天然气喷射器的制作方法

本申请涉及一种天然气喷射器，尤其涉及一种具有单独计量单元的天然气喷射器。

背景技术：

目前，随着环境保护法规的增强，越来越多的车辆安装有天然气发动机，使用天然气喷射器向发动机喷射精确量的天然气，天然气喷射器具有阀结构，在传统的设计中，所述阀结构在喷射天然气的过程中，同时执行切换和计量功能，或者说切换和计量功能被设置在相同的位置，通过阀的开启和关闭来实现喷射开始和停止之间的切换，还通过阀开启的程度来调节流通通道面积，以实现天然气流量的调节。但是，这样的设置会带来一些问题，例如，一方面，要由阀结构来实现开关(开启和关闭)和调节流量两种功能，这在阀组件的操作上带来了复杂性，另一方面，在喷射器长期使用过程中，密封元件和阀结构的开关精度会降低，这都会使得喷射器各部件的组装、制造和精确校准非常困难。

正因为现有技术中的天然气喷射器的阀组件不带有计量单元，使得阀元件的提升必须得到严格控制，这导致制造、组装、校准和操作上的困难，因此，需要提供一种具有单独的计量单元的天然气喷射器。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种天然气喷射器，其具有与喷射器的阀组件分开制造的单独的计量单元，使得通过计量单元的计量来控制天然气的流量，不用考虑阀组件中各部件自身的制造和组装精度。

为此目的，本申请提供一种天然气喷射器，包括阀组件，所述阀组件包括：阀体，容纳在所述阀体内以沿轴向方向在打开位置和关闭位置之间移动的阀芯，所述阀芯被弹簧偏置于关闭位置且在外力和天然气压力的共同作用下从关闭位置移动到打开位置，以及具有流体通道的阀座，在阀芯处于关闭位置时阀芯的端部接触阀座以关闭流体通道，且在阀芯处于打开位置时阀芯的所述端部从阀座离开以打开流体通道，其中所述喷射器还包括计量单元，所述计量单元和所述阀芯分别设在所述阀座的相反两侧上，所述计量单元容纳于阀体内，具有与阀座的流体通道相连通的通口，所述天然气喷射器的流体流量由所述通口的流通量来确定。

可选地，所述计量单元的通口的流通面积小于或等于在所述阀芯处于打开位置时阀组件的最大流通面积。

可选地，所述通口具有缩孔的形状，包括沿着天然气流动方向在横截面面积上逐渐减少的截锥形部段和从截锥形部段的小直径处延伸的圆柱形部段。

可选地，所述计量单元由与阀芯相同或不同的材料制成。

可选地，所述计量单元定位成与阀座的端面相接触。

可选地，所述计量单元容纳于阀座内部。

可选地，所述计量单元具有圆柱形状或带有截锥形头部的圆柱形形状。

可选地，所述计量单元固定地配合到阀体内部。

可选地，所述计量单元和所述阀体内壁之间设有密封件。

可选地，所述计量单元为具有所述通口的板形。

采用本申请的天然气喷射器，将单独的计量单元设置成与阀组件串联，使得阀芯和阀座的制造精度提升并不像现有技术中那么重要，喷射器的精度可以由计量单元来确定，降低了制造成本，改善了可操作性。

附图说明

本申请的各方面，包括其具体特征和优势，都将很容易地从以下详细描述和附图得到理解，其中：

图1为现有技术中的天然气喷射器的剖视图。

图2为根据本申请第一实施例的天然气喷射器的剖视图。

图3为根据本申请第二实施例的天然气喷射器的剖视图。

图4为图2所示的天然气喷射器中的计量单元的透视图。

图5-7为根据本申请的天然气喷射器中计量单元的各种变化例。

具体实施方式

本申请将参照附图更完整地进行描述，附图中示出了示例性实施例。然而，本申请不应该被认为是限于本文所列的实施例。如本申请所属领域的普通技术人员容易理解的那样，所公开的示例性实施例的特征可以组合。通篇中类似的参考号指代类似的元件。出于简明和清楚起见，众所周知的功能和结构将不进行详细描述。

