CN215633413U - 一种燃气发动机用混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃气发动机用混合器，包括：外壳、喷嘴和喉管，所述外壳的内部具有空气进气通道，所述喷嘴设置在所述外壳的顶部，所述喷嘴具有位于所述外壳内部的燃气进气管路孔和燃气出气管路孔，所述喉管设置在所述空气进气通道内，且所述喉管与所述空气进气通道的内壁之间具有空腔，所述喉管的外周上开设有燃气和废气混合出气孔，所述外壳的内部还具有燃气进气通道，所述燃气进气通道与所述空腔相互隔离，且所述燃气进气通道与所述燃气进气管路孔相互连通，所述燃气出气管路孔与所述空腔相互连通。本实用新型提供一种燃气发动机用混合器，至少解决现有的燃气发动机用混合器结构紧凑性不好，发动机瞬态响应性差的技术问题。

Description

一种燃气发动机用混合器

技术领域

本实用新型涉及于燃气发动机技术领域，尤其涉及一种燃气发动机用混合器。

背景技术

近几年，在发动机中使用燃气作为石油能源的替代品的应用技术日益成熟。目前的燃气发动机主要采用预混燃烧方式，即燃气和助燃空气需要先混合好后，形成可燃气体，最后再进入发动机气缸进行燃烧，混合器是用于在发动机缸外将燃气和助燃空气进行混合的装置，确保适量且混合均匀的可燃混合气进入发动机气缸。燃气和助燃空气的混合均匀性是决定混合器品质好坏的关键，燃气和助燃空气的混合均匀性较差将影响燃气发动机各缸的均匀性，进而影响发动机的性能。

目前的燃气发动机常用的混合器与燃气喷嘴为分离式结构，燃气喷嘴喷射出适量的燃气，然后经过较长的燃气管路输送至混合器内与空气混合形成可燃混合气，最后经过增压或者其他方式进入发动机气缸来作功，这样的结构存在着发动机瞬态响应性变差的缺陷,增加了成本又存在燃气泄露的风险，影响燃气发动机的紧凑性。随着市场竞争的不断加大，消费者对于燃气发动机提出了更高的要求，需要不断改进。

因此，急需发展一种燃气发动机用混合器，不仅结构紧凑，而且能够改善发动机瞬态响应性。

实用新型内容

本实用新型提供一种燃气发动机用混合器，至少解决现有的燃气发动机用混合器结构紧凑性不好，发动机瞬态响应性差的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种燃气发动机用混合器，包括：外壳、喷嘴和喉管，所述外壳的内部具有空气进气通道，所述空气进气通道连通所述外壳的两端面，所述喷嘴设置在所述外壳的顶部，所述喷嘴具有位于所述外壳内部的燃气进气管路孔和燃气出气管路孔，所述喉管设置在所述空气进气通道的至少部分结构内，且所述喉管与所述空气进气通道的内壁之间具有空腔，所述喉管的外周上开设有燃气和废气混合出气孔，所述外壳的内部还具有燃气进气通道，所述燃气进气通道与所述空腔相互隔离，且所述燃气进气通道与所述燃气进气管路孔相互连通，所述燃气出气管路孔与所述空腔相互连通。

本实用新型提供的一种燃气发动机用混合器中，所述喷嘴设置在所述外壳的顶部，相对于传统的混合器与喷嘴分离式的结构，本实用新型中喷嘴与混合器为集成式结构，避免了采用较长的燃气管路连通混合器和喷嘴，避免了较长的燃气管路存在的燃气泄露的风险，燃气可以快速响应进入到混合器内，发动机响应瞬态需求的时间更短，发动机响应性更快，可以提高了发动机瞬态响应性，也能够使得混合器的结构紧凑。

