CN110023613B - 用于燃气发动机的混合物形成装置和燃气发动机 - Google Patents

用于燃气发动机的混合物形成装置和燃气发动机 Download PDF

Info

Publication number
CN110023613B
CN110023613B CN201780075943.2A CN201780075943A CN110023613B CN 110023613 B CN110023613 B CN 110023613B CN 201780075943 A CN201780075943 A CN 201780075943A CN 110023613 B CN110023613 B CN 110023613B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixture forming
valve
forming device
gas
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780075943.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110023613A (zh
Inventor
C-B.克吕廷
F.贝格尔
M.基尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of CN110023613A publication Critical patent/CN110023613A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110023613B publication Critical patent/CN110023613B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0278—Port fuel injectors for single or multipoint injection into the air intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248—Injectors
    • F02M21/0281—Adapters, sockets or the like to mount injection valves onto engines; Fuel guiding passages between injectors and the air intake system or the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/04—Gas-air mixing apparatus
    • F02M21/042—Mixer comprising a plurality of bores or flow passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/04—Gas-air mixing apparatus
    • F02M21/047—Venturi mixer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/19—Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/51—EGR valves combined with other devices, e.g. with intake valves or compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10222—Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/503—Mixing fuel or propellant and water or gas, e.g. air, or other fluids, e.g. liquid additives to obtain fluid fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021—Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023—Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

本发明涉及一种混合物形成装置，其用于以可燃烧气体、优选地在压力下储存的天然气(CNG‑压缩天然气)运行的内燃机。混合物形成装置包括由数量调节器、气体混合器、用于压力恢复的流动引导元件、以及用于内燃机的废气再循环的端口可行性方案组成的组合。通过根据本发明的混合物形成装置，气罐可被排空直至约2巴的相对低的压力，其中在内燃机的整个转速和负荷范围上实现突出的混合物形成。设置成，通过根据本发明的混合物形成装置相比于已知的解决方案不仅结构空间需求而且制造成本可降低。此外，提出了一种以可燃烧气体、尤其天然气(CNG)运行的内燃机，其在其进气道中具有这样的混合物形成装置。

