CN113417768A - 中心导流式文丘里混合器 - Google Patents
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- F02M26/19—Means for improving the mixing of air and recirculated exhaust gases, e.g. venturis or multiple openings to the intake system
Abstract
本发明涉及一种中心导流式文丘里混合器，该文丘里混合器，包括外壳、芯子、十字臂和固定销，芯子固定设置在外壳内，芯子内形成文丘里结构；十字臂通过固定销沿气道方向固定设置在芯子中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子壁面圆孔和十字臂中心气孔后，进入气道与空气混合，借助芯子内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销后段设有中心导流板，使气体进行旋转混合。十字臂粗端在前、细端在后，十字臂中心气孔在粗端过度到细端的斜平面上，借助形成的负压区，促进天然气与空气混合；芯子借助圆弧完成大径与小径的过渡，降低气体阻力，使得气体流场更稳定。
Description
技术领域
本发明涉及天然气发动机进气系统技术领域，具体涉及一种中心导流式文丘里混合器。
背景技术
排气再循环(ExhaustGasRecirculation，缩写EGR)，是指内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术，主要目的为降低排出气体中的氮氧化物(NOx)与分担部分负荷时可提高燃料消费率。内燃机在燃烧后排出的气体中含氧量极低甚至是没有，此排出气体与吸气混合后会使吸气中氧气浓度降低，因此会产生下列现象：比大气更低的含氧量在燃烧时温度会降低，会抑制氮氧化物(NOx)的产生。燃烧温度降低时，汽缸与燃烧室壁面、活塞表面的热能发散会降低，另外因热解离造成的损失也会有些微降低。
随着排放法规的日趋严格及燃油价格的攀升，EGR技术在发动机上的应用越来越广泛。以往再循环废气在进入气缸前有较长的管路与新鲜空气混合，且引入的循环废气量(EGR率)较低，因此没有专门设计EGR混合器。现在随着EGR技术的改进及成熟，循环废气量(EGR率)越来越大，同时发动机紧凑性的要求使进气管路更短，因此利用传统的方法所获得的再循环废气与新鲜空气的混合均匀性已经无法再满足发动机稳定工作的要求了。
中国专利：燃气发动机用混合器及EGR混合器(申请号201710093556.3)公开了一种天然气发动机的混合器，通过在入口处装有叶轮，然后先混合EGR废气，后混合天然气，EGR废气与天然气通过芯子上的方形气孔进入流道，与空气混合。
该专利具体公开了一种燃气发动机用混合器，包括上下贯通的混合器体，混合器体上端为进气口，下端为出气口，混合器体的进气口处设有扰流体，出气口处设有燃气芯子，扰流体和燃气芯子之间设有EGR芯子，混合器体上设有废气进气口和燃气进气口，EGR芯子与废气进气口连通，EGR芯子用于将废气进气口接入的废气喷入混合器体内。燃气芯子与燃气进气口连通，燃气芯子用于将燃气进气口接入的燃气喷入混合器体内。EGR芯子和燃气芯子结构相同，燃气芯子包括导流环、设置在导流环中的导流柱以及设置于导流环和混合器体内壁之间的通气柱，导流柱、导流环和通气柱横截面均为沿空气流向由大变小的水滴形，导流柱、导流环和通气柱均为中空结构。导流柱、导流环和通气柱上均开设有喷孔，喷孔均匀设置在导流柱、导流环和通气柱的两侧截面最宽处，喷孔所处位置点的切线与空气从上往下的流向平行，且所有喷孔位于同一水平面。两根导流柱垂直相交于导流环的圆心位置并将导流环分隔为均匀的四个部分，四根通气柱将导流环和混合器体之间的空间分隔为均匀的四个部分。
EGR芯子和燃气芯子的其区别在于EGR芯子和燃气芯子安装在混合器体内时两者在水平面具有45°的夹角，其中EGR芯子的通气柱与废气进气口连通，燃气芯子的通气柱与燃气进气口连通。EGR芯子和燃气芯子的导流柱、导流环和通气柱的大小和长度可根据实际应用的需求灵活设置，在本实施例中，EGR芯子上的喷孔更靠下，而燃气芯子的喷孔更靠上。混合器体的内壁环状分布有两圈喷孔，第一圈喷孔与EGR芯子的喷孔位于同一平面，第二圈喷孔与燃气芯子的喷孔位于同一平面。EGR芯子的喷孔和第一圈喷孔均与废气进气口连通，燃气芯子的喷孔和第二圈喷孔均与燃气进气口连通。
扰流体包括扰流环和倾斜设置在扰流环和混合器体内壁之间的扰流片；扰流片将扰流环和混合器体之间的空间分隔为均匀的六个部分。在混合器体内，导流环、导流柱、通气柱和混合器体内壁相互形成多个文丘里管结构，空气从进气口进入混合器体内被扰流体打乱，分别进入文丘里管结构，由于文丘里效应的作用，喷孔所处的位置空气流速增加，在该位置同时产生低压，对喷孔中的气体产生吸附作用，增加喷孔中喷出气体的动能，使气体和空气混合更加均匀，从而经过该混合器的燃气、空气和废气具有很高的混合均匀度
该专利通过芯子结构将EGR废气和天然气通过芯子上的方形气孔进入流道，与空气混合，同时利用芯子形成文丘里结构，利用流速与压力的关系，促进混合器。但该专利方案的叶轮设置在芯子上游，会导致芯子也坏叶轮形成的气旋，而且，叶轮的流线型比较差，压损比较高，会导致发动机进气量不足，发动机输出功率低，同时，方形气孔会导致加成成本高、有效的流通面积小。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种杆身偏心的内燃机连杆及连杆总成，在偏心发动机中增大缸套与连杆运行间隙。
