专利名称：燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气发动机，特别涉及一种燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统。背景技术：
众所周知，燃气发动机是由可燃混合气在汽缸内由火花塞点燃后爆发作功，推动活塞上下运动，进而带动曲轴作旋转运动从而把热能转变为机械能，而可燃混合气的形成目前存在两种方式1.外混式如Z12V190T型12缸天然气发动机即由专用混合器在进气管之前将可燃气与空气按比例混合(体积比15 :1-20 :1)之后进入进气管，然后按每缸进气门打开，活塞下行之后，可燃混合气进入气缸内，再由活塞上行压缩可燃混合气，由火花塞点燃后推动活塞下行作功，这种混合方式称为外混式。它存在以下几个问题①耗气量高；因进气管内都是可燃性混合气，各气缸在扫气时(即进、排气门同时打开，新鲜气体由进气管直接通过进、排气降温)，可燃混合气直接进入到排气管中，因这部分气体不参与作功，所以直接导致浪费；②排气温度过高，参与扫气的可燃混合气在进入到排气管内后，被气缸内排出的高温废气点燃进而导致排气温度过高(通常外混燃气发动机排温都在630°C以上)，因排气温度过高导致排气门工作环境恶劣，大大减少排气门的工作寿命，同时增加了燃气发动机的故障。③易造成进气管放炮，因进气管内充满可燃混合气，在气缸内进气门磨损漏气后， 缸内点燃爆发后的火焰通过漏气的进气门点燃整个进气管内的可燃混合气，造成进气管放炮，其后果是轻则损坏相关的元器件，如混合器等，重则造成人身伤亡事故。2.内混式内混式的可燃混合气在进气缸之前，其燃气和空气是分开的，进气门打开，活塞下行之后可燃气和空气分别进入到汽缸内混合，之后活塞上行压缩可燃混合气后由火花塞点燃，推动活塞下行之后经由连杆带动曲轴转动，将热能变为机械能，此种方式即称为内混式。燃气发动机的内混式与外混式相比具有以下优点①.降低耗气量因气缸扫气时是由新鲜空气来完成的扫气任务的，所以解决了部分可燃混合气直接进入到排气管中，不能参加作功而被直接烧掉的问题，通常内混机比外混机燃气消耗至少节省10%以上。②.排气温度低因避免了部分可燃混合气在排气管内的燃烧，所以大幅降低了排气温度，通常内混机比外混机排气温度低80°c以上，进而改进了排气门的工作环境，提高了排气门的使用寿命，进而提高了燃气发动机的可靠性。以Z12V190T型燃气发动机为例， 通常排气门的寿命比外混机延长1倍。③.消除了排气管放炮的故障隐患因内混机进气管内已无可燃混合气，即使进气门磨损造成漏气，缸内火焰也不会点燃进气管内的空气，从而避免了进气管放炮所造成的恶性事故。3.目前世界上的内混发动机有两种方式[0014]①.电磁喷射式它是由模拟电路或数字电路控制板发出电信号，由电磁喷射阀接受电信号后，根据信号量的多少及时间早晚，向气缸内直接喷射一定量的可燃气体，空气则由另一通道直接进入到气缸内，形成可燃混合气，经活塞上行压缩后，由火花塞点燃后推动活塞下行进而带动曲轴转动将热能转变成机械能；美国卡特彼勒公司有这种类型的燃气发动机，它的原理与目前汽车所用的电子喷射发动机相类似，但是这种内混形式在实际使用当中存在如下问题A.电信号控制抗干扰能力差，稳定性不如外混式；B.电磁阀对可燃气体洁净度要求较高，如果使用的是干燥洁净的天然气问题不大，但使用焦炉煤气、油井伴生气、拉圾生成气、瓦斯气等杂质、焦油、清油、水量较大时，电磁喷射阀就不能正常工作；C.燃气喷射量的问题因受电磁信号及电磁喷射阀控制功率的限制，电磁喷射阀不能做的过大，即燃气喷射量有限，这样就限制了大型燃气发动机采用此种方式的可能，同时也限制了像低浓度的瓦斯气、焦炉煤气、矿石裂解气、拉圾生成气采用此种方式的可能。②.进气道内安装凸轮轴及小气门结构方式将可燃气经由进气管内凸轮轴控制通过燃气管道、小汽门、喷管将燃气喷射到每个气缸的进气门附近，经由进气门喷射到汽缸内，在进气门附近空气也与燃气同时带入汽缸，活塞上行压缩后点燃爆发，推动活塞下行， 进而带动曲轴转动，将热能转变为机械能，美国库珀公司及江苏南通宝驹公司采用此种结构方式，该方式存在如下的问题A.