CN111255603A - 一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置，包括天然气气轨、氢气气轨、喷气阀安装体、燃气喷管，天然气气轨连接天然气供气管路，氢气气轨连接氢气供气管路，喷气阀安装体里安装天然气喷气阀和氢气喷气阀，天然气供气管路连接天然气喷气阀，氢气供气管路连接氢气喷气阀，喷气阀安装体连接燃气喷管。本发明可以同时实现氢气与天然气的歧管多点喷射，同时实现由单一氢气模式到双燃料模式再到单一天然气模式的灵活切换；该装置能够进一步提供部分氢气与天然气的混合能力，进而促进氢气‑天然气混合气与空气的混合；同时通过采用这种双阀共用式阀体可以节省部分喷气阀的安装空间，节约成本，提高设备经济性。

Description

一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置
技术领域
本发明涉及的是一种双燃料发动机，具体地说是双燃料发动机燃料喷射装置。
背景技术
随着全球资源的逐步开发，人类所面临的资源短缺威胁也逐步增加，开发新能源、提高现有化石能源的使用效率，对建立可持续发展的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境的改善以及减少对化石能源的依赖具有重大意义。
氢气作为一种高效低排放的燃气被认为是一种具有很大发展潜力的新型能源。氢在地球上主要以化合态存在，储量极其丰富，燃烧热值高，而且其燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。同时，在各种化石燃料中，天然气以其资源丰富、排放污染低、价格低廉等优点，被认为是一种非常具有发展前景的燃料。采用氢气天然气作为双燃料发动机燃料，可以更好的满足发动机工作要求，提高发动机效率、提高燃料经济性、降低污染物排放。
现阶段对于氢气-天然气双燃料发动机的研究仍然有很多不足，氢气与天然气的供给、喷气方式对于氢气和天然气的混合以及缸内可燃混合气的分层有很大影响。专利CN108625998 A发明了一种天然气-氢气双燃料发动机喷气控制装置，通过将氢气与天然气在减压阀后的混合器中进行预混合，然后喷入缸内，这种方式采用氢气与天然气混合气缸内直喷的方式，这种方式容易造成缸内局部可燃气体过浓，喷气阀的安装所占空间过大，不利于节省安装空间。
发明内容
本发明的目的在于提供能够解决混合气与空气混合不充分所导致的缸内局部混合气过浓、喷气阀安装空间过大问题的一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置，其特征是：包括天然气气轨、氢气气轨、喷气阀安装体、燃气喷管，天然气气轨连接天然气供气管路，氢气气轨连接氢气供气管路，喷气阀安装体里安装天然气喷气阀和氢气喷气阀，天然气供气管路连接天然气喷气阀，氢气供气管路连接氢气喷气阀，喷气阀安装体连接燃气喷管。
本发明还可以包括：
1、所述喷气阀安装体包括上阀体和下阀体，上阀体与下阀体相连，上阀体里设置安装天然气喷气阀的天然气喷气阀安装孔以及安装氢气喷气阀的氢气喷气阀安装孔，下阀体里设置圆柱空腔、进气通孔和出气通孔，进气通孔同时连通与其对应的天然气喷气阀安装孔或氢气喷气阀安装孔以及圆柱空腔，出气通孔同时连通圆柱空腔和燃气喷管。
2、天然气喷气阀安装孔和氢气喷气阀安装孔为轴线垂直于上阀体表面的柱状阶梯孔。
