本發(fā)明涉及的是一種燃料噴射混合裝置，具體地說是氣體燃料噴射混合裝置。

背景技術(shù)：

天然氣燃燒清潔并且在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，使其成為最有可能替代柴油的燃料。在內(nèi)燃機(jī)行業(yè)中，節(jié)能減排作為內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)，應(yīng)用天然氣作為主燃料的內(nèi)燃機(jī)在保證動(dòng)力性的前提下，可大幅地降低排放污染情況，應(yīng)用天然氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)近年來已然成為行業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)。作為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給裝置，燃?xì)鈬娚溟y的性能直接決定天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。開發(fā)響應(yīng)速度快、氣壓穩(wěn)定、控制精度高、可靠性高的大流量燃?xì)鈬娚溟y，是目前天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鈬娚溟y發(fā)展的趨勢(shì)。

然而，由于天然氣是氣態(tài)燃料，在進(jìn)氣時(shí)會(huì)擠占較多的空氣體積，造成充氣效率降低。更重要的是，由于燃?xì)夂涂諝獾拿芏炔灰恢?，進(jìn)氣時(shí)會(huì)有比較嚴(yán)重的進(jìn)氣分層現(xiàn)象，造成燃?xì)夂涂諝獾幕旌闲Ч患?，影響后續(xù)的燃燒質(zhì)量，造成污染物排放超標(biāo)。

因此氣體燃料噴射混合裝置的整體性能是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵。許多研究人員提出了了一系列進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，這些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然為燃?xì)夤┙o提供了一種較好的方法，但同時(shí)也存在著一些不足，比如進(jìn)氣混合均勻性和響應(yīng)性仍有諸多不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供能夠提高進(jìn)氣混合效果的同時(shí)兼顧進(jìn)氣的穩(wěn)定性和響應(yīng)性的一種混合進(jìn)氣的集成式交叉環(huán)槽氣體燃料噴射混合裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種混合進(jìn)氣的集成式交叉環(huán)槽氣體燃料噴射混合裝置，其特征是：包括燃?xì)鈬娚溟y部分、進(jìn)氣彎管、氣管；

燃?xì)鈬娚溟y部分包括閥體、閥座、電磁鐵、閥芯組合體，電磁鐵安裝在閥體上，閥體安裝在閥座上，電磁鐵、閥體以及閥座之間形成閥空間，電磁鐵里纏繞線圈，閥芯組合體位于閥空間里并設(shè)置在電磁鐵下方，所述的閥芯組合體包括銜鐵、彈簧座、底板、閥芯、導(dǎo)向銷，銜鐵、底板、閥芯自上而下布置同時(shí)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，電磁鐵內(nèi)部設(shè)置環(huán)形槽，主復(fù)位彈簧的兩端分別布置在電磁鐵的環(huán)形槽和彈簧座的環(huán)形槽內(nèi)，銜鐵中心處安裝導(dǎo)向銷，導(dǎo)向銷伸入至電磁鐵里，電磁鐵里設(shè)置輔復(fù)位彈簧，輔復(fù)位彈簧的兩端分別接觸電磁鐵和導(dǎo)向銷，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)，閥芯下方的閥座上設(shè)置中心穩(wěn)壓腔，閥座的外端設(shè)置端部穩(wěn)壓腔，壓力平衡孔、壓力平衡槽、閥芯的中空部分以及中心穩(wěn)壓腔相通并構(gòu)成內(nèi)部空間，閥芯上設(shè)置密封環(huán)帶，密封環(huán)帶形成環(huán)腔，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，閥芯上表面開設(shè)軸向主氣槽，肋片上開有周向補(bǔ)氣孔，并在補(bǔ)氣孔處設(shè)置導(dǎo)流錐角；

進(jìn)氣彎管的首端設(shè)置在出氣口下方，進(jìn)氣彎管的末端連接氣管，氣管位于進(jìn)氣歧管里，氣管上設(shè)置氣管環(huán)槽，進(jìn)氣彎管的首端和末端兩個(gè)端截面軸線互成90°。

