[发明专利]自动调节空燃比混合器

说明书

技术领域

本发明步及一种用于燃气发动机的燃气空气混合装置，尤其是能够根据发动机负荷工况自动调节混合气浓度的自动调节空燃比混合器。

背景技术

目前燃气发动机使用的燃气空气混合装置，较常见的有比例式混合器，它能根据发动机进气量按设定的空燃比同步调节空气和燃气的输入量以满足发动机对进气量的需求，当发动机处于满负荷工况时需要能够兼容动力性和经济性的浓度混合气、当发动机超负荷工况时需要能满足最大功率输出的动力性浓度混合气、当发动机处于轻负荷工况时需要能达到燃气使用的经济性浓度混合气，由于比例式混合器工作时不能自动调节空燃比所以不能同时满足发动机在不同的负荷工况时所需要不同浓度的混合气的需求。

发明内容

为了克服现有混合器工作时不能同时满足发动机在不同的负荷工况时需要不同浓度混合气的要求问题，本发明提供一种能够自动调节空燃比的自动调节空燃比混合器，该自动调节空燃比混合器工作时能够根据发动机负荷工况自动调节空燃比满足发动机在不同的负荷工况时需要不同浓度混合气的要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括壳体、上膜片、上膜片组件、下膜片、下膜片组件、上活塞、下活塞、上弹簧、下弹簧、上弹簧座、下弹簧座及燃气输入控制阀门，其特征在于：壳体具有圆柱形内腔和相互连通的燃气通道、空气输入通道、混合气输出通道及上弹簧安装通道、下弹簧安装通道，壳体顶部具有与顶部内腔相连通的燃气输入控制阀门安装通道、该通道具有燃气输入口，壳体中部内腔具有上弹簧座和位于该弹簧座内的下活塞杆安装通道、及混合气压力通道和与中部内腔相连通的大气压力通道，壳体下部具有至少具有1个空气输入量孔和至少1个燃气输入量孔的上活塞安装通道、和具有至少1个混合气输出量孔和至少一个怠速量孔的下活塞安装通道、并者该通道内底面具有下弹簧座，上膜片组件装于上膜片的顶面和底面并和上膜片一起安装在壳体内腔的顶部和中部的上弹簧座之间的壳体内腔上、上膜片和上膜片组件的顶面与壳体顶部内腔构成燃气压力室，下膜片和下膜片组件的圆心位置具有上弹簧安装通道和位于该通道内的混合气压力通道及下活塞杆安装通道，下膜片组件装于下膜片的顶面和底面并和下膜片一起安装在壳体中部内腔的上弹簧座和大气压力通道之间的壳体内腔上、下膜片和下膜片组件的顶面与上膜片及上膜片组件的底面以及上膜片和下膜片之间的壳体内腔及位于壳体内腔中部的混合气压力通道构成混合气压力室，下膜片和下膜片组件的底面和与大气压力通道相连通的壳体中部内腔构成大气压力室，上活塞为圆柱形、其顶端面具有圆柱形凹状的内腔、内腔的底部具有上弹簧座和位于该弹簧座内的混合气压力通道及下活塞杆安装通道、上活塞置于上活塞安装通道内、其圆柱形的外表面与该安装通道的内表面为气密封配合并与该安装通道的空气输入量孔和燃气输入量孔相对应、上活塞的顶端面和下膜片及下膜片组件的底面相连接、其混合气压力通道和下活塞杆安装通道与下膜片及下膜片组件的混合气压力通道及下活塞杆安装通道相对应连接，上弹簧置于上弹簧安装通道内、其两端分别安装在壳体中部内腔的上弹簧座和上活塞的顶端面的圆柱形凹状内腔底部的上弹簧座上，上活塞能跟随下膜片及下膜片组件上下运动压缩或释放上弹簧并同步打开或关闭空气输入量孔和燃气输入量孔，下活塞为圆柱形、其底端面具有圆柱形凹状的内腔、内腔的顶部具有下弹簧座及贯穿其两端气压消除通道以使得下活塞在上下运动时两个端面没有气压力差、下活塞顶端面的圆心位置具有向上延伸至上膜片及上膜片组件的圆柱形的活塞杆、下活塞置于下活塞安装通道内、活塞杆置于上活塞顶端面的圆柱形凹状内腔底部的上弹簧座内的活塞杆安装通道和下膜片及下膜片组件圆心位置的活塞杆安装通道及壳体中部内腔的上弹簧座内的活塞杆安装通道及上弹簧内，下弹簧置于下弹簧安装通道内、其两端分别安装在下活塞底端面圆柱形凹状内腔顶部