閥座17的內(nèi)導(dǎo)向燃氣噴射閥采用帶浮動閥座17的結(jié)構(gòu)，其能夠在噴射閥內(nèi)外氣壓異常的情況下有效防止燃氣噴射閥出現(xiàn)反向泄漏的情況并具有減震的功能，保證了燃氣噴射閥工作的可靠性及安全性；同時，本發(fā)明通過在導(dǎo)向銷9中心開壓力平衡孔24并在底板21上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽26，避免銜鐵19受到軸向力，使銜鐵19處內(nèi)外氣路壓力更易達到平衡，提高銜鐵19響應(yīng)速度；在閥芯22的四個肋片29上開周向補氣孔33的結(jié)構(gòu)，增加流通面積，減少閥芯22質(zhì)量，提高可靠性。在閥芯22周向補氣孔33處設(shè)置一定角度的導(dǎo)流錐角，減少流動損失，增大流量系數(shù)。本發(fā)明采用軸向主氣槽35直接進氣和周向補氣孔33進氣的混合進氣方式，增加進氣流量系數(shù)，增加進氣量，同時可以避免氣流干涉，使氣路達到平衡。有效地提高了發(fā)動機的噴氣效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種直通式帶浮動閥座的壓電式內(nèi)導(dǎo)向燃氣噴射閥，它由閥體、壓電執(zhí)行器、閥芯組合體、浮動閥座四大部分構(gòu)成。壓電執(zhí)行器通過其上方螺紋與閥體連接在一起。壓電執(zhí)行器由壓電晶體、控制閥桿、液力放大器、輔復(fù)位彈簧組成，其中液力放大器由大活塞、大活塞支撐彈簧、小活塞、小活塞支撐彈簧和套筒組成，液力放大器布置在閥體上的隔板上方，套筒內(nèi)布滿一定壓力的燃油，大活塞、小活塞與套筒之間的配合面均設(shè)有密封環(huán)7；壓電晶體下方布置有控制閥桿，控制閥桿的下表面與液力放大器中的大活塞上表面相接觸，液力放大器中的大、小活塞均對稱布置有四個，在大活塞支撐彈簧的作用下，壓電晶體、控制閥桿、大活塞緊密貼合在一起，液力放大器中的小活塞利用小活塞支撐彈簧使其與導(dǎo)向銷下表面緊密貼合，導(dǎo)向銷上表面布置有輔復(fù)位彈簧。在壓電執(zhí)行器下方自上而下依次布置有閥芯組合體、浮動閥座。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。主復(fù)位彈簧位于隔板與彈簧座之間，導(dǎo)向銷中心開有壓力平衡孔。在閥芯的肋上分別開個周向補氣孔。閥芯和閥座間采用三道出氣環(huán)帶，面密封，穩(wěn)壓平衡，并且具有較寬的環(huán)帶面積。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。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?？勺冃蚊芊馊?nèi)沿上方加裝壓緊墊圈，通過螺絲固定在閥座上?？勺冃蚊芊馊Φ牟牧喜捎每勺冃蔚能浰芰?，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。