CN216157788U - 气体混合器及燃气发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于燃气发动机技术领域，本实用新型公开了一种气体混合器和一种燃气发动机，本实用新型的第一方面提出了一种气体混合器，包括壳体和至少一个喷射管组件，壳体上设有进气口、出气口、EGR接口和天然气入口，壳体内形成有混合腔，喷射管组件包括燃气喷射管和叶轮套筒，燃气喷射管设于混合腔内，燃气喷射管与天然气入口连通，燃气喷射管上设有与第一气孔，第一气孔与天然气入口连通，叶轮套筒包括套筒和多个叶片，套筒以可转动的方式套设于燃气喷射管，套筒上设有第二气孔，当套筒转动时第一气孔与第二气孔周期性地连通。该气体混合器能够通过将燃气喷射管旋转的方式改善燃气发动机在各个转速天然气和空气的混合混合均匀性。

Description

气体混合器及燃气发动机

技术领域

本实用新型属于燃气发动机技术领域，具体涉及一种气体混合器和一种燃气发动机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

目前传统的气体混合器存在的主要问题是难以在各个转速下都实现良好的混合效果，同时兼具较低的流动阻力损失。具体而言，如果气体混合器为了满足中低速的混合均匀性要求，那么在高速时混合器的进出口压损必然加大，由此导致燃气发动机的泵气损失增大，进一步导致发动机油耗变差。如果为了满足高速时气体混合器具备较低的进出口压损，那么在中低速时混合均匀性会变差，导致天然气发动机的工作不稳定性加剧。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决现有技术中燃气发动机的气体混合器难以在各个转速下都实现良好的混合效果的问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种气体混合器，包括壳体和至少一个喷射管组件，所述壳体上设有进气口、出气口、EGR接口和天然气入口，所述壳体内形成有混合腔，所述进气口通过所述混合腔与所述出气口连通，所述喷射管组件包括燃气喷射管和叶轮套筒，所述燃气喷射管设于所述混合腔内，所述燃气喷射管与所述天然气入口连通，所述燃气喷射管的周壁上设有与第一气孔，所述叶轮套筒包括套筒和多个叶片，所述套筒以可转动的方式套设于所述燃气喷射管，所述套筒的周壁上设有第二气孔，当所述套筒转动时所述第一气孔与所述第二气孔周期性地连通，多个所述叶片间隔设置在所述套筒上，所述叶片沿所述套筒的轴向方向延伸。

本实用新型提出的气体混合器的混合腔内设有至少一个喷射管组件，喷射管组件包括燃气喷射管和叶轮套筒，叶轮套筒能够跟随进入混合腔的气流转动，叶轮套筒周期性地与喷射管连通，喷射管内的天然气被强制抛出，改善天然气和空气的混合。燃气发动机处于低转速时，EGR(再循环的废气)以脉冲形式进入混合器，通过叶轮套筒的旋转作用，增强混合腔内的气流扰动，进一步改善EGR混合均匀性。通过将燃气喷射管旋转的方式来增加混合均匀性，相比现有增加混合均匀性的结构特征，可以凭借更低的压力损失，换来更好的混合均匀性，同时气体混合器具有较高的工作可靠性。另外，通过强化混合器内的混合均匀性，还可以降低气体混合器上下游空气管路导向对混合均匀性的影响，确保发动机产品在配套不同整车时具有更加稳定的性能、排放一致性。

另外，根据本实用新型的气体混合器，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述壳体内还形成有天然气流道，所述燃气喷射管的两端通过所述天然气流道与所述天然气入口连通。

在本实用新型的一些实施例中，所述天然气通道包括环形气道，所述环形气道沿绕所述混合腔设置，所述环形气道与所述天然气入口连通，所述环形气道设有多个天然气喷孔，所述混合腔通过所述天然气喷孔与所述环形气道连通，所述环形气道还设有连接孔，所述燃气喷射管的两端通过所述连接孔与所述环形气道连通。

在本实用新型的一些实施例中，所述气体混合器设有两个所述喷射管组件，两个所述喷射管组件在所述壳体的轴向方向上间隔设置，两个所述喷射管组件的轴线呈X型设置。

在本实用新型的一些实施例中，所述环形气道在所述壳体的轴向方向上的位置位于两个所述喷射管组件之间。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一气孔为矩形，所述第二气孔为圆形，并且所述第二气孔的径向截面积小于所述第一气孔的径向截面积。

在本实用新型的一些实施例中，沿所述燃气喷射管的周向布置有多个所述第一气孔，沿所述套筒的周向布置有多排所述第二气孔。

在本实用新型的一些实施例中，所述混合腔的腔壁上设有EGR出口，所述EGR出口与所述EGR接口连通，所述喷射管组件在所述壳体的轴向方向上的位置位于所述进气口和所述EGR出口之间。

