CN111075609A - 一种多点喷射燃气发动机及燃气混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多点喷射燃气发动机及燃气混合器，包括伸入进气道内的出气壳体，所述出气壳体的首端连通至燃气供给机构，所述出气壳体上设置有贯穿所述出气壳体内外的第一出气孔和第二出气孔，并且，所述第一出气孔和所述第二出气孔的中心线的延长线在所述进气道内相交。本发明将燃气经过燃气混合器调节后喷入气缸盖的进气道，通过独特的相交碰撞，形成伞状的辐射面，增加燃气与气缸盖进气道内空气的混合面积，使燃气和空气在进气道内均匀混合；同时，该燃气混合器为独立结构，不与气缸盖成一个整体，与现有技术相比，制造难度及成本得到很大的降低。

Description

一种多点喷射燃气发动机及燃气混合器

技术领域

本发明涉及燃气发动机技术领域，尤其涉及一种多点喷射燃气发动机及燃气混合器。

背景技术

采用燃气多点喷射技术的燃气发动机，其技术方案是在每个发动机的气缸盖的空气进气道处，均安置一个燃气喷气阀，燃气喷气阀将燃气喷入进气道后，燃气与空气混合，它们的混合气沿着进气道，通过气缸盖的进气门进入到燃烧室中。燃气与空气在进气道的混合均匀与否是燃气在燃烧室内是否能够燃烧充分的一个重要技术要点，二者混合得越均匀，就越能在燃烧室内形成均匀的混合气，被点燃后燃烧的越充分，燃烧效率也越高。

为了提高燃烧效率，现有技术的解决方案是在每个气缸盖进气道中安装一个燃气混合器，使燃气喷气阀喷出的燃气经过燃气混合器的调节后，在进气道内与空气混合均匀。

如图1所示，现有技术公开了一种具有燃料引导部的气缸盖，其顶部是燃料输入阀外壳，可以安放燃料输入阀(实际就是燃气喷气阀)，燃料输入阀流体地连通到凹部上。通过两个燃料进给通路进行燃料引导，燃料通过这两个分离的、互相构成一定角度的燃料进给通路向内燃机气缸盖内喷射燃气，认为能够在一定程度上改善燃料和空气的混合。

然而，从燃料引导部的两个燃料进给通路的形式，可以知晓，燃气喷入进气道的角度仅是平行于图1所示的剖断截面，而没有涉及其它的空间方向，这样燃气喷入的覆盖面将非常有限，导致对改善燃气和空气的混合均匀性效果有限。另外，该技术方案需要使用铸造的方式，在气缸盖顶部集成了燃料输入阀的外壳、燃料引导部，其结构复杂，铸造难度较大，成本较高。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种多点喷射燃气发动机及燃气混合器，以解决现有技术的燃气混合不均匀而导致的燃烧效率较低的技术问题。

一方面，本发明实施例所公开的一种多点喷射燃气发动机用燃气混合器，包括伸入进气道内的出气壳体，所述出气壳体的首端连通至燃气供给机构，所述出气壳体上设置有贯穿所述出气壳体内外的第一出气孔和第二出气孔，并且，所述第一出气孔和所述第二出气孔的中心线的延长线在所述进气道内相交。

进一步地，所述第一出气孔和所述第二出气孔均为多个，且一一对应。

进一步地，所述第一出气孔和所述第二出气孔的中心线的延长线在所述进气道内的夹角为锐角。

进一步地，所述出气壳体包括内部连通的第一柱状壳体和第二柱状壳体，所述第二柱状壳体连接在所述第一柱状壳体的末端且同心设置，

并且，所述第一柱状壳体的末端具有大于所述第二柱状壳体首端的周向边缘，所述第一出气孔设置在所述第一柱状壳体末端的周向边缘，且平行于所述第二柱状壳体的长度方向，所述第二出气孔设置在所述第二柱状壳体的侧壁上。

