一种组合式双电磁燃气喷射阀的制作方法

本发明涉及的是一种燃气喷射阀，具体地说是天然气发动机燃气喷射阀。

背景技术：

近年来，随着我国石油消耗的快速增长，石油严重依赖进口。天然气燃烧清洁并且在我国储量丰富，使其成为最有可能替代柴油的燃料。在内燃机行业中，节能减排作为内燃机发展的必然趋势，应用天然气作为主燃料的内燃机在保证动力性的前提下，可大幅地降低排放污染情况，应用天然气为燃料的内燃机近年来已然成为行业内的研究热点。作为天然气发动机的燃料供给装置，燃气喷射阀的性能直接决定天然气发动机的特性。目前来看，在燃气喷射阀的实际工作过程中，依照内燃机在不同工况下的功率需求，燃气喷射阀需满足小流量、大流量等宽范围喷气流量需求，依照内燃机转速的不同，燃气喷射阀的响应时间一般在几毫秒到几十毫秒之间，即燃气喷射阀需具备高的响应速度以满足其迅速开关的要求，此外，燃气喷射阀工作时所喷燃气压力的稳定性等特性均会对内燃机性能造成影响。因此，开发流量可变、响应速度快、气压稳定、控制精度高、可靠性高的燃气喷射阀，是目前天然气发动机燃气喷射阀发展的趋势。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供流量可变、响应速度快、控制精度高、可靠性高、气压稳定、高效密封的一种组合式双电磁燃气喷射阀.

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种组合式双电磁燃气喷射阀，其特征是：包括阀体、阀座、电磁铁、第一喷射阀单元、第二喷射阀单元，阀座固定在阀体下方并与阀体之间形成阀空间，电磁铁位于阀空间里并与阀体上端固定，电磁铁里缠绕第一线圈和第二线圈；

所述第一喷射阀单元包括位于电磁铁下方的第一阀芯组合体，第一线圈位于第一阀芯组合体上方，第一阀芯组合体包括第一衔铁、第一弹簧座、第一底板、第一阀芯、第一导向销，第一衔铁、第一底板、第一阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，第一弹簧座位于第一衔铁外部并与第一衔铁之间形成环形槽，电磁铁内部设置第一环形槽，第一主复位弹簧的两端分别布置在电磁铁的第一环形槽和第一弹簧座的环形槽内，第一衔铁中心处安装第一导向销，第一导向销伸入至电磁铁里，电磁铁里设置第一辅复位弹簧，第一辅复位弹簧的两端分别接触电磁铁和第一导向销，第一导向销里设置第一压力平衡孔，第一底板上设置第一压力平衡槽，第一阀芯为中空结构，第一阀芯下方的阀座上设置第一中心稳压腔，第一压力平衡孔、第一压力平衡槽、第一阀芯的中空部分以及第一中心稳压腔相通并构成第一内部空间，第一阀芯上设置第一密封环带和第一肋片，第一密封环带形成第一环腔，第一阀芯上表面开设第一轴向主气槽，第一肋片上开有第一周向补气孔，并在第一周向补气孔处设置第一导流锥角；

所述第二喷射阀单元包括位于电磁铁下方的第二阀芯组合体，第二线圈位于第二阀芯组合体上方，第二阀芯组合体包括第二衔铁、第二弹簧座、第二底板、第二阀芯、第二导向销，第二衔铁、第二底板、第二阀芯自上而下布置同时通过紧固螺栓连接在一起，第二弹簧座位于第二衔铁外部并与第二衔铁之间形成环形槽，电磁铁内部设置第二环形槽，第二主复位弹簧的两端分别布置在电磁铁的第二环形槽和第二弹簧座的环形槽内，第二衔铁中心处安装第二导向销，第二导向销伸入至电磁铁里，电磁铁里设置第二辅复位弹簧，第二辅复位弹簧的两端分别接触电磁铁和第二导向销，第二导向销里设置第二压力平衡孔，第二底板上设置第二压力平衡槽，第二阀芯为中空结构，第二阀芯下方的阀座上设置第二中心稳压腔，第二压力平衡孔、第二压力平衡槽、第二阀芯的中空部分以及第二中心稳压腔相通并构成第二内部空间，第二阀芯上设置第二密封环带和第二肋片，第二密封环带形成第二环腔，第二阀芯上表面开设第二轴向主气槽，第二肋片上开有第二周向补气孔，并在第二周向补气孔处设置第二导流锥角，第二喷射阀单元与第一喷射阀单元并排布置；

