一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置

摘要

本发明公开了一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，包括：环槽-多孔燃气混合器、连接管以及燃气喷射阀，所述环槽-多孔燃气混合器与连接管的一端配合、连接管的另一端与燃气喷射阀配合，所述环槽-多孔燃气混合器与燃气喷射阀通过连接管连通，进入燃气喷射阀的燃气经过连接管进入环槽-多孔燃气混合器；本发明有益效果：本通过控制喷射时刻实现进气末期空气扫除环形混合腔内的燃气，防止燃气逃逸到进气管，扫除环形混合腔残余燃气，能够改善安全性，解决燃料混合不均以及泄漏的问题。

权利要求

1.一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，其特征是，包括：燃气喷射阀、连接管及环槽-多孔燃气混合器，所述环槽-多孔燃气混合器与连接管的一端配合、连接管的另一端与燃气喷射阀配合，所述环槽-多孔燃气混合器与燃气喷射阀通过连接管连通，进入燃气喷射阀的燃气经过连接管进入环槽-多孔燃气混合器；

所述环槽-多孔燃气混合器包括：在环槽-多孔燃气混合器内部与连接管过盈配合的位置处设置用于将燃气与空气进行初步混合的初级混合腔，所述初级混合腔与连接管连通；

在所述初级混合腔的远离环槽-多孔燃气混合器内壁的一侧腔壁上沿圆周方向设置若干喷孔，在所述腔壁上设置设定尺寸的环形空气进气槽。

2.如权利要求1所述的一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，其特征是，所述环形空气进气槽设置在所述腔壁与环槽-多孔燃气混合器内壁的连接处、靠近空气进气面一侧。

3.如权利要求1所述的一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，其特征是，所述环槽-多孔燃气混合器与连接管的一端过盈配合、连接管的另一端与燃气喷射阀过盈配合。

4.如权利要求1所述的一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，其特征是，所述燃气喷射阀为单喷孔式喷射阀，喷射压力范围为：5-7bar。

5.如权利要求1所述的一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，其特征是，所述环形空气进气槽的尺寸根据进气歧管的当量直径确定。

6.一种如权利要求1所述的一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，其特征是，所述环槽-多孔燃气混合器安装在发动机进气歧管和气缸盖之间，燃气喷射阀与发动机燃气管路连接。

7.如权利要求1所述的一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，其特征是，一部分空气通过环形空气进气槽进入初级混合腔内与燃气初步混合，混合后的气体经过若干喷孔喷入环槽-多孔燃气混合器内部与空气进一步混合；

在发动机进气门关闭前设定时间内控制燃气喷射阀停止喷射，使从环形空气进气槽进入的空气与初级混合腔内的剩余的燃气混合，防止燃气进入发动机进气管。

说明书

一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置

技术领域

[0001] 本发明涉及气体发动机制造技术和各种柴油机改用天然气燃料的发动机改造技术，尤其涉及一种应用于进气歧管多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置。

背景技术

[0002] 燃气作为一种清洁能源，具有来源广泛、价格低等优点，是一种理想的内燃机替代燃料。为缓解我国石油资源的匮乏和需求之间的矛盾，实现我国长期可持续的经济发展和环境保护，需要发展燃气发动机以部分取代石油基燃料。

[0003] 目前，我国制造的燃气发动机及柴油机改装的燃气发动机大部分采用进气总管单点混合的燃料供给方式，这种方式存在的不足主要是气体燃料占用了进气管容积，导致发动机充气系数下降而引起功率下降，会出现发动机响应差，操作灵敏度低等问题。

[0004] 现在应用的进气管多点喷射混合方式主要通过压力喷射阀实现，主要有两种形式，第一种燃料喷射阀采用单喷孔结构，工艺简单、成本低，高压燃气直接通过圆柱形喷孔进入进气管，但存在着混合不均的缺点。第二种燃料喷射阀采用多孔喷嘴，可以部分缓解上述混合不均的问题，但是燃料容易残留和泄露，存在进气管回火的危险。

发明内容

[0005] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种进气歧管多点喷射燃气发动机喷射混合系统，该系统可以使燃气与空气充分混合，喷射末期空气流过环槽-多孔混合器喷孔实现扫除环形混合腔残余燃气的目的，能够解决燃料混合不均以及泄漏的问题。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0007] 一种应用于多点喷射燃气发动机的燃气喷射混合装置，包括：燃气喷射阀、连接管及环槽-多孔燃气混合器，所述环槽-多孔燃气混合器与连接管的一端配合、连接管的另一端与燃气喷射阀配合，所述环槽-多孔燃气混合器与燃气喷射阀通过连接管连通，进入燃气喷射阀的燃气经过连接管进入环槽-多孔燃气混合器；

[0008] 所述环槽-多孔燃气混合器包括：在环槽-多孔燃气混合器内部与连接管过盈配合的位置处设置用于将燃气与空气进行初步混合的初级混合腔，所述初级混合腔与连接管连通；在所述初级混合腔的远离环槽-多孔燃气混合器内壁的一侧腔壁上沿圆周方向设置若干喷孔，在所述腔壁上设置设定尺寸的环形空气进气槽。

