CN108301941A - 一种气体发动机进气混合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机技术领域，具体为一种气体发动机进气混合装置，进气混合装置位于气体燃料及EGR混合器和发动机进气总管之间，包括数个布置方向相同的混合管路及位于混合管路两侧的连接管路；连接管路通过法兰依次连接不同混合管路间同侧之间的管路，组成了进气混合气串联流动通道；混合管路在其流动方向壁面还设有数个混合孔，混合孔两端分别连接不同混合管路壁面。本发明的进气混合装置，能够减小空气、气体燃料、EGR波动导致的各缸EGR及气体混合气差异，有效提高气体发动机各缸工作的一致性，提高了气体发动机工作稳定性、可靠性。

Description

一种气体发动机进气混合装置

技术领域

本发明属于内燃机领域，具体来说是涉及一种气体发动机进气混合装置。

背景技术

由于使用石油燃料的汽车和各种动力机械排气污染日益严重，人类生存环境日益恶化。因此各国纷纷开发替代能源，而气体燃料是清洁燃料，并且资源非常丰富，因此代用气体燃料发动机得到广泛应用，而装配气体发动机的各种车辆市场占有率越来越高。

现气体发动机以预混为主形成当量比混合气，其主要采用进气单点喷射，为提高混合气质量，均设有高效混合器。对于当量燃烧的气体发动机来说，为了降低燃烧温度提升排放水平，需要加入EGR，而EGR与气体燃料、进气的混合均匀性对于发动机燃烧、性能有显著的影响。因此EGR在进气中的均匀分布对于当量燃烧的气体发动机是十分重要的。

目前气体发动机设有混合均匀度较高的燃料气体和空气混合的混合器及部分从排气管引入的排气和进气混合的EGR混合器，授权公告号CN 102454507 B、申请公布号CN106438115 A的发明公开了气体混合器将空气和天然气充分均匀混合，使得混合气体在发动机中燃烧更加充分，降低了气体的消耗。授权公告号CN 104265513 B的专利公布了气体发动机EGR混合装置：该气体发动机EGR混合装置通过设置分体结构的燃气混合器及EGR扰流器实现相同的EGR混合效果。另外，利用EGR扰流器螺旋形扰流槽及锥形管状结构对不同的气体进行混合和加速，有降低了流动阻力，避免消耗更多的发动机功耗，有利于降低整体油耗。但这些专利只能使空气和气体燃料及EGR在进气流道的空间轴向截面上混合非常均匀，特别EGR管路从排气岐管提取燃烧废气，因发动机各缸依次排气导致排气歧管中燃烧废气出现周期性的波动，燃烧废气的周期性波动将导致EGR出现周期性波动，此外空气和气体燃料往往也有一定波动，这些波动将导致进气混合气发生周期性波动。虽然进气道空间轴向截面上混合气是均匀的，但因波动将导致进气流道不同空间轴向截面上混合气量（空气、气体燃料、EGR）波动性差异，发动机不同气缸进气门开启、关闭时刻不同，将导致气体发动机各缸进入的混合气量（空气、气体燃料、EGR）出现较大差异。在发动机进气中，如果进入各缸的EGR及气体混合气量不一致，会造成发动机失火、爆震、各缸均匀性差、排放物超标等一系列问题，进而影响发动机的正常运行和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体发动机进气混合装置，减小空气、气体燃料、EGR波动导致的各缸EGR及气体混合气差异，有效提高气体发动机各缸工作的一致性，提高了气体发动机工作稳定性、可靠性。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种气体发动机进气混合装置，所述进气混合装置位于气体燃料及EGR混合器和发动机进气总管之间，包括数个布置方向相同的混合管路及位于混合管路两侧的连接管路，数个布置方向相同的混合管路组成了混合管路组；所述连接管路通过法兰依次连接不同混合管路间同侧之间的管路，使混合管路和连接管路组成了进气混合气串联流动通道；

