CN114576046A - 一种球形混合装置及进气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球形混合装置及进气系统，其属于发动机进气混合技术领域，球形混合装置包括混合壳体、混合组件及驱动件，混合壳体呈球形，且所述混合壳体具有空气入口、废气入口、天然气入口及混合气出口，天然气入口及混合气出口在竖直方向上位于所述空气入口的下方；混合组件包括转动设置在所述混合壳体内的混合片，所述混合片上设有多个气孔；驱动件驱动连接于所述混合片，并用于驱动所述混合片在所述混合壳体中转动。本发明提供的球形混合装置及进气系统能够提高天然气、空气与废气混合的均匀性，具有较好的混合效果。

Description

一种球形混合装置及进气系统
技术领域
本发明涉及发动机进气混合技术领域，尤其涉及一种球形混合装置及进气系统。
背景技术
天然气发动机主流路线采用当量燃烧配合EGR(废气再循环)及TWC(三元催化转化)的方式。其中，采用EGR后，天然气、空气与废气需要充分混合，其均匀性会影响发动机的各缸燃烧的一致性，是发动机循环变动量大小的重要因子。因此，提高混合均匀性是提高天然气发动机燃烧稳定性的重要举措。
现有技术中，通过混合器混合天然气、空气与废气，并且，混合器通常为被动式混合，也即是，通过天然气、空气及废气的惯性流动实现三者的混合，使得三者在混合空间内充分混合。但是，由于天然气、空气及废气的密度不同，导致三者在混合空间内较容易出现分层的情况，如天然气因密度较小而位于混合空间的上方，废气因密度较大而位于混合空间的下方，导致混合器的混合均匀性较差，混合效果有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种球形混合装置及进气系统，能够提高天然气、空气与废气混合的均匀性，具有较好的混合效果。
如上构思，本发明所采用的技术方案是：
一种球形混合装置，包括：
混合壳体，呈球形，且所述混合壳体具有空气入口、废气入口、天然气入口及混合气出口，天然气入口及混合气出口在竖直方向上位于所述空气入口的下方；
混合组件，包括转动设置在所述混合壳体内的混合片，所述混合片上设有多个气孔；
驱动件，驱动连接于所述混合片，并用于驱动所述混合片在所述混合壳体中转动。
可选地，所述气孔在所述混合片上均匀且间隔分布。
可选地，所述混合片呈圆形且设有多个，多个所述混合片相互交叉设置，且多个所述混合片的相交线为任一所述混合片的直径。
可选地，所述混合壳体上开设有安装孔，所述安装孔中安装有轴承，所述驱动件通过穿设于所述安装孔且支撑于所述轴承的驱动轴固接于所述混合片。
可选地，所述混合壳体包括相互连接的上壳和下壳，所述空气入口及所述废气入口分别设置在上壳上，所述天然气入口及所述混合气出口分别设置在下壳上。
可选地，还包括连接于所述混合壳体并连通于所述混合气出口的输出管。
可选地，还包括加热套，所述加热套套设于所述输出管外。
可选地，还包括扰流组件，所述扰流组件转动安装于所述输出管中。
可选地，所述扰流组件包括多个相互连接的扰流片，多个所述扰流片相互交叉。
可选地，所述输出管包括第一管段和第二管段，所述第一管段和所述第二管段均呈锥形，且所述第一管段的大径端连接于所述混合气出口，所述第一管段的小径端连接于所述第二管段的小径端，所述第二管段的大径端的内径大于所述第一管段的大径端的内径。
可选地，还包括节气门，所述节气门通过输入管连通且连接于所述空气入口。
可选地，所述驱动件安装于所述混合壳体上。
一种进气系统，包括上述的球形混合装置。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的球形混合装置及进气系统，通过在混合壳体内设置混合片，且通过驱动件驱动混合片转动，使得混合片能够驱动混合壳体内的天然气、废气及空气流动，进而使得三者能够更充分的混合，实现了对天然气、废气及空气的主动驱动，提高了天然气、废气及空气混合的均匀性和混合效果，进而能够提高天然气发动机的燃烧稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的球形混合装置的结构示意图一；
图2是本发明实施例提供的球形混合装置的结构示意图二；
图3是本发明实施例提供的球形混合装置的分解示意图一；
图4是本发明实施例提供的球形混合装置的分解示意图二；
图5是本发明实施例提供的部分球形混合装置的分解示意图；
图6是本发明实施例提供的球形混合装置的截面示意图。
图中：
1、混合壳体；11、空气入口；12、废气入口；13、天然气入口；14、混合气出口；15、安装孔；16、上壳；17、下壳；18、法兰；19、安装螺栓；110、垫片；
2、混合组件；21、混合片；211、气孔；
