一种气体发动机燃气进缸定量控制阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了气体发动机燃气进缸定量控制阀，包括阀体和安装在阀体内的阀杆，阀体内设有中心线相互交叉或者垂直的进气孔道和出气孔道，进气孔道的一端为进气端，另一端设置在阀体的一个端面上为调节端，出气孔道位于靠近进气孔道调节端的阀体壁上，出气孔道的内端口与进气孔道连通构成调节外孔；阀杆的前端部为筒状并从进气孔道的调节端插入进气孔道内，可在进气孔道内转动，阀杆的后端部则伸至阀体外与负荷控制器连接；阀杆前端部构成与进气端口连通的气室，在该阀杆气室的圆周壁上开有通孔作为调节内孔，调节内孔与调节外孔在阀体的轴向位置上相对应，调节内孔可随阀杆转动与调节外孔之间从完全重合至完全错开之间变化以调节燃气的进入量。
【专利说明】一种气体发动机燃气进缸定量控制阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体发动机的进气及燃料供给系统，具体是指一种气体发动机燃气进缸定量控制阀。
【背景技术】
[0002]气体发动机的工作是依靠电气系统将燃气与空气按一定比例混合后送入发动机缸体内燃烧做功来实现的。燃气与空气混合一般在发动机进气总管的上游进行。
[0003]如图1所示，现有的进气及燃气供给系统通常采用混合器预混合式，其特点是燃气和空气均进入混合器14内混合，得到保持基本稳定的空燃比的混合气体E，再经过发动机进气总管15及各缸17的进气支管16进入各气缸，发动机所配置的混合器的性能直接影响发动机的性能指标，这种进气及燃气供给系统的优点是简便可靠、保持空燃比的稳定性好。
[0004]然而，上述进气及燃气供给系统的缺陷在于:
[0005]⑴不能适用于燃烧速度快、着火范围大的燃气,这是因为发动机工作时,整个进气管内充满着可燃混合气，所以对于着火范围大、燃烧速度快的含有氢气和一氧化碳气体的燃气，其回火的倾向及危险性严重，因此安全性较差；
[0006]⑵不能充分发挥增压机型的优点，因为整个进气管内充满可燃气体，只能采用非增压机型气门重叠角，以避免可燃气体在扫气时直接从排气管逸出，因此增压的气体发动机不得不采用非增压的气门重叠角，导致排温高，强化度低，热效率低，燃气消耗率高，发动机的输出功率受到很大的限制；
[0007]⑶燃气进入气缸之前的管路较长，燃气量调节动态响应差。
[0008]为了克服现有气体发动机进气及燃气供给系统所存在的以上缺陷，需要采取逐缸供应燃气的方式，使燃气与空气在缸内混合。然而，现有气体发动机的燃气控制为整机定量控制，定量控制阀是管道节流型碟阀，调节精度差，只适合于管道尺寸较大、压力极低、流量较大的气体流量调节，不能满足逐缸供应燃气定量控制流量较少、压力较高、调节精度高的要求。而现有的一些气体流量控制阀虽然能够满足逐缸供应燃气定量控制要求，但是由于必须根据气缸的工作状态如发动机的起动、调速、各缸负荷分配、停车等各工作阶段等情况自动控制调节气体流量大小，因此使得现有的气体流量控制阀仍难以满足针对上述发动机工作状态时的自动控制调节的要求，故现有的气体流量控制阀无法直接应用于所述的燃气供给系统中。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种结构简单、既能够消除回火风险以提高安全性，同时又能提高发动机输出功率和动态响应的气体发动机燃气进缸定量控制阀。
[0010]本发明的目的通过以下的技术措施来实现:一种气体发动机燃气进缸定量控制阀，它包括阀体和安装在阀体内的阀杆，其特征在于:所述阀体为长形块状体，在所述阀体内设有中心线相互交叉或者垂直的进气孔道和出气孔道，所述进气孔道的一端为进气端，用于接入燃气，另一端设置在阀体的一个端面上为调节端，以便插入所述阀杆，所述出气孔道位于靠近所述进气孔道调节端的阀体壁上，所述出气孔道的内端口与进气孔道连通构成调节外孔，而所述出气孔道外端口用于与发动机气缸连接；所述阀杆的前端部为筒状并从进气孔道的调节端插入进气孔道内，可在进气孔道内转动，所述阀杆的后端部则伸至阀体外与负荷控制器连接；所述阀杆前端部的筒状结构构成与进气端口连通的气室，在该阀杆气室的圆周壁上开有一通孔作为调节内孔，所述调节内孔与调节外孔在阀体的轴向位置上相对应，所述调节内孔可随阀杆的转动而与调节外孔之间从完全重合至完全错开之间变化，以便调节阀口的大小或者关闭，达到调节燃气进入量的目的。