本發(fā)明還可以包括：

1、進(jìn)氣彎管為漸縮噴管，進(jìn)氣彎管的首端截面面積大于其末端截面面積，所述的氣管環(huán)槽包括第一類氣管環(huán)槽和第二類氣管環(huán)槽，第一類氣管環(huán)槽和第二類氣管環(huán)槽各自成周向布置且互相成90°錯(cuò)開布置，第一類氣管環(huán)槽和第二類氣管環(huán)槽的大小不同。

2、第一類氣管環(huán)槽和第二類氣管環(huán)槽傾斜設(shè)置，其傾斜方向?yàn)橹赶虬l(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣方向。

3、閥體上設(shè)置伸出部分，伸出部分設(shè)置進(jìn)氣口，進(jìn)氣口下方的閥體里設(shè)置導(dǎo)流腔，進(jìn)氣口、導(dǎo)流腔相通并構(gòu)成外部空間，外部空間與內(nèi)部空間相通；

燃?xì)饨?jīng)進(jìn)氣口垂直流入導(dǎo)流腔，沿著導(dǎo)流腔流入充滿閥體內(nèi)部的外部空間和內(nèi)部空間，其中一部分由壓力平衡孔流入中心穩(wěn)壓腔內(nèi)，端部穩(wěn)壓腔與導(dǎo)流腔相連通；

燃?xì)鈬娚溟y工作過程中，在線圈未通電時(shí)，在主復(fù)位彈簧和輔復(fù)位彈簧的預(yù)緊力作用下，閥芯上的密封環(huán)帶與閥座的上表面緊密配合，燃?xì)獬錆M燃?xì)鈬娚溟y的閥體內(nèi)部的外部空間和內(nèi)部空間；線圈通電后，銜鐵受到向上電磁力的作用，閥芯組合體在克服主復(fù)位彈簧、輔復(fù)位彈簧的預(yù)緊力后向上運(yùn)動(dòng)，閥芯與閥座表面分離，燃?xì)鈬娚溟y開啟，氣路開啟，燃?xì)庥奢S向主氣槽和周向補(bǔ)氣孔的混合進(jìn)氣方式流入，通過環(huán)腔，由出氣口垂直流入進(jìn)氣彎管和氣管，從氣管的端部、第一類氣管環(huán)槽、第二類氣管環(huán)槽進(jìn)入進(jìn)氣歧管；線圈斷電后，在主復(fù)位彈簧和輔復(fù)位彈簧的預(yù)緊力作用下，銜鐵向下運(yùn)動(dòng)，閥芯組合體整體向下運(yùn)動(dòng)，直至閥芯表面與閥座表面貼合，重新回到初始位置，燃?xì)鈬娚溟y關(guān)閉，氣路關(guān)閉。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：本發(fā)明壓力平衡孔、壓力平衡槽和穩(wěn)壓腔能夠保證閥開閉的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)供氣和斷氣的響應(yīng)性；通過閥內(nèi)軸向主氣槽直接進(jìn)氣和周向補(bǔ)氣孔進(jìn)氣的混合進(jìn)氣方式，實(shí)現(xiàn)大流量的同時(shí)提高了進(jìn)氣的穩(wěn)定性。當(dāng)燃?xì)鈴娜細(xì)鈬娚溟y噴出時(shí)，燃?xì)鈴膰娚溟y進(jìn)入氣管結(jié)構(gòu)的彎曲段，由于彎曲噴管類似于漸縮噴管，所以經(jīng)燃?xì)鈬娚溟y噴射出的燃?xì)饨?jīng)過漸縮噴管的加速作用后進(jìn)入氣管結(jié)構(gòu)的直段，此時(shí)燃?xì)饬魉佥^高，而在氣管的直段又開有周向布置的、大小不一的氣管環(huán)槽，氣管環(huán)槽互相呈90°錯(cuò)開布置，也可以根據(jù)實(shí)際需要將氣管環(huán)槽傾斜方向設(shè)置為向著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣方向。同時(shí)，進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣卷雜著氣管環(huán)槽噴出的燃?xì)飧咚倭鲃?dòng)，進(jìn)一步提高了燃?xì)饪諝饣旌闲Ч?，提高了混合的均勻性，同時(shí)氣管直段末端靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣閥，提高了進(jìn)氣響應(yīng)性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為燃?xì)鈬娚溟y的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為閥芯組合體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為氣體燃料的流動(dòng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1-4，圖1為種混合進(jìn)氣的集成式多孔氣體燃料噴射混合裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括燃?xì)鈬娚溟y部分1a、進(jìn)氣彎管部分2b、氣管結(jié)構(gòu)部分3c。