进一步地，所述第一出气孔为多个且在所述第一柱状壳体末端的周向边缘周向布置；所述第二出气孔为多个且在所述第二柱状壳体的侧壁周向布置。

进一步地，所述第一U型壳体内设置有大输气孔，所述第二柱状壳体内设置有小输气孔，所述小输气孔的横截面积小于所述大输气孔的横截面积。

进一步地，还包括进气壳体，所述进气壳体的末端与所述出气壳体的首端连通，所述进气壳体的首端连通所述燃气供给机构，

并且，所述进气壳体的外壁密封连接所述进气道的燃气进口。

进一步地，所述进气壳体为法兰，所述法兰中心设置有连通至所述出气壳体的进气通道。

进一步地，所述进气壳体包括第三柱状壳体，所述第三柱状壳体的下端设置有出气口，所述出气口连通所述出气壳体，所述第三柱状壳体的上端连接燃气喷气阀，所述第三柱状壳体的下端边缘密封连接所述进气道的进气口。

另一方面，本发明实施例还公开了一种多点喷射燃气发动机，其特征在于，包括上述的燃气混合器，所述燃气混合器的进气口连通至燃气供给机构，所述燃气混合器的壳体密封连接进气道的燃气进口。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

本发明将燃气经过燃气混合器调节后喷入气缸盖的进气道，通过独特的相交碰撞，形成伞状的辐射面，增加燃气与气缸盖进气道内空气的混合面积，使燃气和空气在进气道内均匀混合；同时，该燃气混合器为独立结构，不与气缸盖成一个整体，与现有技术相比，制造难度及成本得到很大的降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种具有燃料引导部的气缸盖的结构示意图；

图2为本发明一实施例的多点喷射燃气发动机用燃气混合器的结构示意图；

图3为本发明一实施例的多点喷射燃气发动机的燃气混合器安装结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图2所示，本发明一些实施例公开了一种多点喷射燃气发动机用燃气混合器，包括伸入进气道内的出气壳体1，所述出气壳体1的首端连通至燃气供给机构，所述出气壳体1上设置有贯穿所述出气壳体1内外的第一出气孔4和第二出气孔5，并且，所述第一出气孔4和所述第二出气孔5的中心线的延长线在所述进气道内相交。