阀座上设置出气环带，出气环带位于第一环腔和第二环腔下方，出气环带下方设置出气口。

本发明还可以包括：

1、阀座的外端设置端部稳压腔。

2、电磁铁的上部与阀体之间形成进气口，电磁铁的中下部与阀体之间形成进气腔，第一阀芯组合体、第二阀芯组合体与阀体之间均形成导流腔，进气口、进气腔、导流腔相通并构成外部空间，外部空间与第一内部空间、第二内部空间相通；

燃气经进气口垂直流入进气腔，沿着导流腔流入充满阀体内部的外部空间和内部空间，其中一部分由压力平衡孔流入中心稳压腔内，端部稳压腔与导流腔相连通；

当第一喷射阀单元单独工作时，在第一线圈未通电时，在第一主复位弹簧和第一辅复位弹簧的预紧力作用下，第一阀芯上的第一密封环带与阀座的上表面紧密配合，燃气充满燃气喷射阀的阀体内部的外部空间和第一内部空间、第二内部空间；第一线圈通电后，第一衔铁受到向上电磁力的作用，第一阀芯组合体在克服第一主复位弹簧、第一辅复位弹簧的预紧力后向上运动，第一阀芯与阀座表面分离，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由第一轴向主气槽和第一周向补气孔的混合进气方式流入，通过第一环腔，最后由出气口垂直流出；第一线圈断电后，在第一主复位弹簧和第一辅复位弹簧的预紧力作用下，第一衔铁向下运动，第一阀芯组合体整体向下运动，直至第一阀芯表面与阀座表面贴合，重新回到初始位置，燃气喷射阀关闭，气路关闭；

当第二喷射阀单元单独工作时，在第二线圈未通电时，在第二主复位弹簧和第二辅复位弹簧的预紧力作用下，第二阀芯上的第二密封环带与阀座的上表面紧密配合，燃气充满燃气喷射阀的阀体内部的外部空间和第一内部空间、第二内部空间；第二线圈通电后，第二衔铁受到向上电磁力的作用，第二阀芯组合体在克服第二主复位弹簧、第二辅复位弹簧的预紧力后向上运动，第二阀芯与阀座表面分离，燃气喷射阀开启，气路开启，燃气由第二轴向主气槽和第二周向补气孔的混合进气方式流入，通过第二环腔，最后由出气口垂直流出；第二线圈断电后，在第二主复位弹簧和第一辅复位弹簧的预紧力作用下，第二衔铁向下运动，第二阀芯组合体整体向下运动，直至第二阀芯表面与阀座表面贴合，重新回到初始位置，燃气喷射阀关闭，气路关闭；

当第一喷射阀单元和第二喷射阀单元同时工作时，在第一线圈和第二线圈未通电时，在第一主复位弹簧、第一辅复位弹簧、第二主复位弹簧和第二辅复位弹簧的预紧力作用下，第一阀芯组合体和第二阀芯组合体在初始位置维持不动，第一阀芯组合体中的第一阀芯的第一密封环带及第二阀芯组合体中的第二阀芯的第二密封环带的下表面与阀座的出气环带的上表面贴合，此时第一阀芯、第二阀芯与阀座间的第一环腔、第二环腔尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体内部的整个空间；第一线圈和第二线圈通电后，第一衔铁和第二衔铁受到电磁力的作用分别克服第一主复位弹簧、第一辅复位弹簧和第二主复位弹簧及第二辅复位弹簧的预紧力后向上运动，分别带动第一阀芯、第二阀芯向上运动与阀座表面分离，直到第一弹簧座及第二弹簧座的上表面与电磁铁的下表面相接触，此时，气路开启，电磁阀开启，气体由轴向主气槽和周向第一补气孔、第二补气孔的混合进气方式流入，通过第一环腔、第二环腔，由出气口垂直流出；第一线圈和第二线圈断电后，在第一主复位弹簧、第一辅复位弹簧及第二主复位弹簧、第二辅复位弹簧的作用下，第一衔铁、第二衔铁向下运动，分别带动第一阀芯、第二阀芯向下运动，直至第一阀芯、第二阀芯下表面与阀座上表面贴合，第一衔铁、第二衔铁恢复到初始位置，气路关闭。