在一种可能实施的方式中，所述外壳的底部开设有废气进气孔，所述废气进气孔与所述空腔相互连通。

在一种可能实施的方式中，所述燃气发动机用混合器还包括传感器，所述传感器设置在所述外壳上，所述传感器的探头伸入到所述燃气进气管路孔内。

在一种可能实施的方式中，所述传感器为温度压力传感器。

在一种可能实施的方式中，所述燃气进气通道的燃气进气口位于所述外壳的底部。

在一种可能实施的方式中，所述喉管内连通设置有混合气喷射管，所述混合气喷射管的混合气入口端与所述空腔连通，所述混合气喷射管呈十字形。

在一种可能实施的方式中，所述混合气喷射管上开设有混合气喷射管孔，所述混合气喷射管孔位于所述喉管内。

在一种可能实施的方式中，所述空气进气通道具有排气口和空气进气口，所述排气口和空气进气口分别位于所述外壳的两端面。

在一种可能实施的方式中，所述喉管包括依次连接的锥形段、过渡段和平直段，所述锥形段的第一端向所述排气口延伸，所述锥形段的第二端与所述过渡段连接，且所述锥形段的第一端的内径大于所述锥形段的第二端的内径，所述平直段的内径大于所述锥形段的第二端的内径。

在一种可能实施的方式中，所述过渡段的外周上开设有多个燃气和废气混合出气孔，所述多个燃气和废气混合出气孔沿所述过渡段的周向均匀分布。

在一种可能实施的方式中，所述喷嘴的个数为若干个。

本实用新型提供的燃气发动机用混合器，喷嘴与混合器为集成式结构，避免了采用较长的燃气管路连通混合器和喷嘴，节约了燃气管路的成本费用，使得混合器的结构紧凑，提高发动机的瞬态响应性，改善发动机的动力性和经济性。

本实用新型提供的燃气发动机用混合器，所述外壳的底部开设有废气进气孔，所述废气进气孔与所述空腔相互连通，废气由所述外壳的底部的废气进气孔进入所述空腔，实现了废气再循环，控制发动机缸内燃烧产物中的氮氧化物含量，从而有助于达到排放法规关于氮氧化物排放物的要求。

本实用新型提供的燃气发动机用混合器中，废气由位于所述喉管下方的废气进气孔进入到空腔内，燃气由位于所述喉管上方的所述燃气出气管路孔进入空腔内，空气由所述外壳的一端面的空气进气口进入到喉管内，使得空气、废气、燃气同步混合，这样在燃气进气压力和废气进气压力气流的运动下，可以使空气、废气和燃气快速的混合均匀，从而提高混合器的混合效果。

除了上面所描述的本实用新型实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本实用新型实施例提供的一种燃气发动机用混合器所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作进一步详细的说明。

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以简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的燃气发动机用混合器的主视图；

图2为本实用新型实施例提供的燃气发动机用混合器右视图；

图3为本实用新型实施例提供的燃气发动机用混合器俯视图；

图4为本实用新型实施例提供的燃气发动机用混合器图1中A-A的截面结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的燃气发动机用混合器图1中B-B的截面结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的燃气发动机用混合器图3中C-C的截面结构示意图。

附图标记说明：

10-外壳；

11-燃气进气通道；

111-燃气进气口；

112-第一段；

113-第二段；

12-空气进气通道；

121-排气口；

122-空气进气口；

13-废气进气孔；

20-喷嘴；

21-燃气进气管路孔；

22-燃气出气管路孔；

30-传感器；

40-喉管；

41-燃气和废气混合出气孔；

42-锥形段；

43-过渡段；

44-平直段；

50-混合气喷射管；

51-混合气喷射管孔；

52-混合气入口端；

60-空腔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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。

目前的燃气发动机常用的混合器与燃气喷嘴为分离式结构，混合器与燃气喷嘴之间需要管道进行连接，这样的结构需要企业花费管道的成本，需要对管道进行维护避免燃气泄漏等风险，也影响到了混合器结构的紧凑性。此外，混合器与燃气喷嘴之间通过较长的管道连接，影响到发动机瞬态响应性能，当发动机需求扭矩发生瞬态改变时，燃气进气量发生相应改变需求的时间长，影响到发动机的快速响应性。

鉴于上述背景，本实用新型提供的燃气发动机用混合器，通过减少喷嘴20到混合器的燃气连接管路，从而减少了混合器的零部件，喷嘴20设置在外壳10的顶部，对混合器结构进行集成化布置，同时使燃气、废气和空气达到快速均匀混合的效果，提高发动机瞬态响应，改善发动机动力性和经济性。