在本实用新型的一些实施例中，所述叶片为弧形叶片，所述叶片的凹曲面朝向所述进气口设置。

本实用新型的第二方面提出了一种燃气发动机，具有本实用新型第一方面提出的气体混合器。

本实用新型第二方面提出的燃气发动机具有和本实用新型第一方面提出的气体混合器相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的结构示意图；

图2示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的剖视图；

图3示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的第一视角的结构示意图；

图4示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的芯体的的结构示意图；

图5示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的叶轮套筒的剖视图；

图6示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的燃气喷射管的结构示意图；

图7示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的喷射管组件的结构示意图；

图8示意性地示出了根据本实用新型实施方式的气体混合器的叶轮套筒的结构示意图。

附图中各标记表示如下：

100：壳体、10：混合腔、11：喷射管组件、12：进气口、13：出气口、14：EGR接口、15：天然气入口、16：燃气喷射管、17：第一气孔、18：第二气孔、19：套筒、20：叶片、21：EGR出口、22：芯体、23：环形气道、24：天然气喷孔、25：连接孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1至图8所示，本实用新型的第一方面提出了一种气体混合器，包括壳体10和至少一个喷射管组件11，壳体10上设有进气口12、出气口13、EGR接口14和天然气入口15，壳体10内形成有混合腔，进气口12通过混合腔与出气口13连通，喷射管组件11包括燃气喷射管16和叶轮套筒，燃气喷射管16设于混合腔内，燃气喷射管16与天然气入口15连通，燃气喷射管16的周壁上设有与第一气孔17，叶轮套筒包括套筒19和多个叶片20，套筒19以可转动的方式套设于燃气喷射管16，套筒19的周壁上设有第二气孔18，当套筒19转动时第一气孔17与第二气孔18周期性地连通，多个叶片20间隔设置在套筒19上，叶片20沿套筒19的轴向方向延伸。

需要说明的是，壳体10一般为筒型，其内部设有圆柱形的混合腔，混合腔的两端为进气口12和出气口13，EGR接口14和天然气入口15设于壳体10的侧部，混合腔内沿周向设有一圈废气喷射口与EGR接口14通过壳体10内的废气气道连通，混合腔内沿周向还设有一圈天然气喷射口与天然气接口通过壳体10内的天然气气道连通，废气气道和天然气气道可由壳体10与芯体22之间的间隔空间形成，第一气孔17可以是矩形或者椭圆形，第二气孔18可以是圆形或者矩形，叶片20可以是弧形叶片20或者直板叶片20，优选为受风面更大的弧形叶片20，当空气从进气口12进入混合腔时，叶片20受空气影响而带动套筒19转动，第二气孔18周期性地与第一气孔17连通，使得燃气喷射管16内的天然气被喷出与空气混合。

本实用新型提出的气体混合器的混合腔内设有至少一个喷射管组件11，喷射管组件11包括燃气喷射管16和叶轮套筒，叶轮套筒能够跟随进入混合腔的气流转动，叶轮套筒周期性地与喷射管连通，喷射管内的天然气被强制抛出，改善天然气和空气的混合。燃气发动机处于低转速时，EGR(再循环的废气)以脉冲形式进入混合器，通过叶轮套筒的旋转作用，增强混合腔内的气流扰动，进一步改善EGR混合均匀性。通过将燃气喷射管16旋转的方式来增加混合均匀性，相比现有增加混合均匀性的结构特征，可以凭借更低的压力损失，换来更好的混合均匀性，同时气体混合器具有较高的工作可靠性。另外，通过强化混合器内的混合均匀性，还可以降低气体混合器上下游空气管路导向对混合均匀性的影响，确保发动机产品在配套不同整车时具有更加稳定的性能、排放一致性。

在本实用新型的一些实施例中，壳体100内还形成有天然气流道，天然气流道由芯体100和壳体100之间的间隔空间形成，燃气喷射管16的两端通过天然气流道与天然气入口15连通。

进一步地，天然气通道包括环形气道23，环形气道23沿绕混合腔10设置，环形气道23与天然气入口15连通，环形气道23设有多个天然气喷孔24，混合腔10通过天然气喷孔24与环形气道23连通，环形气道23还设有连接孔25，燃气喷射管16的两端通过连接孔25与环形气道23连通，气体混合器能够通过天然气喷孔24和燃气喷射管16上的第一气孔17一起喷射燃气，从多个位置及角度喷射燃气能够提高燃气的混合效果。

在本实用新型的一些实施例中，气体混合器设有两个喷射管组件11，两个喷射管组件11在壳体的轴向方向上间隔设置，两个喷射管组件11的轴线呈X型设置，能够从多个角度和位置喷射燃气，目的是加强混合器内的空气扰动，为改善下游EGR混合均匀性提供帮助。

