CN104500277A - 船用发动机lng/柴油双燃料混合器 - Google Patents

船用发动机lng/柴油双燃料混合器 Download PDF

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胡献文
鲁亮
李欣欣
刘淼儿
张望
王爱军
邹云
高慧良
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Wuhan Sanjiang Aerospace Yuanfang Technology Co Ltd
CNOOC Gas and Power Group Co Ltd
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Wuhan Sanjiang Aerospace Yuanfang Technology Co Ltd
CNOOC Gas and Power Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种船用发动机LNG/柴油双燃料混合器。它包括一混合器芯和一混合器外部件；所述混合器芯和所述混合器外部件均呈筒体状；所述混合器芯套设于所述混合器外部件的腔体内，且所述混合器芯与所述混合器外部件之间形成一环形腔室，所述环形腔室与所述混合器外部件上设置的天然气进气道相连通；所述混合器芯的侧壁与所述环形腔室的位置相应处设有若干个天然气喷射孔。本发明无传统混合器的喉口设计，减小了气体流动过程中的阻力，从而减少了气体流动过程中的流动损失，增加了充气效率；另外，混合器芯的均匀分布的喷射孔设计与混合器外部件和混合器芯配合形成的环形腔室能够增加充气量，使得空气和天然气充分混合，大幅度降低了柴油机排放，减少对大气的污染。

