CN104696113A - 气体机及其进气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体机的进气装置，包括用于混合燃气与空气的混合器(2)、用于控制空气流通的节气门(11)和用于为空气加压的增压器，增压器的增压器压气机增压后管路连通节气门(11)，节气门(11)连通混合器(2)，增压器压气机增压后管路与增压器的增压器压气机增压前管路之间连接有用于导通两者的管路连接管，管路连接管上设置有用于控制管路连接管导通状态的防喘振阀(5)，发动机高速运转且节气门(11)趋于关闭时，防喘振阀(5)导通，否则防喘振阀(5)为常闭状态。防止喘振的发生并在保证气体机稳态性能的前提下提升瞬态响应。本发明还公开了一种包括上述进气装置的气体机。

Description

气体机及其进气装置

技术领域

本发明涉及气体机领域，特别是涉及一种气体机的进气装置。此外，本发明还涉及一种包括上述进气装置的气体机。

背景技术

随着技术的发展和对环保要求的逐步提高，以燃气为燃料的气体机被越来越广泛地应用于各个领域。气体机在节能和环保等诸多方面优于汽油和柴油发动机。气体机工作时，空气经过增压器加压，通过节气门后进入混合器，在混合器内气体燃料与空气混合后，通过进气管等装置进入燃烧室，最终实现气体机的工作。

但是，在发动机高速运转情况下突然减速时，节气门已趋于关闭，增压器压气机增压后管路内压力骤升，在涡轮增压器和节气门之间会产生很大的背压。并且由于排气减少，增压器无法提供足够的动力来压缩进气，增压器叶片降速甚至停转，导致增压器压气机增压后管路内的高压气体倒流回增压器压气机增压前管路；增压器压气机增压前管路内压力增大后，压缩进气的阻力变小，增压器压气机会再次压缩气体，又会出现增压器压气机增压后管路内压力升高的情况，如此反复，气体被激励产生低频高振幅的压力脉动和气流震荡，这种现象被称为喘振，由此引起的一系列振动噪音加大及损伤相关零部件等问题称为气体机的喘振。

为了避免气体机的喘振，气体机目前多通过既有的电子节气门对喘振稍加控制，发动机引擎控制器根据减速触发信号，激活燃料切断功能，在切断燃料供给的同时电子节气门保持一定的开度，保证尚有部分气体进入发动机气缸，保证增压器增压器压气机增压后管路内气体压力不至于升得太快。但此种方法节气门开度较小，气流在通过节气门时受阻，压力依然有可能在短时间内持续增大，依然可能使增压器出现喘振。而喘振会引起发动机的振动加大；排气温度升高，造成超温；严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。

目前气体机多采用节气门布置在混合器之后的布置方式，这种方式虽然可延长气体混合时间,更好的保证发动机稳态性能,但是这种布置会使气体燃料从混合器喷出后在进入燃烧室前必须经过节气门，低速时可燃气体会溢满整个进气系统管道，不能保证全部进入燃烧室燃烧，造成燃料不完全利用；并且由于燃料喷出点距离燃烧室距离太远，造成瞬态响应的迟缓。

因此，如何有效地防止喘振的发生并在保证气体机稳态性能的前提下提升瞬态响应是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体机的进气装置，能够有效地防止喘振的发生,并在保证气体机稳态性能的前提下提升瞬态响应。本发明的另一目的是提供一种包括上述进气装置的气体机，能够有效地防止喘振的发生,并在保证气体机稳态性能的前提下提升瞬态响应。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气体机的进气装置，包括用于混合燃气与空气的混合器、用于控制空气流通的节气门和用于为空气加压的增压器，所述增压器的增压器压气机增压后管路连通所述节气门，所述节气门连通所述混合器，所述增压器压气机增压后管路与所述增压器的增压器压气机增压前管路之间连接有用于导通两者的管路连接管，所述管路连接管上设置有用于控制所述管路连接管导通状态的防喘振阀，发动机高速运转且所述节气门趋于关闭时，所述防喘振阀导通，否则所述防喘振阀为常闭状态。

