CN103016210A - 一种燃气发动机混合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发动机混合器技术领域，特别是涉及一种燃气发动机混合器，其包括空燃比控制电路、混合器主体和一体化节气门执行器；混合器主体包括混合器壳体和混合器芯子；混合器芯子包括入口芯子和出口芯子；混合器芯子设置于混合器壳体的内部，混合器芯子与混合器壳体之间形成环形空腔；入口芯子与出口芯子之间设置有环形凹槽，环形凹槽连通混合器芯子的内通道和环形空腔。本发明中入口芯子和出口芯子之间的环形凹槽能够有效缓冲燃气流速，保证燃气的供气通畅，增大了燃气与空气的混合面积，提高了燃气与空气混合气的均匀性；本发明通过一体化节气门执行器能控制进入混合器的燃气的流量。
Description
技术领域
本发明涉及发动机混合器技术领域，特别是涉及一种燃气发动机混合器。
背景技术
当今社会发展速度迅猛，能源消耗过快，因此人们已多方面开发可利用的能源。垃圾填埋气和煤层气由于均含有甲烷，而甲烷是一种可燃气体，因此可开发利用。另外，甲烷是一种温室气体，其温室效应是二氧化碳的21倍，因此垃圾填埋气和煤层气是不允许直接排放到空气中的。从能源利用和环境保护的角度出发，对垃圾填埋气和煤层气最好的处理方法是利用其来发电。然而垃圾填埋气和煤层气中甲烷浓度的变化范围大，一般在20%～90%之间变化，这种甲烷浓度的变化不但会造成发动机输出功率的变化，而且会使发动机产生严重的过热现象。同时，甲烷浓度的大范围变化还会影响发动机的运行稳定性，使得发动机的使用效率大打折扣，甚至使发动机无法正常安全运转。因此，在利用垃圾填埋气和煤层气时，需要对空燃比进行控制。
现有技术中，专利申请号为200910192673.0的中国发明专利，公开了一种能实现空燃比精确控制的燃气混合器。该燃气混合器包括空燃比控制电路、混合器主体、减速电机、控制棘轮、阀芯、阀芯导管，该燃气混合器是利用混合器主体中文丘里管的8个燃气进气孔实现燃气与空气的混合，其混合气的均匀性不够好。另外，该燃气混合器在运行的过程中不能控制燃气的流量。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处而提供一种燃气发动机混合器，该燃气发动机混合器能够提高燃气和空气的混合气的均匀性，且该燃气发动机混合器在运行的过程中能够控制燃气的流量。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
一种燃气发动机混合器，包括空燃比控制电路和混合器主体，还包括一体化节气门执行器；
所述空燃比控制电路与一体化节气门执行器连接；所述一体化节气门执行器与混合器主体连接；
所述混合器主体包括混合器壳体和混合器芯子；所述混合器芯子包括入口芯子和出口芯子；
所述混合器芯子设置于混合器壳体的内部，所述混合器芯子与混合器壳体之间形成环形空腔；
所述入口芯子与出口芯子之间设置有环形凹槽，所述环形凹槽连通所述混合器芯子的内通道和所述环形空腔。
所述环形凹槽由右凹槽和左凹槽组合形成，所述右凹槽设置于入口芯子的出口端，所述左凹槽设置于出口芯子的入口端；
所述右凹槽与所述左凹槽配合连接，且设置于混合器壳体的内部，所述右凹槽设置于入口芯子的出口端，所述左凹槽设置于出口芯子的入口端。
所述环形凹槽的间隙为3mm-5mm。
所述混合器壳体的上端面设置有燃气入口法兰，所述燃气入口法兰与环形空腔连通，所述燃气入口法兰与一体化节气门执行器连接。
所述一体化节气门执行器设置有连接法兰和节气门，所述节气门设置于所述连接法兰的侧面，并贯穿所述连接法兰，所述节气门与燃气入口法兰连通。
所述入口芯子的内通道入口处最外端的横截面面积是出口芯子的内通道出口处最外端的横截面面积的2倍。
所述入口芯子的内通道入口处联接有空气滤清器。
所述空燃比控制电路设置有空燃比目标值设置模块、空燃比检测模块、比较模块和控制器模块；
所述空燃比目标值设置模块和所述空燃比检测模块分别与所述比较模块连接，所述比较模块与所述控制器模块连接，所述控制器模块与所述一体化节气门执行器连接；
所述空燃比目标值设置模块根据燃气发电内燃机工况确定内燃机的空燃比目标值，所述空燃比检测模块检测得出当前内燃机工况中的空燃比实际值，所述比较模块将空燃比实际值与空燃比目标值进行比较，比较结果输送至控制器模块，所述控制器模块输出控制信号至一体化节气门执行器，一体化节气门执行器调节节气门的开度，进而控制进入混合器主体的燃气的流量。
所述空燃比控制电路还设置有甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元；
所述甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元分别与所述比较模块连接，所述甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元分别与所述控制器模块连接；
所述甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元对比较模块的比较结果进行修正后输送至控制器模块进行处理。
本发明的有益效果：本发明所述的一种燃气发动机混合器，包括空燃比控制电路、混合器主体和一体化节气门执行器；空燃比控制电路与一体化节气门执行器连接；一体化节气门执行器与混合器主体连接；混合器主体包括混合器壳体和混合器芯子；混合器芯子包括入口芯子和出口芯子；混合器芯子设置于混合器壳体的内部，混合器芯子与混合器壳体之间形成环形空腔；入口芯子与出口芯子之间设置有环形凹槽，环形凹槽连通所述混合器芯子的内通道和环形空腔。本发明中入口芯子和出口芯子之间的环形凹槽能够有效缓冲燃气流速，保证燃气的供气通畅，增大了燃气与空气的混合面积，提高了燃气与空气混合气的均匀性；本发明通过一体化节气门执行器能控制进入混合器的燃气的流量，从而使得本发明适用甲烷浓度变化范围大的燃气。
附图说明
