CN105065143A - 混合器 - Google Patents

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陶喜军
覃玉峰
公旭
魏威
盛利
邓远海
黄鸿
叶洁
唐兰
张福
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Abstract

本发明公开了一种混合器，包括：柱形壳体，该柱形壳体的一端为空气入口，柱形壳体的另一端为混合气出口，柱形壳体的内部具有互相连通的第一腔室和第二腔室，靠近第一腔室的柱形壳体的侧壁上设有燃气入口，靠近第二腔室的柱形壳体的侧壁上设有废气入口；燃气混合芯，其套设在第一腔室内，从燃气入口进入的燃气和从空气入口进入的空气能够进入燃气混合芯内混合形成燃气混合气；以及EGR混合芯，其套设在第二腔室内，燃气混合气和从废气入口进入的废气能够进入EGR混合芯内再混合后从混合气出口排出。该混合器有效的提高发动机零部件的集成化，提高燃气发动机中燃气、空气、废气三者之间的混合均匀度，减少发动机有害物质的排放。

Description

混合器
技术领域
本发明涉及动力机械，特别涉及一种混合器。
背景技术
发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，随着环境保护问题的重要性日趋增加，降低发动机有害排放这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向。所以开展发动机有害排放物控制方法的研究是所有发动机设计者的首要任务。其中为减少发动机尾气中的NOx(氮氧化物)排放，EGR(废气再循环系统)作为一种技术手段通过延缓燃烧过程，降低缸内燃烧温度可以有效的减少废气排放中的NOx含量，成为目前发动机控制排放的一项重要技术，被越来越得多的发动机所使用。
目前，市场上生产销售的燃气发动机主要为国四、国五排放，主要通过稀薄燃烧+后处理技术手段达到排放要求，而要到更高一级的国六排放时，就要考虑使用当量燃烧+EGR+后处理来实现，其中燃气发动机根据其燃气供给方式又分为单点喷射、多点喷射和缸内直喷，由于受发动机厂商本身技术能力的限制，目前国内燃气发动机制造商普遍采用单点喷射，单点喷射的特点就是需要一个专门的燃气混合器对燃气和空气进行均匀混合，而EGR废气再循环也需要将发动机的废气引入到发动机进气管中进行均匀混合，还需要一个EGR混合器。
因此，如果使用单点喷射的燃气发动机为达到更高级别的排放，就势必同时需要一个燃气混合器和一个EGR混合器装到发动机上。而这两个混合器按照目前现有的模式一般是单独设计并制造的，增加发动机的零部件，给发动机设计、制造、安装、售后使用带来诸多不便，而且成本较高。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合器，通过将燃气混合器和EGR混合器做成一个整体的方案，可以有效的提高发动机零部件的集成化，降低成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种混合器，包括：柱形壳体，该柱形壳体的一端为空气入口，柱形壳体的另一端为混合气出口，柱形壳体的内部具有互相连通的第一腔室和第二腔室，靠近第一腔室的柱形壳体的侧壁上设有燃气入口，靠近第二腔室的柱形壳体的侧壁上设有废气入口；燃气混合芯，其套设在第一腔室内，从燃气入口进入的燃气和从空气入口进入的空气能够进入燃气混合芯内混合形成燃气混合气；以及EGR混合芯，其套设在第二腔室内，燃气混合气和从废气入口进入的废气能够进入EGR混合芯内再混合后从混合气出口排出。
优选地，燃气混合芯和EGR混合芯的外壳均为套筒，该两套筒的中间筒壁上沿其周向均设有若干喷射孔，该两套筒分别套设在第一腔室内或第二腔室内时，该两套筒的两端分别与第一腔室或第二腔室的两端密封，两套筒的中间筒壁分别与第一腔室或第二腔室的内壁围成环形腔，该两环形腔分别与燃气入口或废气入口连通。
优选地，两套筒内均设有十字芯管，该十字芯管的管壁上设有通孔，十字芯管的管口贯通套筒的筒壁。
优选地，十字芯管为扁管。
优选地，第一腔室和第二腔室均为圆形腔，该圆形腔的内壁上具有环形槽，套筒的筒壁和环形槽围成环形腔。
优选地，环形槽的外端与柱形壳体的端面贯通；该混合器还包括两个分别用来设在柱形壳体两端的端盖，两个端盖的内侧均延伸出有套圈段，该两套圈段分别插入柱形壳体的两端口内且分别套在两套筒的外端口的外壁上。
优选地，两套筒的里端分别与第一腔室或第二腔室的内壁之间设有第一密封圈，两个端盖的内端面与柱形壳体的两端面之间设有第二密封圈。
优选地，端盖通过螺栓固定在柱形壳体的端面上。