图1为现有技术中的天然气喷射器的剖视图。该天然气喷射器包括阀组件，所述阀组件包括阀体1'，所述阀体1'具有圆筒形的上部段11'、直径大于上部段11'的圆筒形的下部段12'以及位于上部段11'和下部段12'之间的锥形部段13'。阀芯2'容纳于所述阀体1'中并沿轴向方向在打开位置和关闭位置之间可移动，阀芯1'是中空的，内部设有弹簧，阀芯2'的下部具有沿径向倾斜地贯穿设置的通道21'，阀芯2'在阀体1'中定位成使得通道21'通向形成在阀芯2'与锥形部段13和下部段12之间的环形空腔25'。阀芯2'在端部处具有台阶22'，在台阶处22'设置有环形的密封件3'。在阀体1'内在阀芯2'下部设置有圆柱形的阀座4'，所述阀座4'具有柱形阀座本体42'和中央通孔43'，阀座4'在靠近阀芯端部处具有凸缘41'，凸缘41'与密封件3'接触时，阀组件关闭，流体流动断开，当凸缘41'与密封件3'分开时，阀组件打开，流体如箭头所示从阀芯2'内部的空间通过通道21'流入空腔25'，并通过密封件3'与凸缘41'之间的间隙流出。

在上面的结构中，对喷射器所喷射的流体流量的控制是由两个通道来实现的，一是在阀芯2'的移动过程中阀芯2'上的通道21'被阀体1'的上部段11'覆盖的程度，二是密封件3'与凸缘41'分开的距离，在阀芯2'不断往复移动的情况下，阀芯2'的制造精度和安装位置以及密封件3'的磨损程度还有阀芯的移动调节等都会对流量的大小造成非常大的影响，使得对阀组件的制造、组装和校准提出了非常高的要求。

为了解决上述问题，本申请中，通过设置一个单独的计量单元，使得阀组件仅需要起到开关的作用，执行简单的开启和关闭功能，对流量的调节通过单独的计量单元来执行，从而只用较少考虑阀组件自身的制造精度和安装精度。下面具体结合图2-4来描述根据本申请的天然气喷射器。

图2为根据本申请第一实施例的天然气喷射器的剖视图。在图2中，天然气喷射器同样包括与图1所示类似的阀组件，阀组件包括圆筒形的阀体1、容纳于阀体1中的阀芯2，阀芯2能沿着轴向方向在关闭位置和打开位置之间移动，阀体1包括上部段11和下部段12以及位于上部段11和下部段12之间的锥形部段13，下部段12的内径大于上部段11。

阀芯2为内置有弹簧的中空的圆柱形，并在弹簧的作用下被偏置到关闭位置，阀芯2的外壁与阀体1的内壁之间没有密封要求。阀芯2的中空空间供流体例如天然气通过，以在阀芯2处于打开位置时如图2中箭头所示方向将流体如天然气喷出。

阀芯2的端部22的表面上具有环形的凹槽23，凹槽23中容纳有密封件24。阀芯2在靠近端部处具有至少一个径向延伸的通道21，所述通道21的形状可以根据需要进行设计，如在图2的实施例中，通道21的截面为椭圆形，在图3所示的实施例中为圆形。另外，作为示例，图2中示出了四个呈90度间隔布置的通道21，但通道21的数量和分布角度以及具体布置方式可以根据需要进行设置，只要通道21的流通面积满足实际需要即可。

阀芯2在阀体1中设置成使得阀芯2与锥形部段13、上部段11和下部段12的内壁之间形成环形腔室25，腔室25与通道21相通。

在阀体1内设置在阀芯2下面的是阀座3，阀座3与阀体1的下部段12之间密封接触，阀座3为具有底部凹口32的圆柱形，其顶壁上设有环形通槽31，所述通槽31能被阀芯2上的密封件24接触而密封住。当阀芯2处于关闭位置时，阀芯2以密封件24抵靠底座3的顶面，封住通槽31，使得流体不能流入底座3进而到达计量单元，当阀芯2处于打开位置时，通过布置在阀体周围的电磁线圈6产生的电磁吸力使得阀芯2与密封件24一起克服弹簧压力和流体的压力向上抬起，从而在密封件24和阀座3之间形成间隙，以使通槽31与腔室25相通，流体穿过阀芯2进入腔室25然后通过所述间隙流入阀座3的通槽31进入凹口32中，最终被喷射到发动机。优选地，阀座3与阀体1的内壁之间密封接触。

在该实施例中，通槽31也可以根据需要替代地设为若干沿周向均匀布置的通孔。

本申请中，重要的是，在阀体1内部在阀座3的下方设置有单独的计量单元4。计量单元4优选与阀体1的内壁密封接触，还优选与阀座3的底面密封接触。计量单元4可以通过本领域已知的任何方式装配在阀体1内部，例如压配合或焊接在阀体1内壁。

