CN219299402U - 一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气*** - Google Patents

一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气*** Download PDF

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吴增刚
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李庆飞
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Abstract

本实用新型公开了一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，包括燃气进气***和空气进气***、以及排气***；所述的燃气进气***包括依次连通的燃气增压器、燃气中冷器和节气门，所述节气门的出气口通过三通接头连通有两路燃气进气管，每路所述燃气进气管上均设有多个与各个气缸一一对应连通的燃气入口管，每个所述燃气入口管上均设有燃气流量阀；所述的空气进气***包括依次连通的空气增压器和空气中冷器，所述空气中冷器的出气口通过三通接头连通有两路空气进气管，每路所述空气进气管上均设有多个与各个气缸一对一对应连通的空气入口管。本实用新型可以减少进气过程回火，提升燃烧可控性和运行稳定性。

Description

一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***
技术领域
本实用新型涉及发动机进排气技术领域，更具体地说，它涉及一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***。
背景技术
传统的气体机进气方式，一般是燃气和空气混合进气的方式，即燃气和空气先混合后再增压，形成混合气后再进入气体机的各个气缸中。但是，混合进气的方式容易造成回火、放炮、功率不稳定等问题，特别是对于富氢气源，其回火等问题尤为明显。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本实用新型的目的是提供一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，实现低压气体缸内混合的高功率运行的目标。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，包括燃气进气***和空气进气***、以及排气***；
所述的燃气进气***包括依次连通的燃气增压器、燃气中冷器和节气门，所述节气门的出气口通过三通接头连通有两路燃气进气管，每路所述燃气进气管上均设有多个与各个气缸一一对应连通的燃气入口管，每个所述燃气入口管上均设有燃气流量阀；
所述的空气进气***包括依次连通的空气增压器和空气中冷器，所述空气中冷器的出气口通过三通接头连通有两路空气进气管，每路所述空气进气管上均设有多个与各个气缸一对一对应连通的空气入口管；
所述的排气***包括依次连通的MPC排气管路、脉冲转换器和流量分配器，各个所述气缸对应的排气门均与MPC排气管路连通，所述流量分配器的其中两个出口分别与燃气增压器、空气增压器连通。
作为进一步地改进，所述燃气增压器的入气口一端连通有燃气量开度阀，相应的，所述空气增压器的入气口一端连通有空气量开度阀。
进一步地，所述燃气量开度阀、空气量开度阀的入气口一端均连通有过滤器。
进一步地，所述燃气增压器一侧并联设有燃气进气旁通阀，所述燃气进气旁通阀的两端分别与燃气增压器的入气口和出气口连通；相应的，所述空气增压器一侧并联设有空气进气旁通阀，所述空气进气旁通阀的两端分别与空气增压器的入气口和出气口连通。
进一步地，每个所述气缸对应的缸盖上均开设有独立设置的燃气气道和空气气道，所述的燃气气道与燃气入口管连通，且燃气气道通过独立的燃气气门与气缸连通，所述的空气气道与空气入口管连通，且空气气道通过独立的空气气门与气缸连通。
进一步地，所述燃气气门与气缸之间、以及空气气门与气缸、排气门与气缸之间均设有配气机构，所述配气机构的重叠角角度为：±10CA°。
进一步地，所述的燃气流量阀为伺服电机驱动蝶阀或手动蝶阀。
进一步地，所述的进排气***还包括发动机ECU和燃气组分检测传感器，所述流量分配器与燃气增压器之间设有废气流量阀，所述的燃气组分检测传感器安装在燃气增压器的入气口一端对应的管路上，且所述的废气流量阀、燃气组分检测传感器均与发动机ECU电性连接
有益效果
本实用新型与现有技术相比，具有的优点为：
本实用新型采用燃气和空气分路增压，且分道进气的方式为气体机提供燃气和空气，分别增压后的空气和燃气分别经过独立的进气道进入燃烧室，实现气体缸内混合，有效解决回火、放炮、功率不稳定等问题；
同时，采用MPC组合脉冲排气***+流量分配器给燃气增压器和空气增压器提供合适的排气，充分利用排气能量来驱动增压器，提升增压压比和效率，提高燃气进气密度，进而提升发动机输出功率及运行效率，进而达到节约能源的目的。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中缸盖的结构示意图。
其中：1-燃气增压器、2-燃气中冷器、3-节气门、4-燃气进气管、5-气缸燃气入口管、6-燃气入口管、7-燃气流量阀、8-空气增压器、9-空气中冷器、10-空气进气管、11-空气入口管、12-MPC排气管路、13-脉冲转换器、14-流量分配器、15-排气门、16-燃气量开度阀、17-空气量开度阀、18-过滤器、19-燃气进气旁通阀、20-空气进气旁通阀、21-缸盖、22-燃气气道、23-空气气道、24-燃气气门、25-空气气门、26-配气机构、27-燃气组分检测传感器、28-废气流量阀。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