本发明采用的技术方案是：一种中心导流式文丘里混合器，其特征在于：包括外壳、芯子、十字臂和固定销，所述芯子固定设置在外壳内，所述芯子内形成文丘里结构；所述十字臂通过固定销沿气道方向固定设置在芯子中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子壁面圆孔和十字臂中心气孔后，进入气道与空气混合，借助芯子内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；所述固定销后段设有中心导流板，使气体进行旋转混合。
作为优选，所述芯子与外壳焊接固定。
作为优选，所述芯子通过摩擦焊与外壳固定。
作为优选，焊接位置在所述芯子和外壳相接触的一圈环形面上。
作为优选，所述十字臂的四个支臂之间相互定位。
作为优选，所述十字臂中部通过固定销定向。
作为优选，所述十字臂外侧通过点焊与芯子固定。
作为优选，所述十字臂的粗端在前，细端在后；所述十字臂中心气孔设置在在粗端过度到细端的斜平面上，借助形成的负压区，促进天然气与空气混合。
作为优选，所述芯子在十字臂处沿气道两端的孔径逐渐增大。
作为优选，所述固定销端部呈锥形。
本发明取得的有益效果是：
1、芯子借助文丘里结构，利用流速与压力的关系，提升混合均匀性；
2、十字臂粗端在前、细端在后，十字臂中心气孔在粗端过度到细端的斜平面上，借助形成的负压区，促进天然气与空气混合；
3、芯子借助圆弧完成大径与小径的过渡，降低气体阻力，使得气体流场更稳定；
4、芯子中心固定销采用尖头结构，降低压损；
5、固定销后段设有中心导流板，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为气道入口的结构示意图；
附图标记：1、外壳；2、芯子；3、十字臂；31、十字臂中心气孔；4、固定销；5、中心导流板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所述，本发明的一种中心导流式文丘里混合器，包括外壳1、芯子2、十字臂3和固定销4，芯子2固定设置在外壳1内，芯子2内形成文丘里结构；十字臂3通过固定销4沿气道方向固定设置在芯子2中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子2壁面圆孔和十字臂中心气孔31后，进入气道与空气混合，借助芯子2内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销4后段设有中心导流板5，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。
在一实施例中，一种中心导流式文丘里混合器，包括外壳1、芯子2、十字臂3和固定销4，芯子2与外壳1焊接固定，芯子2内形成文丘里结构；十字臂3通过固定销4沿气道方向固定设置在芯子2中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子2壁面圆孔和十字臂中心气孔31后，进入气道与空气混合，借助芯子2内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销4后段设有中心导流板5，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。
在一实施例中，一种中心导流式文丘里混合器，包括外壳1、芯子2、十字臂3和固定销4，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，芯子2内形成文丘里结构；十字臂3通过固定销4沿气道方向固定设置在芯子2中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子2壁面圆孔和十字臂中心气孔31后，进入气道与空气混合，借助芯子2内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销4后段设有中心导流板5，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。在本实施例中，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，焊接位置在芯子2和外壳1相接触的一圈环形面上，既可以起到固定的效果，又可以起到密封的效果。
在一实施例中，一种中心导流式文丘里混合器，包括外壳1、芯子2、十字臂3和固定销4，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，芯子2内形成文丘里结构；十字臂3通过固定销4沿气道方向固定设置在芯子2中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子2壁面圆孔和十字臂中心气孔31后，进入气道与空气混合，借助芯子2内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销4后段设有中心导流板5，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。在本实施例中，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，焊接位置在芯子2和外壳1相接触的一圈环形面上，既可以起到固定的效果，又可以起到密封的效果；十字臂3的四个支臂之间相互定位。