的下弹簧座和下活塞安装通道内底面的下弹簧座上，下活塞圆柱形的外表面与下活塞安装通道的内表面为气密封配合并与该通道的混合气输出口相对应、下活塞的上端面和上活塞的下端面及两个端面之间的安装通道构成混合区，下活塞杆的上端与上膜片和上膜片组件组件的圆心位置相连接并能跟随上膜片和上膜片组件上下运动带动下活塞压缩或释放下弹簧同时打开或关闭混合气输出量孔，燃气输入控制阀门为中间位置具有燃气输入通道的圆柱形、并具有控制旋钮、并置于壳体顶部的燃气输入控制阀门安装通道内、其外表面与该通道内表面为气密封配合并能跟住控制旋钮沿周向来回转动打开或关闭燃气输入通道、其控制旋钮和发动机调速机构相连接、燃气输入口与燃气减压阀的燃气输出口相连接，混合气输出通道与发动机进气管的输入口相连接、空气输入通道与空气滤清器的空气输出口相连接。当起动发动机时燃气输入控制阀门的控制旋钮在发动机调速机构的驱动下带动燃气输入控制阀门把燃气输入通道打开、此时燃气由燃气输入控制阀门的燃气输入通道进入燃气压力室和燃气通道内并产生与燃气减压阀输出相同的燃气压力、与此同时随着发动机转动时进气门打开、混合气压力室内的空气由混合气压力通道进入混合区经怠速量孔及混合气输出通道进入发动机而使得燃气压力室产生负压力并同时作用于上膜片及上膜片组件的底面和下膜片及下膜片组件的顶面、并者混合气压力室内的负压力在发动机进气的作用下继续增大、为此：把上弹簧的弹力设定大于下弹簧的弹力以使得上膜片和上膜片组件在自身的重力和燃气压力室的燃气压力和混合气压力室的负压力及下活塞自身的重力的共同对下活塞产生的向下作用力超过下弹簧的最大弹力、使得上膜片和上膜片组件及下活塞在空气输入量孔和燃气输入量孔没有打开之前向下运动压缩下弹簧全部打开混合气输出量孔、同时随着发动机的进气使得混合气压力室的负压力和大气压力室的大气压力共同作用于下膜片和下膜片组件所产生向上的作用力大于上弹簧的自身重力和弹力及下膜片和下膜片组件及上活塞的自身重力对上活塞的共同向下作用力时、下膜片和下膜片组件带动上活塞向上运动压缩上弹簧并同步打开空气输入量孔和燃气输入量孔、此时空气由空气输入量孔进入混合区、燃气由燃气压力室经过燃气通道由燃气输入量孔进入混合区并在混合区内和空气合成混合气后从怠速量孔和混合气输出量孔经混合气输出通道进入发动机、同时随着空气和燃气的进入使得混合区内的混合气负压力减小并通过混合气压力通道使得混合气压力室内的负压力跟着减小并使得混合气压力室内负压力和大气压力室的大气压力共同作用于下膜片及下膜片组件所产生的向上作用力跟着减小、最后等于上弹簧的自身重力和弹力及下膜片和下膜片组件和上活塞的自身重力共同作用于下膜片和下膜片组件向下作用力、使得下膜片和下膜片组件和上活塞停止运动、同时混合区内的负压力稳定在一定的范围内、此时由于发动机在起动时其调速机构是处于发动机超负荷工况时的工作状态并驱动控制旋钮把燃气阀门打开至最大、因此：根据燃气减压阀输出的燃气压力设定空气输入量孔和燃气输入量孔的比例为发动机超负荷时所需要动力性浓度混合气空燃比的比例、因此发动机起动时空气和燃气在混合区内混合成动力性浓度的混合气，当发动机处于超负荷工况时转速下降同时在单位时间内进气量减少导致混合区内负压力减小并通过混合气压力通道使得混合气压力室的负压力也跟着减小、因此造成混合气压力室内负压力和大气压力室的大气压力共同作用于下膜片和下膜片组件所产生向上的作用力小于上弹簧的最大弹力和自身重力及下膜片和下膜片组件及上活塞的自身重力共同作用于下膜片及下膜片组件的向下作用力、此时下膜片及下膜片组件和上活塞向下运动释放上弹簧并同步关小空气输入量孔和燃气输入量孔、同时由于空气输入量孔和燃气输入量孔的关小混合区内的负压力得到恢复并通过混合气压力通道使得混合气压力室内的负压力也得到恢复并使得混合气压力室内的负压力和大气压力室的大气压力共同作用于下膜片和下膜片组件的向上作用力等