Description

用于燃气发动机的混合物形成装置和燃气发动机
技术领域
本发明涉及一种用于以可燃烧气体运行的内燃机的混合物形成装置以及一种内燃机，在其进气道中布置有这样的混合物形成装置。
背景技术
从现有技术中已知内燃机，其以可燃烧气体、例如液化天然气(LPG-液化天然气)或在压力下储存的天然气(CNG-压缩天然气)运行。尤其在压力下储存的天然气(CNG)的情形中提出如下挑战，将气体输送到内燃机的燃烧室中。因为气体相比于(近似不可压缩的)液体具有明显更高的可压缩性，这样的气体不可以以传统的燃料泵喷射到内燃机的燃烧室中。用于气态的燃烧物质的压缩机在相同的驱动功率中相比相应的高压燃料泵更大和更高地构造。虽然可燃烧气体(类似于液态燃料的直接喷射)到内燃机的燃烧室中的直接吹入是可行的，然而这需要至少20巴(bar)的在气罐中的相对高的压力水平，由此仅气罐的不完全的排空是可能的且由此明显降低机动车的里程。
从文件DE 35 04 796 A1已知一种带有燃料汽化器的用于内燃机的空气进气接管，其中内燃机可以可选地以液态的燃烧物质和气态的燃烧物质运行。为了鉴于燃烧空气的流入考虑在两种燃料类型的情形中变换的要求，且为了降低在以气态的燃料的运行中的额外消耗，设置有以相对于汽化器的间距布置的盘片，其具有中间的可封闭的开口。该开口在内燃机的更高的转速范围中释放，从而在所有特性曲线范围中分别可吸取新鲜空气的合适的量。
从文件EP 0 859 176 A2中已知一种用于内燃机的废气再循环装置的带有插入件的阀，其中取决于插入件的形状穿流量可在部分地开启的废气再循环阀的情形中变化。
此外，从现有技术中已知简单的气体混合器和所谓的交叉混合器，以便使内燃机的气态的燃烧物质与新鲜空气混合。
然而对于带有固定的几何结构的这样的混合器不利的是，其虽然在固定的运行点中、如例如在综合热电站的内燃机中提供良好的结果，然而对于如在机动车中的动态运行倒不如说不合适或需要显著的附加的控制和调节耗费。
发明内容
本发明此时基于如下任务，实现用于内燃机的气态燃烧物质的简单的和成本适宜的混合物形成，其中实现排放法律规定的严格的极限值且动态的发动机运行在没有功能损失和排放缺点的情况下是可行的。
根据本发明，该任务通过用于布置在以可燃烧气体运行的内燃机的进气通道中的混合物形成装置来解决，其包括闭合元件，利用其可降低内燃机的进气通道的开启横截面；用于将可燃烧气体配给到内燃机的进气通道中的至少一个配给阀(Zumessventil，有时称为计量阀)；以及用于内燃机的废气再循环装置的至少一个端口，其中新鲜空气流通过闭合元件的偏转几何结构改道到第一环形通道中、尤其到扩散部中，且其中用于可燃烧气体的第一导入部位和用于借助于废气再循环装置再循环的气体的第二导入部位布置在偏转几何结构下游。由此可创造这样的构件，其以紧凑的结构空间和成本适宜的类型呈现用于新鲜气体流的数量调节器、气体混合器以及流动引导装置和流动优化装置的功能。此外，可实现在低的流动阻力中的相对良好的混合物准备。通过在混合物形成装置的穿流的情形中的文丘里效应，必须将更少的燃烧气体质量带入到混合物形成装置中，因为在进气压力的范围中的压力在处于混合物形成装置上游的流动区段中降低，由此改善在燃烧气体供应的区域中的动力学。此外，由于更高的动力学和降低的压力，更大的废气再循环率是可行的，而再循环的废气不在废气再循环管路中堵塞。在此，需要更少的推出功，从而燃烧气体消耗可以以这样的混合物形成装置降低。
在本发明的优选的设计方案中设置成，至少一个配给阀将可燃烧气体配入(eindosieren，有时称为配量)到燃烧气体分配环中，其经由通道与进气通道的扩散部相连接。通过燃烧气体分配环，可燃烧气体与新鲜空气的第一混合是可行的，由此实现可燃烧气体与新鲜空气在燃烧气体分配环环形通道中的特别均匀的混合。此外，燃烧气体分配环用于压力峰值的降低或用于流动均匀化，尤其促进均匀的混合物形成。由此可实现可燃烧气体的特别干净的且少排放的燃烧。
在此特别优选的是，通道基本上垂直于配给阀的流出开口伸延。由此实现可燃烧气体在撞击到前室的壁上的情形中的激烈的偏转，由此在前室中形成涡流，其有助于可燃烧气体和新鲜空气的混合。
在本发明的另外的优选的设计方案中设置成，废气再循环装置具有废气再循环-分配环，其至少部分区段地围绕进气通道的进气管周围伸延。通过废气再循环装置联接到第二环形通道处，再循环的废气与由新鲜空气和可燃烧气体组成的混合物的特别均匀的混合是可行的，因为废气沿着第二环形通道可经由多个第二导入部位均匀地带入到第一环形通道中。由此废气再循环装置的降低排放的作用可最优地实现。
