CN103775248A - 船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置。包括上阀体（20）、下阀体（16）和电磁阀（4），上阀体（20）和下阀体（16）内都有数量相同且相互对应的腔室，上阀体（20）的每个腔室内均设置单向阀（3），下阀体（16）的每个腔室内均设置电磁阀（4），上阀体与下阀体通过连接机构连接，下阀体外连接一气体稳压器外壳（14），气体稳压器外壳（14）后连接燃气导流喷射管（11），上阀体的腔室与燃气进气歧管（1）相连。本发明在一个阀体内设置多个独立控制电磁阀，不仅可以兼顾启动和小负荷时燃气的小流量精确控制，又可以通过多个喷射阀联合喷射满足高负荷时燃气的大流量要求。

Description

船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置

技术领域

本发明涉及的是一种用于气体/双燃料发动机的燃气喷射与混合装置。

背景技术

我国内河船舶保有量巨大，在50万艘左右，船舶动力主要为柴油机，柴油机产生的大量害排放物对周边环境造成越来越严重的影响，因此，尽快缓解发动机排放问题已经迫在眉睫；同时我国对石油进口的过渡依赖已经成为制约我国经济和社会发展的瓶颈，这些问题正促使着国家不断制定越来越严格的经济性和排放法规，来规范各种发动机研发、生产和使用，同时开始大力发展替代燃料发动机，以优化能源供应结构和实现燃料的多样化，提高能源综合利用效益。天然气以其燃烧清洁、热值大且储量丰富等优势成为替代燃料的首选，天然气的主要应用方式之一是作为气体/双燃料发动机双燃料，但是目前船舶柴油机的种类繁多，型号功率相差甚远，在不同类型柴油机基础上开发或改造为气体/双燃料发动机或者气体机时，所配备的气体燃料喷射器的要求也就相差很大，不可能根据不同发动机的需求单独配置相应的气体燃料喷射器，而喷射器的参数和安装位置又会对发动机的使用性能造成很大影响，例如：喷射器过大的启喷燃料量会使气体/双燃料发动机在低负荷运行时，使得燃料喷射量不精确，造成燃料的浪费以及动力性、经济性和排放性能下降；喷射器过小的燃料喷射量范围无法满足发动机大功率功率运行要求，特别是采用歧管多点喷射时要求燃气喷射的及时性。目前，发动机厂家或改造单位为了满足大功率船用气体发动机燃气供应量要求，多是为每缸安装多个喷射器，但是喷射器的数量受歧管结构尺寸限制，而远离进气管安装会导致变工况喷气响应速度下降，而且由多个小流量喷气阀构成的阀组向各缸供给燃气也会使成本大大增加。同时，进气歧管安装时会存在燃气和空气混合不充分的问题，使得燃烧效率下降，排放性能变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既可以兼顾启动和小负荷时燃气的小流量精确控制，又可以满足高负荷时燃气的大流量要求，结构紧凑，控制灵活，燃气与空气混合均匀的船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置。

本发明的目的是这样实现的：包括上阀体20、下阀体16和电磁阀4，上阀体20和下阀体16内都有数量相同且相互对应的腔室，上阀体20的每个腔室内均设置单向阀3，下阀体16的每个腔室内均设置电磁阀4，上阀体20与下阀体16通过连接机构连接，下阀体16外连接一气体稳压器外壳14，气体稳压器外壳14后连接燃气导流喷射管11，上阀体20的腔室与燃气进气歧管1相连。

本发明还可以包括：

1、所述连接机构是在上阀体20与下阀体16外部设置上壳体21和下壳体18，上壳体21和下壳体18通过法兰连接将上阀体20和下阀体16装配压紧。

2、燃气导流喷射管11侧壁上加工有径向喷孔12。

3、还包括弥散器，所述弥散器由法兰36和阶梯状本体38构成，阶梯状本体38上分布有斜向喷孔37，弥散器通过法兰36安装在进气歧管和缸盖之间。

4、所述斜向喷孔37成对均匀分布在阶梯状本体上，倾斜方向为成对交叉。

本发明提供了一种用于船用气体/双燃料发动机的燃气喷射装置，与弥散器结合又构成了一种燃气混合装置，用以解决在不同功率范围柴油机基础上进行气体/双燃料发动机研发和改造过程中，喷射器性能匹配问题和燃气与空气不能均匀混合的问题。