图1是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的燃气发动机混合器的结构示意图。
图2是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的混合器主体的结构示意图。
图3是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的混合器主体的剖面示意图。
图4是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的混合器芯子的结构示意图。
图5是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的混合器芯子的另一角度的结构示意图。
图6是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的混合器壳体的剖面示意图。
图7是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的出口芯子的剖面示意图。
图8是本发明一种燃气发动机混合器的实施例1的入口芯子的剖面示意图。
图1至图8的附图标记：
101--空燃比控制电路、102--混合器主体、103--一体化节气门执行器、1--混合器壳体、2--混合器芯子、3--入口芯子、4--出口芯子、5--环形空腔、6--环形凹槽、7--右凹槽、8--左凹槽、9--燃气入口法兰、10--节气门、11--内六角螺钉、12--O形圈、13--O形圈、14—连接法兰、D—间隙。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1。
见图1至图8。本实施例的一种燃气发动机混合器，包括空燃比控制电路101、混合器主体102和一体化节气门执行器103；其中，空燃比控制电路是申请号为200920061138.7的中国实用新型专利中所述的空燃比控制电路。空燃比控制电路101根据发动机的实际运行情况和燃气浓度来控制一体化节气门执行器103，一体化节气门执行器103控制进入混合器主体102的燃气的流量。
混合器主体包括混合器壳体1和混合器芯子2；混合器芯子2设置于混合器壳体1的内部，混合器芯子2外侧的中部与混合器壳体1之间形成环形空腔5。
混合器芯子2包括入口芯子3和出口芯子4，入口芯子3和出口芯子4固定配合，入口芯子3和出口芯子4装配于所述混合器壳体1内，入口芯子3和出口芯子4的组合为一个文丘里管，混合器芯子2的内通道为中间小、两端大的变截面通道。入口芯子3和出口芯子4采用流线型的变截面内通道设计，入口芯子3的内通道空气入口处的横截面面积是出口芯子4的内通道混合气出口处的横截面面积的2倍，这样能使发动机的功率达到最佳效果。
入口芯子3与出口芯子4之间设置有环形凹槽6，环形凹槽6连通混合器芯子2的内通道和环形空腔5。在混合器壳体1设置有燃气入口法兰9，燃气入口法兰9与环形空腔5连通，燃气入口法兰9与一体化节气门执行器103之间通过螺栓固定。
环形凹槽6由右凹槽7和左凹槽8组合形成，右凹槽7设置于入口芯子3的出口端，左凹槽8设置于出口芯子4的入口端。本实施例中，右凹槽7和左凹槽8组合形成的环形凹槽6的间隙D为4mm。该环形凹槽6能够有效缓冲燃气的流速，保证供气通畅；另外，该环形凹槽6增大了燃气与空气的混合面积，同时，该环形凹槽6能够提高燃气和空气的混合气的均匀性。
本实施例中，出口芯子4由混合器壳体1的后端通过内六角螺钉11固定在混合器壳体1上，出口芯子4和混合器壳体1之间安装有O形圈12以防止气体泄露，入口芯子3由混合器壳体1的前端装入混合器壳体1内，入口芯子3和混合器壳体1之间安装有O形圈13以防止气体泄露。
一体化节气门执行器103设置有连接法兰14和节气门10，该节气门10设置于连接法兰14的侧面，并贯穿连接法兰14，该节气门10与燃气入口法兰9连通。燃气经过一体化执行器103进入混合器主体102的环形空腔5，一体化节气门执行器103根据空燃比控制电路101给出的信号来调节节气门10的开度大小，进而控制进入混合器主体102的燃气的流量。其中，进入混合器主体102的燃气的压力为零压。
本实施例中，调整为零压的燃气进入混合器主体102后，燃气会沿着环形空腔5上行，再经过环形凹槽6进入混合器芯子2，进而与空气实现混合。入口芯子3的内通道入口处联接有空气滤清器，空气先经过空气滤清器再进入入口芯子3，进入入口芯子3的空气则为清洁空气，清洁空气进入入口芯子3后与燃气进行混合。
空燃比控制电路101设置有空燃比目标值设置模块、空燃比检测模块、比较模块和控制器模块。空燃比目标值设置模块根据燃气发电内燃机工况确定内燃机的空燃比目标值，空燃比检测模块检测得出当前内燃机工况中的空燃比实际值，比较模块将空燃比实际值与空燃比目标值进行比较，比较结果输送至控制器模块，控制器模块输出控制信号至一体化节气门执行器103，一体化节气门执行器103调节节气门10的开度，进而控制进入混合器主体102的燃气的流量。
空燃比控制电路101还设置有甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元。通过甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元对比较模块的比较结果进行修正后输送至控制器模块进行处理。
实施例2。
本发明的一种燃气发动机混合器的实施例2，本实施例与实施例1的不同之处在于，右凹槽7和左凹槽8组合形成的环形凹槽6的间隙D为5mm。本实施例的其它结构及工作原理与实施例1相同，在此不再赘述。
实施例3。
本发明的一种燃气发动机混合器的实施例3，本实施例与实施例1的不同之处在于，右凹槽7和左凹槽8组合形成的环形凹槽6的间隙D为3mm。本实施例的其它结构及工作原理与实施例1相同，在此不再赘述。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种燃气发动机混合器，包括空燃比控制电路（101）和混合器主体（102），其特征在于：还包括一体化节气门执行器（103）；