[0011]本发明使用时，是安装在每个气缸的进气管道上，同时取消了气缸进气管路中的混合器，所述阀杆由负荷控制器根据气缸工作状态发送控制信号控制其转动，使阀杆上的调节内孔与阀体上的调节外孔之间能够重叠或者部分重叠或者错开以形成阀口的开、闭及大小的变化，用以启闭燃气或者调节燃气量。当所述两孔完全错位时，阀口关闭；当所述两孔完全重叠时，则阀口通气量最大；当调节内孔与调节外孔之间在完全错位与完全重合之间过渡时，可实现阀口大小的无级调节，从而能够实现根据发动机工况的变化情况实时细微地控制发动机各气缸的燃气供应量。同时，由于采用本发明后，改现有技术中燃气与空气在气缸外混合为在气缸内混合，因此，使气缸的进气管路中没有可燃的混合气体，所以能有效地消除了回火爆燃的风险；进而，可以充分发挥增压机型发动机的优点，使发动机输出功率得到最大限度地提升，燃气消耗率低；达到在避免回火的情况下，提高发动机输出功率，燃气量调节动态响应良好的目的。
[0012]作为本发明的一种实施方式，在所述阀体的调节端增设法兰盖，用于支撑阀杆的外端部，以便使其平稳转动，法兰盖具有用于安装阀杆外端部的轴孔，在轴孔的外端部安装有轴承，所述阀杆由筒状前端部和后端部组成，其中，后端部为支承轴，所述支承轴穿过法兰盖伸出，并支撑在法兰盖内的轴承上。
[0013]作为本发明的一种改进，在所述法兰盖的轴孔的内端部与支承轴之间设有密封结构。
[0014]作为本发明的优选方式，所述密封结构包括轴套和密封圈，所述轴套和密封圈分别紧密套装在所述阀杆的支承轴上，且所述轴套和密封圈为紧密排布。
[0015]作为本发明的另一种实施方式，所述法兰盖对应于所述轴孔内、外端部之间的部分延长构成长形的阀座。
[0016]作为本发明的一种改进，所述气体发动机燃气进缸定量控制阀还包括阀柄，所述阀柄的一端安装在支承轴的伸出端上，另一端作为连接端用于连接由负荷控制器控制的外部操纵杆。
[0017]为本发明的优选方式，所述阀柄由板形的连接座与长形柄体组成，所述柄体的一端作为固定端固定在所述连接座的板面上，另一端伸出作为所述的连接端，所述连接端上设有用于卡合外部操纵杆的卡孔，所述支承轴穿过连接座与柄体的连接部位并于连接座与柄体上形成通孔，所述通孔朝向柄体的固定端延伸成长形夹口，该长形夹口在连接座与柄体的边缘形成断口，在所述柄体上位于长形夹口的两侧设有夹紧部件以使支承轴通过夹紧长形夹口而固定在通孔内。[0018]本发明沿所述连接座的板面圆周设有刻度以标示阀柄的转动角度。
[0019]为了便于加工制作，作为本发明的推荐实施方式，所述阀座的外形为前后部大且中部小结构，所述前后部内分别对应设有所述轴孔的内端部和外端部，而中部内设有所述轴孔的中段，所述连接座的外缘轮廓线与阀座的后段端面的外缘轮廓线相吻合。
[0020]本发明所述进气孔道的进气端为弯折孔道，该弯折孔道由两段孔道连通而成，其中一段孔道是与进气孔道延伸方向一致的沉孔，另一段孔道开设在阀体壁上且其外端口用于接入燃气。
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下显著的优点:
[0022]⑴本发明通过控制阀杆上的调节内孔与调节外孔之间形成的阀口大小实现无级调节燃气量并启闭燃气，能够有效细微地控制气体发动机各气缸的燃气供应量，并且，利用本发明后，实现燃气与空气在气缸内混合，因此，可取消现有进气管路中的混合器，使进气管路中不再有可燃混合气体，从而有效地消除了回火爆燃的风险，大大提高了气体发动机的安全性。
[0023]⑵由于本发明在气体发动机的进气及燃气供给系统中的应用，可以充分发挥增压机型的优点，利用增压机型气门重叠角，发动机输出功率得到最大限度地提升。
[0024]⑶利用本发明实现燃气进入气缸内与空气混合，并且可以无级调节进气量，因此，燃气量调节动态响应良好，点火速度快，燃气消耗率低，能够保证发动机安全、可靠、正常的运行。