根据本发明的另一改善方案设置成，闭合元件具有用于新鲜空气、可燃烧气体和/或再循环的废气的流动引导的导引区段和引导区段，利用其闭合元件在混合物形成装置的壳体中被引导。通过经由闭合元件的流动引导，可省略用于新鲜空气的附加的导引几何结构，其与附加的构件或壳体的更复杂的形状相联系且引起附加成本。此外，闭合元件的外轮廓的加工通常比壳体的内轮廓的加工更成本适宜，从而在此对于相对低的制造成本可制造流动优化的造型。通过在闭合元件处的附加的引导区段，闭合元件可以以简单的方式在壳体中被引导，而不需要在导引几何结构、进气管或第一环形通道的区域中的流动妨碍。
在此优选的是，引导区段在壳体的闭合的壳体区段处被引导。由此在闭合的壳体区段中根据气体弹簧的类型可生成负压，其在闭合阀的情形中出现且由此生成逆着阀的闭合力的回复力。为了降低开启和闭合力，在闭合元件处设置有压力平衡钻孔，以便在闭合元件的运动的情形中补偿出现的过压或负压。
在此特别优选的是，在引导区段和壳体之间布置有密封件。通过在引导区段和壳体的闭合的壳体区段之间的密封件，可阻止气体流入到平衡容积中，从而在混合物形成装置的空气引导装置和平衡容积之间的气体交换至少尽最大可能地阻止。
根据一种特别有利的改进方案设置成，闭合元件在引导区段的区域中是空心的且包围平衡容积。通过空心的闭合元件可限制相对大的平衡容积，从而在闭合元件的移动的情形中出现的气体力相对小且由此可良好控制。此外，通过空心的闭合元件可节省闭合元件的材料和质量，由此可改善闭合元件的动态特性。
在本发明的另一优选的实施方式中设置成，用于废气再循环装置的第二导入部位在新鲜空气穿过进气通道的流动方向上处于用于气体的第一导入部位下游。由此可最优地使用第一环形通道的壁的面，且可构造有大量第一和第二导入部位，其中第一导入部位优选地处于共同的第一节圆上且第二导入部位优选地处于共同的第二节圆上。
在本发明的另一优选的设计方案中设置成，扩散部的间隙宽度为进气通道的进气管的直径的约1/8至1/800。第一环形通道必须不仅在空转的情形中而且在全负荷的情形中被穿流。在此，一方面可确保最小流通能力且另一方面可确保在全负荷运行中的最大的功率产出。进气管的1/8至1/800的宽度、尤其在50μm和5mm之间的宽度或高度在此根据应用情况证实为在用于实现最小流通能力的需要的节流和小的流动损失之间的良好的妥协。
根据本发明的一种有利的改进方案设置成，第一环形通道构造为扩散部。通过扩散部可增大第一环形通道的离开横截面且降低流动速度(和由此流动损失)。由此可尤其在全负荷运行中得到更高的功率。
在此特别优选的是，闭合元件是带有阀柄和阀盘的阀，其中阀盘具有径向内部的第一区段，其相对于阀柄以第一角度伸延且具有径向外部的第二区段，其相对于阀柄以相对于第一区段更大的角度伸延。由此可在阀和壳体的笔直的壁之间以简单的方式构造有扩散部。
备选地或附加地，有利地设置成，扩散部构造在闭合元件下游。由此，可使用带有相对短的阀盘的阀，由此降低对于阀的成本和结构空间需要。
根据混合物形成装置的一种有利的改进方案设置成，在阀盘或扩散部的与阀盘相对而置的壁处构造有凹口且在分别相对而置的构件处构造有伸入到凹口中的突出部。为了改善混合物形成装置的最小流通能力，有利的是，阀在闭合的状态中具有在阀和壳体的壁之间的尽可能小的、但是不同于零的开启横截面。这可要么通过非常狭窄的制造公差实现，其然而与高的成本相联系，要么通过限制流量的附加的流动阻碍。通过凹口和对应的突出部，可以以简单且成本适宜的方式构造迷宫式密封件，其改善混合物形成装置的最小流通能力。在此特别有利的是，突出部的轮廓具有造型。通过突出部的造型可改善配入的可燃烧气体的最小量到带有更大的气体量的区域中的过渡，由此实现改善的节气门响应(Gasannahme，有时称为油门反应)且改善内燃机的动态运行中的舒适度。
在本发明的另一有利的实施方式中设置成，第一导入部位和第二导入部位布置在共同的直径上。优选地，在此多个第一和多个第二导入部位交替地布置在该直径上，以便实现燃烧气体与再循环的废气的均匀的混合。
在本发明的另一改善方案中设置成，用于可燃烧气体的第一导入部位的横截面的总和小于扩散部在第一导入部位的区域中的最大横截面面积的15%、优选地小于10%。
用于再循环的废气和用于可燃烧气体的导入部位优选地实施为环形通道。