下面参考附图描述本实用新型实施例提供的燃气发动机用混合器。

参考图1和图6所示，一种燃气发动机用混合器，包括：外壳10、喷嘴20和喉管40，参考图5所示，外壳10的内部具有空气进气通道12，空气进气通道12连通外壳10的两端面，外界空气进入到空气进气通道12内成为助燃空气。

参考图4和图6所示，喷嘴20设置在外壳10的顶部，喷嘴20具有位于外壳10内部的燃气进气管路孔21和燃气出气管路孔22，喉管40设置在空气进气通道12的至少部分结构内，且喉管40与空气进气通道12的内壁之间具有空腔60，喉管40的外周上开设有燃气和废气混合出气孔41，从而使得燃气和废气混合出气孔41连通了喉管40内部与空腔60。

容易理解的是，喉管40可以是设置在空气进气通道12的前半段位置，也可以是设置在空气进气通道12的中段位置。

喉管40的两端与空气进气通道12之间密封连接，喉管40的中部与空气进气通道12的内壁之间形成空腔60，空腔60可以是喉管40与空气进气通道12的内壁之间的一圈结构。

参考图4和图6所示，外壳10的内部还具有燃气进气通道11，燃气进气通道11与空腔60相互隔离，且燃气进气通道11与燃气进气管路孔21相互连通，燃气出气管路孔22与空腔60相互连通。燃气进气通道11为混合器接入燃气的通道。

燃气由燃气进气通道11进入，再通过燃气进气管路孔21进入到喷嘴20内，喷嘴20工作时，进入到喷嘴20内的燃气再由喷嘴20的燃气出气管路孔22向下喷出进入到空腔60内，再由喉管40的外周上开设的燃气和废气混合出气孔41进入到喉管40内部，与空气进气通道12内流通的空气在喉管40内部进行混合。

本实施例提供的一种燃气发动机用混合器中，喷嘴20设置在外壳10的顶部，喷嘴20与混合器的外壳10为集成式结构，相对于传统的混合器与喷嘴20分离式的结构，本实用新型中避免了采用较长的燃气管路连通混合器和喷嘴20，减少零部件，不仅可以节约燃气管路的成本，提高企业经济效益，而且也避免了较长的燃气管路存在的燃气泄露的风险。此外，喷嘴20设置在外壳10的顶部为集成式结构，使得燃气可以快速响应进入到混合器内，发动机响应瞬态需求的时间更短，发动机响应性更快，可以提高了发动机瞬态响应性，也能够使得混合器的结构紧凑。

参考图1和图6所示，在一种可能实施的方式中，为了降低废气中所含有的有害物质的量，外壳10的底部开设有废气进气孔13，废气进气孔13与空腔60相互连通。废气由外壳10底部的废气进气孔13进入到空腔60内，再由喉管40的外周上开设的燃气和废气混合出气孔41进入到喉管40内部，参与混合。

该实施方式中，通过设置了废气进气孔13，将废气引入到喉管40内部参与再循环，实现了混合器排气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)效果，对废气的闭环控制，能够使排放的有害物质能有效控制在要求的范围内，从而提高发动机排放废气的利用率，有利于降低氮氧化物的排放量。

容易理解的是，废气指的是发动机排出的废气含有NOx、SOx、CO等有害物质的气体。

参考图2和图4所示，在一种可能实施的方式中，燃气发动机用混合器还包括传感器30，传感器30设置在外壳10上，传感器30的探头伸入到燃气进气管路孔21内。传感器30用于检测燃气流量，便于对燃气量加以修正，有利于实现燃气混合气浓度的精确调节和控制。

在一种可能实施的方式中，传感器30为温度压力传感器。

参考图4所示，在一种可能实施的方式中，燃气进气通道11的燃气进气口111位于外壳10的底部。燃气进气通道11包括相互连通的第一段112和第二段113，第一段112可以是纵向设置，第二段113可以是横向设置，燃气进气口111位于第一段112的下端，喷嘴20的燃气进气管路孔21位于第二段113上，燃气进气管路孔21与第二段113贯通连接。