圖2中，電磁鐵1通過固定螺栓9固定在閥體7上，線圈2纏繞在電磁鐵1內(nèi)部的環(huán)槽內(nèi)，在電磁鐵1下方自上而下依次布置有閥芯組合體5、閥座8，閥座8與閥體7之間通過螺栓固定連接在一起，二者之間的配合面通過密封膠圈12來實(shí)現(xiàn)密封。

圖3中的閥芯組合體主要由導(dǎo)向銷13、卡簧21、銜鐵14、彈簧座15、緊固螺栓24、墊片22、底板16和閥芯17組成，銜鐵14通過緊固螺栓24與底板16、閥芯17連接在一起，銜鐵14與底板16之間布置有一層墊片22，彈簧座15安裝在底板16的上方，其內(nèi)部的側(cè)表面與銜鐵14的側(cè)表面相接觸，主復(fù)位彈簧3的兩端分別位于電磁鐵1與彈簧座15的環(huán)形槽內(nèi)，電磁鐵1中心開有一定深度的直槽，電磁鐵1與銜鐵14之間的導(dǎo)向銷13布置在直槽內(nèi)部，導(dǎo)向銷13中心開有壓力平衡孔20，底板16上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽23，避免銜鐵14受到軸向力，使銜鐵14處內(nèi)外氣路壓力更易達(dá)到平衡，提高銜鐵14響應(yīng)速度，導(dǎo)向銷13上方與電磁鐵1之間布置有輔復(fù)位彈簧4，布置在銜鐵14的中心位置，利用卡簧21將導(dǎo)向銷13與銜鐵14固定起來。導(dǎo)向銷13中心處的壓力平衡孔20配合底板16上的壓力平衡槽23使得閥芯組合體5內(nèi)部空間與外部空間連通，內(nèi)外氣路達(dá)到平衡，閥芯組合體5的內(nèi)外燃?xì)鉄o壓力差，避免自身在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到額外的軸向力，閥芯17由閥芯主體、肋片18和密封環(huán)帶19組成。閥芯組合體5整體布置在電磁鐵1下方。

首先，進(jìn)氣時(shí)燃?xì)庥蛇M(jìn)氣口26垂直流入閥體7內(nèi)，沿著導(dǎo)流腔27流入充滿閥體7內(nèi)部，其中一部分由導(dǎo)向銷13處的壓力平衡孔20流入閥座8中心處穩(wěn)壓腔29內(nèi)，閥座8中心位置的穩(wěn)壓腔29與閥芯組合體5內(nèi)部的燃?xì)饪臻g相連通，而閥座8外圍處的穩(wěn)壓腔29與閥體7內(nèi)的導(dǎo)流腔27相連通。在線圈2未通電時(shí)，在主復(fù)位彈簧3和輔復(fù)位彈簧4的預(yù)緊力作用下，閥芯組合體5在初始位置維持不動(dòng)，閥芯組合體5中的閥芯17的密封環(huán)帶19的下表面與閥座8的出氣環(huán)帶11的上表面緊密貼合，此時(shí)出氣環(huán)帶11與閥體7內(nèi)部空間尚未連通，燃?xì)獬錆M燃?xì)鈬娚溟y的閥體7內(nèi)部的整個(gè)空間。線圈2通電后，電磁鐵1、銜鐵14被磁化，電磁鐵1與銜鐵14之間形成磁回路，銜鐵14受到電磁力的作用克服主復(fù)位彈簧3及輔復(fù)位彈簧4的預(yù)緊力后向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)閥芯17向上運(yùn)動(dòng)與閥座8表面分離，直到彈簧座15的上表面與電磁鐵1的下表面相接觸，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，銜鐵14的軸向運(yùn)動(dòng)與周向定位均由導(dǎo)向銷13與電磁鐵1之間的配合來控制實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，氣路開啟，電磁閥開啟，氣體迅速由軸向主氣槽32和周向補(bǔ)氣孔28的混合進(jìn)氣方式流入，通過多道環(huán)腔30，最后由出氣口31垂直流出，燃?xì)膺M(jìn)入進(jìn)氣彎曲管3c，，由于進(jìn)氣彎曲管3c的管徑是逐漸減小的，所以這個(gè)彎曲噴管作用類似于漸縮噴管，根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)可知，截面積的大小與流體流速成反比，所以這個(gè)彎曲噴管可以對(duì)亞聲速氣流產(chǎn)生加速作用，從而噴射出的燃?xì)饨?jīng)過漸縮噴管的加速作用后進(jìn)入氣管結(jié)構(gòu)33，此時(shí)燃?xì)饬魉佥^高，在氣管又開有周向布置的、大小不一的氣管環(huán)槽35和36，由于環(huán)槽35和環(huán)槽36大小不一致，導(dǎo)致經(jīng)過環(huán)槽噴出的燃?xì)饬魉僖膊灰恢?，從而形成一定的速度梯度。也增大了和進(jìn)氣歧管內(nèi)空氣流速的速度差，起到了加強(qiáng)混合的作用，而且為了減少管阻，也可以考慮將燃?xì)鈬娚錃夤墉h(huán)槽傾斜設(shè)置為傾斜，方向設(shè)置為向著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣方向。