优选地，端盖的端面上还设有工艺孔，该工艺孔对准柱形壳体的端面。
优选地，燃气入口或废气入口为法兰型端口。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过将燃气混合器和EGR混合器集成设计，该集成化设计可以简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装，减少支架、管路等安装，降低成本；可以简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装，从而减少潜在泄漏，提高车辆可靠性；可以简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装，从而降低流体流动阻力，提升发动机性能；可以提高燃气发动机中燃气、空气、废气三者之间的混合均匀度，减少发动机有害物质的排放。
附图说明
图1是根据本发明的混合器的轴向剖视图；
图2是根据本发明的混合器的端面剖视图；
图3是根据本发明的混合器中的燃气混合芯或EGR混合芯的结构示意图；
图4是根据本发明的混合器的立体图。
主要附图标记说明：
1-柱形壳体，11-燃气入口，12-环形腔，13-废气入口，21-燃气混合芯，22-EGR混合芯，3-端盖。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1和图2所示，根据本发明具体实施方式的一种混合器，包括柱形壳体1、燃气混合芯21和EGR混合芯22。其中该柱形壳体1的一端为空气入口，柱形壳体1的另一端为混合气出口，柱形壳体1的内部具有互相连通的第一腔室和第二腔室(图中未标记)，靠近第一腔室的柱形壳体1的侧壁上设有燃气入口11(参见图2)，靠近第二腔室的柱形壳体1的侧壁上设有废气入口13。燃气混合芯21套设在第一腔室内，从燃气入口11进入的燃气和从空气入口进入的空气能够进入燃气混合芯21内混合形成燃气混合气，EGR混合芯22套设在第二腔室内，经过燃气混合芯21混合形成的燃气混合气和从废气入口13进入的废气能够进入EGR混合芯22内再混合后从混合气出口排出。
上述方案中，通过将燃气混合器和EGR混合器集成设计，该集成化设计可以提高燃气发动机中燃气、空气、废气三者之间的混合均匀度，减少发动机有害物质的排放。还可以简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装，减少支架、管路等安装，降低成本，通过简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装从而减少潜在泄漏，提高车辆可靠性。还可以降低流体流动阻力，提升发动机性能。
作为一种优选实施例，燃气混合芯21或EGR混合芯22的外壳为套筒，需要说明的是，在本实施例中，燃气混合芯21和EGR混合芯22的结构基本相同，所以，本申请文本仅以其中一个进行说明。总体上讲，燃气混合芯21或EGR混合芯22包括外壳和外壳内部的芯管。
如图3所示，套筒2a的中间筒壁上沿其周向设有若干喷射孔，该套筒2a套设在第一腔室内或第二腔室内时，该套筒2a的两端与第一腔室或第二腔室的两端密封(参见图1)，套筒2a的中间筒壁与第一腔室或第二腔室的内壁围成环形腔12(参见图2)，该环形腔与燃气入口11或废气入口13连通。
作为一种优选实施例，套筒2a内设有十字芯管2b，该十字芯管2b的管壁上设有通孔，十字芯管2b的管口贯通套筒2a的筒壁(参见图3)。
作为一种优选实施例，十字芯管2b为扁管。
需要说明的是，在本实施例中，燃气混合芯21和EGR混合芯22内的芯管均采用十字翼型设计。
作为一种优选实施例，第一腔室和第二腔室均为圆形腔，该圆形腔的内壁上具有环形槽，套筒2a的筒壁和环形槽围成环形腔12(参见图1)。
作为一种优选实施例，环形槽的外端与柱形壳体1的端面贯通，此时，该混合器还包括两个分别用来设在柱形壳体1两端的端盖3(参见图1)，端盖3的内侧延伸出有套圈段，该套圈段插入柱形壳体1的端口内且套在套筒2a的外端口的外壁上。本实施例中，各用一个端盖3压在柱形壳体1的两端，可以单独安装或取出，装配和拆卸简单。
作为一种优选实施例，套筒2a的里端与第一腔室或第二腔室的内壁之间设有第一密封圈，端盖3的内端面与柱形壳体1的端面之间设有第二密封圈(参见图1)。另外，在端盖3的两端均使用O形圈密封。这样，燃气和EGR的喷射腔分开设计，保证混合时燃气、废气都从混合器芯(燃气混合芯21或EGR混合芯22)的小孔喷射，并与空气混合，混合顺序为空气先和燃气混合后再和EGR废气混合。