3、驱动件；31、驱动轴；4、轴承；5、输出管；51、第一管段；52、第二管段；6、加热套；7、扰流组件；71、扰流片；8、节气门；9、输入管；10、第一卡箍；20、第二卡箍。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本实施例提供了一种球形混合装置，能够提高天然气、空气与废气混合的均匀性，具有较好的混合效果。
如图1至图3所示，球形混合装置包括混合壳体1、混合组件2及驱动件3。其中，混合壳体1呈球形，并且，混合壳体1具有空气入口11、废气入口12、天然气入口13及混合气出口14。其中，在竖直方向上，天然气入口13和混合气出口14在竖直方向上均位于空气入口11的下方，且位于废气入口12的下方，使得天然气入口13进入混合壳体1内后，能够在竖直方向上向上移动，由空气入口11进入混合壳体1中的冷却液滴能够通过混合气出口流出混合壳体1。
如图3所示，混合组件2包括转动设置在混合壳体1内的混合片21，混合片21上设有多个气孔211，混合壳体1内的气体能够通过气孔211流通。驱动件3驱动连接于混合片21，并用于驱动混合片21在混合壳体1中转动，进而对位于混合壳体1内的气体(即天然气、废气和空气)形成扰动，提高了天然气、废气和空气混合的效果。
本实施例提供的球形混合装置，通过在混合壳体1内设置混合片21，且通过驱动件3驱动混合片21转动，使得混合片21能够驱动混合壳体1内的天然气、废气及空气流动，进而使得三者能够更充分的混合，实现了对天然气、废气及空气的主动驱动，提高了天然气、废气及空气混合的均匀性和混合效果，进而能够提高天然气发动机的燃烧稳定性。
并且，将混合壳体1设置为球形，能够便于空气入口11处的冷却液体流动至混合壳体1的底部，混合气出口14设置在混合壳体1的底部，进而使得冷却液体能够顺利地由混合气出口14流出，防止冷却流体在混合壳体1中的滞留。
可选地，本实施例中，气孔211在混合片21上均匀且间隔分布，使得混合片21一侧的气体能够均匀地通过气孔211流动至混合片21的另一侧，进一步提高了三种气体混合的效果及均匀性。如图3所示，气孔211沿混合片21的径向及周向间隔分布。
本实施例中，混合组件2的具体结构可以根据进气阻力进行调整，在一些实施例中，混合片21呈圆形且设有一个，混合片21的直径小于混合壳体1最大截面的直径。在另外一些实施例中，混合片21呈圆形且设有多个，多个混合片21的相互交叉设置，且多个混合片21相交于同一条相交线，并且，多个混合片21的相交线为任一混合片21的直径。需要说明的是，多个混合片21的直径均相同。通过设置多个混合片21，能够进一步提高天然气、废气及空气的混合效果。在一些实施例中，混合片21设有两个，两个混合片21之间的夹角为90度。
进一步地，请参见图3，混合壳体1上开设有安装孔15，安装孔15中安装有轴承4，驱动件3包括驱动轴31，驱动轴31穿设并支撑于轴承4，且驱动轴31固接于混合片21，驱动件3通过驱动轴31驱动混合片21转动。在一些实施例中，驱动件3为电机等能够实现输出扭矩的部件。本实施例中，驱动件3安装在混合壳体1上，以利于球形混合装置的整体化。
如图4所示，混合壳体1包括相互连接的上壳16和下壳17，上壳16和下壳17均呈半球状，在一些实施例中，上壳16和下壳17通过多个安装螺栓19进行连接，并且，上壳16和下壳17之间还设有垫片110。空气入口11及废气入口12分别设置在上壳16上，具体地，如图5和图6所示，空气入口11设置在上壳16的侧面，废气入口12设置在上壳16的顶面，本实施例中，废气入口12处固设有法兰18。天然气入口13及混合气出口14分别设置在下壳17上，在一些实施例中，天然气入口13与混合气出口14在水平方向上相对设置。
如图3和图4所示，球形混合装置还包括连接于混合壳体1并连通于混合气出口14的输出管5，混合后的气体通过混合气出口14进入输出管5，并由输出管5输出。
进一步地，如图4所示，输出管5包括第一管段51和第二管段52。其中，第一管段51和第二管段52均呈锥形，也即是，第一管段51和第二管段52均为渐扩管或渐缩管。并且，第一管段51的大径端连接于混合气出口14，第一管段51的小径端连接于第二管段52的小径端，第二管段52的大径端的内径大于第一管段51的大径端的内径。为了便于理解，如图6所示，本实施例将第一管段51的大径端的内径称为第一内径D1，将第一管段51的小径端的内径及第二管段51的小径端的内径均称为第二内径D2，将第二管段52的大径端的内径称为第三内径D3，则第一内径D1大于第二内径D2且小于第三内径D3，也即是，输出管5采用类拉瓦尔结构，先渐缩再扩张，通过该设置能够实现对排气拨动的平缓，提高发动机各缸进气的均匀性，还可以减小排气脉冲的波峰波谷差，提高进气测量精度，优化发动机燃烧。