参阅图1-2所示，一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气方法，该方法是燃气和空气分两路气流同时独立进入气缸内混合燃烧，然后通过排气管路排出，该方法的具体步骤如下：
S1,进气过程：空气依次经过空气增压器增压、空气中冷器中冷后，分两路气流从发动机机体的两侧分别进入各个气缸内；与此同时，燃气依次经过燃气增压器增压、燃气中冷器中冷后，分两路从发动机机体的两侧进入各个气缸内，燃气和空气在各个气缸内混合并燃烧；
S2,排气过程：各缸燃烧后的废气汇集进入到MPC排气管路中，经脉冲转换器流入流量分配器，再由流量分配器分流给空气增压器和燃气增压器，分别驱动两个增压器的涡轮转动，最后排至大气中。
本实用新型采用燃气和空气分路增压，且分道进气的方式为气体机提供燃气和空气，分别增压后的空气和燃气分别经过独立的进气道进入气缸的燃烧室，实现气体缸内混合，有效解决回火、放炮、功率不稳定等问题。
同时，采用MPC组合脉冲排气***+流量分配器给燃气增压器和空气增压器提供合适的排气，充分利用排气能量来驱动增压器，提升增压压比和效率，提高燃气进气密度，进而提升发动机输出功率及运行效率，进而达到节约能源的目的。
优选的，在步骤S2中，其流量分配器分流给燃气增压器的废气流量是根据燃气组分含量换算成燃气值来判断并控制的，其换算公式如下：
Q总＝QCO·aCO+QH2·aH2+QCH4·aCH4
其中，Q为热值，单位MJ/Nm3，a为体积百分比，单位％
其判断控制过程为：
当热值较低时，ECU控制流量分配器增大开度，增加流量分配器分流给燃气增压器的废气流量，提升燃气增压器能力，增加燃气进气压力和密度；
当热值较高时，ECU控制流量分配器减小开度，减小流量分配器分流给燃气增压器的废气流量，降低燃气增压器能力，减小燃气进气压力和密度，实现不同燃气成分自动控制，满足不同负荷燃气增压器能力和燃气量的调整。
一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，包括燃气进气***和空气进气***、以及排气***；
燃气进气***包括依次连通的燃气增压器1、燃气中冷器2和节气门3，节气门3的出气口通过三通接头连通有两路燃气进气管4，每路燃气进气管4上均设有多个与各个气缸5一一对应连通的燃气入口管6，每个燃气入口管6上均设有燃气流量阀7；燃气经过燃气增压器1增压后，进入到燃气中冷器2中降温，再进入到燃气进气管中，燃气再由缸盖21上的独立的燃气气道22和燃气气门24进入气缸5内参与燃烧。
空气进气***包括依次连通的空气增压器8和空气中冷器9，空气中冷器9的出气口通过三通接头连通有两路空气进气管10，每路空气进气管10上均设有多个与各个气缸5一对一对应连通的空气入口管11；空气经过空气增压器8增压后，进入到空气中冷器9中降温，再进入到空气进气管10中，空气再由缸盖21上的独立的空气气道23和空气气门25进入气缸5内参与燃烧。
排气***包括依次连通的MPC排气管路12、脉冲转换器13和流量分配器14，各个气缸5对应的排气门15均与MPC排气管路12连通，流量分配器14的其中两个出口分别与燃气增压器1、空气增压器8连通；各个气缸5燃烧后的废气汇集进入到MPC排气管路12中，然后经脉冲转换器13流入流量分配器14中，再由流量分配器14分流给空气增压器8和燃气增压器1，驱动分别驱动两个增压器的涡轮转动，最后排至大气中。
优选的，在燃气增压器1的入气口一端连通有燃气量开度阀16，相应的，在空气增压器8的入气口一端连通有空气量开度阀17，燃气量开度阀16和空气量开度阀17均与发动机ECU电性连接，用于控制过量燃气或过量空气系数，实现过量燃气或过量空气系数的精确控制，满足不同工况不同过量燃气或过量空气系数需求的精准控制。
优选的，在燃气量开度阀16、空气量开度阀17的入气口一端均连通有过滤器18，能够对空气和燃气进行过滤，减小进气阻力，降低滤芯发生堵塞的风险。
优选的，在燃气增压器1一侧并联设有燃气进气旁通阀19，该燃气进气旁通阀19的两端分别与燃气增压器1的入气口和出气口连通；相应的，在空气增压器8一侧并联设有空气进气旁通阀20，该空气进气旁通阀20的两端分别与空气增压器8的入气口和出气口连通。如果燃气或空气的气体压力大于燃气增压器1或空气增压器8的需求，燃气进气旁通阀19或空气进气旁通阀20就会自动打开，多余的气体从这里排出，不参与燃气进气旁通阀19或空气进气增压器20做功，减轻燃气进气旁通阀19或空气进气增压器20的负担，有利于机组运行平稳及保护增压器，满足不同过量燃气或空气系数和环境变化控制需求。
优选的，每个气缸5对应的缸盖21上均开设有独立设置的燃气气道22和空气气道23，现有发动机中，缸体对应有缸盖21为现有技术，此处不再赘述，其中，燃气气道22与燃气入口管6连通，且燃气气道22通过独立的燃气气门24与气缸5连通，空气气道23与空气入口管11连通，且空气气道23通过独立的空气气门25与气缸5连通。独立的燃气气道+燃气气门，空气气道+空气气门结构，可以减少进气过程回火，提升燃烧可控性和运行稳定性，实现低压气体缸内混合的高功率运行的目标。
优选的，在燃气气门24与气缸5之间、以及空气气门25与气缸5、排气门15与气缸5之间均设有配气机构26，配气机构26的具体结构及其安装方式均为现有技术，此处不再赘述，该配气机构26的重叠角角度为：±10CA°，可以减小进气回火，降低排气放炮，提升运行可控性和稳定性，进而实现发动机能效提高。
优选的，燃气流量阀7为伺服电机驱动蝶阀或手动蝶阀，燃气流量阀7与发动机ECU电性连接，可以通过发动机负荷以及燃气压力温度和热值计算输出给定的燃气流量，实现各缸燃气量和空燃比的精确控制，满足不同负荷各缸燃料精准需求控制，提高各缸运行均匀性。
优选的，进排气***还包括发动机ECU和燃气组分检测传感器27，其中，流量分配器14与燃气增压器1之间设有废气流量阀28，燃气组分检测传感器27安装在燃气增压器1的入气口一端对应的管路上，用于检测燃气中的成分，且废气流量阀28、燃气组分检测传感器27均与发动机ECU电性连接，实现根据燃气组分含量换算成燃气值来判断并控制流量分配器分流给燃气增压器的废气流量。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (8)