所述法兰包括入口连接法兰和出口连接法兰，所述入口连接法兰连接气体燃料及EGR混合器后面的出口管路，出口连接法兰通过进气道弯管和发动机进气总管相连；

所述气体燃料及EGR混合器一侧通过EGR控制阀与EGR管路连接，另一侧连接气体燃料管路；

所述混合管路在其流动方向壁面还设有数个混合孔，混合孔两端分别连接不同混合管路壁面，同一混合管路和多个混合管路相邻时，多排混合孔和相邻混合管路相连通。

对上述方案的进一步改进，所述混合孔的开孔方向具有斜向和垂直于混合管路管道的轴线方向的两种设置结构。

对上述方案的进一步改进，数个布置方向相同的混合管路为单列多排结构或为多列多排结构。

对上述方案的进一步改进，两个相邻的混合管路间的混合孔截面面积小于混合管路的截面面积。

对上述方案的进一步改进，连接不同混合管路间同侧之间的连接管路长度不同。

本发明的积极效果是：

一种气体发动机进气混合装置，位于气体燃料及EGR（排气再循环）混合器和发动机进气总管之间的进气通道；包括数个布置方向相同的混合管路及位于混合管路两侧的连接管路连接，组成了进气混合串联流动通道；混合管路在其流动方向壁面设有数个混合孔，混合孔两端分别连接相邻混合管路壁面。当空气、气体燃料、EGR波动导致气体发动机混合气出现波动时，波动的进气混合气将依次流过各个混合管路，不同混合管路其相邻区域将因波动出现气体压力差异。这时进气混合气因压力差异将通过混合孔在混合管路间流动，浓度高的进气混合气流向浓度低的。混合管路中不同轴向截面间混合气量将更加均匀，同时也可以使气体燃料及EGR和空气在进气流道轴向截面上混合更加均匀，在发动机进气过程中，各缸EGR及气体混合气更加均匀，减小了空气、气体燃料、EGR波动导致的各缸EGR及气体混合气不均匀，有效提高气体发动机各缸工作的一致性，提高气体发动机工作稳定性、可靠性。

附图说明

图1是本发明一种气体发动机进气混合装置的截面示意图。

图2是本发明一种气体发动机进气混合装置示意图。

图3为通过混合管路组的轴截面示意图。

图4一种气体发动机进气混合装置布置连接示意图。

图5本发明单列多排布置结构示意图。

图6本发明混合气出口的另一种布置结构示意图。

图中：1-混合管路；2-连接管路；3-混合孔；4-入口连接法兰；5-出口连接法兰；6-进气道弯管；7-混合管路组；8-EGR管路；9-气体燃料管路；10-气体燃料及EGR混合器；11-EGR控制阀。

具体实施方式

本发明一种气体发动机进气混合装置可参考附图1~6的描述，所述箭头为气体运动方向，

一种气体发动机进气混合装置，所述进气混合装置位于气体燃料及EGR混合器和发动机进气总管之间，包括数个布置方向相同的混合管路1及位于混合管路两侧的连接管路2，数个布置方向相同的混合管路1组成了混合管路组7；所述连接管路2通过法兰依次连接不同混合管路间同侧之间的管路，使混合管路和连接管路组成了进气混合气串联流动通道；

所述法兰包括入口连接法兰4和出口连接法兰5，所述入口连接法兰连接气体燃料及EGR混合器10后面的出口管路，出口连接法兰5通过进气道弯管6和发动机进气总管相连；

所述气体燃料及EGR混合器10一侧通过EGR控制阀11与EGR管路8连接，另一侧连接气体燃料管路9；

所述混合管路在其流动方向壁面还设有数个混合孔3，混合孔3两端分别连接不同混合管路壁面，同一混合管路和多个混合管路相邻时，多排混合孔3和相邻混合管路相连通。

对上述方案的进一步改进，所述混合孔3的开孔方向具有斜向和垂直于混合管路管道的轴线方向的两种设置结构。为更好地促进进气混合气因压力差异通过混合孔在不同的混合管路间流动，所述的相邻的混合管路间的混合孔轴线平行或成一定角度，以便混合孔可以连接相邻混合管相邻区域不同位置，更好利用压力波动。