本发明的优势在于：本发明通过电磁铁通电吸引衔铁的方式，使得阀芯组合体在导向销的内导向作用下离开阀座运动，实现燃气阀喷气的功能；采用两个电磁阀分别控制燃气喷射过程，一个电磁阀单独工作，两个电磁阀同时工作以及一个电磁阀先动作，一个电磁阀后动作，可实现小流量喷气、大流量喷气、变流量喷气等三种工作模式，满足发动机在不同工况下的功率及系列化发动机功率需求；本发明采用直通的供气方式，保证进入阀体内的燃气的充足供给；通过内导向结构保证阀芯的垂直度；通过压力平衡孔、压力平衡槽及稳压腔相配合，能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，实现气流的稳定工作，可靠工作，实现高响应速度；通过轴向主气槽直接进气和周向补气孔进气的混合进气方式，实现大流量，有效地提高发动机的供气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的稳定；通过阀芯和阀座间的多道环带结构，实现燃气喷射阀的面密封，高可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为第一阀芯组合体结构示意图；

图3为第二阀芯组合体结构示意图；

图4为气路走向示意图；

图5为阀芯三维结构示意图；

图6为阀座结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-6，图1为本发明一种组合式双电磁燃气喷射阀的整体结构示意图，包括1阀体、2电磁铁、3第一线圈、4第一辅复位弹簧、5第一主复位弹簧、6第一阀芯组合体、7第二线圈、8第二辅复位弹簧、9第二主复位弹簧、10第二阀芯组合体、11出气环带、12密封胶圈和13阀座。电磁铁2、第一线圈3、第一主复位弹簧5、第一辅复位弹簧4和第一阀芯组合体6构成电磁阀i，电磁铁2、第二线圈7、第二主复位弹簧9、第二辅复位弹簧8和第二阀芯组合体10构成电磁阀ii，电磁阀i和电磁阀ii结构和安装方式均相同，在喷射装置内对称分布且共用阀体1、电磁铁2和阀座13。前述的电磁阀i中的电磁铁2通过其上方的螺纹与阀体1连接在一起，使其固定在阀体1上方的中心位置，第一线圈3缠绕在电磁铁2内部的环槽内，在电磁铁2下方自上而下依次布置有第一阀芯组合体6、阀座13，阀座13与阀体1之间通过螺栓固定连接在一起，二者之间的配合面通过密封胶圈12来实现密封。

如图2所示，一种组合式双电磁燃气喷射阀的第一阀芯组合体6由第一导向销14、第一卡簧22、第一衔铁15、第一弹簧座16、第一紧固螺栓25、第一垫片23、第一底板17和第一阀芯18组成，第一衔铁15通过第一紧固螺栓25与第一底板17、第一阀芯18连接在一起，第一衔铁15与第一底板17之间布置有一层第一垫片23，第一弹簧座16安装在第一底板17的上方，其内部的侧表面与第一衔铁15的侧表面相接触，第一主复位弹簧5的两端分别位于电磁铁2与第一弹簧座16的环形槽内，电磁铁2开有一定深度的直槽，电磁铁2与第一衔铁15之间的第一导向销14布置在直槽内部，第一导向销14中心开有第一压力平衡孔21，第一底板17上开有一定数量的第一压力平衡槽24，避免第一衔铁15受到轴向力，使第一衔铁15处内外气路压力更易达到平衡，提高第一衔铁15响应速度，第一导向销14上方与电磁铁2之间布置有第一辅复位弹簧4，布置在第一衔铁15的中心位置，利用第一卡簧22将第一导向销14与第一衔铁15固定起来。第一导向销14中心处的第一压力平衡孔21配合第一底板17上的第一压力平衡槽24使得第一阀芯组合体6内部空间与外部空间连通，内外气路达到平衡，第一阀芯组合体6的内外燃气无压力差，避免自身在运动时受到额外的轴向力，第一阀芯18由第一阀芯主体、第一肋片19和第一密封环带20组成。第一阀芯组合体6整体布置在电磁铁2下方。