优选地，还包括第一防喘振阀连接管，所述第一防喘振阀连接管的一端连通所述节气门与所述混合器的连接处的空腔，所述第一防喘振阀连接管的另一端连通所述防喘振阀的压力感受头，发动机高速运转且所述节气门趋于关闭时，所述空腔低于正常压力的压力通过所述第一防喘振阀连接管反馈到所述压力感受头，当所述空腔与所述增压器压气机增压后管路之间的压力差达到设定值时,所述防喘振阀导通，否则所述防喘振阀保持关闭。

优选地，包括两个所述管路连接管，每个所述管路连接管上均设置有防喘振阀，两个所述压力感受头之间连通有第二防喘振阀连接管，所述第二防喘振阀连接管的中部与所述第一防喘振阀连接管连通。

优选地，所述管路连接管包括第一橡胶管、第二橡胶管、平衡出气焊接管和防喘振阀接管焊接组件，所述节气门和所述增压器压气机增压后管路通过平衡出气焊接管连通，所述增压器压气机增压前管路连通防喘振阀接管焊接组件的一端，所述第一橡胶管连通所述平衡出气焊接管和所述防喘振阀的一端，所述第二橡胶管连通所述防喘振阀的另一端和所述防喘振阀接管焊接组件的另一端。

优选地，所述混合器布置在所述节气门之后，靠近进气管的入口，所述进气管用于向气体机的燃烧室输送混合气体，所述混合器和所述入口通过进气连接弯管连通。

优选地，用于向气体机输送混合气体的进气管上安装有节气门支架，所述节气门支架支撑所述节气门。

本发明还提供一种气体机，包括发动机以及与所述发动机连接的进气装置，所述进气装置具体为上述任意一项所述的进气装置。

本发明提供的进气装置包括增压器、节气门和混合器，气体依次通过上述各装置，并在增压器压气机增压前管路和增压器压气机增压后管路之间连接有用于导通两者的管路连接管，在管路连接管上设置有防喘振阀。一般情况下防喘振阀为常闭状态，气体由压气机增压前管路流向增压器压气机增压后管路，进气装置正常工作。当在发动机高速运转且节气门趋于关闭时，防喘振阀导通，使增压器压气机增压前管路与增压器压气机增压后管路通过管路连接管导通，气体能够通过管路连接管从高压的区域流向低压的区域，而不是在两区域内往复地流动，平衡了两者之间的压力差，就不会出现气体被激励产生低频高振幅的压力脉动和气流震荡现象，进而有效地防止喘振的发生。

进一步地，混合器布置在节气门之后，这种连接方式既能保证空气与燃气的良好混合，稳态工作性能良好，也使得混合后的气体不需经过节气门，只会进入进气连接弯管与进气管内部，防止混合后的气体在低速情况下扩散至整个进气系统，提升燃料利用率，使燃气合理经济的应用。同时混合器与燃烧室之间极短的距离还增强了发动机的瞬态响应，加速或减速时都能迅速响应，操纵性能良好，保证气体机稳态性能的前提下提升瞬态响应。

本发明提供的气体机包括上述进气装置，由于上述进气装置具有上述技术效果，上述气体机也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

附图说明

图1为本发明所提供气体机的进气装置的一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种气体机的进气装置，能够有效地防止喘振的发生,并在保证气体机稳态性能的前提下提升瞬态响应。本发明的另一核心是提供一种包括上述进气装置的气体机，能够有效地防止喘振的发生,并在保证气体机稳态性能的前提下提升瞬态响应。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供气体机的进气装置的一种具体实施方式的结构示意图。

在本发明具体实施方式提供的进气装置，包括混合器2、节气门11和增压器，增压器压气机前后分别具有增压器压气机增压前管路和增压器压气机增压后管路，两管路之间连接有管路连接管，管路连接管上设置有防喘振阀5，防喘振阀5的关闭与导通能够控制管路连接管的关闭与导通，进而影响增压器压气机增压前管路和增压器压气机增压后管路是否导通。