氣管外面的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管34同時(shí)吸入空氣，由于氣管環(huán)槽35和36的大小有一定的差別，所以經(jīng)過不同的氣管環(huán)槽噴出的燃?xì)馑俣炔煌?，由于燃?xì)饬魉傧鄬?duì)較快空氣流速相對(duì)較慢，而且燃?xì)饬魉俅嬖谒俣忍荻?，這樣會(huì)導(dǎo)致混合效果將會(huì)更加均勻，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成的均勻性，同時(shí)氣管33末端靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣閥，提高了進(jìn)氣響應(yīng)性，從而可以顯著減少進(jìn)氣歧管34內(nèi)殘存的燃?xì)猓岣呷紵屎妥龉δ芰Α?/p>

當(dāng)線圈2斷電，銜鐵14受到的電磁力消失，在電磁鐵1與彈簧座15之間的主復(fù)位彈簧3和導(dǎo)向銷13和電磁鐵1之間的輔復(fù)位彈簧4的作用下，銜鐵14向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)閥芯17向下運(yùn)動(dòng)，直至閥芯17表面與閥座8表面貼合，銜鐵14恢復(fù)到初始位置，氣路關(guān)閉，系統(tǒng)供氣結(jié)束。

軸向主氣槽32直接進(jìn)氣和周向補(bǔ)氣孔28進(jìn)氣的混合進(jìn)氣方式，增加進(jìn)氣流量系數(shù)，實(shí)現(xiàn)大流量，有效地提高了燃?xì)鈬娚溟y的供氣效率，同時(shí)可以避免氣流干涉，實(shí)現(xiàn)氣路的平衡、穩(wěn)定；閥芯17和閥座8間采用多道密封環(huán)帶19和出氣環(huán)帶11結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈬娚溟y的面密封，穩(wěn)壓平衡，并且較寬的環(huán)帶面積可減少?zèng)_擊，提高可靠性；在閥座8中心和外圍處均設(shè)置穩(wěn)壓腔29，能夠有效抑制燃?xì)鈬娚溟y內(nèi)部燃?xì)鈮毫Φ牟▌?dòng)可使通氣均勻，實(shí)現(xiàn)氣流的穩(wěn)定工作，可靠工作，實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)速度。