如图3所示，一种组合式双电磁燃气喷射阀的第二阀芯组合体10的结构，与图2同理。

如图4所示，首先，燃气由进气口40垂直流入阀体1内的进气腔41，沿着导流腔42流入充满阀体1内部，其中一部分由第一压力平衡槽24流入第一阀芯组合体6的内部，由第一压力平衡孔21流入第一导向销14的上方，第一阀芯组合体6的内部空间与外部空间相连通，一部分由第二压力平衡槽37流入第二阀芯组合体10的内部，由第二压力平衡孔34流入第二导向销27的上方，第二阀芯组合体10的内部空间与外部空间相连通，而阀座13中心和外围处的稳压腔45与阀体1内的导流腔42相连通。

电磁阀i和电磁阀ii分别控制燃气喷射过程，以电磁阀i和电磁阀ii同时工作为例，燃气喷射阀工作过程中，在第一线圈3和第二线圈7未通电时，在第一主复位弹簧5和第一辅复位弹簧4，第二主复位弹簧9和第二辅复位弹簧8的预紧力作用下，第一阀芯组合体6和第二阀芯组合体10在初始位置维持不动，第一阀芯组合体6中的第一阀芯18的第一密封环带20及第二阀芯组合体10中的第二阀芯31的第二密封环带33的下表面与阀座13的出气环带11的上表面紧密贴合，此时第一阀芯18、第二阀芯31与阀座13间的第一环腔43、第二环腔47尚未连通，燃气充满燃气喷射阀的阀体1内部的整个空间。第一线圈3和第二线圈7通电后，电磁铁2、第一衔铁15、第二衔铁28被磁化，电磁铁2与第一衔铁15、第二衔铁28之间形成磁回路，第一衔铁15和第二衔铁28受到电磁力的作用分别克服第一主复位弹簧5、第一辅复位弹簧4和第二主复位弹簧9及第二辅复位弹簧8的预紧力后向上运动，分别带动第一阀芯18、第二阀芯31向上运动与阀座13表面分离，直到第一弹簧座16及第二弹簧座16的上表面与电磁铁2的下表面相接触，整个运动过程中，第一衔铁15和第二衔铁28的轴向运动与周向定位均由第一导向销14、第二导向销27与电磁铁2之间的配合来控制实现，此时，气路开启，电磁阀开启，气体迅速由轴向主气槽49和周向第一补气孔44、第二补气孔48的混合进气方式流入，通过多道第一环腔43、第二环腔47，最后由出气口46垂直流出；第一线圈3和第二线圈7断电，第一衔铁15、第二衔铁28受到的电磁力消失，在第一主复位弹簧5、第一辅复位弹簧4及第二主复位弹簧9、第二辅复位弹簧8的作用下，第一衔铁15、第二衔铁28向下运动，分别带动第一阀芯18、第二阀芯31向下运动，直至第一阀芯18、第二阀芯31下表面与阀座13上表面贴合，第一衔铁15、第二衔铁28恢复到初始位置，气路关闭，电磁阀i和电磁阀ii关闭。