在一实施例中，一种中心导流式文丘里混合器，包括外壳1、芯子2、十字臂3和固定销4，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，芯子2内形成文丘里结构；十字臂3通过固定销4沿气道方向固定设置在芯子2中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子2壁面圆孔和十字臂中心气孔31后，进入气道与空气混合，借助芯子2内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销4后段设有中心导流板5，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。在本实施例中，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，焊接位置在芯子2和外壳1相接触的一圈环形面上，既可以起到固定的效果，又可以起到密封的效果；十字臂3的四个支臂之间相互定位，十字臂3中部通过固定销4定向。
在一实施例中，一种中心导流式文丘里混合器，包括外壳1、芯子2、十字臂3和固定销4，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，芯子2内形成文丘里结构；十字臂3通过固定销4沿气道方向固定设置在芯子2中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子2壁面圆孔和十字臂中心气孔31后，进入气道与空气混合，借助芯子2内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销4后段设有中心导流板5，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。在本实施例中，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，焊接位置在芯子2和外壳1相接触的一圈环形面上，既可以起到固定的效果，又可以起到密封的效果；十字臂3的四个支臂之间相互定位，十字臂3中部通过固定销4定向，十字臂3外侧通过点焊与芯子2固定。
在一实施例中，一种中心导流式文丘里混合器，包括外壳1、芯子2、十字臂3和固定销4，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，芯子2内形成文丘里结构；十字臂3通过固定销4沿气道方向固定设置在芯子2中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子2壁面圆孔和十字臂中心气孔31后，进入气道与空气混合，借助芯子2内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；固定销4后段设有中心导流板5，使气体进行旋转混合，在后续管路进一步提升混合均匀性。在本实施例中，芯子2通过摩擦焊与外壳1固定，焊接位置在芯子2和外壳1相接触的一圈环形面上，既可以起到固定的效果，又可以起到密封的效果；十字臂3的四个支臂之间相互定位，十字臂3中部通过固定销4定向，十字臂3外侧通过点焊与芯子2固定；十字臂3的粗端在前，细端在后；且十字臂3中心气孔设置在在粗端过度到细端的斜平面上，借助形成的负压区，促进天然气与空气混合。
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经试验测得的结果为：混合均匀性：EGR废气99.45％；压阻：EGR废气11.5kpa。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种中心导流式文丘里混合器，其特征在于：包括外壳(1)、芯子(2)、十字臂(3)和固定销(4)，所述芯子(2)固定设置在外壳(1)内，所述芯子(2)内形成文丘里结构；所述十字臂(3)通过固定销(4)沿气道方向固定设置在芯子(2)中部，空气从入口处进入气道，天然气依次通过芯子(2)壁面圆孔和十字臂中心气孔(31)后，进入气道与空气混合，借助芯子(2)内部形成的文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进空气和天然气混合；所述固定销(4)后段设有中心导流板(5)，使气体进行旋转混合。
2.根据权利要求1所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述芯子(2)与外壳(1)焊接固定。
3.根据权利要求2所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述芯子(2)通过摩擦焊与外壳(1)固定。
4.根据权利要求2所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：焊接位置在所述芯子(2)和外壳(1)相接触的一圈环形面上。
5.根据权利要求1所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述十字臂(3)的四个支臂之间相互定位。
6.根据权利要求5所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述十字臂(3)中部通过固定销(4)定向。
7.根据权利要求5所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述十字臂(3)外侧通过点焊与芯子(2)固定。
8.根据权利要求5所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述十字臂(3)的粗端在前，细端在后；所述十字臂中心气孔(31)设置在在粗端过度到细端的斜平面上，借助形成的负压区，促进天然气与空气混合。
9.根据权利要求1所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述芯子(2)在十字臂(3)处沿气道两端的孔径逐渐增大。
10.根据权利要求1所述的中心导流式文丘里混合器，其特征在于：所述固定销(4)端部呈锥形。
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