本发明船用气体/双燃料发动机燃气喷射与混合装置，主要包括燃气喷射器和燃气混合装置。所述燃气喷射器由燃气进气歧管1、喷射器上阀体20、喷射器下阀体16，喷射器上壳体21，喷射器下壳体18构成，喷射器阀体内设置多个独立控制的电磁阀4；燃气混合装置由气体稳压器外壳14、燃气导流喷射管11和弥散器构成，可实现燃气的二级弥散与混合，弥散器具有成对交叉多孔结构。

燃气喷射器下方设有燃气稳压室，可以将喷射器喷射出来的燃气收集，并起到稳压的作用，稳压室外壳14通过螺纹与燃气喷射器下阀体16相连，并通过密封垫15进行密封。

燃气混合装置具有二级弥散与混合结构，一级弥散与混合是通过燃气导流喷射管11实现，二级弥散是通过弥散器实现。燃气导流喷射管11与稳压室外壳14连接，燃气导流喷射管11侧壁上加工有径向喷孔12，喷孔12的总面积可以满足喷射器最大流量要求，安装时导流喷射管11中心轴线与进气管或进气道中心线重合。

弥散器通过法兰36安装在进气歧管和缸盖之间。

本发明中所述的燃气喷射器，喷射器上阀体20和下阀体16内都有数量相同且相互对应的腔室，上阀体与下阀体采用止口定位且利用密封垫19进行密封，定位孔5位于下阀体，喷射器上壳体21和下壳体18通过法兰连接将上阀体20和下阀体16装配压紧。

本发明中所述的燃气喷射器，上阀体20上设有接线插槽22，接线插槽的数量与电磁阀数量相同且一一对应，上阀体腔室内安装有由球体23、阀体24和弹簧25构成的单向阀3，单向阀阻止燃气从喷射器倒流到燃气进气歧管1；下阀体16腔室内安装电磁阀4，电磁阀主要包括电磁铁27、弹簧座28、复位弹簧29、电磁线圈30、衔铁31等。

本发明中所述的燃气喷射器，电磁铁27和衔铁30中心加工燃气通道7，燃气通道7通过燃气孔32通向储气室34，当电磁阀4通电时，衔铁20抬起，燃气从储气室34流向喷嘴9，电磁阀4断电后，衔铁30在复位弹簧29作用下落座，衔铁30落座处通过密封材料进行密封。

本发明中所述的弥散器，由法兰36和阶梯状本体38构成，本体上加工有多个成对均匀分布的斜向喷孔37，倾斜方向为成对交叉。

本发明的有益效果：

1、本发明在一个阀体内设置多个独立控制电磁阀，不仅可以兼顾启动和小负荷时燃气的小流量精确控制，又可以通过多个喷射阀联合喷射满足高负荷时燃气的大流量要求，而导流喷射管和弥散器能够促进燃气和空气的混合。该发明具有结构紧凑，控制灵活，燃气与空气混合均匀等特点，有利于改善发动机的经济性和排放性能。

2、导流喷射管中心轴线与进气管或进气道中心线重合，使得径向喷孔喷出的燃气方向和空气气流方向垂直，有利于混合。

3、斜向开孔的倾斜方向是成对交叉的，这和单一的倾斜方向相比，能增加气体的撞击，形成湍流，使得混合更加均匀。

附图说明

图1为本发明的燃气喷射器结构示意图。

图2为本发明的电磁阀分布示意图。

图3为本发明燃气进气歧管部分结构示意图。

图4为本发明单向阀部分结构示意图。

图5为本发明电磁阀部分结构示意图。

图6为本发明导流喷射管部分结构示意图。

图7a-图7f为本发明弥散器结构示意图，其中图7a为剖视图；图7b为外形图；图7c为图7a的俯视图；图7d为图7a的局部放大图；图7e为图7b的A-A剖视图；图7f为图7b的B-B剖视图。

