CN214944615U - 一种气体机多点喷射器及气体机混合气优化*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于气体机技术领域，具体涉及一种气体机多点喷射器及气体机混合气优化***。该喷射器包括高速燃气喷射阀、燃气多点喷射结构、空气管路和燃气管路，所述燃气多点喷射结构为空心结构，其周向布置有喷孔，使燃气能够周向喷设，其内部设置有十字交叉结构，在十字交叉结构上布置有喷孔，使燃气能够径向喷射；高速燃气喷射阀将燃气管路中的燃气供应至燃气多点喷射结构，通过燃气多点喷射结构实现燃气的周向及径向喷射，进而与空气管路提供的空气充分混合。非对称布置凹坑结构的强湍流燃烧室能够提高缸内平均湍动能，加快燃气在缸内的扩散速度，促进进气及压缩过程混合气在缸内的形成质量。
Description
技术领域
本实用新型属于气体机技术领域，具体涉及一种气体机多点喷射器及气体机混合气优化***。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
天然气来源广泛，除了常规天然气之外，煤层气、垃圾填埋气、页岩气及可燃冰等都储存了大量的天然气。甲烷是天然气的主要成分，其碳氢原子比为1：4，是碳氢比最小的烃类化合物，产生同样热量的情况下，甲烷所产生的CO2比汽油少25％，有利于减少“温室气体”排放。燃用CNG或LNG的气体机目前在交通运输行业得到大量应用，低速大功率气体机主要用于发电、天然气管道压缩机及其它固定机械动力等领域。混合气形成质量决定了缸内燃烧性能，提高混合气的形成质量是气体机性能改进的重要方向。
目前天然气发动机燃气供应及形成可燃混合气主要通过以下三种方式：混合器、进气道喷射及缸内直喷。混合气方式结构简单、成本低，但容易诱发进气管回火问题；缸内直喷能够改善气体机的性能，但存在控制***结构复杂及成本高的问题；相对而言，进气道喷射方式兼顾性能与成本，目前在车用气体机中得到了大量应用，但由于该喷射方式所得到的混合气的质量有限，燃烧性能难以得到提升，在大功率发动机上的应用尚未普及。
实用新型内容
本实用新型提供一种适用于大功率气体机的多点喷射器及包含该喷射器的气体机混合气优化***，该喷射器为进气道多点喷射结构，通过燃气多点喷射结构可以实现燃气在空气进气管内的周向及径向喷射，增加燃气与空气的接触面积，改善进气过程混合气的形成质量；而且，气体机混合气优化***中的强湍流燃烧室可以改善压缩过程混合气的形成质量，通过两种结构的协同工作，能够提高气体机的燃烧性能，适用于大功率气体机。
为实现该目的，本实用新型第一方面提供一种气体机多点喷射器，包括高速燃气喷射阀、燃气多点喷射结构、空气管路和燃气管路；
所述燃气多点喷射结构为空心结构，其周向布置有喷孔，使燃气能够周向喷设，其内部设置有十字交叉结构，在十字交叉结构上布置有喷孔，使燃气能够径向喷射；
高速燃气喷射阀将燃气管路中的燃气供应至燃气多点喷射结构，通过燃气多点喷射结构实现燃气的周向及径向喷射，进而与空气管路提供的空气充分混合。
本实用新型第二方面提供一种气体机混合气优化***，该***包括气体机多点喷射器和强湍流燃烧室；
所述强湍流燃烧室内设置有非对称的凹坑结构；
燃气和空气在气体机多点喷射器内混合后进入强湍流燃烧室内进一步均匀混合再进行燃烧。
本实用新型的一个或多个实施方式具有如下有益效果：
(1)本实用新型提出的气体机多点喷射器采用周向及径向燃气喷射方案，能有效增加燃气与空气的接触面积，充分利用燃气与空气的空间混合，改善混合气的形成质量，提高气体机的燃烧性能；
(2)本实用新型采用非对称布置凹坑结构的强湍流燃烧室，该燃烧室的中心与气缸中心存在偏移，通过非对称凹坑可以在缸内形成强烈的逆滚流，提高缸内平均湍动能，加快燃气在缸内的扩散速度，进一步提高混合气的形成质量。凹坑位置可以在压缩冲程末期，使得缸内气流旋涡中心向火花塞附近移动，提高火花塞附近混合气的浓度，有利于气体机的点火燃烧。
(3)本实用新型提供的气体机多点喷射器及气体机混合气优化***，能够赋予气体机优异的燃烧性能，使得进气道喷射技术能够广泛应用于大功率发动机。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为气体机多点喷射器示意图。
图2为燃气多点喷射结构的安装示意图。
图3为燃气多点喷射结构的喷孔布置方案。
图4为非对称布置凹坑结构的强湍流燃烧室的结构简图。