[0025]⑷本发明的结构简单，工艺性好，安装在各缸的燃气进气管路上，可根据气缸的工作状态控制燃气流量大小，实现发动机的起动、调速、各缸负荷分配、停车功能，能够逐缸控制气体发动机燃气供应量。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0027]图1是现有进气及燃气供给系统的示意图；
[0028]图2是采用本发明时的进气及燃气供给系统示意图；
[0029]图3是本发明实施例1的主视局剖图；
[0030]图4是图3所示控制阀顺时针转动90度的外形图；
[0031]图5是阀体部分的俯视图；
[0032]图6是阀体零件的剖视图(除去阀座)；
[0033]图7是图6中A-A剖视图；
[0034]图8是阀杆零件的主视图；
[0035]图9是法兰盖的主视剖面图；
[0036]图10是阀柄的正视图；
[0037]图11是图10的B向视图；
[0038]图12是图3的H-H剖视图；
[0039]图13是本发明实施例2的主视局剖图。
【具体实施方式】[0040]实施例1
[0041]如图3?12所示，是本发明一种气体发动机燃气进缸定量控制阀18，它包括阀体
1、安装在阀体I内的阀杆2和阀柄6，阀体I为长形块状体，在阀体I内设置有中心线相互垂直的进气孔道和出气孔道，在本实施例中，阀体I是沿阀体长度方向即轴向设置进气孔道，沿阀体宽度方向即径向设有出气孔道11，进气孔道11的一端为进气端，用于接入燃气，另一端设置在阀体I的一个端面上为调节端，以便插入阀杆2，出气孔道11位于靠近进气孔道调节端的阀体壁上，出气孔道11的内端口与进气孔道连通构成调节外孔3，而出气孔道11外端口用于与发动机气缸连接；阀杆2的前端部23为筒状并从进气孔道的调节端插入进气孔道内，可在进气孔道内转动，阀杆2的后端部则伸至阀体I外与负荷控制器连接；阀杆2前端部23的筒状结构构成与进气端口连通的气室21，在该阀杆2气室21的圆周壁上开有一通孔作为调节内孔4，调节内孔4与调节外孔3在阀体I的轴向位置上相对应，调节内孔4可随阀杆2的转动而与调节外孔3之间从完全重合至完全错开之间变化，以便调节阀口的大小或者关闭，实现燃气进入量的调节。
[0042]在本实施例中，进气孔道由两段同心异径孔道组成，该两段同心异径孔道均沿阀体的中心轴线方向开设，为小孔径孔道12和大孔径孔道13。进气孔道的进气端为弯折孔道，该弯折孔道由两段孔道连通而成，其中一段孔道是与进气孔道延伸方向一致的沉孔，该沉孔即是小孔径孔道12，另一段孔道开设在小孔径孔道12的孔壁上且其外端口用于接入燃气，具体是外端口内安装有螺纹接头70，通过扰性管件与燃气进机总管连接；调节外孔3位于进气孔道的大孔径孔道13的孔壁上，支承轴22的气室21适配安装在大孔径孔道13内，并与大孔径孔道13的孔壁之间具有转动间隙。
[0043]在阀体I的调节端增设法兰盖5，用于支撑阀杆2的外端部，以便使其平稳转动，法兰盖5具有用于安装阀杆2外端部的轴孔，在轴孔的外端部53安装有轴承，阀杆2由筒状前端部23和后端部组成，其中，后端部为支承轴22，支承轴22穿过法兰盖5伸出，并支撑在法兰盖5内的轴承50上。支承轴22与阀杆2的筒状前端部23的连接部是两个同心圆柱体，该两个同心柱体的侧面分别为第一台阶面24和第二台阶面25，第一台阶面24和第二台阶面25由前至后依次沉降，在第一台阶面24和第二台阶面25之间还设有过渡面26，第一台阶面24位于大孔径孔道13内且二者之间存在空隙27。法兰盖5用于穿过支承轴22的孔道即为法兰盖5的轴孔，轴孔由前端部51、后端部53大而中段52小的同心异径孔组成，第二台阶面25位于法兰盖5的前端部51中且在二者之间设有两个轴套41和两个密封圈40，作为密封结构防止燃气泄露，轴套41和密封圈40分别紧密套装在阀杆的第一台阶面25上，且轴套41和密封圈40为紧密排布。支承轴22穿过轴孔的中段52并安装在后端部53内的轴承50中实现阀杆2的可转动安装。