所述空燃比控制电路（101）与一体化节气门执行器（103）连接；所述一体化节气门执行器（103）与混合器主体（102）连接；
所述混合器主体（102）包括混合器壳体（1）和混合器芯子（2）；所述混合器芯子（2）包括入口芯子（3）和出口芯子（4）；
所述混合器芯子（2）设置于混合器壳体（1）的内部，所述混合器芯子（2）与混合器壳体（1）之间形成环形空腔（5）；
所述入口芯子（3）与出口芯子（4）之间设置有环形凹槽（6），所述环形凹槽（6）连通所述混合器芯子（2）的内通道和所述环形空腔（5）。
2.根据权利要求1所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述环形凹槽（6）由右凹槽（7）和左凹槽（8）组合形成，所述右凹槽（7）设置于入口芯子（3）的出口端，所述左凹槽（8）设置于出口芯子（4）的入口端；
所述右凹槽（7）与所述左凹槽（8）配合连接，且设置于混合器壳体（1）的内部，所述右凹槽（7）设置于入口芯子（3）的出口端，所述左凹槽（8）设置于出口芯子（4）的入口端。
3.根据权利要求2所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述环形凹槽（6）的间隙（D）为3mm-5mm。
4.根据权利要求1所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述混合器壳体（1）的上端面设置有燃气入口法兰（9），所述燃气入口法兰（9）与环形空腔（5）连通，所述燃气入口法兰（9）与一体化节气门执行器（103）连接。
5.根据权利要求4所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述一体化节气门执行器（103）设置有连接法兰（14）和节气门（10），所述节气门（10）设置于所述连接法兰（14）的侧面，并贯穿所述连接法兰（14），所述节气门（10）与燃气入口法兰（9）连通。
6.根据权利要求1所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述入口芯子（3）的内通道入口处最外端的横截面面积是出口芯子（4）的内通道出口处最外端的横截面面积的2倍。
7.根据权利要求6所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述入口芯子（3）的内通道入口处联接有空气滤清器。
8.根据权利要求1所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述空燃比控制电路（101）设置有空燃比目标值设置模块、空燃比检测模块、比较模块和控制器模块；
所述空燃比目标值设置模块和所述空燃比检测模块分别与所述比较模块连接，所述比较模块与所述控制器模块连接，所述控制器模块与所述一体化节气门执行器（103）连接；
所述空燃比目标值设置模块根据燃气发电内燃机工况确定内燃机的空燃比目标值，所述空燃比检测模块检测得出当前内燃机工况中的空燃比实际值，所述比较模块将空燃比实际值与空燃比目标值进行比较，比较结果输送至控制器模块，所述控制器模块输出控制信号至一体化节气门执行器（103），一体化节气门执行器（103）调节节气门（10）的开度，进而控制进入混合器主体（102）的燃气的流量。
9.根据权利要求8所述的一种燃气发动机混合器，其特征在于：所述空燃比控制电路（101）还设置有甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元；
所述甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元分别与所述比较模块连接，所述甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元分别与所述控制器模块连接；
所述甲烷浓度传感器单元、排气氧传感器反馈单元和功率反馈单元对比较模块的比较结果进行修正后输送至控制器模块进行处理。
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Effective date of registration: 20150817 Address after: Yuelu District City, Hunan province 410000 Changsha Changsha Hunan high tech Development Zone Lugu Road No. 662 Building No. 155 software Applicant after: Liyu Gas Power Co., Ltd Address before: 523935, Guangdong power Amperex Technology Limited, 88 Xin'an Road, East community, Humen Town, Dongguan, Guangdong Applicant before: Liyu New Energy Science & Technology Co., Ltd. |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A gas engine mixer Effective date of registration: 20220119 Granted publication date: 20151209 Pledgee: Dongguan rural commercial bank Limited by Share Ltd. Humen branch Pledgor: HUNAN LIYU GAS POWER CO.,LTD. Registration number: Y2022980000801 |