根据本发明此外提出了一种内燃机，其带有至少一个燃烧室、进气通道、废气通道、从废气通道到进气通道中的废气再循环装置以及根据本发明的混合物形成装置，其中实现用于内燃机的运行的可燃烧气体通过至少一个在燃烧室上游的混合物形成装置中的可控制的配给阀配入到内燃机的进气通道中。
只要在个别情况中未另外列举，本发明的不同的在该申请文件中提到的实施方式可有利地彼此组合。
附图说明
本发明随后以实施例根据附图来阐释。相同的构件或带有相同的功能的构件在此以相同的参考符号来标记。其中：
图1示出了内燃机的原理图；
图2以截面图示出了根据本发明的混合物形成装置的第一实施例；
图3以三维视图示出了来自图2的混合物形成装置；
图4以截面图示出了根据本发明的混合物形成装置的第二实施方式；
图5以三维视图示出了来自图4的混合物形成装置；
图6示出了根据本发明的混合物形成装置的阀座的第一实施方式；
图7示出了根据本发明的混合物形成装置的阀座的另一实施方式；
图8示出了根据本发明的混合物形成装置的阀座的另一实施方式；
图9示出了根据本发明的混合物形成装置的阀座的另一实施方式；且
图10示出了在部分闭合的阀的情形中的根据本发明的混合物形成装置的阀座。
具体实施方式
图1示出了内燃机1的强烈简化的构建，其带有四个燃烧室2、进气通道3以及废气通道4。在此，设置有废气再循环装置5，其将废气通道4与进气通道3相连接且由此实现了燃烧的燃料组成部分到内燃机1的进气通道3中的再循环。内燃机1在下面描述的实施例中构造为燃气发动机1且以气态的燃烧物质、优选地以天然气(CNG-压缩天然气)运行。备选地，以液化的气体(LNG-液化天然气)的运行也是可行的。燃气发动机1相比于传统的内燃机相区分，在其中液态的燃料通过如下方式配入到进气通道3或燃烧室2中，即燃烧物质在周围环境温度和周围环境压力下为气态且由此可强烈地压缩。由此，气态燃料到内燃机1的燃烧室2中的带入借助于传统的喷射技术、尤其借助于喷射泵和/或燃料喷射系统不可或至少不可有效地实现。天然气此外在室温下不可液化，由此针对液态燃料的燃料喷射技术的使用同样排除。因此，对于燃气发动机1而言开发了备选的混合物形成装置，其专门匹配于气态的燃烧物质的特性。在此，混合物形成优选地在内燃机1的燃烧室2上游的进气通道3中实现，因为在该部位处压力水平低于在燃烧室2中且气罐由此可进一步排空。
在图2中呈现了用于以气态的燃烧物质运行的内燃机1的根据本发明的混合物形成装置10的第一实施例。混合物形成装置10包括壳体42，在其中闭合元件12、尤其阀54可移动地布置。壳体42具有在图纸平面中竖直地伸延的第一区段，在其中构造有进气管36。壳体42此外具有第二区段，其构造扩散部22。扩散部22相对于进气管36以约100°至120°的角度伸延。在壳体42处此外构造有闭合的壳体区段44，其与闭合元件12一起限制平衡容积48。闭合元件12作为阀54、尤其作为盘阀(Tellerventil，有时称为菌形气门)构造，且具有阀柄56和阀盘58。阀柄56和阀盘58在其面向进气管36的侧上构造导引区段38，通过其流动穿过混合物形成装置的新鲜空气被引导和偏转。在阀柄56和阀盘58之间构造有偏转几何结构，其将穿过进气管36流入到混合物形成装置10中的新鲜空气偏转到扩散部22中。对于阀盘58而言联接有引导区段40，在其中阀54在闭合的壳体区段44中被引导。闭合元件12在引导区段40的区域中空心地构造且包围平衡容积48。在引导区段40和闭合的壳体区段44的壳体壁之间布置有密封件46，其应阻止新鲜空气到平衡容积48中的侵入。
混合物形成装置10此外具有至少一个、优选地如在图1中呈现的那样多个、优选地均匀地在混合物形成装置10的周缘上分布的容纳开口78，在其中分别布置有配给阀16以用于供应可燃烧气体。配给阀16在其周缘处具有密封件76，尤其密封环，利用其在配给阀16和容纳开口78之间的间隙被密封且由此阻止可燃烧气体从混合物形成装置10的不受控制的逸出。容纳开口78中的每个分别与燃烧气体分配环28相连接，在其中经由配给阀16供应的气态的燃烧物质可与新鲜空气混合。燃烧气体分配环28经由通道30与扩散部22相连接，其中通道30分别基本上垂直于扩散部22伸延。为了实现可燃烧气体到扩散部22中的导入，分别在通道30的面向扩散部22的端部处构造有第一导入部位24，经由其通道30与扩散部22流体地相连接。在此，通道30基本上垂直于配给阀16的流出开口32伸延。配给阀16在此径向地布置，也就是说，垂直于混合物形成装置10的进气管36取向。配给阀16具有分别一个插头52，利用其配给阀16可电气接通。