气体机工作时，一般情况下防喘振阀5处于常闭状态，增压器压气机增压前管路和增压器压气机增压后管路之间不导通，空气在增压器压气机内增压，由增压器压气机增压前管路进入增压器压气机增压后管路，然后通过节气门进入混合器2与可燃气体混合，最后混合后的气体通过进气管12进入燃烧室实现气体机的工作。当发动机高速运转且节气门11趋于关闭时，防喘振阀5导通，增压器压气机增压前管路和增压器压气机增压后管路之间导通，气体能够通过管路连接管从高压的区域流向低压的区域，而不是在两区域内往复地流动，实现管路内各处压力的平衡。由于在两个管路内的压力平衡，就不会出现气体被激励产生低频高振幅的压力脉动和气流震荡现象，进而有效地防止喘振的发生。

在本发明具体实施方式提供的进气装置，根据增压器压气机前后压差控制防喘振阀5的导通状态。由此可以得到，防喘振阀5通过气流控制并具有压力感受头。从节气门11和混合器2连接处的空腔中引出第一防喘振阀连接管3，第一防喘振阀连接管3的另一端连通压力感受头。由于防喘振阀5同时与增压器压气机增压后管路和空腔连接，能够根据两者之间的压力差调节其自身的导通与关闭，压力差的设定值可根据实际情况进行调整，均在本发明的保护范围之内。

当节气门11开启时，空腔内的正常压力通过第一防喘振阀连接管3反馈到压力感受头，控制防喘振阀5保持关闭。当发动机高速运转且节气门11趋于关闭时，节气门11后就会产生负压，空腔内低于正常压力的压力通过第一防喘振阀连接管3反馈到压力感受头，当空腔与增压器压气机增压后管路之间的压力差达到设定值时,控制防喘振阀5导通。

通过进气装置内部气体压力的变化实现对防喘振阀5的控制，能够以较简单方便的方式实时控制防喘振阀5，且喘振的发生是由于压力的变化，通过压力控制防喘振阀5，能更好地实现对进气装置的控制。也可不使用压力控制防喘振阀5，如直接对节气门11以及发动机运行状态综合进行检测，根据发动机高速运行状态下节气门11的开闭状态控制防喘振阀5，均在本发明的保护范围之内。

在本发明具体实施方式提供的进气装置中，防喘振阀5的数量可根据实际情况进行调整。因此可以设置两个防喘振阀5，每个防喘振阀5均通过管路连接管连通增压器压气机增压前管路和增压器压气机增压后管路。在两个防喘振阀5的压力感受头之间连通有第二防喘振阀连接管4，第二防喘振阀连接管4的中部与第一防喘振阀连接管3导通，从而实现空腔到压力感受头的导通。

设置两个防喘振阀5，且两个防喘振阀5能够同步运行，同时开启导通时流通面积更大，使响应更迅速。当只设置一个防喘振阀5时，并不影响进气装置的工作，或设置更多的防喘振阀，只要能够保证各部件在需要时连通，均在本发明的保护范围之内。

在设置两个防喘振阀5时，为了保证进气装置的正常工作，需要对管路连接管进行改进。在节气门11和增压器压气机增压后管路之间设置平衡出气焊接管7，通过平衡出气焊接管7导通节气门11和增压器压气机增压后管路，使用第一橡胶管8连通平衡出气焊接管7和防喘振阀5的一端。从增压器压气机增压前管路引出防喘振阀接管焊接组件6，在防喘振阀接管焊接组件6的另一端设置与防喘振阀5数量对应的接口，使用第二橡胶管9连通接口和防喘振阀5的另一端。从而实现进气装置各部件的导通。

通过使用改进后的管路连接管，将简单管件连接后实现了复杂管路系统，便于管路的加工。也可使用其他形式的管路连接管，如一体管路，只要保证进气装置的正常工作，均在本发明的保护范围之内。