对上述方案的进一步改进，数个布置方向相同的混合管路1为单列多排结构或为多列多排结构。

对上述方案的进一步改进，两个相邻的混合管路间的混合孔3截面面积小于混合管路的截面面积。

对上述方案的进一步改进，连接不同混合管路间同侧之间的连接管路长度不同。

具体工作过程：从气体燃料及EGR（排气再循环）混合器出来进入进气混合装置的进气混合气经过和空气充分混合，使空气和气体燃料及EGR在进气流道的空间轴向截面上混合的非常均匀。但EGR管路从排气岐管提取燃烧废气，因发动机各缸依次排气导致排气歧管中燃烧废气出现周期性的波动，燃烧废气的周期性波动将导致EGR出现周期性波动，此外空气和气体燃料往往也有一定波动，这些波动将导致进气混合气发生周期性波动。虽然进气流道空间轴向截面上混合气是均匀的，但因波动将导致进气流道不同空间轴向截面上混合气量（空气、气体燃料、EGR）差异。混合管路和连接管路组成了进气混合气串联流动通道，波动的进气混合气将依次流过各个混合管路，不同混合管路其相邻区域将因波动出现气体压力差异。所述混合管路在其流动方向壁面设有数个混合孔，混合孔两端分别连接相邻混合管路壁面，同一混合管路和多个混合管路相邻时，将有多排混合孔和相邻混合管路相连通。所述混合孔可设置为圆型或非圆结构，不同混合孔轴向截面面积相同或不同。这时进气混合气因压力差异将通过混合孔在不同的混合管路间流动，浓度高的进气混合气流向浓度低的，混合气波动幅度将大幅度减小，混合管路中不同截面间的混合气将更加均匀。

同时所述混合孔在混合管路壁面流动方向分布间距相同或不同，所述混合孔在混合管路壁面流动方向分布位置连成直线或曲线同样促进不同的混合管路间进气混合气流动。

在发动机进气过程中，进气混合气波动幅度将大幅度减弱，混合管路中不同截面间混合气量将更加均匀，可以减小空气、气体燃料、EGR波动导致的各缸EGR及气体混合气不均匀，同时也可以使气体燃料及EGR和空气在进气流道轴向截面上混合更加均匀，有效提高气体发动机各缸工作的一致性，提高气体发动机工作稳定性、可靠性。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，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精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种气体发动机进气混合装置，其特征在于，所述进气混合装置位于气体燃料及EGR混合器和发动机进气总管之间，包括数个布置方向相同的混合管路（1）及位于混合管路两侧的连接管路（2），数个布置方向相同的混合管路（1）组成了混合管路组（7）；所述连接管路（2）通过法兰依次连接不同混合管路间同侧之间的管路，使混合管路和连接管路组成了进气混合气串联流动通道；

所述法兰包括入口连接法兰（4）和出口连接法兰（5），所述入口连接法兰连接气体燃料及EGR混合器（10）后面的出口管路，出口连接法兰（5）通过进气道弯管（6）和发动机进气总管相连；

所述气体燃料及EGR混合器（10）一侧通过EGR控制阀（11）与EGR管路（8）连接，另一侧连接气体燃料管路（9）；

所述混合管路在其流动方向壁面还设有数个混合孔（3），混合孔（3）两端分别连接不同混合管路壁面，同一混合管路和多个混合管路相邻时，多排混合孔（3）和相邻混合管路相连通。

2.根据权利要求1所述的一种气体发动机进气混合装置，其特征在于，所述混合孔（3）的开孔方向具有斜向和垂直于混合管路管道的轴线方向的两种设置结构。

3.根据权利要求1所述的一种气体发动机进气混合装置，其特征在于，所述数个布置方向相同的混合管路（1）为单列多排结构或为多列多排结构。

4.根据权利要求1所述的一种气体发动机进气混合装置，其特征在于，所述两个相邻的混合管路间的混合孔（3）截面面积小于混合管路的截面面积。

5.根据权利要求1所述的一种气体发动机进气混合装置，其特征在于，连接不同混合管路间同侧之间的连接管路长度不同。