由上述工作过程可知，本发明一种组合式双电磁燃气喷射阀通过电磁铁2通电吸引第一衔铁15、第二衔铁28的方式，使得第一阀芯组合体6、第二阀芯组合体10分别在第一导向销14以及第二导向销27的内导向作用下离开阀座13运动，实现燃气阀喷气的功能；采用两个电磁阀分别控制燃气喷射过程，一个电磁阀单独工作，两个电磁阀同时工作以及一个电磁阀先动作，一个电磁阀后动作，可实现小流量喷气、大流量喷气、变流量喷气等三种工作模式，满足发动机在不同工况下的功率及系列化发动机功率需求；本发明采用直通的供气方式，保证进入阀体1内的燃气的充足供给；通过内导向结构保证第一阀芯18、第二阀芯31的垂直度；通过在第一导向销14及第二导向销27中心分别开第一压力平衡孔21和第二压力平衡孔34，并在第一底板17、第二底板30上分别开有一定数量的第一压力平衡槽24和第二压力平衡槽37，避免第一衔铁15、第二衔铁28受到轴向力，使第一衔铁15、第二衔铁28处内外气路压力更易达到平衡，提高第一衔铁15、第二衔铁28的响应速度；在第一阀芯18的第一肋片19上以及第二阀芯31的第二肋片32上分别开多个周向第一补气孔44和第二补气孔48的结构，第一阀芯18、第二阀芯31的下表面和阀座13上表面分别开有多道第一环腔43、第二环腔47，增加有效流通面积，减少第一阀芯18和第二阀芯31的质量，提高可靠性；在周向第一补气孔44、第二补气孔48处分别设置一定角度的第一导流锥角26和第二导流锥角39，减少流动损失，增大流量系数；本发明采用轴向主气槽49直接进气和周向第一补气孔44、第二补气孔48进气的混合进气方式，增加进气流量系数，实现大流量，有效地提高了燃气喷射阀的供气效率，同时可以避免气流干涉，实现气路的平衡、稳定；第一阀芯18、第二阀芯31和阀座13间采用多道第一密封环带20、第二密封环带33和出气环带11结构，实现燃气喷射阀的面密封，稳压平衡，并且较宽的环带面积可减少冲击，提高可靠性；在阀座13中心和外围处均设置稳压腔45，能够有效抑制燃气喷射阀内部燃气压力的波动，实现气流的稳定工作，可靠工作，实现高响应速度。

电磁阀个数可为2个、3个、4个等，阀体结构可为直通、旁通或者直通旁通混合式结构，阀芯可为轴向进气、轴向加周向混合进气方式，电磁阀导向结构可为双内导向、双外导向或者内导向外导向混合形式等。

本发明的技术方案：一种组合式双电磁燃气喷射阀，它主要由阀体、电磁铁、第一线圈、第一主复位弹簧、第一辅复位弹簧、第一阀芯组合体、第二线圈、第二主复位弹簧、第二辅复位弹簧、第二阀芯组合体、出气环带、密封胶圈和阀座组成。电磁铁、第一线圈、第一主复位弹簧、第一辅复位弹簧和第一阀芯组合体构成电磁阀i，电磁铁、第二线圈、第二主复位弹簧、第二辅复位弹簧和第二阀芯组合体构成电磁阀ii，电磁阀i和电磁阀ii结构和安装方式均相同，在喷射装置内对称分布且共用阀体、电磁铁和阀座。前述的电磁阀i中的电磁铁通过其上方的螺纹与阀体连接在一起，使其固定在阀体上方的中心位置，第一线圈缠绕在电磁铁内部的环槽内，在电磁铁下方自上而下依次布置有第一阀芯组合体、阀座，阀座与阀体之间通过螺栓固定连接在一起，二者之间的配合面通过密封胶圈来实现密封；前述的第一阀芯组合体由第一导向销、第一衔铁、第一弹簧座、第一垫片、第一底板、第一卡簧、第一紧固螺栓和第一阀芯组成，第一衔铁通过第一紧固螺栓与第一底板、第一阀芯连接在一起，第一衔铁与第一底板之间布置有一层第一垫片，第一弹簧座安装在第一底板的上方，其内部的侧表面与第一衔铁的侧表面相接触，第一主复位弹簧的两端分别位于电磁铁与第一弹簧座的环形槽内，电磁铁开有一定深度的直槽，电磁铁与第一衔铁之间的第一导向销布置在直槽内部，第一导向销中心开有第一压力平衡孔，第一底板上开有一定数量的第一压力平衡槽，第一导向销上方与电磁铁之间布置有第一辅复位弹簧，布置在第一衔铁的中心位置，利用第一卡簧将第一导向销与第一衔铁固定起来，第一阀芯由第一阀芯主体、第一肋片、第一密封环带组成，第一阀芯组合体整体布置在电磁铁下方，在第一阀芯的第一肋片上开周向第一补气孔并在第一补气孔处设置第一导流锥角，第一阀芯和阀座之间采用第一密封环带和出气环带，面密封，稳压平衡，并且具有较宽的环带面积，在阀座中心位置和外围处均开有稳压腔，阀座中心位置和外围处的稳压腔与阀体内的导流腔相连通。