一种大流量氢喷射器制造技术

本发明专利技术涉及氢喷射器领域，公开了一种大流量氢喷射器，包括阀体和驱动件，阀体上设有进气口、出气口和内腔，内腔内滑动连接有活塞，活塞上设有阀杆，阀杆穿出阀体和驱动件连接，活塞将内腔分为上内腔和下内腔，下内腔内设有导流件，进气口、下内腔和出气口连通，当活塞向下移动后和导流件接触，进气口和出气口不再连通。以满足对瞬态工况响应速度和流量要求的需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种大流量氢喷射器


[0001]本专利技术涉及氢喷射器领域，具体涉及一种大流量氢喷射器。

技术介绍

[0002]根据现有的技术，重型燃料电池汽车一般采用混合动力的模式，由燃料电池和动力电池一起为驱动电机提供电能。由于动力电池的充、放电速度快，即使在氢燃料电池发动机输出功率变化较慢的条件下，混合动力系统也能够适应重型燃料电池汽车对功率快速变化的需求。对重型氢燃料电池汽车的供氢系统来说，就是要求供氢的流量要大，但对流量的变化速度要求不高。
[0003]氢燃料电池发动机对氢气的纯度有很高的要求，达到99.99％。氢气中不能含有润滑油，与氢气接触的材料不能与氢气发生化学反应，导致污染氢气，也不能发生氢脆现象。
[0004]目前氢喷射器主要有两种结构型式，一种是直动式，一种是比例阀式。
[0005]直动式氢喷射器通过针阀的打开
‑
关闭
‑
打开
‑
关闭这种循环来控制氢气的流量。针阀高频率运动，会对阀座产生冲击磨损，阀杆和阀套也会产生磨损，导致对氢气的密封性变差，即直动式氢喷射器的可靠性较差(特别是在无润滑油的条件下)。在针阀直径(对应喷孔直径)较大的条件下，由于针阀的质量较大，针阀落座时对阀座的冲击力较大，在针阀落座次数不是很多的情况下，阀座就很容易被损坏。因此，直动式氢喷射器的针阀直径通常较小(例如直径2mm)，喷射的氢气量较小，需要多个直动式氢喷射器一起工作，才能满足大功率氢燃料电池发动机对氢气流量的要求。
[0006]比例阀式氢喷射器是通过调节作用在针阀上电磁力使针阀停在某个位置，从而改变氢气的流量。针阀需要电磁力来保持在某个位置。针阀直径越大，需要的电磁力就越大。相同流量截面下，相应速度更慢。
[0007]现有的氢燃料系统主要为增程式，而随着时代发展，未来氢燃料系统发展以全功率为主，有瞬态工况，功率随汽车运行状态不断变化，对响应速度和流量要求更高。因此，如何使喷射器满足对瞬态工况的需求，是未来研究的当务之急。

技术实现思路

[0008]本专利技术意在提供一种大流量氢喷射器，以满足对瞬态工况响应速度和流量要求的需求。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种大流量氢喷射器，包括阀体和驱动件，阀体上设有进气口、出气口和内腔，内腔内滑动连接有活塞，活塞上设有阀杆，阀杆穿出阀体和驱动件连接，活塞将内腔分为上内腔和下内腔，下内腔内设有导流件，进气口、下内腔和出气口连通，当活塞向下移动后和导流件接触，进气口和出气口不再连通。
[0010]本方案的有益效果为：
[0011]1.氢气依次经过进气口、下内腔和出气口，通过驱动件驱动活塞在内腔内滑动，改变活塞和导流件之间的距离，从而改变流通截面大小，进而达到控制氢气流量的目的。
[0012]2.现有技术中，活塞通常作为气泵的构件，为气体提供动力；而本方案中，另辟蹊径，使用活塞来对流量进行调节，并能达到效果3、4的效果。
[0013]3.只需增大活塞和导流件的间距，即可加大流量，活塞截面越大，流量变化越快，响应及时，满足瞬时工况的响应速度需求。
[0014]4.可根据实际需求改变进气口和内腔的尺寸，能够满足对大流量的需求。
[0015]进一步，导流件为圆柱体，导流件下端和内腔下侧连接，进气口高度和导流件底部等高，导流件上设有竖向孔，进气口、下内腔、竖向孔上端、竖向孔下端和出气口依次连通。如此设置，有以下效果：
[0016]1.本方案借鉴了液体控制流量的方式，通过截面大小控制流量，但由于氢气的能量密度较小，仅通过截面增大，无法立刻使气体流量增大，因此本方案设置活塞，当活塞向上移动时，将下内腔的气体往上抽，从而使气体到达竖向孔上端，然后气体通过竖向孔进入出气口，进而达到瞬间增大氢气流量的效果，以满足瞬态工况对流量的需求。
[0017]2.活塞将气体往上抽的时候，气体流量加大，为防止氢气泄漏污染环境，需要做好密封；而本方案中，除常规的密封措施外，活塞将内腔分为上内腔和下内腔，当活塞向上移动时，上内腔空间变小，空气密度变大，下内腔内的气压低于上内腔内的气压，因此下内腔内的氢气不会泄漏到上内腔内。
[0018]进一步，导流件位于下内腔中心，导流件和阀体之间为环形空间，导流件下方水平设有出气通道，竖向孔和出气通道中部垂直连接，出气通道端部和出气口连接。如此设置，有以下效果：
[0019]1.正常情况下，氢气从进气口进入，通过下内腔靠近进气口一侧，然后进入竖向孔，下内腔远离进气口一侧的氢气流速较慢，作为储备流量；当活塞向上滑动时，下内腔内靠近进气口和远离进气口的氢气同时被活塞向上抽起，以满足瞬态工况对流量的需求。
[0020]2.同理，出气通道远离出气口一端的氢气，也能作为储备流量。
[0021]进一步，导流件上端外侧设有环形切口。如此设置，当活塞向上滑动时，氢气也向上流动，由于环形切口的设置，氢气靠近导流件一侧空间变大，氢气流速减缓，远离导流件一侧氢气流速不变，形成气流转弯的效果，使起流转向快速流进竖向孔内，避免影响氢气流速；若起流直接和活塞碰撞后转向流入竖向孔内，则动能损失，流速减缓，无法满足瞬态工况对流量的需求。
[0022]进一步，活塞上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈。如此设置，加强活塞和阀体之间的密封，防止氢气泄漏污染环境。
[0023]进一步，阀体外设有支架，驱动件设置在支架上，阀体还包括上盖板，阀杆上端穿过上盖板和驱动件连接，驱动件为直线电机。如此设置，有以下效果：
[0024]1.在直线电机轴的驱动下，阀杆带动活塞上下移动，从而改变阀体内腔的通流面积。在进气压力一定的条件下，氢喷射器的流量与内腔内的通流面积成线性关系，流量易于控制，并且可连续调节。
[0025]2.由于直线电机轴的位置精度高，因此氢喷射器流量的控制精度高。
[0026]进一步，盖板采用6061铝合金制造，盖板和阀杆接触的部分抛光到镜面状态，减少两者之间的间隙。如此设置，有以下效果：
[0027]1.与氢气接触的材料不能与氢气发生化学反应，导致污染氢气，也不能发生氢脆
现象，而6061铝合金符合以上要求。
[0028]2.盖板和阀杆接触的部分抛光到镜面状态，减少两者之间的间隙，提高对氢气的密封性。
[0029]进一步，导流件为隔板，导流件隔断下内腔下部，进气口高度和导流件底部对齐，导流件一侧和进气口连通，导流件另一侧和出气口连通。如此设置，通过侧盖板对阀体侧面进行密封，
[0030]进一步，导流件为隔板，导流件隔断下内腔下部，进气口高度和导流件底部等高，导流件一侧和进气口连通，导流件另一侧和出气口连通。如此设置，相较于在导流件上设置竖向孔，本方案结构简单，易于加工，也易于检修和替换。
附图说明
[0031]图1为实施例1的剖视图；
[0032]图2为实施例1的阀杆位移－通流面积－氢气流量关系图；
[0033]图3为实施例2的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大流量氢喷射器，其特征在于：包括阀体和驱动件，阀体上设有进气口、出气口和内腔，内腔内滑动连接有活塞，活塞上设有阀杆，阀杆穿出阀体和驱动件连接，活塞将内腔分为上内腔和下内腔，下内腔内设有导流件，进气口、下内腔和出气口连通，当活塞向下移动后和导流件接触，进气口和出气口不再连通。2.根据权利要求1所述的一种大流量氢喷射器，其特征在于：导流件为圆柱体，导流件下端和内腔下侧连接，进气口高度和导流件底部等高，导流件上设有竖向孔，进气口、下内腔、竖向孔上端、竖向孔下端和出气口依次连通。3.根据权利要求2所述的一种大流量氢喷射器，其特征在于：导流件位于下内腔中心，导流件和阀体之间的空间为环形空间，导流件下方设有水平设置的出气通道，竖向孔和出气通道中部垂直连接，出气通道端部和出...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛晓成，曾燃，张维东，唐再禹，刘瑶，王国华，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：