其中，1空气过滤器，2增压器，3放气阀，4中冷器，5电子节气门，6空气管路，7排气管，8发动机缸盖，9进气歧管，10高速燃气喷射阀，11燃气管路，12燃气过滤器，13调压阀，14燃气切断电磁阀，15进气道，16燃气多点喷射结构，17凹坑，18逆滚流。
具体实施方式
下面将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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型第一方面提供一种气体机多点喷射器，包括高速燃气喷射阀、燃气多点喷射结构、空气管路和燃气管路；
所述燃气多点喷射结构为空心结构，其周向布置有喷孔，使燃气能够周向喷设，其内部设置有十字交叉结构，在十字交叉结构上布置有喷孔，使燃气能够径向喷射；
高速燃气喷射阀将燃气管路中的燃气供应至燃气多点喷射结构，通过燃气多点喷射结构实现燃气的周向及径向喷射，进而与空气管路提供的空气充分混合。
其中，本实用新型通过对燃气多点喷射结构进行改进，周向布置一圈喷孔，将燃气周向喷入，内部采用十字交叉结构，在十字交叉结构上布置喷孔，实现径向喷射，使其同时具有周向及径向两种喷射方式，通过两种喷射方式的共同作用能够有效增加燃气与空气的接触面积，实现燃气与空气在燃气多点喷射结构内均匀混合，提高气体机的燃烧性能。
所述高速燃气喷射阀与燃气多点喷射结构相连，为了保证燃气精确供应，要求燃气喷射阀具有足够的响应性，能够快速开闭，燃气喷射阀的入口连接燃气供应管路，燃气喷射阀的出口连接燃气多点喷射结构。燃气喷射阀接收控制信号的指令，在所需的喷射时刻快速开启，将燃气供应至燃气多点喷射结构，根据控制指令，切断燃气供应。
本实用新型的一个或多个实施方式中，所述十字交叉结构为楔形结构，与进气接触侧的迎风面积小，这样可以减少进气阻力，在不影响气体机动力性的前提下，提高混合气的形成质量。
本实用新型的一个或多个实施方式中，所述燃气多点喷射结构连接至气体机各缸的缸盖上，燃气多点喷射结构具有两个入口和一个出口，其中一个入口与高速燃气喷射阀相连，另一个入口与空气管路相连，出气口与气体机的进气道相连。燃气与空气在燃气多点喷射结构中混合，流经燃气多点喷射结构的出口进入气体机的进气道。因此，燃气多点喷射结构中形成的混合气可以通过较短的进气道进入燃烧室，当气体机在瞬态工况出现负载突变的情况时，通过高速燃气喷射阀可以快速调整燃气供应量，实现混合气浓度的快速调整，该结构设置可以有效改善气体机的瞬态响应性能。
为了保证整个气体机的安全，所述燃气管路上设置有燃气切断电磁阀，当气体机运行异常时，燃气切断电磁阀能够根据控制指令切断燃气供应。
进一步的，所述燃气管路与燃气切断电磁阀之间设置有燃气过滤器和调压阀；为了保证供应至高速燃气喷射阀的燃气符合要求，在燃气管路安装有燃气过滤器及调压阀。其中燃气过滤器用于将燃气中的杂质进行过滤，防止堵塞燃气喷射阀。调压阀用于对供应燃气的压力进行调节，得到稳定的供应压力。
本实用新型的一个或多个实施方式中，所述空气管路上设置有空气过滤器，用于过滤进入气体机的空气，去除杂质；
进一步的，所述空气管路上设置有增压器，利用气体机排气能量增加进气量，有效提高气体机的动力性，为了保证增压压力满足要求，还设置有放气阀调节增压压力；
更进一步的，所述空气管路设置有中冷器，通过中冷器对经过增压器后的空气进行冷却；所述空气管路还设置有电子节气门，通过电子节气门调节进气量。
本实用新型第二方面提供一种气体机混合气优化***，该***包括气体机多点喷射器和强湍流燃烧室；
所述强湍流燃烧室内设置有非对称的凹坑结构；
燃气和空气在气体机多点喷射器内混合后进入强湍流燃烧室内进一步均匀混合再进行燃烧。
该燃烧室结构可以形成两个强烈的逆滚流，在切面内绕逆时针方向旋转，并将缸内分为两个滚流旋转中心，强滚流能够加快混合气在缸内的扩散速度；该燃烧室可以有效增加缸内的平均湍动能，增大缸内旋涡的尺度，加快燃气在缸内的扩散速度，使得缸内混合气分布更加均匀，有利于混合气质量的提升。此外，非对称布置凹坑在在压缩冲程末期，使得缸内气流旋涡中心向火花塞附近移动，提高火花塞附近混合气的浓度，有利于气体机的点火燃烧。
其中，燃气进入缸内，经历进气冲程及压缩冲程，在这两个阶段，燃气与空气需要进行充分混合，才能够更好的满足大功率气体机的燃烧需求。对此，在进气冲程阶段，燃气与空气在喷射器内混合，本实用新型通过采用燃气多点喷射结构，并将燃气多点喷射结构设置为燃气能够进行周向及径向喷射的结构，能够有效增加燃气与空气的接触面积，改善进气过程混合气的形成质量；在压缩冲程阶段，燃烧室的结构对于混合气的形成过程能够产生影响，本实用新型提出采用强湍流燃烧室结构方案，利用非对称布置凹坑结构，增强缸内气流运动，能够进一步提高混合气的形成质量。本实用新型通过进气过程及压缩过程的协同控制能够显著改善气体机混合气的形成质量，进而有效改善气体机的性能。