本实施例将燃气经过燃气混合器调节后喷入气缸盖的进气道，通过独特的相交碰撞，形成伞状的辐射面，增加燃气与气缸盖进气道内空气的混合面积，使燃气和空气在进气道内均匀混合；伸入的出气壳体1，使得碰撞点在进气道内部，同时，该燃气混合器为独立结构，不与气缸盖成一个整体，与现有技术相比，制造难度及成本得到很大的降低。本发明一些优选的实施例中，当第一出气孔4和第二出气孔5为多个时，部分或全部的所述第一出气孔4和所述第二出气孔5的中心线的延长线的相交点位于进气道的中心处或近中心处。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，所述第一出气孔4和所述第二出气孔5均为多个，且一一对应。多个第一出气孔4和第二出气孔5一一对应，使得在进气道内形成多个伞状辐射面，多个伞状辐射面互相干涉，使得混合效果更佳。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，所述第一出气孔4和所述第二出气孔5的中心线的延长线在所述进气道内的夹角为锐角。锐角设置使得从第一出气孔4和第二出气孔5出来的燃气在该锐角或接近该锐角处发生碰撞，碰撞后形成的伞状辐射面的角度更适于混合均匀。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，如图2所示，所述出气壳体1包括内部连通的第一柱状壳体2和第二柱状壳体3，所述第二柱状壳体3连接在所述第一柱状壳体2的末端且同心设置，并且，所述第一柱状壳体2的末端具有大于所述第二柱状壳体3首端的周向边缘21，所述第一出气孔4设置在所述第一柱状壳体2末端的周向边缘21，且平行于所述第二柱状壳体3的长度方向，所述第二出气孔5设置在所述第二柱状壳体3的侧壁上。第二柱状壳体3的底部封闭。由第一出气孔4喷出的燃气沿着与第二柱状壳体3长度方向运行，与由第二柱状壳体3侧壁的第二出气孔5斜向喷出的燃气在交叉点处碰撞后，形成伞状辐射面，实现混合。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，所述第一出气孔4为多个且在所述第一柱状壳体2末端的周向边缘21周向布置；所述第二出气孔5为多个且在所述第二柱状壳体3的侧壁周向布置。多个周向布置使得在第二柱状壳体3周围形成多个伞状辐射面，使得燃气在第二柱状壳体3附近得到混合。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，所述第一U型壳体内设置有大输气孔7，所述第二柱状壳体3内设置有小输气孔8，所述小输气孔8的横截面积小于所述大输气孔7的横截面积，进来的燃气在大输气孔7内经过第一出气孔4分流后，进入小输气孔8内的燃气在第二出气孔5喷出，两股气流呈锐角射出后相遇。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，如图2所示，还包括进气壳体，所述进气壳体的末端与所述出气壳体1的首端连通，所述进气壳体的首端连通所述燃气供给机构，并且，所述进气壳体的外壁密封连接所述进气道的燃气进口。来自燃气供给机构的燃气由进气壳体的首端进入，由进气壳体的末端进入出气壳体1内，先经过第一柱状壳体2内的气体通道，部分由第一柱状壳体2上的第一出气孔4喷出，部分进入第二柱状壳体3的气体通道，再由第二柱状壳体3侧壁上的第二出气孔5喷出，两股喷出的燃气在进气道内汇聚碰撞，完成分散混合。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，所述进气壳体为法兰，所述法兰中心设置有连通至所述出气壳体1的进气通道63。法兰的首端为上连接面61，进气通道63形成燃气集气孔，法兰的末端为下连接面62。可以根据燃气喷气阀外壳的固定螺栓孔位尺寸，按需要在法兰上设计螺栓孔。上连接面61用于与燃气喷气阀出口面相连，可以使用O型圈或垫片等在上连接面61与燃气喷气阀出口面之间形成密封。燃气集气孔在法兰内，其孔径大小可以根据燃气喷气阀出口直径设计。下连接面62与气缸盖进气道顶部连接面相连，并且下连接面62以下的部分即出气壳体1均延伸到气缸盖进气道内，法兰上可根据实际需要设计螺栓孔并与气缸盖之间使用螺栓固定。

第一柱状壳体2(可为一大圆柱体)内有燃气大输气孔7和燃气直喷气孔(即第一出气孔4)。燃气大输气孔7在大圆柱体内，并且其底面按其轴线均匀分布了若干燃气直喷气孔，燃气直喷气孔的位置居于燃气大输气孔7的直径与第二柱状壳体3(可为一小圆柱体)的外径范围之内，并且燃气直喷气孔的轴线垂直于燃气大输气孔7的底面。即第二柱状壳体3首端的外径小于第一柱状壳体2末端的外径，第一柱状壳体2内的大输气孔7的内径大于所示第二柱状壳体3的外径。

第二柱状壳体3设有燃气小输气孔8和燃气斜喷气孔(即第二出气孔5)，燃气小输气孔8与燃气大输气孔7同轴，并且在小圆柱体之内。燃气斜喷气孔贯通燃气小输气孔8与小圆柱体，燃气斜喷气孔沿小圆柱体的轴线均匀分布，数量与燃气直喷气孔相同，并且在经过每个孔的竖直剖面上看，每个燃气斜喷气孔都有对应的燃气直喷气孔沿燃气喷射方向相交，且两个轴线相交为锐角θ。

燃气从喷气阀出口喷入燃气集气孔，进入燃气大输气孔7，经由燃气直喷气孔喷出；同时燃气进入燃气小输气孔8，经由燃气斜喷气孔喷出。燃气直喷气孔喷出的燃气与燃气斜喷气孔喷出的燃气在气缸盖进气道内相交碰撞，由于若干的燃气直喷气孔与燃气斜喷气孔均匀分布在燃气混合器的轴线上，所以每一束相交碰撞的燃气会在360°圆周内形成伞状的辐射面，通过此种方式，增加燃气与气缸盖进气道内空气的混合面积，提高燃气与空气混合的均匀性。本实施例中有若干个相同数量的燃料进给通路(即第一出气孔4和第二出气孔5)，具体数量可以是6个或8个等任意数量。且燃料进给通路在燃气的喷射方向上相交，并且成锐角θ，优选为30°～70°范围之间的角度。