于上弹簧的自身重力和弹力及下膜片和下膜片组件及上活塞的自身重力共同作用于下膜片和下膜片组件的向下作用力、此时下膜片及下膜片组件和上活塞停止运动、同时发动机转速得到稳定、同时由于发动机处于超负荷工况其调速机构驱动燃气输入控制阀门的控制旋钮把燃气阀门全部打开使得燃气压力室和燃气通道的燃气压力等于燃气减压阀输出的燃气压力、并使得上燃气压力室的燃气压力和混合气压力室的负压力共同作用于上膜片和上膜片组件产生的向下作用力及下活塞自身重力和上膜片及上膜片组件的自身重力的共同向下作用力超过下弹簧的最大弹力、此时下膜片和下膜片组件和下活塞向下运动压缩下弹簧全部打开混合气输出量孔、与此同时由于空气输入量孔和燃气输入量孔的比例是根据燃气减压阀输出的燃气压力设定为发动机超负荷工况时需要的动力性浓度混合气时的比例、因此由燃气输入量孔进入混合区的燃气在混合区内和空气合成的混合气为动力性浓度的混合气，当发动机处于满负荷工况时转速升高在单位时间内进气量增大、这时发动机调速机构驱动控制旋钮关小燃气阀门的开度使得燃气压力室和燃气通道的燃气压力小于燃气减压阀输出的燃气压力、此时燃气压力室内的燃气压力和混合气压力室的负压力共同作用于上膜片和上膜片组件的向下作用力和上膜片及上膜片组件的自身重力和下活塞的自身重力的共同向下的作用力等于下弹簧的最大弹力而处于静止状态、同时下活塞处于压缩下弹簧全部打开混合气输出量孔的静止状态、与此同时由于发动机转速升高在单位时间内进气量增大使得混合区内负压力跟着增大并通过混合气压力通道使得混合气压力室内的负压力也跟着增大、最后使得下膜片和下膜片组件自身重力及上活塞重力及上弹簧的自身重力和弹力的共同作用于下膜片和下膜片组件的向下作用力小于混合气压力室的负压力和大气压力室大气压力共同作用于下膜片及下膜片组件的向上作用力、而使得下膜片和下膜片组件带动上活塞向上运动压缩上弹簧继续打开空气输入量孔和燃气输入量孔直至混合区内由于空气输入量孔和燃气输入量孔的继续打开负压力得到恢复才停止运动、此时发动机转速得到稳定、同时发动机调速机构停止驱动燃气输入控制阀门的控制旋钮、与此同时由于燃气压力室和燃气通道内的燃气压力小于燃气减压阀输出的燃气压力、因此由燃气输入量孔进入混合区的燃气流量在单位时间内得到减小并在混合区内和空气合成的混合气为动力性和经济性兼容的浓度混合气，当发动机轻负荷时、发动机转速进一步升高、发动机进气量在单位时间内进一步增大、这时发动机调速机构驱动燃气输入控制阀门的控制旋钮进一步关小燃气输入控制阀门的开度使得燃气压力室和燃气通道内的燃气压力进一步小于燃气减压阀输出的燃气压力、于是燃气压力室内的燃气压力和混合气压力室的负压力共同作用于上膜片和上膜片组件的向下作用力和上膜片和上膜片组件的自身重力和下活塞自身重力共同作用于下活塞的向下作用力小于下弹簧的最大弹力、为此上膜片和上膜片组件带动下活塞向上运动释放下弹簧并关小混合气输出量孔使得发动机进气量在单位时间内受到限制而减小、最后使得发动机转速恢复到原来的水平、同时发动机调速机构停止驱动控制调旋钮、此时由于发动机进气量在单位时间内减小使得混合区内的负压力跟着减小、并通过混合气压力通道使得混合气压力室的负压力也跟着减小、因此混合气压力室内的负压力和大气压力室的大气压力共同作用于下膜片和下膜片组件的向上作用力小于下膜片及下膜片组件自身重力及上活塞自身重力及上弹簧自身重力和弹力的共同作用于下膜片和下膜片组件的向下作用力、因此上膜片和上膜片组件推动上活塞向下运动释放上弹簧并同步关小空气输入量孔和燃气输入量孔直至混合区内负压力由于空气输入量孔和燃气输入量孔的关小得到恢复而停止运动、此时发动机转速得到稳定、同时时由于燃气压力室和燃气通道内的燃气压力进一步小于减压阀输出的燃气压力使得由燃气输入量孔进入混合区的燃气流量在单位时间内得到进一步减小、此时燃气和空气在混合区内合成的混合气为经济性浓度混合气。