在混合物形成装置10处构造有用于内燃机1的废气再循环装置5的端口。在此，混合物形成装置10具有废气再循环-分配环34，其至少部分区段地围绕进气通道3的进气管36周围引导。第二环形通道34基本上平行于扩散部22伸延且经由第二导入部位26与该扩散部22相连接。在此，废气再循环-分配环34经由至少一个端口18联接到废气再循环装置5处。
在图3中以三维视图示出了混合物形成装置10。在此可识别出，配给阀16垂直于进气管36取向且沿径向方向未伸出超过混合物形成装置10的壳体42。
在混合物形成装置10的运行中，新鲜空气经由进气管36吸入到混合物形成装置10中。同时，可燃烧气体借助于配给阀16配入到燃烧气体分配环28中，在其处实现可燃烧气体与新鲜空气的第一混合。通过气体从配给阀16的流出开口32经由前室的壁部的偏转和通过通道30到扩散部22中的传导，实现涡流，其促使新鲜空气和可燃烧气体的均匀的混匀。在第一导入部位24下游，由新鲜空气和可燃烧气体组成的混合物附加地以经由废气再循环装置5和废气再循环-分配环34再循环的废气加载。对此，在第二导入部位26处，再循环的废气导入到扩散部22中，其中废气与由新鲜空气和可燃烧气体组成的混合物混合。
闭合元件12具有数量调节器的功能且可由此在传统的内燃机的情形中替换节流阀片。在图2中的混合物形成装置10在此在完全开启的阀54的情形中呈现，即最大开流。通过阀54的闭合、也就是说在壳体42处的沿阀座棱边74的方向上的移动，可降低扩散部22的开启横截面14。这样的、部分闭合的阀54在图10中呈现。在此，阀盘58在引导区段40的区域中具有沿气体通过扩散部22的流动方向的尖锐的分流棱边(Abrisskante，有时称为撕裂棱边)，其在扩散部22中在阀盘58下游引起涡流形成，其中涡流尾流80促使新鲜空气、可燃烧气体和来自废气再循环装置5的废气的附加的混合。在此，必须一方面尤其在内燃机1的空转的情形中实现最小流通能力，以及在全负荷运行中实现流动适宜的且尽可能少损失的流动引导。阀54的调整例如经由电子机械的控制元件实现，备选地然而也可纯粹机械地、例如经由主轴、摇臂、齿部或类似物实现。
在图4中呈现了根据本发明的混合物形成装置10的一种备选的实施例。在基本上相同的构建的情形中，如对于图2列举的，在下面仅探讨保留的区别。配给阀16在该实施变型方案中轴向地、也就是说平行于进气管36布置。由此沿径向方向创造附加的空间，从而存在的结构空间可最优地使用。相应于配给阀16的轴向的布置，燃烧气体分配环28的形状相应地匹配，其中通道30在燃烧气体分配环28的面向进气管36的端部处构造且与配给阀16的流出开口32偏心地布置，以便实现可燃烧气体与新鲜空气在燃烧气体分配环28中的相应地多重偏转和混合。在图5中以三维视图示出了混合物形成装置10的该实施例。
在图6中呈现了阀54和扩散部22的一种备选的实施方式。在此，阀54在其阀盘58处具有径向地处于内部的第一区段60和径向地处于外部的第二区段62，其相对于阀柄56以相对于第一区段60更大的角度伸延。由此在壳体42的壁64和阀盘58的第二区段62之间出现扩散部50。备选地，扩散部50也可如在图7中呈现的那样在壳体42的两个壳体部件或壳体区段之间在阀盘58下游构造。
为了改善混合物形成装置10的最小流通能力，在阀54的阀座处设置有简单的迷宫式密封件。对此，可如图8中呈现的那样，凹口66设置在壳体42的壁64处，在基本上闭合的阀54的情形中在阀盘58处的突出部70接合到其中。备选地，如在图9中呈现的那样，突出部72也可构造在壳体42的壁64处，其接合到阀盘58中的凹口68中。通过突出部70,72的造型，可改善配入的可燃烧气体的最小量到带有更大气体量的区域中的过渡，由此改善在内燃机1的动态运行中的舒适度。
参考符号列表
1 内燃机/燃气发动机
2 燃烧室
3 进气通道
4 废气通道
5 废气再循环装置
10 混合物形成装置
12 闭合元件
14 开启横截面
16 配给阀
18 端口
20 压力平衡钻孔
22 扩散部
24 第一导入部位
26 第二导入部位
28 燃烧气体分配环
30 通道
32 流出开口
34 废气再循环-分配环
36 进气管
38 导引区段
40 引导区段
42 壳体
44 闭合的壳体区段
46 密封件
48 平衡容积
50 扩散部
52 插头
54 阀
56 阀柄
58 阀盘
60 第一区段
62 第二区段
64 壁
66 凹口
68 凹口
70 突出部
72 突出部
74 阀座棱边
76 密封件
78 容纳开口
80 涡流尾流。