作为一种优选实施例，端盖3通过螺栓固定在柱形壳体1的端面上。一般的，端盖3上预留四个螺栓安装通孔，在柱形壳体1的端面上有相应有四个螺纹孔，方便相关件连接。
作为一种优选实施例，端盖3的端面上还设有工艺孔31(工装螺纹孔)，该工艺孔31对准柱形壳体1的端面。端盖3上设计该两个工装螺纹孔，当使用螺栓拧入时，会将端盖3从柱形壳体1上顶出来。另外，端盖3和套筒2a之间采用过盈配合连接，当取下端盖3时，可以顺便带出套筒2a，也即方便取出燃气混合芯21或EGR混合芯22，以方便售后服务清洗混合器喷射孔。
作为一种优选实施例，燃气入口11或废气入口13为法兰型端口(参见图4)。
本实施例的混合器的工作过程：燃气从混合器的下端进入到第一腔室的环形腔12(作为一种优选实施例，环形腔12由柱形壳体1的内壁、端盖3、套筒2a的筒壁组成的一个密闭环槽)，燃气再由该环形腔12经过燃气混合芯21的套筒2a的若干喷射孔向内喷射，与从混合器的右端进入的空气混合。然后，发动机废气从混合器的上端进入第二腔室的环形腔12，再由该环形腔12经过EGR混合芯22的套筒2a的若干喷射孔向内喷射，与右端燃气-空气混合后的气体再进行混合，当废气、燃气、空气三者混合成均匀的混合气后从混合器左端出来后经过发动机进气管到达发动机燃烧室参与燃烧。
综上，本实施例的混合器通过将燃气混合器和EGR混合器集成设计，该集成化设计具有如下几个优点：可以简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装，减少支架、管路等安装，降低成本；可以简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装，从而减少潜在泄漏，提高车辆可靠性；可以简化燃气发动机燃料供给系统和空气管理系统的布置和安装，从而降低流体流动阻力，提升发动机性能；可以提高燃气发动机中燃气、空气、废气三者之间的混合均匀度，减少发动机有害物质的排放。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种混合器，其特征在于，包括：
柱形壳体，该柱形壳体的一端为空气入口，所述柱形壳体的另一端为混合气出口，所述柱形壳体的内部具有互相连通的第一腔室和第二腔室，靠近所述第一腔室的柱形壳体的侧壁上设有燃气入口，靠近所述第二腔室的柱形壳体的侧壁上设有废气入口；
燃气混合芯，其套设在所述第一腔室内，从所述燃气入口进入的燃气和从所述空气入口进入的空气能够进入所述燃气混合芯内混合形成燃气混合气；以及
EGR混合芯，其套设在所述第二腔室内，所述燃气混合气和从所述废气入口进入的废气能够进入所述EGR混合芯内再混合后从所述混合气出口排出。
2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述燃气混合芯和所述EGR混合芯的外壳均为套筒，该两套筒的中间筒壁上沿其周向均设有若干喷射孔，该两套筒分别套设在所述第一腔室内或所述第二腔室内时，该两套筒的两端分别与所述第一腔室或所述第二腔室的两端密封，两所述套筒的中间筒壁分别与所述第一腔室或所述第二腔室的内壁围成环形腔，该两环形腔分别与所述燃气入口或所述废气入口连通。
3.根据权利要求2所述的混合器，其特征在于，两所述套筒内均设有十字芯管，该十字芯管的管壁上设有通孔，所述十字芯管的管口贯通所述套筒的筒壁。
4.根据权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述十字芯管为扁管。
5.根据权利要求2所述的混合器，其特征在于，所述第一腔室和所述第二腔室均为圆形腔，该圆形腔的内壁上具有环形槽，所述套筒的筒壁和所述环形槽围成所述环形腔。
6.根据权利要求5所述的混合器，其特征在于，所述环形槽的外端与所述柱形壳体的端面贯通；
该混合器还包括两个分别用来设在所述柱形壳体两端的端盖，两个所述端盖的内侧均延伸出有套圈段，该两套圈段分别插入所述柱形壳体的两端口内且分别套在两所述套筒的外端口的外壁上。
7.根据权利要求6所述的混合器，其特征在于，两所述套筒的里端分别与所述第一腔室或所述第二腔室的内壁之间设有第一密封圈，两个所述端盖的内端面均与所述柱形壳体的两端面之间设有第二密封圈。
8.根据权利要求7所述的混合器，其特征在于，所述端盖通过螺栓固定在所述柱形壳体的端面上。
9.根据权利要求8所述的混合器，其特征在于，所述端盖的端面上还设有工艺孔，该工艺孔对准所述柱形壳体的端面。
10.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述燃气入口或所述废气入口为法兰型端口。
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