本发明的优势在于：通过采用所发明的可分离式喷气阀安装体可以同时实现氢气与天然气的歧管多点喷射，同时实现由单一氢气模式到双燃料模式再到单一天然气模式的灵活切换；该装置能够进一步提供部分氢气与天然气的混合能力，进而促进氢气-天然气混合气与空气的混合；同时通过采用这种双阀共用式阀体可以节省部分喷气阀的安装空间，节约成本，提高设备经济性。
附图说明
图1a为本发明的结构示意图，图1b为局部放大图；
图2a为上阀体正视图，图2b为上阀体后视图；
图3a为下阀体正视图，图3b为下阀体后视图；
图4a为喷气阀安装体连接燃气喷管一侧的示意图，图4b为喷气阀安装体连接天然气供气管路、氢气供气管路一侧的示意图；
图5为喷气阀安装体剖视图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1a-5，图1a为所述多点喷射装置的总结构图，装置主要包括：氢气气轨6、天然气气轨5、供气管路4、天然气喷射阀3、氢气喷射阀7、阀体8、9、10、11、燃气喷管1等。氢气气轨6与天然气气轨5分别通过供气管路4与氢气喷气阀7和天然气喷气阀3相连，氢气喷气阀7和天然气喷气阀3安装在阀体8、9、10、11上的喷气阀安装孔内，阀体8、9、10、11底部出气端与燃气喷管1相连，喷气阀安装体8、9、10、11固定在进气歧管上，燃气喷管1轴线平行于歧管轴线伸入歧管内。装置喷气时天然气与氢气从气轨5、6经供气管路4分别输送至天然气喷气阀3和氢气喷气阀7，由喷气阀3、7喷出后的天然气和氢气通过喷气阀安装体8、9、10、11底部的喷孔流入燃气喷管1，最后由燃气喷管1喷入发动机歧管，同时实现氢气和天然气的歧管多点喷射。
本发明公开了一种可分离式喷气阀安装体，喷气阀安装体8、9、10、11主要由上阀体9、下阀体10、盖板8、长螺栓11等组成。上阀体9上加工多个喷气阀安装孔，用于安装天然气喷气阀3以及氢气喷气阀7，喷气阀安装孔内表面为轴线垂直于上阀体上表面的柱状阶梯孔，向下留有一定长度的余量，使喷气阀3、7安装在上阀体9时在可以在上阀体9底部的安装孔伸出一部分，伸入下阀体10；在下阀10体内部加工一个圆柱空腔，空腔轴线与下阀体10长边平行，下阀体10上表面加工有多个与空腔相连的通孔，通孔位置与孔径与上阀体9底部孔一致，同时在下阀体10底面垂直于空腔轴线中点处打与空腔相连的通孔。由上阀体9安装孔底部伸出的喷气阀3、7出口伸入下阀体10上表面通孔，氢气和天然气从喷气阀3、7喷出后能够在下阀体10空腔内进行短暂混合，然后通过下阀体10底部喷孔流入燃气喷管1。阀体盖板8安装在上阀体9上表面，盖板8上设置有多个通孔，用于将喷气阀3、7进气端伸出与供气管路4相连，盖板8、上阀体9、下阀体10上的四角上都加工有螺栓安装孔，用于通过长螺栓11将喷气阀3、7与盖板8、上下阀体9、10进行固定，同时也起到将阀体8、9、10、11固定在进气歧管上的作用。上述圆柱形空腔的加工方式可以采用在下阀体10侧壁钻孔，然后用圆柱销钉将通孔两侧堵死的方式。在提供有限混合能力的前提下尽量减小空腔体积，以防止阀体8、9、10、11内残余气体过多。此外，空腔的具体形状可以不局限于上述圆柱形空腔。