在原燃气发动机已有一套主配气定时系统之外，又增加了一套燃气喷射配气定时系统，增加了大量传动部件、凸轮轴部件、摇臂部件、小气门部件及气门座部件，这样就增加了发动机故障率，同时带来了噪声的增加；B.增加了发动机的成本；以500KW/Z12V190T型燃气发动机为例，内混机比外混机每台售价平均高出20万元以上。C.因进气管内配气系统结构复杂，此种结构应用到大型燃气发动机上比较困难， 研制周期较长，零部件制作困难。目前国内进口燃气发动机以外混为主，同时伴有少量的电磁喷射型，而国内的燃气发动机同样也以外混型为主，如济南柴油机厂、胜利动力机械厂等，而南通宝驹、江苏盛源等私营公司主要以进气道内凸轮轴、小气门配气喷射系统为主，此种结构因成本较高， 目前在国内市场的占有率相对较低。
发明内容本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种造价低、故障率低、燃气消耗率低的燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统。本发明是通过如下技术方案实现的一种燃气喷射阀，其特征是包括阀体，阀体内设有可左右移动的控制阀芯，控制阀芯一侧与设在阀体内的调压弹簧相接触，阀体连接有高压油管、燃气进气管、燃气出气管和空气进气管。该燃气喷射阀，所述调压弹簧外围的阀体螺纹连接有调压螺母，调压弹簧远离控制阀芯的一侧压在调压螺母内侧，调压螺母的端部螺纹孔内旋入进气量调节螺钉，进气量调节螺钉通过锁紧螺母锁紧。所述阀体内控制阀芯的两侧分别设有缓冲垫圈和套接在调节螺钉端部的缓冲套。所述高压油管一端通过油管螺母压紧在连接螺钉上，连接螺钉通过螺纹与阀体相连接，高压油管另一端连接高压喷油泵。所述阀体上设有放气螺钉，放气螺钉中间设有一通气孔，放气螺钉旋入螺纹孔内后底端端部压紧有放气钢球。所述阀体上设有单向安全阀。所述燃气进气管、燃气出气管和空气进气管分别通过法兰用螺钉与阀体连接，燃气进气管、燃气出气管的法兰与阀体之间分别设有上密封垫和下密封垫。一种应用上述燃气喷射阀的高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，其特征是包括相连接的高压喷油泵和燃气喷射阀，燃气喷射阀连接有可燃气储存罐，通过高压喷油泵输出液体脉动压力控制燃气喷射阀喷射可燃气体，液体脉动压力的形成可以利用各种油或水等液体为介质，燃气喷射阀包括阀体，阀体内设有可左右移动的控制阀芯，控制阀芯一侧与设在阀体内的调压弹簧相接触，阀体连接有高压油管、燃气进气管、燃气出气管和空气进气管。该燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，更好的解决上述所列举的外混及内混燃气发动机所存在的问题。简述如下首先本专利制造方式为内混式，前面已经提到内混式比外混式燃气消耗率能降低10%以上，以济柴Z12V190T型12缸增压燃气发动机为例，内混式气耗率为10MJ/kWh，而外混式为12 MJ/kWh，排气温度内混比外混降低80°C 以上，排气门使用寿命提高一倍以上，外混机气门寿命平均5000小时，内混机气门平均寿命10000小时，解决了进气管放炮的恶性事故。其次解决了电磁喷射型内混发动机所存在的控制系统抗干扰能力差、电磁喷射阀对气体洁净度要求较高、电磁喷射型内混发动机系统造价较高以及这种形式的发动机无法做大功率的问题。再次解决了进气道内凸轮轴小气门配气结构所存在的结构复杂、故障率较高、噪声较大、相对于外混机成本较高以及制造大功率燃气发动机工艺复杂的问题。本发明的有益效果是该燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，燃气消耗率低，控制系统抗干扰能力强，对气体洁净度要求较低，整体结构简单造价较低，故障率低，为燃气发动机解决稀薄燃烧创造了很好的条件。以下结合附图对本发明作进一步的说明。附
图1为本发明燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统的整体结构示意图。附图2为本发明