Claims (13)

1.一种混合物形成装置(10)，用于布置在以可燃烧气体运行的内燃机(1)的进气通道(3)中，包括
- 可移动地布置的闭合元件(12)，利用其可降低所述内燃机(1)的进气通道(3)的开启横截面(14)，
- 用于将所述可燃烧气体配给到所述内燃机(1)的进气通道(3)中的至少一个配给阀(16)，以及
- 用于所述内燃机(1)的废气再循环装置(5)的至少一个端口(18)，其特征在于，
- 新鲜空气流通过所述闭合元件(12)的偏转几何结构改道到扩散部(22)中，其中
- 用于所述可燃烧气体的第一导入部位(24)和用于借助于所述废气再循环装置(5)再循环的气体的第二导入部位(26)布置在所述偏转几何结构下游，其中用于所述废气再循环装置的所述第二导入部位(26)在所述新鲜空气穿过所述进气通道(3)的流动方向上处于用于所述气体的第一导入部位(24)下游。
2.根据权利要求1所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述至少一个配给阀(16)将所述可燃烧气体配入到燃烧气体分配环(28)中，其经由通道(30)与所述进气通道(3)的扩散部(22)相连接。
3.根据权利要求2所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述通道(30)垂直于所述配给阀(16)的流出开口(32)伸延。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述废气再循环装置(5)具有废气再循环-分配环(34)，其至少部分区段地围绕所述进气通道(3)的进气管(36)周围被引导。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述闭合元件(12)具有用于所述新鲜空气、所述可燃烧气体和/或再循环废气的流动引导的导引区段(38)和引导区段(40)，利用其所述闭合元件(12)在所述混合物形成装置(10)的壳体(42)中被引导。
6.根据权利要求5所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述引导区段(40)在所述壳体(42)的闭合的壳体区段(44)处被引导。
7.根据权利要求5所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，在所述引导区段(40)和所述壳体(42)之间布置有密封件(46)。
8.根据权利要求5所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述闭合元件(12)在所述引导区段(40)的区域中是空心的且包围平衡容积(48)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述扩散部(22)的间隙宽度为所述进气通道(3)的进气管(36)的直径的约1/8至1/800。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述闭合元件(12)是带有阀柄(56)和阀盘(58)的阀(54)，其中所述阀盘(58)具有径向内部的第一区段(60)，其相对于所述阀柄(56)以第一角度伸延，且具有径向外部的第二区段(62)，其相对于所述阀柄(56)以相比于所述第一区段(60)更大的角度伸延。
11.根据权利要求10所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，所述扩散部(22)构造在所述闭合元件(12)下游。
12.根据权利要求10所述的混合物形成装置(10)，其特征在于，在所述阀盘(58)或所述扩散部(22)的与所述阀盘(58)相对而置的壁(64)处构造有凹口(66,68)且在分别相对而置的构件(58,64)处构造有伸入到所述凹口(66,68)中的突出部(70,72)。
13.一种燃气发动机(1)，带有至少一个燃烧室(2)、进气通道(3)、废气通道(4)、废气再循环装置(5)以及根据权利要求1至12中任一项所述的混合物形成装置(10)，其中实现用于所述燃气发动机(1)的运行的可燃烧气体通过在所述燃烧室(2)上游的可控制的配给阀(16)配入到所述燃气发动机(1)的进气通道(3)中。
CN201780075943.2A 2016-12-08 2017-11-28 用于燃气发动机的混合物形成装置和燃气发动机 Active CN110023613B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016123826.0A DE102016123826A1 (de) 2016-12-08 2016-12-08 Gemischbildungsvorrichtung für einen Gasmotor und Gasmotor
DE102016123826.0 2016-12-08
PCT/EP2017/080634 WO2018104107A1 (de) 2016-12-08 2017-11-28 Gemischbildungsvorrichtung für einen gasmotor und gasmotor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110023613A CN110023613A (zh) 2019-07-16
CN110023613B true CN110023613B (zh) 2022-03-01