在本发明具体实施方式提供的进气装置中，空气先通过节气门11再通过混合器2，使混合器2靠近进气管12的入口，并通过进气连接弯管连通，混合气体由进气管12进入气体机的燃烧室。进气连接弯管1经过虚拟计算和实际验证，使此种连接方式既能保证空气与燃气的良好混合，稳态工作性能良好，也使得混合后的气体不需经过节气门11，只会进入进气连接弯管1与进气管12内部，防止混合后的气体在低速情况下扩散至整个进气系统，提升燃料利用率，使燃气合理经济的应用。同时混合器2与燃烧室之间极短的距离还增强了发动机的瞬态响应，加速或减速时都能迅速响应，操纵性能良好。也可根据实际情况调整混合器2与进气管12的连接方式，只要保证进气装置的正常工作，均在本发明的保护范围之内。

在本发明具体实施方式提供的进气装置中，节气门11、混合器2和进气管12形成了悬臂，为了避免悬臂产生大幅振动，可在进气管12上安装节气门支架10，节气门支架10的一端固定在进气管12的相应安装孔上，另一端与节气门11连接并支撑节气门11。通过将悬臂支撑起来避免了大幅振动产生，有效地保护了进气装置。也可不使用节气门支架10，采用其他方式保护进气装置，如将悬臂吊起，均在本发明的保护范围之内。

除了上述进气装置，本发明的具体实施方式还提供一种包括上述进气装置的气体机，该气体机其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的气体机及其进气装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种气体机的进气装置，包括用于混合燃气与空气的混合器(2)、用于控制空气流通的节气门(11)和用于为空气加压的增压器，其特征在于，所述增压器的增压器压气机增压后管路连通所述节气门(11)，所述节气门(11)连通所述混合器(2)，所述增压器压气机增压后管路与所述增压器的增压器压气机增压前管路之间连接有用于导通两者的管路连接管，所述管路连接管上设置有用于控制所述管路连接管导通状态的防喘振阀(5)，发动机高速运转且所述节气门(11)趋于关闭时，所述防喘振阀(5)导通，否则所述防喘振阀(5)为常闭状态。

2.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，还包括第一防喘振阀连接管(3)，所述第一防喘振阀连接管(3)的一端连通所述节气门(11)与所述混合器(2)的连接处的空腔，所述第一防喘振阀连接管(3)的另一端连通所述防喘振阀(5)的压力感受头，发动机高速运转且所述节气门(11)趋于关闭时，所述空腔低于正常压力的压力通过所述第一防喘振阀连接管(3)反馈到所述压力感受头，当所述空腔与所述增压器压气机增压后管路之间的压力差达到设定值时,所述防喘振阀(5)导通，否则所述防喘振阀(5)保持关闭。

3.根据权利要求2所述的进气装置，其特征在于，包括两个所述管路连接管，每个所述管路连接管上均设置有防喘振阀(5)，两个所述压力感受头之间连通有第二防喘振阀连接管(4)，所述第二防喘振阀连接管(4)的中部与所述第一防喘振阀连接管(3)连通。

4.根据权利要求3所述的进气装置，其特征在于，所述管路连接管包括第一橡胶管(8)、第二橡胶管(9)、平衡出气焊接管(7)和防喘振阀接管焊接组件(6)，所述节气门(11)和所述增压器压气机增压后管路通过平衡出气焊接管(7)连通，所述增压器压气机增压前管路连通防喘振阀接管焊接组件(6)的一端，所述第一橡胶管(8)连通所述平衡出气焊接管(7)和所述防喘振阀(5)的一端，所述第二橡胶管(9)连通所述防喘振阀(5)的另一端和所述防喘振阀接管焊接组件(6)的另一端。

5.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述混合器(2)布置在所述节气门(11)之后，靠近进气管(12)的入口，所述进气管(12)用于向气体机的燃烧室输送混合气体，所述混合器(2)和所述入口通过进气连接弯管(1)连通。

6.根据权利要求1至5任意一项所述进气装置，其特征在于，用于向气体机输送混合气体的进气管(12)上安装有节气门支架(10)，所述节气门支架(10)支撑所述节气门(11)。

7.一种气体机，包括发动机以及与所述发动机连接的进气装置，其特征在于，所述进气装置具体为权利要求1至6任意一项所述的进气装置。