[0044]阀柄6的一端安装在支承轴22的伸出端上，另一端作为连接端用于连接由负荷控制器控制的外部操纵杆。在本实施例中，阀柄6由圆板形的连接座61与长形柄体62组成，柄体62的一端作为固定端焊接在连接座61的板面上，另一端伸出即为连接端，连接端上设有用于卡合外部操纵杆的卡孔63，支承轴22穿过连接座61与柄体62的连接部位并于连接座61与柄体62上形成通孔64，通孔64朝向柄体62的固定端延伸成长形夹口 65，该长形夹口 65在连接座61与柄体62的边缘形成断口，在柄体62上位于长形夹口 65的两侧设有夹紧部件以使支承轴22通过夹紧长形夹口 65而固定在通孔64内，夹紧部件采用夹紧螺栓20，穿过螺纹孔66实现夹紧支承轴22。
[0045]法兰盖5的外形为前后部大且中部小结构，前后部内分别对应设有轴孔的内端部51和外端部52，而中部内设有轴孔的中段52，连接座61的外缘轮廓线与法兰盖的后段端面的外缘轮廓线相吻合。阀体I的大孔径孔道13的孔壁为圆柱面，调节外孔3为椭圆形孔，该调节外孔3沿大孔径孔道13的圆周方向开设，调节外孔3延伸至出气孔道11的内端孔口形成横截面为椭圆形的孔道，阀杆2前端部23的侧面为圆柱面，调节内孔4为孔口逐渐增大的长形孔，参见图8，该长形孔沿阀杆2前端部23的圆周方向开设，在本实施例中，调节内孔4的孔口较小端朝向顺时针方向(图4所示D向)，随着阀杆顺时针方向转动，调节内孔4可随阀杆2的转动而与调节外孔3之间阀口逐渐增大以调节增大燃气量，反向逆时针(图4所示C向)转动则调节减小燃气量，本实施例的调节外孔与调节内孔可以互相配合实现均匀增加燃气量的目的以便于精密控制燃气量和空气的比例，从而使得发动机完成不同工作阶段的功能。
[0046]法兰盖5的前段端面与大孔径孔道13的孔缘外围端面相连接，在法兰盖5的前段端面上设有第一安装槽60，第一安装槽60位于法兰盖的轴孔前端部孔缘的外围，在第一安装槽60内设有第一密封圈7。出气孔道11向上延伸成管体，在出气孔道11的外壁上设有第二安装槽80，在第二安装槽80内设有第二密封圈8，第二密封圈8处于出气孔道的外壁与发动机缸头顶部运动机构的罩盖的通孔之间用于密封罩盖内的润滑油；在出气孔道11的上端端面上设有第三安装槽90，在第三安装槽内90设有第三密封圈9，第三密封圈处于出气孔道的外壁与发动机缸头的燃气通道外壁之间用于密封燃气。为了便于配合调节燃气量，沿连接座61的板面圆周设有刻度10以标示阀柄的转动角度，可以根据转动角度设定燃气量。
[0047]如图2所示，本发明气体发动机燃气进缸定量控制阀18在气体发动机的各气缸17前的进气支管16上均安装有一个，其工作过程如下:气体发动机工作时，燃气F从进气总管15进入安装有气体发动机燃气进缸定量控制阀的各进气支管16中，燃气F从阀体的进气孔道进入，并进入阀杆的气室中，外部操纵杆在负荷控制器的作用下，转动阀柄，使阀杆转动，阀杆的调节内孔与阀体的调节外孔连通开启燃气，并通过调节外孔与调节内孔之间的阀口大小使流通面积改变，从而改变进入气缸的燃气量，根据发动机的起动、调速、各缸负荷分配、停车等各阶段所需要的热负荷来调节燃气量，实现逐缸控制燃气供应量，即各缸的燃气量可以根据实际所需功能进行调配，燃气进入气缸内与空气G相混合，因此进气管路中没有可燃混合气体，不存在回火爆燃的风险，发动机输出功率得到最大限度地提升，动态响应好，燃气消耗率低，保证了发动机安全、可靠、正常运行。
[0048]实施例2
[0049]如图13所示，本实施例与实施例1的不同之处在于:在阀体I的调节端增设阀座45，它是由实施例1的法兰盖对应于轴孔内、外端部之间的部分延长构成的长形的阀座45。
[0050]在其它实施例中，阀体内进气孔道和出气孔道可为二者的中心线相互交叉。
[0051]本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明阀杆的可转动安装还具有其它的实施方式，而安装阀杆的阀体也具有多种结构，调节外孔与调节内孔的形状也具有其它的实施例，比如圆孔、方形孔等，能够实现燃气量的均匀增加和减少的孔形为优选孔形。因此本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
【权利要求】