图1中燃气喷射阀的结构示意图。图中，1高压油管，2油管螺母，3连接螺钉，4阀体，5放气钢球，6放气螺钉，7控制阀芯，8缓冲垫圈，9螺钉，10上密封垫，11燃气进气管，12调压弹簧，13调压螺母，14锁紧螺母，15进气量调节螺钉，16缓冲套，17空气进气管，18螺钉，19下密封垫，20燃气出气管，21 螺钉，22单向安全阀，23高压喷油泵，M燃气喷射阀。
具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该燃气喷射阀，其特征是包括阀体4，阀体4内设有可左右移动的控制阀芯7，控制阀芯7 —侧与设在阀体4内的调压弹簧12相接触，阀体 4连接有高压油管1、燃气进气管11、燃气出气管20和空气进气管17。所述调压弹簧12外围的阀体4螺纹连接有调压螺母13，调压弹簧12远离控制阀芯7的一侧压在调压螺母13 内侧，调压螺母13的端部螺纹孔内旋入进气量调节螺钉15，进气量调节螺钉15通过锁紧螺母14锁紧。所述阀体4内控制阀芯7的两侧分别设有缓冲垫圈8和套接在调节螺钉15 端部的缓冲套16。所述高压油管1 一端通过油管螺母2压紧在连接螺钉3上，连接螺钉3 通过螺纹与阀体4相连接，高压油管1另一端连接高压喷油泵23。所述阀体4上设有放气螺钉6，放气螺钉6中间设有一通气孔，放气螺钉6旋入螺纹孔内后底端端部压紧有放气钢球5。所述阀体4上设有单向安全阀22。所述燃气进气管11、燃气出气管20和空气进气管 17分别通过法兰用螺钉9、21、18与阀体4连接，燃气进气管11、燃气出气管20的法兰与阀体4之间分别设有上密封垫10和下密封垫19。该应用上述燃气喷射阀的高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，其特征是包括相连接的高压喷油泵23和燃气喷射阀M，燃气喷射阀M连接有可燃气储存罐，通过高压喷油泵23输出液体脉动压力控制燃气喷射阀M喷射可燃气体，燃气喷射阀M包括阀体4，阀体4内设有可左右移动的控制阀芯7，控制阀芯7 —侧与设在阀体4内的调压弹簧12相接触，阀体4连接有高压油管1、燃气进气管11、燃气出气管20和空气进气管17。该燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，初始时控制阀芯7被调压弹簧12压紧移向左端，此时，燃气被控制阀芯7阻隔而不能进入气缸，当高压喷油泵23输出的高压油经过连接螺钉3的中心孔进入阀体4驱动控制阀芯7左端的滑杆克服弹簧力而向右移时，控制阀芯7同时打开燃气进口和出口，燃气进入气缸内部。当高压喷油泵23泻压之后，控制阀芯7在弹簧力的作用下快速复位而完成一个运动循环。旋开放气螺塞6可使高压油管内的空气排出，缓冲垫8和缓冲套16用来缓冲控制阀芯7左右快速运动时所产生的冲击。转动调压螺母13可以控制调压弹簧12的初始变形量，从而控制高压喷油泵23 的输出油压力，调节螺钉15则用来限制控制阀芯7右移的最大行程，从而可以控制燃气进气口和出气口的开口量，达到调节燃气进气量之目的。当高压油管1内的最大压力超出单向安全阀22的许用值时，油压会顶开单向安全阀22内的小球，实现泻压而保护系统安全。该燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，避免了电磁喷射阀型的抗电磁干扰能力差以及对燃气洁净度要求高的问题，燃气喷气量也有较大提高，这种结构无论燃气发动机的功率大小，燃气喷气量都能与之相匹配，而且造价较低。结构简单避免了进气管内凸轮轴小气门配气系统的结构复杂、故障率高、噪声较大、成本较高以及制造大功率燃气发动机工艺较复杂的问题，同时燃气消耗率低于凸轮轴小气门配气系统的耗气率。通常喷射型燃气发动机有一个矛盾问题，就是喷气时间与喷射量的问题，如果喷射阀的流通量不够大要想达到一定功率就只有通过延长喷气时间来达到目的，而目前国际上通用的汽\柴油节能型直喷分层燃烧发动机，为达到稀薄燃烧的目的，在燃烧室即火花塞附近燃气较多而在汽缸底部空气较多，这样即解决了好点燃的问题，又解决了整个混合气浓度低从而达到稀薄燃烧的目的，按照本发明申请的特点之一就是瞬时燃气喷射量可做的较大，这样就可以将燃气喷射时间向后延时，待进入一部分空气之后，再进燃气这样就很容易形成气缸内上半部分是燃气而下半部分是空气的布局，从而达到稀薄燃烧的目的。通俗的讲，这种结构为燃气发动机解决稀薄燃烧创造了很好的条件。