所述计量单元4可以具有如图3所示的圆柱形外形，也可以具有如图2所示的带有向下突起的头部的大体圆柱形外形。在图2和图3所示的计量单元中，计量单元4内部具有为缩孔41形式的通口，该缩孔41沿着流体流动方向分为两部分，即沿着流体流动方向在直径上渐缩的截锥形的第一孔段42和从第一孔段43的小直径处延伸的圆柱形的第二孔段43，虽然图2中示出所述第一孔段42的最大内径与阀座3的凹口32的内径大体相同，但是也可以根据需要设置成比阀座3的凹口32的内径大或小，例如，图2和图3中示出的计量单元4可以固定在图2中阀座3的凹口32内部，只要通槽31能与第一孔段42相通即可。

图3为根据本申请第二实施例的天然气喷射器的剖视图，其中省略与图2中结构类似的描述，仅描述不同之处。

图3所示喷射器的阀体1也包括上部段11和下部段12，且下部段12的内径大于上部段11，只是，位于上部段11和下部段12之间的是阶梯部段13。

图3所示喷射器的阀芯2的端部22处直接接合有密封件24而没有设置容纳密封件24的凹槽。密封件24可以各种已知方式连接到端部22的表面上。靠近端部22的通道21的截面形状不是图2所示的椭圆形，而代之以圆形，当然，也可以是其他各种形状，只要通道21能与腔25之间实现需要的连通即可。

另外，第二实施例中的阀座3为板形，且具有与图2中所示类似的环形的通槽31，在阀芯2的关闭位置，通槽31被密封件24密封住，以阻止流体流通，通槽31的形状和尺寸可根据实际流体流通量的需求而设。同样，通槽31也可以可选地设置为若干沿周向布置的均匀分布的通孔。

第二实施例中的计量单元4为具有缩孔41的圆柱形外形，该缩孔41沿着流体流动方向分为两部分，即沿着流体流动方向在直径上渐缩的截锥形的第一孔段42和从第一孔段43的小直径处延伸的圆柱形的第二孔段43，所述第一孔段42的最大内径被设置为大于通槽31的外径，即第一孔段42将通槽31包围在内部。

图2中计量单元4的放大透视图如图4所示，更清楚地示出缩孔41被构造为包括第一孔段42和第二孔段43。

计量单元4可以由与阀体1或阀芯2相同或不同的材料制造。

在图2的图3所示的实施例中，在阀芯2的打开位置，阀芯2和密封件24一起从阀座3上抬起，因此，流体流量由密封件24与阀座3之间的流通面积、通槽31的流通面积(在若干通孔的情况下为各通孔的总流通面积)以及缩孔41的流通面积(具体为第二孔段43的流通面积)三者来确定，本申请中，优选设置为当阀芯2提升到最高位置时，缩孔41的流通面积小于密封件24与阀座3之间的流通面积，且小于通槽31的流通面积。通过这样的设置，使得在阀芯2移动至打开位置时，流体的流量由计量单元4来确定。因此，不用过于考虑阀组件中各元件例如阀芯、阀体等的制造和组装精度以及操作精度。

这样，在设计具有不同流体流量需求的喷射器时，只需考虑具有不同流通面积的计量单元4即可，不需要对阀元件的精度进行过分考虑，节约了成本，并且简化了喷射器的生产过程。

计量单元4可以由与阀芯2相同的材料制成，例如不锈钢、铜等金属，也可以由不同的低成本材料制成。

这样，采用本申请的结构，喷射器的喷射流量调节精度受到计量单元的控制，而计量单元更容易制造和装配，使得阀组件的制造、组装和校准难度大大减少。

虽然图2-4中示出的计量单元4的缩孔41的形状是由截锥形的第一孔段42和圆柱形的第二孔段43构成的形状，但也可以设置成其他形状，图5-6中示出了计量单元4的各种变化例。

在图5中，第一孔段42的截面变为圆弧形或抛物线形，或者其他圆化的形状。

在图6中，第一孔段42的截面变为圆柱形，其内径大于第二孔段43。

在图7中，计量单元4变为简单的板形，只具有等同于孔段43的通孔。

在图5-7的计量单元4的变形例中，计量单元4的流通量均由孔段43的尺寸来决定，只要孔段43能与阀座3中的通槽31相通，且其流通量小于通槽31的流通量以及阀座与阀芯之间的间隙的流通量即可。

图5和图6所示的计量单元4可用于图2和图3所示的喷射器中。图7所示的计量单元4可用于图2所示的喷射器中。

尽管本申请参照实施例进行了详细描述，但要理解的是，前述仅是示例性实施例的例示，本申请并不限于所公开的具体实施例，对所公开的实施例的修改、所公开实施例的特征的组合以及其他实施例都包括于所附权利要求的范围内。