燃气由燃气进气口111进入到第一段112内竖直向上运动到第二段113内之后，由第二段113上设置的燃气进气管路孔21进入到喷嘴20内。

喷嘴20的个数不限于1个，可以为若干个，若干个喷嘴20均匀设置在外壳10的顶部。若干个喷嘴20的燃气进气管路孔21可以是沿第二段113均匀分布，且燃气进气管路孔与第二段113的连接位置保证密封性。

参考图3所示，在一种可能实施的方式中，喷嘴20的个数为十个，在外壳10的顶部排列成两排。

参考图6所示，在一种可能实施的方式中，喉管40的外周上开设有多个燃气和废气混合出气孔41，多个燃气和废气混合出气孔41沿喉管40的周向均匀分布。

燃气和废气混合出气孔41不限于呈圆形，也可以呈矩形孔，三角形等

参考图1和图6所示，空气进气通道12具有排气口121和空气进气口122，排气口121和空气进气口122分别位于外壳10的两端面。

在一种可能实施的方式中，喉管40可以是位于空气进气通道12内且靠近空气进气口122的位置，这样使得进入到喉管40内的混合气体，可以有足够的路径与过空气进气通道12与空气充分混合，最后由排气口121排出，提高混合效果。

在一种可能实施的方式中，喉管40包括依次连接的锥形段42、过渡段43和平直段44，锥形段42的第一端向排气口121延伸，锥形段42的第二端与过渡段43连接，且锥形段42的第一端的内径大于锥形段42的第二端的内径，平直段44的内径大于锥形段42的第二端的内径。喉管40这样两端大中间小的结构，符合文丘里管的结构，有助于利用喉管40内气体的流通速度，达到燃气、废气和空气充分混合的目的。

特别的，过渡段43的外周上开设有多个燃气和废气混合出气孔41，多个燃气和废气混合出气孔41沿过渡段43的周向均匀分布。通过将燃气和废气混合出气孔41开设在内径尺寸较小的过渡段43和锥形段42连接的位置，提高气体的混合效果。

参考图2和图6所示，喉管40内连通设置有混合气喷射管50，混合气喷射管50的混合气入口端52与空腔60连通，混合气喷射管50呈十字形。混合气喷射管50可以是集成式结构，呈十字形，且对称分布。混合气喷射管50的混合气入口端52可以是位于混合气喷射管50与喉管40连接的位置，混合气入口端52可以有四个。进入到空腔60内的废气、燃气或者废气、燃气混合后的混合气体由混合气入口端52进入到混合气喷射管50内部。

混合气喷射管50上开设有混合气喷射管孔51，混合气喷射管孔51位于喉管40内。混合气喷射管孔51用于将进入到混合气喷射管50内的混合气体向喉管40内喷射。

混合气喷射管孔51可以是在混合气喷射管50的外周上均匀分布，混合气喷射管孔51不限于呈圆形，也可以是呈水滴形、方形等结构。

十字形的混合气喷射管50结构有利于混合气喷射管50将进入到空腔60内的燃气和废气均匀的喷射到喉管40内，使得燃气和废气充分与进入到喉管40内的空气混合。

容易理解的是，本示例中，进入到空腔60内的废气、燃气或者废气、燃气混合后的混合气体，有两种方式进入到喉管40内与空气混合，一种是通过喉管40的外周上开设的燃气和废气混合出气孔41进入到喉管40内，另一种是由混合气入口端52进入到混合气喷射管50内，再由混合气喷射管50上的混合气喷射管孔51喷射到喉管40内，实现废气、燃气与空气的充分混合，提高混合效果。

容易理解的是，本实施里提供的燃气发动机用混合器，通过相关工艺达到密封要求。

本实用新型提供的燃气发动机用混合器，当发动机需求扭矩发生瞬态改变时，燃气进气量也会相应的发生改变，由于喷嘴20和混合器的外壳10为集成式结构，燃气可以快速响应进入到混合器内，可快速的生成相应瞬态需求的混合气浓度，并流入发动机进行做功，发动机响应瞬态需求的时间更短，发动机响应性更快。

参考图6中的直线箭头指示方向为进气通道12内气体的流动方向。

工作时，燃气由燃气进气口111进入到第一段112内竖直向上运动到第二段113内之后，由第二段113上设置的燃气进气管路孔21进入到喷嘴20内，喷嘴20工作时，进入到喷嘴20内的燃气由喷嘴20的燃气出气管路孔22向下喷出进入到空腔60内，再由混合气喷射管50和喉管40的外周上开设的燃气和废气混合出气孔41进入到喉管40内部；空气由空气进气口122进入到空气进气通道12内，再进入到喉管40内；废气由外壳10底部的废气进气孔13进入到空腔60内，再由喉管40的外周上开设的燃气和废气混合出气孔41进入到喉管40内部；这样燃气从空腔60的上方进入到空腔60内，废气从空腔60的下方进入到空腔60内，在燃气进气压力气流的运动下和废气进气压力气流的运动下，燃气和废气由喉管40上的燃气和废气混合出气孔41和混合气喷射管50进入到喉管40内，再进入到空气进气通道12内与流通的空气混合，实现燃气、废气和空气三种气体从不同方向流动混合，使混合更均匀，提高发动机排放废气的利用率。最后混合均匀的气体从空气进气通道12的排气口121排出混合器，经过增压或者其他方式进入发动机进气管、气缸，从而实现发动机作功。

这里需要说明的是，本申请涉及的数值和数值范围为近似值，受制造工艺的影响，可能会存在一定范围的误差，这部分误差本领域技术人员可以认为忽略不计。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种燃气发动机用混合器，其特征在于，包括：外壳(10)、喷嘴(20)和喉管(40)，所述外壳(10)的内部具有空气进气通道(12)，所述空气进气通道(12)连通所述外壳(10)的两端面，所述喷嘴(20)设置在所述外壳(10)的顶部，所述喷嘴(20)具有位于所述外壳(10)内部的燃气进气管路孔(21)和燃气出气管路孔(22)，所述喉管(40)设置在所述空气进气通道(12)的至少部分结构内，且所述喉管(40)与所述空气进气通道(12)的内壁之间具有空腔(60)，所述喉管(40)的外周上开设有燃气和废气混合出气孔(41)，所述外壳(10)的内部还具有燃气进气通道(11)，所述燃气进气通道(11)与所述空腔(60)相互隔离，且所述燃气进气通道(11)与所述燃气进气管路孔(21)相互连通，所述燃气出气管路孔(22)与所述空腔(60)相互连通。

2.根据权利要求1所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述外壳(10)的底部开设有废气进气孔(13)，所述废气进气孔(13)与所述空腔(60)相互连通。

3.根据权利要求1所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，还包括传感器(30)，所述传感器(30)设置在所述外壳(10)上，所述传感器(30)的探头伸入到所述燃气进气管路孔(21)内。

4.根据权利要求3所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述传感器(30)为温度压力传感器。

5.根据权利要求1所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述燃气进气通道(11)的燃气进气口(111)位于所述外壳(10)的底部。

6.根据权利要求1所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述喉管(40)内连通设置有混合气喷射管(50)，所述混合气喷射管(50)的混合气入口端(52)与所述空腔(60)连通，所述混合气喷射管(50)呈十字形。

7.根据权利要求6所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述混合气喷射管(50)上开设有混合气喷射管孔(51)，所述混合气喷射管孔(51)位于所述喉管(40)内。

8.根据权利要求1所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述空气进气通道(12)具有排气口(121)和空气进气口(122)，所述排气口(121)和空气进气口(122)分别位于所述外壳(10)的两端面。

9.根据权利要求8所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述喉管(40)包括依次连接的锥形段(42)、过渡段(43)和平直段(44)，所述锥形段(42)的第一端向所述排气口(121)延伸，所述锥形段(42)的第二端与所述过渡段(43)连接，且所述锥形段(42)的第一端的内径大于所述锥形段(42)的第二端的内径，所述平直段(44)的内径大于所述锥形段(42)的第二端的内径。

10.根据权利要求9所述的燃气发动机用混合器，其特征在于，所述过渡段(43)的外周上开设有多个燃气和废气混合出气孔(41)，所述多个燃气和废气混合出气孔(41)沿所述过渡段(43)的周向均匀分布。

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