Description

船用发动机LNG/柴油双燃料混合器
技术领域
本发明涉及一种船舶发动机LNG燃料供给系统，具体涉及一种船用发动机LNG/柴油双燃料混合器。
背景技术
气的混合容易产生分层，影响混合效果，影响了发动机的经济性和动力性。天然气是以甲烷为主的气体燃料，其分子量偏小，H/C值高达4左右。由于天然气在发动机内与空气混合时同为气态，与柴油相比其混合气体更为均匀、燃烧更为完全，这样柴油机掺烧天然气可以大幅度降低柴油机的碳烟排放，减少柴油机对大气环境的污染，同时还可以改善柴油机的燃料结构。因此，柴油掺烧天然气的发动机得到了较为广泛的应用。
早期的研究中双燃料船舶发动机大多数都是采用机械式燃料供给装置，即在进气总管上或者在缸盖气道内安装混合器将气体燃料掺混到空气中作为进气充量进入气缸，利用进气冲程时气缸的抽吸作用，进气管道内的气流流动形成的真空度来抽吸气体燃料，其中混合器具有混合气量控制及空燃比控制两项功能。改装后的双燃料发动机的动力性与原机相差不大，气体燃料对柴油的替代率偏低，废气排放的HC和CO浓度较高，天然气与空气的混合容易产生分层，影响混合效果，影响了发动机的经济性和动力性。
传统的文丘里管混合器采用气体燃料由喉管周边进入的进气方式，气体燃料进入混合器后多沿管壁流动，很难向管道中心扩散，节气门开度较小时空气流速低，由喉管周边喷出的天然气在流路中央冲突，并迅速扩散到整个流路，因而能与空气较充分混合，使进气管中混合气分布较均匀；随着节气门开度增大，空气流量逐渐增加，由喉管周边喷出来的天然气来不及向管道中心扩散，不能与空气充分混合，使混合气愈来愈不均匀。
如何控制空气和天然气供给量，以实现LNG/柴油双燃料船用发动机的最佳油气比以及达到最佳的掺烧效果、使船用发动机具有良好的动力性能、经济性能和排放性能，一直是本领域技术人员试图解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种船用发动机LNG/柴油双燃料混合器，它能够实现船用发动机LNG/柴油双燃料工作，满足最佳空燃比、让天然气和空气充分混合。
本发明所提供的船用发动机LNG/柴油双燃料混合器，包括一混合器芯和一混合器外部件；
所述混合器芯和所述混合器外部件均呈筒体状；
所述混合器芯套设于所述混合器外部件的腔体内，且所述混合器芯与所述混合器外部件之间形成一环形腔室，所述环形腔室与所述混合器外部件上设置的天然气进气道相连通；
所述混合器芯的侧壁与所述环形腔室的位置相应处设有若干个天然气喷射孔。
所述的双燃料混合器中，所述混合器芯与所述混合器外部件之间为过盈配合。
所述的双燃料混合器中，所述天然气喷射孔之间为均匀布置，以使天然气均匀的喷射至所述混合器芯的腔体(即空气进入的通道)内，与进入的空气混合。
使用本发明双燃料混合器时，可将所述双燃料混合器连接于图1所示的LNG燃料供给系统中，具体供给流程为：LNG瓶的输出端通过供液管道与蒸发器的输入端相连通，蒸发器的输出端与天然气流量控制阀的输入端相连，天然气流量控制阀的流量控制端与天然气流量控制执行器相连，天然气流量控制阀的输出端与空气混合器的输入端相连，空气混合器的输出端与船用发动机的进气总管相连，从而将空气和天然气形成的混合气体输送至船用发动机的气缸中；本发明双燃料混合器位于增压器后的进气总管上，入口一端与喷射阀出口相连接，通入来自喷射阀的天然气；另一端与涡轮增压器相连接，通入经过空气滤清器和涡轮增压器的增压空气。增压空气和天然气在该混合器内的通道内充分混合，通过混合器的出口在经过中冷器流进气缸。
本发明船用发动机LNG/柴油双燃料混合器具有如下优点：
本发明船用发动机LNG/柴油双燃料混合器无传统混合器的喉口设计，减小了气体流动过程中的阻力，从而减少了气体流动过程中的流动损失，增加了充气效率；另外，混合器芯的均匀分布的喷射孔设计与混合器外部件和混合器芯配合形成的环形腔室能够增加充气量，使得空气和天然气充分混合，保证了船舶发动机的经济性，同时还大幅度降低了柴油机排放，减少对大气的污染。
附图说明
图1为一种包括本发明双燃料混合器的天然气燃料供给系统。
图2为本发明双燃料混合器的剖面图。
图3为本发明双燃料混合器中混合器外部件的剖面图。
图4为本发明双燃料混合器中混合器芯的剖面图。
图中各标记如下：
1天然气进气道、2环形腔室、3混合气出口、4天然气喷射孔、5混合器外部件、6混合器芯、7空气入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图2所示，为本发明双燃料混合器的剖面示意图，它包括一个筒体状的混合器芯6和一个筒体状的混合器外部件5，其中，混合器芯6的剖面示意图如图4所示，混合器外部件5的剖面示意图如图3所示。混合器芯6套设于混合器外部件5的腔体内，且两者之间为过盈配合，在混合器芯6与混合器外部件5之间形成了一个环形腔室2，该环形腔室2与混合器外部件5上设置的天然气进气道1相连通，用于通入天然气。为了实现通入至环形腔室2内的天然气的混合，在与环形腔室2的位置相应处的混合器芯6的侧壁上设有均匀布置的32个天然气喷射孔4，进而通入的天然气通过上述天然气喷射孔4进入至混合器芯6的腔室内，即能够与从空气入口7进入的空气混合，然后从混合气出口3中排出。
本发明船舶发动机LNG/柴油双燃料混合器的工作过程如下，请参考图1所示的燃料供给系统：天然气在喷射阀出口处与本发明混合器内部的压差作用下由天然气进道1向混合器内部流动，经过空气滤清器过滤和涡轮增压器增压后的空气高速流过混合器芯6的腔室内，天然气通过布置在混合器芯上的32个均匀分布的天然气喷射孔4进入混合器芯6的腔室与空气充分混合。
在柴油机工作过程中，进入该混合器内部天然气的量是随柴油机的工作过程不同而变化的，是靠电控系统控制天然气喷射阀来改变天然气的供应量，沿混合器芯均匀分布的天然气喷射能保证空气和天然气在混合器内部进行充分的混合。

Claims (3)

1.一种船用发动机LNG/柴油双燃料混合器，其特征在于：它包括一混合器芯和一混合器外部件；
所述混合器芯和所述混合器外部件均呈筒体状；
所述混合器芯套设于所述混合器外部件的腔体内，且所述混合器芯与所述混合器外部件之间形成一环形腔室，所述环形腔室与所述混合器外部件上设置的天然气进气道相连通；
所述混合器芯的侧壁与所述环形腔室的位置相应处设有若干个天然气喷射孔。
2.根据权利要求1所述的双燃料混合器，其特征在于：所述混合器芯与所述混合器外部件之间为过盈配合。
3.根据权利要求1或2所述的双燃料混合器，其特征在于：所述天然气喷射孔之间为均匀布置。
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