1.一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，包括燃气进气***和空气进气***、以及排气***；
所述的燃气进气***包括依次连通的燃气增压器(1)、燃气中冷器(2)和节气门(3)，所述节气门(3)的出气口通过三通接头连通有两路燃气进气管(4)，每路所述燃气进气管(4)上均设有多个与各个气缸(5)一一对应连通的燃气入口管(6)，每个所述燃气入口管(6)上均设有燃气流量阀(7)；
所述的空气进气***包括依次连通的空气增压器(8)和空气中冷器(9)，所述空气中冷器(9)的出气口通过三通接头连通有两路空气进气管(10)，每路所述空气进气管(10)上均设有多个与各个气缸(5)一对一对应连通的空气入口管(11)；
所述的排气***包括依次连通的MPC排气管路(12)、脉冲转换器(13)和流量分配器(14)，各个所述气缸(5)对应的排气门(15)均与MPC排气管路(12)连通，所述流量分配器(14)的其中两个出口分别与燃气增压器(1)、空气增压器(8)连通。
2.根据权利要求1所述的一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，所述燃气增压器(1)的入气口一端连通有燃气量开度阀(16)，相应的，所述空气增压器(8)的入气口一端连通有空气量开度阀(17)。
3.根据权利要求2所述的一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，所述燃气量开度阀(16)、空气量开度阀(17)的入气口一端均连通有过滤器(18)。
4.根据权利要求1所述的一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，所述燃气增压器(1)一侧并联设有燃气进气旁通阀(19)，所述燃气进气旁通阀(19)的两端分别与燃气增压器(1)的入气口和出气口连通；相应的，所述空气增压器(8)一侧并联设有空气进气旁通阀(20)，所述空气进气旁通阀(20)的两端分别与空气增压器(8)的入气口和出气口连通。
5.根据权利要求1所述的一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，每个所述气缸(5)对应的缸盖(21)上均开设有独立设置的燃气气道(22)和空气气道(23)，所述的燃气气道(22)与燃气入口管(6)连通，且燃气气道(22)通过独立的燃气气门(24)与气缸(5)连通，所述的空气气道(23)与空气入口管(11)连通，且空气气道(23)通过独立的空气气门(25)与气缸(5)连通。
6.根据权利要求5所述的一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，所述燃气气门(24)与气缸(5)之间、以及空气气门(25)与气缸(5)、排气门(15)与气缸(5)之间均设有配气机构(26)，所述配气机构(26)的重叠角角度为：±10CA°。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，所述的燃气流量阀(7)为伺服电机驱动蝶阀或手动蝶阀。
8.根据权利要求7所述的一种富氢气体机分路增压分道缸内混合进排气***，其特征在于，所述的进排气***还包括发动机ECU和燃气组分检测传感器(27)，所述流量分配器(14)与燃气增压器(1)之间设有废气流量阀(28)，所述的燃气组分检测传感器(27)安装在燃气增压器(1)的入气口一端对应的管路上，且所述的废气流量阀(28)、燃气组分检测传感器(27)均与发动机ECU电性连接。
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