权利要求1.一种燃气喷射阀，其特征是包括阀体(4)，阀体(4)内设有可左右移动的控制阀芯 (7)，控制阀芯(7) —侧与设在阀体(4)内的调压弹簧(12)相接触，阀体(4)连接有高压油管(1)、燃气进气管(11)、燃气出气管(20)和空气进气管(17)。
2.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征是所述调压弹簧(12)外围的阀体(4) 螺纹连接有调压螺母(13)，调压弹簧(12)远离控制阀芯(7)的一侧压在调压螺母(13)内侧，调压螺母(13)的端部螺纹孔内旋入进气量调节螺钉(15)，进气量调节螺钉(15)通过锁紧螺母(14)锁紧。
3.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征是所述阀体(4)内控制阀芯(7)的两侧分别设有缓冲垫圈(8)和套接在调节螺钉(15)端部的缓冲套(16)。
4.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征是所述高压油管(1)一端通过油管螺母(2)压紧在连接螺钉(3)上，连接螺钉(3)通过螺纹与阀体(4)相连接，高压油管(1)另一端连接高压喷油泵(23)。
5.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征是所述阀体(4)上设有放气螺钉(6)， 放气螺钉(6)中间设有一通气孔，放气螺钉(6)旋入螺纹孔内后底端端部压紧有放气钢球 (5)。
6.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征是所述阀体(4)上设有单向安全阀 (22)。
7.根据权利要求1所述的燃气喷射阀，其特征是所述燃气进气管(11)、燃气出气管 (20)和空气进气管(17)分别通过法兰用螺钉(9、21、18)与阀体(4)连接，燃气进气管(11)、 燃气出气管(20)的法兰与阀体(4)之间分别设有上密封垫(10)和下密封垫(19)。
8.一种应用权利要求1所述燃气喷射阀的高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，其特征是包括相连接的高压喷油泵(23)和燃气喷射阀(24)，燃气喷射阀(24)连接有可燃气储存罐，通过高压喷油泵(23)输出液体脉动压力控制燃气喷射阀(24)喷射可燃气体，燃气喷射阀(24)包括阀体(4)，阀体(4)内设有可左右移动的控制阀芯(7)，控制阀芯(7) —侧与设在阀体(4)内的调压弹簧(12)相接触，阀体(4)连接有高压油管(1)、燃气进气管(11)、 燃气出气管(20)和空气进气管(17)。
专利摘要本实用新型公开了一种燃气发动机，特别公开了一种燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统。该燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，其特征是包括相连接的高压喷油泵和燃气喷射阀，燃气喷射阀连接有可燃气储存罐，通过高压喷油泵输出液体脉动压力控制燃气喷射阀喷射可燃气体，燃气喷射阀包括阀体，阀体内设有可左右移动的控制阀芯，控制阀芯一侧与设在阀体内的调压弹簧相接触，阀体连接有高压油管、燃气进气管、燃气出气管和空气进气管。该燃气喷射阀及高压喷油泵驱动的气体燃料喷射系统，燃气消耗率低，控制系统抗干扰能力强，对气体洁净度要求较低，整体结构简单造价较低，故障率低，为燃气发动机解决稀薄燃烧创造了很好的条件。
文档编号F02M47/00GK201991645SQ20112008692
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者吴班, 潘存云, 由甲, 由里, 邓玉奎 申请人:济南汉菱电气有限公司