本發(fā)明的技術(shù)解決內(nèi)容如下：

本發(fā)明一種混合進(jìn)氣的集成式多孔氣體燃料噴射混合裝置，主要由電磁閥部分、進(jìn)氣彎管部分以及氣管結(jié)構(gòu)部分組成，其中燃?xì)鈬娚溟y部分包括電磁鐵、主輔復(fù)位彈簧、導(dǎo)向銷、閥芯、肋片、主氣槽、補(bǔ)氣孔、密封環(huán)帶、出氣環(huán)帶、閥體、閥座、穩(wěn)壓腔、壓力平衡孔和壓力平衡槽；電磁鐵通過固定螺栓固定在閥體上，線圈纏繞在電磁鐵內(nèi)部的環(huán)槽內(nèi)，在電磁鐵下方自上而下依次布置有閥芯組合體、閥座，閥座與閥體之間通過螺栓固定連接在一起，二者之間的配合面通過密封膠圈來實(shí)現(xiàn)密封。燃?xì)鈬娚溟y的閥座與閥體之間通過螺栓固定連接在一起，二者之間的配合面通過密封膠圈來實(shí)現(xiàn)密封；閥芯組合體由導(dǎo)向銷、銜鐵、彈簧座、墊片、底板、卡簧、緊固螺栓和閥芯組成，銜鐵通過緊固螺栓與底板、閥芯連接在一起，銜鐵與底板之間布置有一層墊片，彈簧座安裝在底板的上方，其內(nèi)部的側(cè)表面與銜鐵的側(cè)表面相接觸，主復(fù)位彈簧的兩端分別位于電磁鐵與彈簧座的環(huán)形槽內(nèi)，電磁鐵中心開有一定深度的直槽，電磁鐵與銜鐵之間的導(dǎo)向銷布置在直槽內(nèi)部，導(dǎo)向銷中心開有壓力平衡孔，底板上開有一定數(shù)量的壓力平衡槽，導(dǎo)向銷上方與電磁鐵之間布置有輔復(fù)位彈簧，布置在銜鐵的中心位置，利用卡簧將導(dǎo)向銷與銜鐵固定起來，閥芯由閥芯主體、肋片和密封環(huán)帶組成，閥芯組合體整體布置在電磁鐵下方，在閥芯的肋片上開周向補(bǔ)氣孔并在補(bǔ)氣孔處設(shè)置導(dǎo)流錐角，閥芯和閥座之間采用密封環(huán)帶和出氣環(huán)帶結(jié)構(gòu)，面密封，穩(wěn)壓平衡，并且具有較寬的環(huán)帶面積，在閥座中心位置和外圍處均開有穩(wěn)壓腔，閥座中心位置的穩(wěn)壓腔與閥芯組合體內(nèi)部的燃?xì)饪臻g相連通，而閥座外圍處的穩(wěn)壓腔與閥體內(nèi)的導(dǎo)流腔相連通。

進(jìn)氣彎管部分是一個(gè)所述的進(jìn)氣彎管部分是一個(gè)中空管結(jié)構(gòu)，而且彎管的兩端截面軸線互成90°。所以進(jìn)氣彎管作用類似于漸縮噴管，可以對(duì)經(jīng)過燃?xì)鈬娚溟y噴出的燃?xì)膺M(jìn)行加速，增大后面氣管直段內(nèi)燃?xì)饬魉倥c進(jìn)氣歧管內(nèi)空氣流速的速度差，從而增強(qiáng)燃?xì)夂涂諝獾耐牧魉毫鸦旌献饔?，進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣卷雜著燃?xì)飧咚倭鲃?dòng)，進(jìn)一步提高了燃?xì)饪諝饣旌闲Ч?，提高了混合的均勻性。進(jìn)氣彎管部分管徑最小的末端和氣管結(jié)構(gòu)采用螺紋連接，并且采用專用的耐高溫螺紋密封膠密封，以保證二者之間的氣密性。

氣管結(jié)構(gòu)是一個(gè)壁厚2mm的不銹鋼管，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道內(nèi)高溫腐蝕的環(huán)境。而氣管結(jié)構(gòu)上開有周向環(huán)槽。環(huán)槽錯(cuò)開布置，而且錯(cuò)開布置的環(huán)槽的中心線互相垂直。環(huán)槽大小也可以根據(jù)需要將環(huán)槽開口設(shè)置為傾斜，傾斜方向向著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣方向。同時(shí)，進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣卷雜著燃?xì)飧咚倭鲃?dòng)，進(jìn)一步提高了燃?xì)饪諝饣旌闲Ч?，提高了混合的均勻性。氣管末端盡可能靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣閥，氣管的具體長(zhǎng)度以發(fā)動(dòng)機(jī)不同類型而定，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣響應(yīng)性，減少進(jìn)氣道內(nèi)殘余燃?xì)狻?/p>