本发明的一些实施例所公开的多点喷射燃气发动机用燃气混合器，在上述实施例的基础上，所述进气壳体包括第三柱状壳体6，所述第三柱状壳体6的下端设置有出气口，所述出气口连通所述出气壳体1，所述第三柱状壳体6的上端连接燃气喷气阀，所述第三柱状壳体6的下端边缘密封连接所述进气道的进气口。

如图3所示，本发明的一些实施例还公开了一种多点喷射燃气发动机，其包括上述的燃气混合器，所述燃气混合器的进气口的进气通道63连通至燃气供给机构，所述燃气混合器的壳体密封连接进气道9的燃气进口91。

综上所述，本发明实施例所公开的多点喷射燃气发动机及燃气混合器，燃气经过若干个相同数量的燃气直喷气孔(第一出气孔4)和燃气斜喷气孔(第二出气孔5)后，燃气会相交碰撞，在360°圆周内形成伞状的辐射面，增加燃气与气缸盖进气道9内空气的混合面积，提高燃气与空气混合的均匀性。结构简单，加工容易，其制造及加工成本低。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多点喷射燃气发动机用燃气混合器，其特征在于，包括伸入进气道内的出气壳体，所述出气壳体的首端连通至燃气供给机构，所述出气壳体上设置有贯穿所述出气壳体内外的第一出气孔和第二出气孔，并且，所述第一出气孔和所述第二出气孔的中心线的延长线在所述进气道内相交。

2.根据权利要求1所述的燃气混合器，其特征在于，所述第一出气孔和所述第二出气孔均为多个，且一一对应。

3.根据权利要求1或2所述的燃气混合器，其特征在于，所述第一出气孔和所述第二出气孔的中心线的延长线在所述进气道内的夹角为锐角。

4.根据权利要求1所述的燃气混合器，其特征在于，所述出气壳体包括内部连通的第一柱状壳体和第二柱状壳体，所述第二柱状壳体连接在所述第一柱状壳体的末端且同心设置，

并且，所述第一柱状壳体的末端具有大于所述第二柱状壳体首端的周向边缘，所述第一出气孔设置在所述第一柱状壳体末端的周向边缘，且平行于所述第二柱状壳体的长度方向，所述第二出气孔设置在所述第二柱状壳体的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的燃气混合器，其特征在于，所述第一出气孔为多个且在所述第一柱状壳体末端的周向边缘周向布置；所述第二出气孔为多个且在所述第二柱状壳体的侧壁周向布置。

6.根据权利要求4或5所述的燃气混合器，其特征在于，所述第一U型壳体内设置有大输气孔，所述第二柱状壳体内设置有小输气孔，所述小输气孔的横截面积小于所述大输气孔的横截面积。

7.根据权利要求1所述的燃气混合器，其特征在于，还包括进气壳体，所述进气壳体的末端与所述出气壳体的首端连通，所述进气壳体的首端连通所述燃气供给机构，

并且，所述进气壳体的外壁密封连接所述进气道的燃气进口。

8.根据权利要求7所述的燃气混合器，其特征在于，所述进气壳体为法兰，所述法兰中心设置有连通至所述出气壳体的进气通道。

9.根据权利要求7所述的燃气混合器，其特征在于，所述进气壳体包括第三柱状壳体，所述第三柱状壳体的下端设置有出气口，所述出气口连通所述出气壳体，所述第三柱状壳体的上端连接燃气喷气阀，所述第三柱状壳体的下端边缘密封连接所述进气道的进气口。

10.一种多点喷射燃气发动机，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的燃气混合器，所述燃气混合器的进气口连通至燃气供给机构，所述燃气混合器的壳体密封连接进气道的燃气进口。

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