在本实用新型的一些实施例中，环形气道23在壳体100的轴向方向上的位置位于两个喷射管组件11之间，使得环形气道23的天然气喷孔24喷出的燃气能够被上游和下游的燃气喷射管16喷出的燃气扰动，并且上下游喷射管组件11转动的气流也能带动环形气道23喷出的燃气，进而加强混合腔10内的气体流动效果，改善混合器的混合均匀性。

具体地，第一气孔17为矩形，燃气喷射管16上设有多个第一气孔17，第一气孔17的长度可接近燃气喷射管16的长度，矩形气孔加工成本较低。第二气孔18为圆形，套筒19上设有多个第二气孔18，第二气孔18的面积小于第一气孔17的面积，使得喷射能力较强，圆形气孔也能使燃气向四周喷射，扩大燃气喷射角度，加强燃气与空气的混合能力。

进一步地，沿燃气喷射管16的周向布置有多个第一气孔17，优选为沿燃气喷射管16的周向布置有两个矩形第一气孔17，间隔180°，喷射能力强，成本较低。沿套筒19的周向布置有多排第二气孔18，优选为设置六排，对应地沿燃气喷射管16的周向布置有两个矩形第一气孔17，使得第二气孔18间隔与第一气孔17连通。

在本实用新型的一些实施例中，混合腔的腔壁上设有EGR出口21，EGR出口21与EGR接口14连通，喷射管组件11在壳体10的轴向方向上的位置位于进气口12和EGR出口21之间，使得气流经喷射管组件加强混合加强流速后与EGR的废气混合，提高混合能力。

在本实用新型的一些实施例中，在本实用新型的一些实施例中，叶片20的长度与套筒19的长度相等，提高叶片20的迎风面积，从而提高叶轮套筒在气流作用下的转速，进而提高气体混合能力。

进一步地，叶片20为弧形叶片20，弧形叶片20迎风面积大，可使套筒19转速更快，进而加强叶轮套筒的喷射能力。

进一步地，叶片20的凹曲面朝向进气口12设置，使得叶轮套筒向混合腔内转动，带动气流向混合腔内部流动，加强空气与废气的混合能力。

本实用新型的第二方面提出了一种燃气发动机，具有本实用新型第一方面提出的气体混合器。

本实用新型第二方面提出的燃气发动机具有和本实用新型第一方面提出的气体混合器相同的有益效果，在此不再赘述。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种气体混合器，其特征在于，包括壳体和至少一个喷射管组件，所述壳体上设有进气口、出气口、EGR接口和天然气入口，所述壳体内形成有混合腔，所述进气口通过所述混合腔与所述出气口连通，所述喷射管组件包括燃气喷射管和叶轮套筒，所述燃气喷射管设于所述混合腔内，所述燃气喷射管与所述天然气入口连通，所述燃气喷射管的周壁上设有与第一气孔，所述叶轮套筒包括套筒和多个叶片，所述套筒以可转动的方式套设于所述燃气喷射管，所述套筒的周壁上设有第二气孔，当所述套筒转动时所述第一气孔与所述第二气孔周期性地连通，多个所述叶片间隔设置在所述套筒上，所述叶片沿所述套筒的轴向方向延伸。

2.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，所述壳体内还形成有天然气流道，所述燃气喷射管的两端通过所述天然气流道与所述天然气入口连通。

3.根据权利要求2所述的气体混合器，其特征在于，所述天然气通道包括环形气道，所述环形气道沿绕所述混合腔设置，所述环形气道与所述天然气入口连通，所述环形气道设有多个天然气喷孔，所述混合腔通过所述天然气喷孔与所述环形气道连通，所述环形气道还设有连接孔，所述燃气喷射管的两端通过所述连接孔与所述环形气道连通。

4.根据权利要求3所述的气体混合器，其特征在于，所述气体混合器设有两个所述喷射管组件，两个所述喷射管组件在所述壳体的轴向方向上间隔设置，两个所述喷射管组件的轴线呈X型设置。

5.根据权利要求4所述的气体混合器，其特征在于，所述环形气道在所述壳体的轴向方向上的位置位于两个所述喷射管组件之间。

6.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，所述第一气孔为矩形，所述第二气孔为圆形，并且所述第二气孔的径向截面积小于所述第一气孔的径向截面积。

7.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，沿所述燃气喷射管的周向布置有多个所述第一气孔，沿所述套筒的周向布置有多排所述第二气孔。

8.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，所述混合腔的腔壁上设有EGR出口，所述EGR出口与所述EGR接口连通，所述喷射管组件在所述壳体的轴向方向上的位置位于所述进气口和所述EGR出口之间。

9.根据权利要求1至8任一项所述的气体混合器，其特征在于，所述叶片为弧形叶片，所述叶片的凹曲面朝向所述进气口设置。

10.一种燃气发动机，其特征在于，具有根据权利要求1至9任一项所述的气体混合器。

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