进一步的，所述凹坑的深度为：30-32mm。
实施例1
本实施例提供一种气体机多点喷射器，如图1所示，包括高速燃气喷射阀10、燃气多点喷射结构16、空气管路6和燃气管路11；
燃气管路11上沿燃气流动方向依次设置有燃气切断电磁阀14、调压阀13、燃气过滤器12，空气管路6上沿空气流动方向依次设置有空气过滤器1、增压器2、放气阀3、中冷器4和电子节气门5，增压器利用气体机排气管7的排气能量增加进气量。
如图2所示，所述燃气多点喷射结构16连接至气体机各缸的缸盖8上，燃气多点喷射结构16具有两个入口和一个出口，其中一个入口与高速燃气喷射阀10相连，用于供应燃气，另一个入口与空气管路6上的进气歧管9相连，用于供应空气，出气口与气体机的进气道15相连。空气经过进气歧管9进入燃气多点喷射结构，高速燃气喷射阀10喷射的燃气经燃气多点喷射结构的径向及周向喷孔喷出，与空气混合后进入各缸的进气道15。
如图3所示，燃气多点喷射结构16的周向布置了一圈喷孔，可以实现燃气的周向喷射，燃气自外向内喷射。燃气多点喷射结构16内部有十字交叉结构，在该结构上布置了多个喷孔，可以实现燃气的径向喷射，燃气由十字交叉结构向外喷射。通过两种喷射结构增加燃气的喷射区域，改善燃气与空气的接触面积，进而改善混合气的形成质量。十字交叉结构采用楔形结构，面对进气侧部位的迎风面积小，可以有效减小进气阻力，这样可以在不影响进气量的前提下，改善混合气的形成质量。
实施例2
本实施例提供一种气体机混合气优化***，该***包括实施例1中的气体机多点喷射器和强湍流燃烧室；所述强湍流燃烧室内设置有凹坑结构17，该凹坑采用了非对称布置方案，在压缩冲程中能够在缸内形成2个强烈的逆滚流，通过强滚流能够加快混合气在缸内的扩散速度，增加缸内的平均湍动能，加快燃气在缸内的扩散速度，促进燃气与空气的混合，提高混合气在缸内的混合质量。燃气和空气在气体机多点喷射器内混合后进入强湍流燃烧室内进一步均匀混合再进行燃烧。
非对称布置凹坑在压缩冲程末期，使得缸内气流旋涡中心向火花塞附近移动，提高火花塞附近混合气的浓度，有利于气体机的点火燃烧。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种气体机多点喷射器，包括高速燃气喷射阀、燃气多点喷射结构、空气管路和燃气管路，其特征在于：所述燃气多点喷射结构为空心结构，其周向布置有喷孔，使燃气能够周向喷设，其内部设置有十字交叉结构，在十字交叉结构上布置有喷孔，使燃气能够径向喷射；
高速燃气喷射阀将燃气管路中的燃气供应至燃气多点喷射结构，通过燃气多点喷射结构实现燃气的周向及径向喷射，进而与空气管路提供的空气充分混合。
2.如权利要求1所述的气体机多点喷射器，其特征在于：所述十字交叉结构为楔形结构。
3.如权利要求1所述的气体机多点喷射器，其特征在于：燃气多点喷射结构连接至气体机各缸的缸盖上，燃气多点喷射结构具有两个入口和一个出口，其中一个入口与高速燃气喷射阀相连，另一个入口与空气管路相连，出气口与气体机的进气道相连。
4.如权利要求1所述的气体机多点喷射器，其特征在于：所述燃气管路上设置有燃气切断电磁阀。
5.如权利要求4所述的气体机多点喷射器，其特征在于：所述燃气管路与燃气切断电磁阀之间设置有燃气过滤器和调压阀。
6.如权利要求1所述的气体机多点喷射器，其特征在于：所述空气管路上设置有空气过滤器，过滤掉空气中的杂质。
7.如权利要求6所述的气体机多点喷射器，其特征在于：所述空气管路上设置有增压器，利用气体机排气能量增加进气量；所述空气管路上还设置有放气阀调节增压压力。
8.如权利要求7所述的气体机多点喷射器，其特征在于：所述空气管路设置有中冷器，通过中冷器对经过增压器后的空气进行冷却；所述空气管路还设置有电子节气门，通过电子节气门调节进气量。
9.一种气体机混合气优化***，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述的气体机多点喷射器和强湍流燃烧室；
所述强湍流燃烧室内设置有非对称的凹坑结构；
燃气和空气在气体机多点喷射器内混合后进入强湍流燃烧室内进一步均匀混合再进行燃烧。
10.如权利要求9所述的气体机混合气优化***，其特征在于：所述凹坑的深度为：30-32mm。
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