1.一种气体发动机燃气进缸定量控制阀，它包括阀体和安装在阀体内的阀杆，其特征在于:所述阀体为长形块状体，在所述阀体内设有中心线相互交叉或者垂直的进气孔道和出气孔道，所述进气孔道的一端为进气端，用于接入燃气，另一端设置在阀体的一个端面上为调节端，以便插入所述阀杆，所述出气孔道位于靠近所述进气孔道调节端的阀体壁上，所述出气孔道的内端口与进气孔道连通构成调节外孔，而所述出气孔道外端口用于与发动机气缸连接；所述阀杆的前端部为筒状并从进气孔道的调节端插入进气孔道内，可在进气孔道内转动，所述阀杆的后端部则伸至阀体外与负荷控制器连接；所述阀杆前端部的筒状结构构成与进气端口连通的气室，在该阀杆气室的圆周壁上开有一通孔作为调节内孔，所述调节内孔与调节外孔在阀体的轴向位置上相对应，所述调节内孔可随阀杆的转动而与调节外孔之间从完全重合至完全错开之间变化，以便调节阀口的大小或者关闭，实现燃气进入量的调节。
2.根据权利要求1所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:在所述阀体的调节端增设法兰盖，用于支撑阀杆的外端部，以便使其平稳转动，法兰盖具有用于安装阀杆外端部的轴孔，在轴孔的外端部安装有轴承，所述阀杆由筒状前端部和后端部组成，其中，后端部为支承轴，所述支承轴穿过法兰盖伸出，并支撑在法兰盖内的轴承上。
3.根据权利要求2所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:在所述法兰盖的轴孔的内端部与支承轴之间设有密封结构。
4.根据权利要求3所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:所述密封结构包括轴套和密封圈，所述轴套和密封圈分别紧密套装在所述阀杆的支承轴上，且所述轴套和密封圈为紧密排布。
5.根据权利要求4所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:所述法兰盖对应于所述轴孔内、外端部之间的部分延长构成长形的阀座。
6.根据权利要求5所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:所述气体发动机燃气进缸定量控制阀还包括阀柄，所述阀柄的一端安装在支承轴的伸出端上，另一端作为连接端用于连接由负荷控制器控制的外部操纵杆。
7.根据权利要求6所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:所述阀柄由板形的连接座与长形柄体组成，所述柄体的一端作为固定端固定在所述连接座的板面上，另一端伸出作为所述的连接端，所述连接端上设有用于卡合外部操纵杆的卡孔，所述支承轴穿过连接座与柄体的连接部位并于连接座与柄体上形成通孔，所述通孔朝向柄体的固定端延伸成长形夹口，该长形夹口在连接座与柄体的边缘形成断口，在所述柄体上位于长形夹口的两侧设有夹紧部件以使支承轴通过夹紧长形夹口而固定在通孔内。
8.根据权利要求7所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:沿所述连接座的板面圆周设有刻度以标示阀柄的转动角度。
9.根据权利要求8所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:所述阀座的外形为前后部大且中部小结构，所述前后部内分别对应设有所述轴孔的内端部和外端部，而中部内设有所述轴孔的中段，所述连接座的外缘轮廓线与阀座的后段端面的外缘轮廓线相吻合。
10.根据权利要求1-9任一项所述的气体发动机燃气进缸定量控制阀，其特征在于:所述进气孔道的进气端为弯折孔道，该弯折孔道由两段孔道连通而成，其中一段孔道是与进气孔 道延伸方向一致的沉孔，另一段孔道开设在阀体壁上且其外端口用于接入燃气。
【文档编号】F16K3/30GK103453167SQ201310390926
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】张巧亮, 冯盛宝, 林国锋, 廖林德, 李文聪, 朱涛 申请人:广州柴油机厂股份有限公司