本实施例中，球形混合装置还包括加热套6，加热套6套设于输出管5外，并用于对输出管5进行加热，进而能够对进入输出管5内的冷却液滴进行加热，防止冷却液滴在输出管5上结冰。本实施例中，加热套6可以为电加热结构，或者，加热套6还可以为水套加热结构，本实施例对此不做限定。可选地，当加热套6可以受发动机控制电脑的控制，具体地，车辆的温度传感器将环境温度传送至发动机控制电脑，转速传感器将发动机转速传送至发动机控制电脑，发动机控制电脑通过判断怠速时间超过1小时，环境温度低于-20℃，且EGR阀处于开启阶段时，开启加热套6，加热输出管5，防止出现整个管路被冰堵死的问题。
可选地，如图5和图6所示，球形混合装置还包括扰流组件7，其中，扰流组件7转动安装于输出管5中，并用于对进入输出管5中的混合气体进行被动混合，进一步提高了混合气体混合的效果，也即是，本实施例提供的球形混合装置采用主动式混合和被动式混合的双级混合，大大提升了混合均匀性。进一步地，扰流组件7包括多个相互连接的扰流片71，多个扰流片71相互交叉，以具有较好的扰动效果。多个扰流片71可以呈螺旋状设置，且每个绕流片71可以为扭叶片状。
如图1至图4所示，球形混合装置还包括节气门8，节气门8通过输入管9连通且连接于空气入口11，节气门8用于向混合壳体1提供空气。本实施例中，节气门8与输入管9通过第一卡箍10紧固密封，输入管9与空气入口11通过第二卡箍20紧固密封。
本实施例还提供了一种进气系统，该进气系统包括上述的球形混合装置。本实施例提供的进气系统能够对进气进行处理，使得天然气、废气及空气能够较均匀地混合。
以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。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。

Claims (13)

1.一种球形混合装置，其特征在于，包括：
混合壳体(1)，呈球形，且所述混合壳体(1)具有空气入口(11)、废气入口(12)、天然气入口(13)及混合气出口(14)，天然气入口(13)及混合气出口(14)在竖直方向上位于所述空气入口(11)的下方；
混合组件(2)，包括转动设置在所述混合壳体(1)内的混合片(21)，所述混合片(21)上设有多个气孔(211)；
驱动件(3)，驱动连接于所述混合片(21)，并用于驱动所述混合片(21)在所述混合壳体(1)中转动。
2.根据权利要求1所述的球形混合装置，其特征在于，所述气孔(211)在所述混合片(21)上均匀且间隔分布。
3.根据权利要求1所述的球形混合装置，其特征在于，所述混合片(21)呈圆形且设有多个，多个所述混合片(21)相互交叉设置，且多个所述混合片(21)的相交线为任一所述混合片(21)的直径。
4.根据权利要求1所述的球形混合装置，其特征在于，所述混合壳体(1)上开设有安装孔(15)，所述安装孔(15)中安装有轴承(4)，所述驱动件(3)通过穿设于所述安装孔(15)且支撑于所述轴承(4)的驱动轴(31)固接于所述混合片(21)。
5.根据权利要求1所述的球形混合装置，其特征在于，所述混合壳体(1)包括相互连接的上壳(16)和下壳(17)，所述空气入口(11)及所述废气入口(12)分别设置在上壳(16)上，所述天然气入口(13)及所述混合气出口(14)分别设置在下壳(17)上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的球形混合装置，其特征在于，还包括连接于所述混合壳体(1)并连通于所述混合气出口(14)的输出管(5)。
7.根据权利要求6所述的球形混合装置，其特征在于，还包括加热套(6)，所述加热套(6)套设于所述输出管(5)外。
8.根据权利要求6所述的球形混合装置，其特征在于，还包括扰流组件(7)，所述扰流组件(7)转动安装于所述输出管(5)中。
9.根据权利要求8所述的球形混合装置，其特征在于，所述扰流组件(7)包括多个相互连接的扰流片(71)，多个所述扰流片(71)相互交叉。
10.根据权利要求6所述的球形混合装置，其特征在于，所述输出管(5)包括第一管段(51)和第二管段(52)，所述第一管段(51)和所述第二管段(52)均呈锥形，且所述第一管段(51)的大径端连接于所述混合气出口(14)，所述第一管段(51)的小径端连接于所述第二管段(52)的小径端，所述第二管段(52)的大径端的内径大于所述第一管段(51)的大径端的内径。
11.根据权利要求1-5任一项所述的球形混合装置，其特征在于，还包括节气门(8)，所述节气门(8)通过输入管(9)连通且连接于所述空气入口(11)。
12.根据权利要求1-5任一项所述的球形混合装置，其特征在于，所述驱动件(3)安装于所述混合壳体(1)上。
13.一种进气系统，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的球形混合装置。
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