[0009] 所述环形空气进气槽设置在所述腔壁与环槽-多孔燃气混合器内壁的连接处、靠近空气进气面一侧。

[0010] 所述环槽-多孔燃气混合器与连接管的一端过盈配合、连接管的另一端与燃气喷射阀过盈配合。

[0011] 所述燃气喷射阀为单喷孔式喷射阀，喷射压力范围为：5-7bar。

[0012] 所述环形空气进气槽的尺寸根据进气歧管的当量直径确定。

[0013] 所述环槽-多孔燃气混合器安装在发动机进气歧管和气缸盖之间，燃气喷射阀与发动机燃气管路连接。

[0014] 一部分空气通过环形空气进气槽进入初级混合腔内与燃气初步混合，混合后的气体经过若干喷孔喷入环槽-多孔燃气混合器内部与空气进一步混合；

[0015] 在发动机进气门关闭前设定时间内控制燃气喷射阀停止喷射，使从环形空气进气槽进入的空气与初级混合腔内的剩余的燃气混合，防止燃气进入发动机进气管。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 本发明的环槽-多孔燃气混合器，通过环形初级混合腔初次混合和小喷孔二次混合方法实现燃气和空气的均匀混合，防止因燃气混合不均匀导致燃烧室内部形成局部热负荷过高区域，以提高发动机的性能及寿命，并通过控制喷射时刻实现进气末期空气扫除环形混合腔内的燃气，防止燃气逃逸到进气管，扫除环形混合腔残余燃气，能够改善安全性，解决燃料混合不均以及泄漏的问题。

附图说明

[0018] 图1(a)为本发明燃气喷射混合装置的局部剖视图；

[0019] 图1(b)为本发明燃气喷射混合装置的左剖视图；

[0020] 图1(c)为本发明燃气喷射混合装置的左视图；

[0021] 图2为应用本发明装置的多点喷射燃气发动机结构示意图；

[0022] 其中，1.进气管，2.燃气气轨，3.气缸盖，4.环槽-多孔燃气混合器，5.连接管，6.燃气喷射阀，7.初级混合腔，8.环形空气进气槽，9.喷孔。具体实施方式：

[0023] 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

[0024] 如图1(a)-(c)所示，燃气喷射混合装置包括:燃气喷射阀6，其功能为按照发动机的运转工况，定时定量的喷射压力燃气，以及环槽-多孔燃气混合器4，其功能为通过环形初级混合腔7初次混合和小喷孔9二次混合方法实现燃气和空气的均匀混合，防止因燃气混合不均匀导致燃烧室内部形成局部热负荷过高区域，以提高发动机的性能及寿命，并通过控制喷射时刻实现进气末期空气扫除环形混合腔内的燃气，防止燃气逃逸到进气管，改善安全性。

[0025] 环槽-多孔燃气混合器4与连接管5的一端过盈配合、连接管5的另一端与燃气喷射阀6过盈配合，所述环槽-多孔燃气混合器4与燃气喷射阀6通过连接管5连通，进入燃气喷射阀6的燃气经过连接管5进入环槽-多孔燃气混合器4；

[0026] 环槽-多孔燃气混合器4包括：在环槽-多孔燃气混合器4内部与连接管5过盈配合的位置处加工用于将燃气与空气进行初步混合的初级混合腔7，所述初级混合腔7与连接管5连通；在所述初级混合腔7的远离环槽-多孔燃气混合器4内壁的一侧腔壁上沿圆周方向加工若干喷孔9，在所述腔壁上加工设定尺寸的环形空气进气槽8。环形空气进气槽8设置在所述腔壁与环槽-多孔燃气混合器4内壁的连接处、靠近空气进气面一侧。

[0027] 燃气喷射阀6的喷射压力是7bar左右，为单喷孔式喷射阀，直接应用存在燃料混合不均匀的问题。为此设计了新型的环槽-多孔燃气混合器4配合燃气喷射阀6一起使用改善发动机性能。发动机运转时，燃气经燃气气轨进入燃气喷射阀6，电控系统按照多缸发动机的工作要求控制燃气喷射阀6定时定量的喷射燃气，燃气通过连接管5进入环槽-多孔燃气混合器4。环槽-多孔燃气混合器4加工了环形的初级混合腔7，燃气进气后沿圆周方向流动，同时环槽-多孔燃气混合器4的迎风面开设了一定尺寸的环形空气进气槽8，一部分高速流动的空气通过进气槽进入初级混合腔7内与燃气初步混合，混合后的气体经加工在圆周方向的多个喷孔9喷入发动机进气系统中与空气进一步充分混合，改善了混合均匀性，防止因燃气混合不均匀导致燃烧室内部形成局部热负荷过高区域，以提高发动机的性能及寿命。

[0028] 环槽-多孔燃气混合器4在进气迎风面布置环形空气进气槽8，在混合腔7的特定区域加工多个小喷孔9，环形空气进气槽8的尺寸与角度、喷孔9的尺寸与角度与空气来流方向相适应，可以通过数值模拟或实验优化设计。

[0029] 如图2所示，一种应用上述燃气喷射混合装置的进气歧管多点喷射燃气发动机，包括进气管1，燃气气轨2和气缸盖3，环槽-多孔燃气混合器4安装在进气管1和气缸盖3之间，便于现有气体发动机的改造。环槽-多孔燃气混合器4经过连接管5和燃气喷射阀6后连接至燃气气轨2。

[0030] 环槽-多孔燃气混合器4采用进气歧管类似的结构，这样可以使环槽-多孔燃气混合器4方便的安装在发动机进气歧管和气缸盖3之间。可以看出这种环槽-多孔燃气混合器结构简单，便于推广到现有的燃气发动机以及双燃料发动机，降低了改造成本。

[0031] 电控系统控制燃气喷射阀6在进气门关闭前一定时刻停止喷射，使从环形空气进气槽8进入的空气扫除初级混合腔7内的燃气，实现防止燃气逃逸到进气管1的目的，防止燃气浪费，提高发动机的安全性，并降低排放。

[0032] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。