氢气气轨与天然气气轨分别通过供气管路与氢气喷气阀和天然气喷气阀相连，氢气喷气阀和天然气喷气阀安装在喷气阀安装体上的喷气阀安装孔内，喷气阀安装体底部出气端与燃气喷管相连，喷气阀安装体固定在进气歧管上，燃气喷管轴线平行于歧管轴线伸入歧管内。装置喷气时天然气与氢气从气轨经供气管路分别输送至天然气喷气阀和氢气喷气阀，由喷气阀喷出后的天然气和氢气通过阀体底部的喷孔流入燃气喷管，最后由燃气喷管喷入发动机歧管，同时实现氢气和天然气的歧管多点喷射。本发明中设计了一种可分离式喷气阀安装体，主要由上阀体、下阀体、盖板、长螺栓等组成。上阀体上加工有多个喷气阀安装孔，可用于将氢气喷气阀、天然气喷气阀安装在喷气阀安装体上，喷气阀安装孔为一柱状阶梯孔，向下留有一定长度的余量，使喷气阀安装在上阀体时在可以从上阀体安装孔底部伸出一部分，伸入下阀体；在下阀体内部加工有一圆柱空腔，空腔轴线与下阀体长边平行，下阀体上表面加工有多个与空腔相连的通孔，通孔位置与孔径与上阀体底部孔一致，通孔轴线与空腔轴线在同一垂直面内。同时，在下阀体底面垂直于空腔轴线中点处打与空腔相连的通孔。由上阀体安装孔底部伸出的喷气阀伸入下阀体安装孔，氢气和天然气从喷气阀喷出后能够在下阀体空腔内进行短暂混合，然后通过下阀体底部喷孔流入燃气喷管。阀体盖板安装在上阀体上表面，盖板上设置有多个通孔，用于将喷气阀进气端伸出与供气管路相连，盖板、上阀体、下阀体上的四角上都加工有螺栓安装孔，用于通过长螺栓将喷气阀与盖板、上下阀体进行固定，同时也起到将阀体固定在进气歧管上的作用。在提供有限混合能力的前提下尽量减小空腔体积，以防止阀体内残余气体过多。通过采用这种共用阀体可以使氢气和天然气同时进行多点喷射，使发动机由单一氢气模式到氢气-天然气双燃料模式再到单一天然气模式进行灵活切换，省去一部分喷气阀安装所占空间，达到节约空间以及进一步促进氢气与天然气的混合的效果。
上下阀体之间接触面上的对角位置分别加工有两个定位销孔，以防止上下阀体之间发生偏移，下阀体对角位置为两个圆形定位销孔，上阀体接触面上为一个圆形定位销孔和一个延长孔，延长孔的长轴与阀体接触面长边平行。
喷气阀安装体上的安装孔内表面为柱状阶梯面，与喷气阀表面匹配安装。喷气阀安装后通过盖板和上下阀体以及长螺栓对喷气阀进行固定。喷气阀与喷气阀安装孔的轴向接触面加装环型垫圈，上下阀体之间、上阀体与盖板之间需要加装垫片以保证喷气阀安装体的气密性。下阀体内部空腔通过在下阀体侧壁打通孔并用圆柱销钉将通孔两端堵死进行加工。供气管路与气轨和喷气阀均通过螺纹连接，为避免泄露和松动，在所有螺纹联接面均须打上螺纹胶。

Claims (3)

1.一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置，其特征是：包括天然气气轨、氢气气轨、喷气阀安装体、燃气喷管，天然气气轨连接天然气供气管路，氢气气轨连接氢气供气管路，喷气阀安装体里安装天然气喷气阀和氢气喷气阀，天然气供气管路连接天然气喷气阀，氢气供气管路连接氢气喷气阀，喷气阀安装体连接燃气喷管。
2.根据权利要求1所述的一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置，其特征是：所述喷气阀安装体包括上阀体和下阀体，上阀体与下阀体相连，上阀体里设置安装天然气喷气阀的天然气喷气阀安装孔以及安装氢气喷气阀的氢气喷气阀安装孔，下阀体里设置圆柱空腔、进气通孔和出气通孔，进气通孔同时连通与其对应的天然气喷气阀安装孔或氢气喷气阀安装孔以及圆柱空腔，出气通孔同时连通圆柱空腔和燃气喷管。
3.根据权利要求2所述的一种氢天然气双阀共体式多点喷射装置，其特征是：天然气喷气阀安装孔和氢气喷气阀安装孔为轴线垂直于上阀体表面的柱状阶梯孔。
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