Family

ID=60473546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780075943.2A Active CN110023613B (zh) 2016-12-08 2017-11-28 用于燃气发动机的混合物形成装置和燃气发动机

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11181051B2 (zh)
EP (1) EP3551871A1 (zh)
CN (1) CN110023613B (zh)
DE (1) DE102016123826A1 (zh)
RU (1) RU2726984C1 (zh)
WO (1) WO2018104107A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11767811B2 (en) * 2021-09-01 2023-09-26 American CNG, LLC Supplemental fuel system for compression-ignition engine
CN115013190A (zh) * 2022-06-07 2022-09-06 北京氢燃科技有限公司 一种供氢装置和供氢方法、及氢内燃机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275017A (en) * 1978-05-22 1981-06-23 Clinton Graybill Ring controlled variable venturi downdraft carburetor
GB2117045B (en) * 1982-03-01 1985-07-17 Maurice Lechmere Brown I.c. engine carburettor
US4635609A (en) * 1984-05-11 1987-01-13 Nederlandse Centrale Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek System and device for exhaust gas recirculation in combustion machine
EP1104848A1 (en) * 1999-12-03 2001-06-06 Iveco Motorenforschung AG Air/fuel mixing device for a gaseous fuel internal combustion engine
CN104641098A (zh) * 2012-09-12 2015-05-20 卡特彼勒能源方案有限公司 用于内燃发动机的气体混合器

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR539393A (fr) * 1920-08-12 1922-06-24 Carburateur à tuyères multiples, pour moteurs à gaz
US2311315A (en) * 1940-09-30 1943-02-16 American Liquid Gas Corp Gaseous fuel mixer for internal combustion engines
US4513727A (en) 1982-07-12 1985-04-30 Propane Carburetion Systems, Inc. Process for controlling secondary gas fuel to normally liquid fueled I.C. engine
US4440137A (en) * 1982-07-12 1984-04-03 Propane Carburetion Systems, Inc. Supplemental fuel supply device for I.C. engine
SU1222879A1 (ru) 1984-10-17 1986-04-07 Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова Устройство дл подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорани
DE3504796A1 (de) 1985-02-13 1986-08-14 Hans 4230 Wesel Koppel Luftansaugstutzen fuer vergaser
DE3611909C3 (de) * 1986-04-09 2000-03-16 Ruhrgas Ag Vorrichtung zur Steuerung der Menge und/oder des Mischungsverhältnisses eines Brenngas-Luft-Gemisches
DE3813249A1 (de) * 1988-04-20 1989-11-02 Arne Dipl Ing Walde Vorrichtung zur steuerung der luft- und/oder kraftstoffmenge in verbrennungskraftmaschinen
DE4110516C1 (zh) * 1991-03-30 1992-08-06 Ruhrgas Ag, 4300 Essen, De
US5103795A (en) * 1991-05-17 1992-04-14 Davis Family Trust Air and fuel mixing apparatus and method
US5245977A (en) * 1991-07-03 1993-09-21 Tecogen, Inc. Flow proportioning mixer for gaseous fuel and air and internal combustion engine gas fuel mixer system
US5408978A (en) * 1993-05-03 1995-04-25 Davis Family Trust Gaseous fuel entrainment apparatus and process
AUPN286095A0 (en) * 1995-05-09 1995-06-01 Energy Research And Development Corporation, The Liquid fuel injection system
DE19612401A1 (de) * 1996-02-09 1997-08-14 Enserv Energy Industry Service Vorrichtung zur Zuführung eines Gasgemisches für Gasmotoren
US6062535A (en) 1997-02-12 2000-05-16 Cummins Engine Company, Inc. Exhaust gas recirculation valve with variable flow area
US6026787A (en) * 1998-06-04 2000-02-22 Impco Technologies, Inc. Air-fuel control for alternative engine fuels
SE517251C2 (sv) * 2000-08-30 2002-05-14 Gustav Berggren Komponent för reglering av avgasåterflöde
AU2003287418A1 (en) * 2002-11-01 2004-06-07 Woodward Governor Company Gaseous fuel and air mixer assembly for internal combustion engine
US7410152B2 (en) * 2005-09-30 2008-08-12 Continental Controls Corporation Gaseous fuel and air mixing venturi device and method for carburetor
RU2375602C2 (ru) 2007-06-14 2009-12-10 Открытое акционерное общество Энгельсское опытно-конструкторское бюро "Сигнал" им. А.И. Глухарева Устройство для подачи газообразного топлива в двигатель внутреннего сгорания с регулятором соотношения расходов газа и воздуха
US20110226218A1 (en) * 2010-03-16 2011-09-22 Supoj Vongsateanchai Secondary Fuel Premixing Controller for an Air Intake Manifold of a Combustion Engine
US8453626B2 (en) 2011-08-26 2013-06-04 Concentric Skånes Fagerhult AB EGR venturi diesel injection
US20150025774A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-22 Jason Green Fuel mixture system and assembly
US9605623B2 (en) * 2015-01-29 2017-03-28 Robert Bosch Gmbh Gaseous fuel mixer and method
US9689363B2 (en) * 2015-01-29 2017-06-27 Robert Bosch Gmbh Gaseous fuel mixer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4275017A (en) * 1978-05-22 1981-06-23 Clinton Graybill Ring controlled variable venturi downdraft carburetor
GB2117045B (en) * 1982-03-01 1985-07-17 Maurice Lechmere Brown I.c. engine carburettor
US4635609A (en) * 1984-05-11 1987-01-13 Nederlandse Centrale Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek System and device for exhaust gas recirculation in combustion machine
EP1104848A1 (en) * 1999-12-03 2001-06-06 Iveco Motorenforschung AG Air/fuel mixing device for a gaseous fuel internal combustion engine
CN104641098A (zh) * 2012-09-12 2015-05-20 卡特彼勒能源方案有限公司 用于内燃发动机的气体混合器

