一种喷射器装置、喷射器装置控制方法及车辆与流程

1.本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种喷射器装置、喷射器装置控制方法及车辆。


背景技术：

2.随着化石燃料等不可再生能源即将面临枯竭的危险，特别是对环境的影响不容忽视，因此开发和利用新能源成为越来越迫切的要求。氢气作为一种新能源，在氢气燃料的使用过程中，燃料电池供氢系统为了向燃料电池堆提供氢气，需要用到喷氢阀，对进入燃料电池堆的氢气量进行调节，以满足燃料电池不同功率的需求。
3.现有的喷氢阀中，在阀体上设置有电磁线圈，该电磁线圈能够产生电磁吸力，吸引阀芯移动至相应位置，阀芯和阀体通过复位弹簧进行连接，在持续通入的氢气压力较大时，阀芯在电磁线圈的作用下向下移动以打开喷氢阀进行喷射氢气，复位弹簧被拉长。但是，电磁线圈为开关式电磁线圈，用于控制喷氢阀的气体喷射，无法调节喷氢阀的气体喷射流量，同时，向喷氢阀持续通入氢气一定的时间后，由于通入的氢气压力较大，位于阀芯上端面的氢气气压远大于弹簧的作用力，会导致阀芯无法向上移动而无法关闭喷氢阀的气道。
4.因此，亟需一种喷射器装置、喷射器装置控制方法及车辆，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.根据本发明的一个方面，本发明提供一种喷射器装置，能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，满足供氢系统不同功率的需求，能够克服阀芯上端面较大的气体压力使阀芯向上移动并封堵通孔。
6.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明采用以下技术方案：
7.一种喷射器装置，包括：
8.阀体，具有第一腔室和第二腔室，所述阀体的外周面开设有环形凹槽，所述环形凹槽的槽深沿第一方向逐渐减小，所述阀体上设置有进气孔和出气孔，所述进气孔与所述第一腔室连通设置，所述出气孔与所述第二腔室连通设置；
9.阀座，设置于所述第一腔室和所述第二腔室之间，所述阀座具有通孔；
10.阀芯组件，包括位于所述第一腔室内的动铁芯和位于所述第二腔室内的阀芯，所述阀芯设置于所述阀座的下方，所述动铁芯的一端滑动穿设于所述通孔并连接于所述阀芯，所述阀芯用于封堵所述通孔；
11.第一电磁线圈，套设于所述阀体，所述第一电磁线圈能够驱动所述动铁芯沿所述第一方向向上滑动以使所述阀芯能够封堵所述通孔，所述通孔处于关闭状态；
12.第二电磁线圈，套设于所述阀体，所述第二电磁线圈位于所述环形凹槽的开口上，所述第二电磁线圈能够驱动所述动铁芯沿所述第一方向向下滑动以使所述阀芯远离所述通孔，所述通孔处于打开状态，所述第一腔室与所述第二腔室连通，以使气体依次通过所述第一腔室、所述通孔、所述第二腔室和所述出气孔。
13.优选地，所述动铁芯与所述阀体的顶端沿所述第一方向间隔设置。
14.优选地，所述喷射器装置还包括外壳，所述外壳可拆卸连接于所述阀体，所述外壳用于罩设所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈。
15.优选地，所述通孔的内径大于所述动铁芯细长杆部的外径且小于所述阀芯端部的直径。
16.优选地，所述喷射器装置还包括弹性件，所述弹性件套设于所述阀芯上，所述弹性件的一端设置于所述阀体的底端，所述弹性件的另一端抵紧于所述阀芯，当所述阀芯关闭所述通孔时，所述弹性件处于压缩状态。
17.优选地，所述阀芯上设置有密封件，当所述阀芯关闭所述通孔时，所述密封件夹设于所述阀芯与所述阀座之间。
18.根据本发明的另一个方面，提供一种喷射器装置控制方法，通过上述喷射器装置的实施，所述喷射器装置控制方法包括：
19.s100：当所述阀体未通入气体时，所述第一电磁线圈和所述第二电磁线圈默认断电，所述阀芯封堵于所述通孔，所述通孔处于所述关闭状态；
20.s200：当所述阀体通入气体后，先将所述第一电磁线圈断电，再将所述第二电磁线圈通电，所述阀芯沿所述第一方向向下滑动，所述通孔处于所述打开状态，气体依次通过所述第一腔室、所述通孔、所述第二腔室和所述出气孔；
21.s300：所述第一电磁线圈通电，所述第二电磁线圈断电，所述动铁芯在所述第一电磁线圈的磁吸作用下沿所述第一方向向上滑动，直至所述阀芯抵紧于所述阀座，以使所述通孔处于所述关闭状态。
22.优选地，所述喷射器装置控制方法中s200具体为：
23.s210：所述第一电磁线圈断电，气体压力作用在所述阀芯的上端面，以使所述阀芯与所述阀座分离；
24.s220：所述第二电磁线圈通电，所述动铁芯在所述第二电磁线圈的磁吸作用下沿第一方向向下滑动，所述阀芯与所述阀座之间的间距能够自由调节，所述阀芯处于所述打开状态，所述第一腔室与所述第二腔室连通，位于所述第一腔室的气体依次通过所述通孔、所述第二腔室和所述出气孔。
25.优选地，还包括位于s100和s200之间的：
26.s110：所述第一电磁线圈通电，再向所述第一腔室通入气体，所述动铁芯在所述第一电磁线圈的磁吸作用下能够使所述阀芯抵紧于所述阀座，所述通孔保持所述关闭状态。
27.根据本发明的又一个方面，提供一种车辆，包括上述的喷射器装置。
28.本发明的有益效果为：
29.本发明提供的一种喷射器装置，该喷射器装置中阀体的外周面开设有环形凹槽，阀体上设置有进气孔和出气孔，进气孔与第一腔室连通设置，出气孔与第二腔室连通设置。阀座具有通孔，第一腔室的气体通过该通孔能够进入到第二腔室内。阀芯组件包括位于第一腔室内的动铁芯和位于第二腔室内的阀芯，阀芯设置于阀座的下方，动铁芯的一端滑动穿设于通孔并连接于阀芯，阀芯能够沿竖直方向滑动并用于封堵通孔。第一电磁线圈套设于阀体，第一电磁线圈通电以获得磁力，能够克服阀芯上端面较大的气体压力，使喷射器装置能够应用于进气压力较大的工况，进而阀芯能够在第一电磁线圈的作用下沿第一方向向
上移动并封堵通孔，以使第一腔室和第二腔室分隔开。第二电磁线圈套设于阀体，第二电磁线圈位于环形凹槽的开口上，可通过改变通入电流的大小来调节阀芯打开通孔的开度，能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，可应用于供氢系统需要较大气体流量的高负荷工况，第二电磁线圈能够驱动动铁芯沿第一方向向下滑动以使阀芯远离通孔，通孔处于打开状态，并根据供氢系统的不同工况提供相应的氢气量，满足不同功率的需求，第一腔室与第二腔室连通，以使气体依次通过第一腔室、通孔、第二腔室和出气孔，为燃料电池汽车的供氢系统提供满足不同工况需求的氢气，并且在较高气体压力的高负荷工况下能够实现气体喷射流量的比例控制以及阀芯能够在第一电磁线圈的作用下将通孔封堵，响应速度快。
30.本发明提供的一种喷射器装置控制方法，当阀体未通入气体时，第一电磁线圈和第二电磁线圈默认断电，阀芯封堵于通孔，通孔处于关闭状态。当阀体通入气体后，先将第一电磁线圈断电，再将第二电磁线圈通电，阀芯沿第一方向向下滑动，通孔处于打开状态，气体依次通过第一腔室、通孔、第二腔室和出气孔。第一电磁线圈通电，第二电磁线圈断电，动铁芯在第一电磁线圈的磁吸作用下沿第一方向向上滑动，直至阀芯抵紧于阀座，以使通孔处于关闭状态。第二电磁线圈能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，可应用于供氢系统需要较大气体流量的高负荷工况，并根据供氢系统的不同工况提供相应的氢气量，满足不同功率的需求。
31.本发明提供的一种车辆，包括上述的喷射器装置，喷射器装置安装在燃料电池汽车的供氢系统上，车辆通过喷射器装置能够克服阀芯上端面较大的气体压力，使喷射器装置能够应用于进气压力较大的工况，进而阀芯能够在第一电磁线圈的作用下沿第一方向向上移动并封堵通孔，提高阀芯关闭通孔的响应速度，同时，能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，为燃料电池汽车的供氢系统提供满足不同工况需求的氢气。
附图说明
32.图1为本发明实施例中喷射器装置处于关闭状态下的结构示意图；
33.图2为本发明实施例中喷射器装置处于打开状态下的结构示意图；
34.图3为本发明实施例中喷射器装置控制方法的流程图。
35.附图标记：
36.1、阀体；11、第一腔室；12、第二腔室；13、环形凹槽；14、进气孔；15、出气孔；
37.2、阀座；21、通孔；
38.3、阀芯组件；31、动铁芯；32、阀芯；
39.4、第一电磁线圈；
40.5、第二电磁线圈；
41.6、外壳；
42.7、弹性件；
43.8、密封件。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便
于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
45.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
48.实施例一
49.现有的喷氢阀中，在阀体上设置有电磁线圈，该电磁线圈能够产生电磁吸力，吸引阀芯移动至相应位置，阀芯和阀体通过复位弹簧进行连接，在持续通入的氢气压力较大时，阀芯在电磁线圈的作用下向下移动以打开喷氢阀进行喷射氢气，复位弹簧被拉长。但是，电磁线圈为开关式电磁线圈，用于控制喷氢阀的气体喷射，无法调节喷氢阀的气体喷射流量，同时，向喷氢阀持续通入氢气一定的时间后，由于通入的氢气压力较大，位于阀芯上端面的氢气气压远大于弹簧的作用力，会导致阀芯无法向上移动而无法关闭喷氢阀的气道。对此，本实施例提供了一种喷射器装置，能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，满足供氢系统不同功率的需求，能够克服阀芯上端面较大的气体压力使阀芯向上移动并封堵通孔。
50.如图1-图2所示，在本实施例中，提供了一种喷射器装置，该喷射器装置包括阀体1、阀座2、阀芯组件3、第一电磁线圈4以及第二电磁线圈5。其中，阀体1具有第一腔室11和第二腔室12，能够容纳气体并向燃料电池汽车的供氢系统提供氢气。阀体1的外周面开设有环形凹槽13，环形凹槽13的槽深沿第一方向逐渐减小，第一方向为ab方向，即环形凹槽13沿图中ab方向的横截面面积逐渐变小，用于隔磁。阀体1上设置有进气孔14和出气孔15，可选地，进气孔14和出气孔15的数量均为多个，以增大喷射器装置的进气量和出气量，进气孔14与第一腔室11连通设置，出气孔15与第二腔室12连通设置。阀座2设置于第一腔室11和第二腔室12之间，且固定连接于阀体1，阀座2具有通孔21，第一腔室11的气体通过该通孔21能够进入到第二腔室12内。阀芯组件3包括位于第一腔室11内的动铁芯31和位于第二腔室12内的阀芯32，阀芯32设置于阀座2的下方，动铁芯31的一端滑动穿设于通孔21并连接于阀芯32，阀芯32能够沿竖直方向滑动并用于封堵通孔21。第一电磁线圈4为开关式电磁铁，第一电磁线圈4套设于阀体1，第一电磁线圈4通电以获得磁力，第一电磁线圈4能够驱动动铁芯31沿第一方向向上滑动以使阀芯32能够封堵通孔21，此时通孔21处于关闭状态，第一电磁线圈4对应阀体1位置的壁厚较薄，有利于增大磁力，从而提高阀芯32关闭通孔21的响应速度，并
且能够克服阀芯32上端面较大的气体压力，使喷射器装置能够应用于进气压力较大的工况，进而阀芯32能够在第一电磁线圈4的作用下沿第一方向向上移动并封堵通孔21，以使第一腔室11和第二腔室12分隔开。第二电磁线圈5套设于阀体1，第二电磁线圈5位于环形凹槽13的开口上，第二电磁线圈5为比例式，环形凹槽13的横截面面积沿第一方向逐渐变小，使第二电磁线圈5的电流与磁力具有线性关系，可通过改变通入电流的大小来调节阀芯32打开通孔21的开度，能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，可应用于供氢系统需要较大气体流量的高负荷工况，第二电磁线圈5能够驱动动铁芯31沿第一方向向下滑动以使阀芯32远离通孔21，通孔21处于打开状态，并根据供氢系统的不同工况提供相应的氢气量，满足不同功率的需求，第一腔室11与第二腔室12连通，以使气体依次通过第一腔室11、通孔21、第二腔室12和出气孔15，为燃料电池汽车的供氢系统提供满足不同工况需求的氢气，并且在较高气体压力的高负荷工况下能够实现气体喷射流量的比例控制以及阀芯32能够在第一电磁线圈4的作用下将通孔21封堵，响应速度快。
51.进一步地，继续参照图1-图2，动铁芯31与阀体1的顶端沿第一方向间隔设置。具体地，当通孔21处于关闭状态时，动铁芯31距离阀体1的顶端有一定的间隔，可以防止动铁芯31与阀体1完全吸合，从而影响动铁芯31沿第一方向向下滑动的释放灵敏度。
52.进一步地，继续参照图1-图2，喷射器装置还包括外壳6，外壳6可拆卸连接于阀体1，外壳6用于罩设第一电磁线圈4和第二电磁线圈5。具体地，外壳6与阀体1围设成两个环形腔，用于放置第一电磁线圈4和第二电磁线圈5，外壳6具有内螺纹，阀体1具有外螺纹，外壳6与阀体1螺纹配合，外壳6可拆卸以便于对第一电磁线圈4和第二电磁线圈5进行检修和更换，操作简便。
53.进一步地，继续参照图1-图2，通孔21的内径大于动铁芯31细长杆部的外径且小于阀芯32端部的直径。具体地，阀芯32的最大直径要大于通孔21的内径，从而避免阀芯32在封堵通孔21时漏气，密封效果好，另外，通孔21用于气体的流通，动铁芯31的外径要小于通孔21的内径，减小对通孔21气体流通截面的影响。
54.进一步地，继续参照图1-图2，喷射器装置还包括弹性件7，弹性件7套设于阀芯32上，弹性件7的一端设置于阀体1的底端，弹性件7的另一端抵紧于阀芯32，弹性件7对阀芯32施加以促使喷射器装置关闭的力，即阀芯32在弹性件7和第二电磁线圈5的作用下封堵通孔21，当阀芯32关闭通孔21时，弹性件7处于压缩状态。
55.进一步地，继续参照图1-图2，阀芯32上设置有密封件8，当阀芯32关闭通孔21时，密封件8夹设于阀芯32与阀座2之间。具体地，阀芯32的上端面设置有密封件8，密封件8由弹性材料制成，在通孔21处于关闭状态时，阀芯32抵紧于阀座2，密封件8用于减缓阀芯32对阀座2的撞击和磨损，并保证通孔21的密封性能。
56.实施例二
57.本实施例提供一种喷射器装置控制方法，如图3所示，通过上述喷射器装置的实施，该喷射器装置控制方法包括：
58.s100：当阀体1未通入气体时，第一电磁线圈4和第二电磁线圈5默认断电，阀芯32封堵于通孔21，通孔21处于关闭状态。
59.喷射器装置在未通气的状态下，第一腔室11和第二腔室12的内部均为大气压力且两者没有压差，阀芯32在弹簧力的作用下抵紧在阀座2上并封堵通孔21，保持通孔21处于关
闭状态。
60.s110：第一电磁线圈4通电，再向第一腔室11通入气体，动铁芯31在第一电磁线圈4的磁吸作用下能够使阀芯32抵紧于阀座2，通孔21保持关闭状态。
61.当喷射器装置通气后，第一腔室11与外接气源连通，外接气源提供源源不断的氢气，氢气从进气孔14进入至第一腔室11，第一电磁线圈4通电，第二电磁线圈5仍处于断电状态，在进气压力增大之前就对第一电磁线圈4进行通电，防止通孔21先被打开再关闭而导致不必要的泄漏。当氢气的工作压力较大时，即燃料电池汽车供氢系统处于高负荷工况，阀芯32上端面受到的气体作用力要远大于弹簧力，动铁芯31受到第一电磁线圈4的磁吸力，此时磁吸力和弹簧力的合力要大于气体作用力，通孔21始终为关闭状态。
62.s200：当阀体1通入气体后，先将第一电磁线圈4断电，再将第二电磁线圈5通电，阀芯32沿第一方向向下滑动，通孔21处于打开状态，气体依次通过第一腔室11、通孔21、第二腔室12和出气孔15。
63.具体地，s200包括步骤s210-s220。
64.s210：第一电磁线圈4断电，气体压力作用在阀芯32的上端面，以使阀芯32与阀座2分离。
65.当喷射器装置需要对供氢系统进行供气时，先对第一电磁线圈4断电，断电后，第一腔室11内的气体压力位于阀芯32的上端面并驱使阀芯32沿第一方向向下滑动，通孔21被打开，第一腔室11和第二腔室12相连通，第二腔室12内的气体压力升高，而阀芯32上端面由于气体减少而受到的气压减小，则阀芯32上下端面受到的气体压力会趋于平衡，能够满足喷射器装置磁力较小的要求。
66.s220：第二电磁线圈5通电，动铁芯31在第二电磁线圈5的磁吸作用下沿第一方向向下滑动，阀芯32与阀座2之间的间距能够自由调节，阀芯32处于打开状态，第一腔室11与第二腔室12连通，位于第一腔室11的气体依次通过通孔21、第二腔室12和出气孔15。
67.对第二电磁线圈5通入固定电流，动铁芯31受到向下作用的力，当磁力与弹簧力以及气体不平衡力保持平衡时，使阀芯32能够稳定在第二腔室12的某一位置上，从而喷射器装置能够对供氢系统提供固定气体流量的氢气。
68.s300：第一电磁线圈4通电，第二电磁线圈5断电，动铁芯31在第一电磁线圈4的磁吸作用下沿第一方向向上滑动，直至阀芯32抵紧于阀座2，以使通孔21处于关闭状态。
69.通过改变施加在第二电磁线圈5上的电流大小改变动铁芯31受到的磁力，可以改变阀芯32的行程并调节阀芯32的开度大小，从而改变喷射器装置的气体喷射流量大小，在喷射器装置持续对供氢系统供气过程中，不需要对第一电磁线圈4通电，需要对第二电磁线圈5通电，由于采用pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)的驱动方式，且等效电流较小，因此不会产生较大的热量，可靠性高，需要喷射器装置停止供气时，第二电磁线圈5断电，将第一电磁线圈4通电，动铁芯31芯在第一电磁线圈4的磁吸作用下沿第一方向向上滑动，直至阀芯32抵紧于阀座2，可以提高喷射器装置关阀的响应速度。因为喷射器装置可以对氢气的流量实现无级调节，因此在工作工程中需要完全停止供气的情况并不多，因此对第一电磁线圈4持续供电的情况也相应不多，不会造成发热严重，能耗过大。
70.本实施例提供的喷射器装置控制方法，当阀体1未通入气体时，第一电磁线圈4和第二电磁线圈5默认断电，阀芯32封堵于通孔21，通孔21处于关闭状态。当阀体1通入气体
后，先将第一电磁线圈4断电，再将第二电磁线圈5通电，阀芯32沿第一方向向下滑动，通孔21处于打开状态，气体依次通过第一腔室11、通孔21、第二腔室12和出气孔15。第一电磁线圈4通电，第二电磁线圈5断电，动铁芯31在第一电磁线圈4的磁吸作用下沿第一方向向上滑动，直至阀芯32抵紧于阀座2，以使通孔21处于关闭状态。第二电磁线圈5能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，可应用于供氢系统需要较大气体流量的高负荷工况，并根据供氢系统的不同工况提供相应的氢气量，满足不同功率的需求，第一腔室11与第二腔室12连通，以使气体依次通过第一腔室11、通孔21、第二腔室12和出气孔15，为燃料电池汽车的供氢系统提供满足不同工况需求的氢气，并且在较高气体压力的高负荷工况下能够实现气体喷射流量的比例控制以及阀芯32能够在第一电磁线圈4的作用下将通孔21封堵，响应速度快。
71.实施例三
72.本实施例提供一种车辆，包括上述的喷射器装置，车辆为燃料电池汽车，喷射器装置安装在燃料电池汽车的供氢系统上，车辆通过喷射器装置能够克服阀芯32上端面较大的气体压力，使喷射器装置能够应用于进气压力较大的工况，进而阀芯32能够在第一电磁线圈4的作用下沿第一方向向上移动并封堵通孔21，提高阀芯32关闭通孔21的响应速度，同时，能够对进入的氢气量进行精准的比例调节，为燃料电池汽车的供氢系统提供满足不同工况需求的氢气。
73.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。