具体实施方式

下面附图对本发明做更详细的描述（其中，燃气喷射器采用七个电磁阀的结构）：

燃气通道7、密封圈26共同组成了燃气喷射器的燃气进口部分1。球体23、阀体24、弹簧25共同组成了燃气喷射器的单向阀部分3，保证了燃气不会逆向流动。接线插头22、电磁铁27、弹簧座28、复位弹簧29、电磁线圈30、衔铁31、燃气孔32、衔铁落座部分33、储气室34、衔铁咬合部分35共同组成了燃气喷射器的电磁阀部分4。导流喷射管11中心轴线与进气管或进气道中心线重合，侧壁上有多个均匀分布的径向喷孔12，使得喷出的燃气方向和空气气流方向垂直，有利于混合。喷射器上壳体21和下壳体18通过螺栓2、6、17将上阀体20和下阀体16装配压紧，连接处涂有密封胶。密封垫10保证了安装燃气喷射器时的密封，密封垫19保证了燃气喷射器的内部不会泄露。衔铁中部和下部直径较小，这样不仅降低了储气室加工时的难度，还可以减轻衔铁质量，减小电磁铁吸力，从而能减少电流产生的热量。当电磁线圈30不通电时，复位弹簧29把衔铁31压紧至阀座上，以确保其密封性。衔铁31以喷射器体为阀座，这样一方面可以保证本发明耦件之间结构紧凑，另一方面有利于对燃气的密封，因衔铁落座部分33面积较大并且其上有密封材料。衔铁以及和衔铁接触的表面都具有渗氮层并且都涂有聚四氟乙烯层，使得其表面硬度增加，当衔铁上下运动时，由于聚四氟乙烯层干摩擦系数低，能够减小摩擦，增加使用寿命。在不同的工况下，发动机电控单元通过采集到的各种传感器信号，驱动各个电磁阀，通过控制电磁线圈30的通断电控制衔铁31的抬起和落座，进而控制燃气的喷射与否。当电磁线圈30不通电时，复位弹簧29将衔铁31压紧在阀座上，衔铁31不开启，燃气不喷射；当电磁线圈31通电时，电磁铁27对衔铁31有电磁力作用，当其电磁力大于复位弹簧29的预紧力时衔铁31开启，储存在储气室32中的燃气开始喷射。当各个电磁阀的电磁线圈分别按照既定的时间通电或者断电时就可以实现燃气的同时或差时喷射，从而使得燃气及时精确地进入气缸。

弥散器由法兰36和阶梯状本体38构成，本体上加工有多个成对均匀分布的斜向喷孔37，倾斜方向为成对交叉。弥散器通过法兰36安装在进气歧管和缸盖之间。斜向开孔的倾斜方向是成对交叉的，这和单一的倾斜方向相比，能增加气体的撞击，形成湍流，使得混合更加均匀。

本发明不仅可以兼顾启动和小负荷时小流量燃气的精确控制，又可以通过多个喷气阀联合喷射满足高负荷时燃气的大流量要求，而引流喷射管和弥散器能够促进燃气和空气的混合。该发明具有结构紧凑，控制灵活，燃气与空气混合均匀等特点，有利于改善发动机的经济性和排放性能。

Claims (7)

1.一种船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置，包括上阀体（20）、下阀体（16）和电磁阀（4），其特征是：上阀体（20）和下阀体（16）内都有数量相同且相互对应的腔室，上阀体（20）的每个腔室内均设置单向阀（3），下阀体（16）的每个腔室内均设置电磁阀（4），上阀体（20）与下阀体（16）通过连接机构连接，下阀体（16）外连接一气体稳压器外壳（14），气体稳压器外壳（14）后连接燃气导流喷射管（11），上阀体（20）的腔室与燃气进气歧管（1）相连。

2.根据权利要求1所述的船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置，其特征是：所述连接机构是在上阀体（20）与下阀体（16）外部设置上壳体（21）和下壳体（18），上壳体（21）和下壳体（18）通过法兰连接将上阀体（20）和下阀体（16）装配压紧。

3.根据权利要求1或2所述的船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置，其特征是：燃气导流喷射管（11）侧壁上加工有径向喷孔（12）。

4.根据权利要求1或2所述的船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置，其特征是：还包括弥散器，所述弥散器由法兰（36）和阶梯状本体（38）构成，阶梯状本体（38）上分布有斜向喷孔（37），弥散器通过法兰（36）安装在进气歧管和缸盖之间。

5.根据权利要求3所述的船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置，其特征是：还包括弥散器，所述弥散器由法兰（36）和阶梯状本体（38）构成，阶梯状本体（38）上分布有斜向喷孔（37），弥散器通过法兰（36）安装在进气歧管和缸盖之间。

6.根据权利要求4所述的船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置，其特征是：所述斜向喷孔（37）成对均匀分布在阶梯状本体上，倾斜方向为成对交叉。

7.根据权利要求5所述的船用气体燃料发动机或双燃料发动机燃气喷射装置，其特征是：所述斜向喷孔（37）成对均匀分布在阶梯状本体上，倾斜方向为成对交叉。

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