Also Published As

Publication number Publication date
US20200032722A1 (en) 2020-01-30
EP3551871A1 (de) 2019-10-16
DE102016123826A1 (de) 2018-06-14
US11181051B2 (en) 2021-11-23
WO2018104107A1 (de) 2018-06-14
CN110023613A (zh) 2019-07-16
RU2726984C1 (ru) 2020-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4721253A (en) Intermittent type swirl injection nozzle
US8800895B2 (en) Piloted variable area fuel injector
JPWO2006129371A1 (ja) Ｅｇｒガス混合装置
CN110023613B (zh) 用于燃气发动机的混合物形成装置和燃气发动机
JP2501079B2 (ja) 加速装置とアイドル回路遮断装置とを備えた気化器
EP1607601B1 (en) Engine with primary and secondary intake passages
DE602005003824D1 (de) Einspritzdüse
US20120138712A1 (en) Injector for vehicle
US6776353B2 (en) Fuel injector valve seat assembly with radially outward leading fuel flow passages feeding multi-hole orifice disk
CN102345537A (zh) 废气再循环(egr)设备
CN206256977U (zh) 双喉管化油器
US6810863B2 (en) Gaseous fuel and air mixer assembly for internal combustion engine
US3937186A (en) Rotary combustion engine with improved fuel control
WO2017062746A1 (en) Charge forming device with air bleed control valve
JPS6320604A (ja) 圧力調整弁
US11821390B2 (en) Intake system for natural gas engine
US20150122236A1 (en) Valves
JP2013234590A (ja) 排気還流装置
CN220287506U (zh) 一种双燃料空气预混喷嘴
CN112041554B (zh) 进气回路连接器
CN215633414U (zh) 用于气体发动机的进气混合装置和气体发动机
KR20240027276A (ko) Egr 라인 압축기 하류 연결식 저압 배기가스 재순환 시스템
RU1776853C (ru) Дроссельна заслонка карбюратора двигател внутреннего сгорани
JP2000230467A (ja) 燃料噴射弁
KR20000042275A (ko) 자동차 엔진의 흡기포트용 와류제어밸브

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant