CN212716931U - 气体混合装置和燃气发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体混合装置和燃气发动机，气体混合装置包括用于输送第一气体的第一进气管；用于向第一进气管内输送第二气体以实现第一气体和第二气体混合的第二进气管；第二进气管的出口端连接有伸入第一进气管的多个进气支管，进气支管的侧壁上设置有沿径向设置的径向进气孔，伸入第一进气管的端面上设置有沿轴向设置的轴向进气孔。由于本实用新型的气体混合装置进行气体混合时，第二气体由进气支管上沿径向设置的径向进气孔，以及沿轴向设置的轴向进气孔喷入第一气体中，增加了第二气体的喷出方向，所以增加了第一气体和第二气体的扰流，进而提高了气体混合均匀性。

Description

气体混合装置和燃气发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种气体混合装置，本实用新型还涉及一种燃气发动机。

背景技术

燃气发动机中，燃料和空气的混合不均匀以及EGR系统的废气和新鲜空气混合不均匀会导致缸内燃烧不均匀，进而较易导致燃气发动机爆震以及增加气耗。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于公开一种气体混合装置，以提高气体混合均匀性。

本实用新型的另一目的在于公开一种具有上述气体混合装置的燃气发动机。

为了达到上述目的，本实用新型公开如下技术方案：

一种气体混合装置，包括：

用于输送第一气体的第一进气管；

用于向所述第一进气管内输送第二气体以实现第一气体和第二气体混合的第二进气管；

所述第二进气管的出口端连接有伸入所述第一进气管的多个进气支管，所述进气支管的侧壁上设置有沿径向设置的径向进气孔，伸入所述第一进气管的端面上设置有沿轴向设置的轴向进气孔。

优选的，上述气体混合装置中，所述第一进气管外套设有外导流筒，所述外导流筒与所述第一进气管之间形成环形导流腔，所述第二进气管和所述进气支管均与所述环形导流腔连通。

优选的，上述气体混合装置中，所述进气支管包括至少两圈，每圈均包括沿所述第一进气管周向布置的多个进气支管，相邻两圈的所述进气支管沿所述第一进气管的周向交叉分布。

优选的，上述气体混合装置中，所述进气支管为两圈，每圈所述进气支管包括沿所述第一进气管周向均匀分布的三个所述进气支管。

优选的，上述气体混合装置中，远离所述第二进气管的进气支管的管孔孔径大于靠近所述第二进气管的进气支管的管孔孔径。

优选的，上述气体混合装置中，第一圈所述进气支管中，与所述第二进气管共线的一者靠近所述第二进气管；第二圈所述进气支管中，与所述第二进气管共线的一者远离所述第二进气管；

每一圈所述进气支管中，远离所述第二进气管的进气支管的管孔孔径是靠近所述第二进气管的进气支管的管孔孔径的1.2倍。

优选的，上述气体混合装置中，所述进气支管上设置有周向间隔90°分布的三排径向进气孔，每排径向进气孔均包括沿所述进气支管轴向分布的多个径向进气孔，其中一排径向进气孔朝向所述第一气体的背流方向，另外两排径向进气孔分别位于该排径向进气孔的两侧。

优选的，上述气体混合装置中，所述轴向进气孔为一个，与所述进气支管共轴线；所述轴向进气孔的孔径小于所述径向进气孔的孔径；

每排所述径向进气孔均包括四个径向进气孔，沿着第二气体的流动方向前两个径向进气孔的孔径大小相同，后两个径向进气孔的孔径递增。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型公开的气体混合装置，包括用于输送第一气体的第一进气管；用于向第一进气管内输送第二气体以实现第一气体和第二气体混合的第二进气管；第二进气管的出口端连接有伸入第一进气管的多个进气支管，进气支管的侧壁上设置有沿径向设置的径向进气孔，伸入第一进气管的端面上设置有沿轴向设置的轴向进气孔。

本实用新型的第一进气管一方面用于输送第一气体，另一方面还能实现第一气体和第二气体的混合。应用时，第一进气管通入第一气体，第一气体沿轴向向混合气体出口的方向流动，第二进气管向进气支管通入第二气体，由径向进气孔和轴向进气孔向第一进气管内喷入第二气体，从而实现第一气体和第二气体的混合。

由于本实用新型的气体混合装置进行气体混合时，第二气体由进气支管上沿径向设置的径向进气孔，以及沿轴向设置的轴向进气孔喷入第一气体中，增加了第二气体的喷出方向，所以增加了第一气体和第二气体的扰流，进而提高了气体混合均匀性。

本实用新型还公开了一种燃气发动机，包括发动机气缸和与所述发动机气缸入口连接的气体混合装置，所述气体混合装置为上述任一种气体混合装置，由于上述气体混合装置具有上述效果，具有上述气体混合装置的燃气发动机具有同样的效果，故本文不再赘述。

本实用新型还公开了一种燃气发动机，包括EGR系统和与所述EGR系统入口连接的气体混合装置，所述气体混合装置为上述任一种气体混合装置，由于上述气体混合装置具有上述效果，具有上述气体混合装置的燃气发动机具有同样的效果，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例公开的气体混合装置的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例公开的气体混合装置沿第一进气管轴向的结构示意图；

图3是沿图2中A-A线的剖视图；

图4是本实用新型实施例公开的进气支管的主视图；

图5是本实用新型实施例公开的进气支管的俯视图；

图6是沿图5中B-B线的剖视图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种气体混合装置，提高了气体混合均匀性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参考附图1-6，本实用新型实施例公开的气体混合装置，包括用于输送第一气体的第一进气管1；用于向第一进气管1内输送第二气体以实现第一气体和第二气体混合的第二进气管2；第二进气管2的出口端连接有伸入第一进气管1的多个进气支管3，进气支管3的侧壁上设置有沿径向设置的径向进气孔31，伸入第一进气管1的端面上设置有沿轴向设置的轴向进气孔32。

需要说明的是，伸入第一进气管1的端面为第一进气管1沿着第二气体流动的最远端的端面，为了保证轴向进气孔32喷向第一进气管1的轴线位置，第一进气管1的伸入位于不会超过第一进气管1的轴线位置。第一进气管1的两端均设置有法兰盘，方便装配。

本实用新型的第一进气管1一方面用于输送第一气体，另一方面还能实现第一气体和第二气体的混合。应用时，第一进气管1通入第一气体，第一气体沿轴向向混合气体出口的方向流动，第二进气管2向进气支管3通入第二气体，由径向进气孔31和轴向进气孔32向第一进气管1内喷入第二气体，从而实现第一气体和第二气体的混合。

由于本实用新型的气体混合装置进行气体混合时，第二气体由进气支管3上沿径向设置的径向进气孔31，以及沿轴向设置的轴向进气孔32喷入第一气体中，增加了第二气体的喷出方向，所以增加了第一气体和第二气体的扰流，进而提高了气体混合均匀性。

该气体混合装置结构简单、成本低、可靠性强，维修保养容易。

本申请的气体混合装置，可用于燃料供给系统实现燃气空气混合(此时第一气体为空气，第二气体为燃气)，以及EGR系统实现EGR废气与新鲜气体混合(此时第一气体为新鲜气体，第二气体为EGR废气)，提高了气体混合均匀性，进而减少天然气发动机的爆震与降低气耗。

优选的，第一进气管1外套设有外导流筒4，外导流筒4与第一进气管1之间形成环形导流腔，第二进气管2和进气支管3均与环形导流腔连通。外导流筒4与第一进气管1通过过盈配合的方式连接在一起。第二进气管2通入的第二气体首先进入环形导流腔，首先第二气体遍布于第一进气管1的整个周向，然后由环形导流腔通入各进气支管3内。

本实施例中，第二进气管2仅需要与外导流筒4连接即可，第一进气管1的壁面上开有进气孔用于安装进气支管3，方便装配；当然，第二进气管2还可以通过三通接管或者其他管路布置方式实现进气支管3与第二进气管2的连接。

优选的，进气支管3包括至少两圈，每圈均包括沿第一进气管1周向布置的多个进气支管3，相邻两圈的进气支管3沿第一进气管1的周向交叉分布。

该气体混合装置通过不同进气支管3的角度布置，进气支管3上进气孔的不同分布，增加了气体扰流，能够进一步提高两种气体混合均匀性。

进气支管3也可以仅设置一圈，通过增加该圈进气支管3的个数，来增加气体扰流。

如图2-3所示，进气支管3为两圈，每圈进气支管3包括沿第一进气管1周向均匀分布的三个进气支管3。其中每一圈的三个进气支管3沿周向依次成120°夹角，另外地，第二圈进气支管3位置是由第一圈进气支管3整体顺时针旋转60°得到。该装置中的两圈进气支管3这样既能增加气体的扰流，同时还能够使进入第二气体更均匀地分布在第一进气管1的混合腔位置。

可以理解的是，进气支管3还可以采用其他圈数，如三圈，每圈进气支管3还可以其他个数如四个进气支管3，本实用新型对此不做具体限定。

进一步的技术方案中，远离第二进气管2的进气支管3的管孔孔径大于靠近第二进气管2的进气支管3的管孔孔径。该气体混合装置中，远离第二进气管2的进气支管3的流通面积大于靠近第二进气管2的进气支管3的流通面积。

由于距离第二进气管2最远位置的进气支管3，进气能量损失最大，将其管孔孔径做大就可以减少进气能量损失，使其能够和其他进气支管3一样得到相同的进气量，使废气分布更加均匀。

优选的，第一圈进气支管3中，与第二进气管2共线的一者靠近第二进气管2；第二圈进气支管3中，与第二进气管2共线的一者远离第二进气管2；每一圈进气支管3中，远离第二进气管2的进气支管3的管孔孔径是靠近第二进气管2的进气支管3的管孔孔径的1.2倍。

本实施例中，一圈进气支管3靠近第二进气管2，另一圈进气支管3远离第二进气管2；远离第二进气管2位置的进气支管3的流通面积是靠近第二进气管2的进气支管3的流通面积的1.2倍，使废气分布更加均匀。

进一步的，进气支管3上设置有周向间隔90°分布的三排径向进气孔31，每排径向进气孔31均包括沿进气支管3轴向分布的多个径向进气孔31，其中一排径向进气孔31朝向第一气体的背流方向，另外两排径向进气孔31分别位于该排径向进气孔31的两侧。

进气支管3设计成三侧开孔，其中逆着新鲜空气流动方向没有进气孔，这样就可以大大减小第二气体的进气阻力，使第二气体更加容易地进入第一进气管1的内腔。径向进气孔31还可以为两排或四排等，分布角度也可以选择其他，如间隔60°。

为了简化结构，轴向进气孔32为一个，与进气支管3共轴线，方便加工。轴向进气孔32位于沿着第二气体流动的最下端，使第二气体向第一进气管1内腔轴线方向流动，直接流入第一进气管1内腔中心处。

因为第二气体直线流动能量损失最小，轴向进气孔32的孔径小于径向进气孔31的孔径；这样就能够使第二气体在每个进气孔的流量都基本相同，使第二气体在混合气体出口截面上无论哪个方向都可以均匀分布，使得第二气体与第一气体混合更好。

每排径向进气孔31均包括四个径向进气孔31，沿着第二气体的流动方向前两个径向进气孔31的孔径大小相同，后两个径向进气孔31的孔径递增；进气支管3上每一侧都开有四个径向进气孔31，其中沿着第二气体流动方向前两个孔大小相同，是因为前面两个孔的压力损失相差不会太大，后两个孔越来越大，这样是因为距离第二进气管2越远，第二气体流动能量损失越大，增加后面两个孔的孔径可以减少第二气体流动能量损失，使第二气体在四个孔的流量基本上相同，混合效果更好。

可以理解的是，每排径向进气孔31还可以包括其他个数如三个或五个径向进气孔31，也可以对径向进气孔31的孔径不做限定。

本实用新型还公开了一种燃气发动机，包括发动机气缸和与发动机气缸入口连接的气体混合装置，气体混合装置为上述任一实施例提供的气体混合装置。

燃气发动机包括EGR系统和与EGR系统入口连接的气体混合装置，气体混合装置为上述任一实施例提供的气体混合装置。

本申请的气体混合装置，用于燃料供给系统实现燃气空气混合(此时第一气体为空气，第二气体为燃气)，以及EGR系统实现EGR废气与新鲜气体混合(此时第一气体为新鲜气体，第二气体为EGR废气)，提高了气体混合均匀性，进而减少天然气发动机的爆震与降低气耗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气体混合装置，包括：

用于输送第一气体的第一进气管(1)；

用于向所述第一进气管(1)内输送第二气体以实现第一气体和第二气体混合的第二进气管(2)；

其特征在于，所述第二进气管(2)的出口端连接有伸入所述第一进气管(1)的多个进气支管(3)，所述进气支管(3)的侧壁上设置有沿径向设置的径向进气孔(31)，伸入所述第一进气管(1)的端面上设置有沿轴向设置的轴向进气孔(32)。

2.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述第一进气管(1)外套设有外导流筒(4)，所述外导流筒(4)与所述第一进气管(1)之间形成环形导流腔，所述第二进气管(2)和所述进气支管(3)均与所述环形导流腔连通。

3.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述进气支管(3)包括至少两圈，每圈均包括沿所述第一进气管(1)周向布置的多个进气支管(3)，相邻两圈的所述进气支管(3)沿所述第一进气管(1)的周向交叉分布。

4.根据权利要求3所述的气体混合装置，其特征在于，所述进气支管(3)为两圈，每圈所述进气支管(3)包括沿所述第一进气管(1)周向均匀分布的三个所述进气支管(3)。

5.根据权利要求3所述的气体混合装置，其特征在于，远离所述第二进气管(2)的进气支管(3)的管孔孔径大于靠近所述第二进气管(2)的进气支管(3)的管孔孔径。

6.根据权利要求4所述的气体混合装置，其特征在于，第一圈所述进气支管(3)中，与所述第二进气管(2)共线的一者靠近所述第二进气管(2)；第二圈所述进气支管(3)中，与所述第二进气管(2)共线的一者远离所述第二进气管(2)；

每一圈所述进气支管(3)中，远离所述第二进气管(2)的进气支管(3)的管孔孔径是靠近所述第二进气管(2)的进气支管(3)的管孔孔径的1.2倍。

7.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于，所述进气支管(3)上设置有周向间隔90°分布的三排径向进气孔(31)，每排径向进气孔(31)均包括沿所述进气支管(3)轴向分布的多个径向进气孔(31)，其中一排径向进气孔(31)朝向所述第一气体的背流方向，另外两排径向进气孔(31)分别位于该排径向进气孔(31)的两侧。

8.根据权利要求7所述的气体混合装置，其特征在于，所述轴向进气孔(32)为一个，与所述进气支管(3)共轴线；所述轴向进气孔(32)的孔径小于所述径向进气孔(31)的孔径；

每排所述径向进气孔(31)均包括四个径向进气孔(31)，沿着第二气体的流动方向前两个径向进气孔(31)的孔径大小相同，后两个径向进气孔(31)的孔径递增。

9.一种燃气发动机，包括发动机气缸和与所述发动机气缸入口连接的气体混合装置，其特征在于，所述气体混合装置为如权利要求1-8任一项所述的气体混合装置。

10.一种燃气发动机，包括EGR系统和与所述EGR系统入口连接的气体混合装置，其特征在于，所述气体混合装置为如权利要求1-8任一项所述的气体混合装置。

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