專利名稱：天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及燃料發(fā)動機的噴射混合器制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地指ー種天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車保有量的急劇增加，汽車給人們帶來了極大的便利，對人類社會發(fā)展做出了巨大貢獻，但同時消耗大量的石油資源、排出大量的有害氣體，并對人類生存環(huán)境造成較大的危害，成為城市污染的主要污染源。為解決這ー問題，人們一直在尋求改變能源結(jié)構(gòu)，采用低公害的汽車代用燃料的途徑。天然氣就是當前使用技術(shù)最成熟，是替代汽油、柴油最重要的能源之一，天然氣經(jīng)濟性好，排放低，是公認的清潔能源。 由此天然氣發(fā)動機進入高速增長期，是國內(nèi)外公認的清潔燃源發(fā)動機。天然氣發(fā)動機噴射混合器是天然氣發(fā)動機和電控噴射系統(tǒng)的重要部分?；旌掀鞯淖饔檬鞘固烊粴夂涂諝庠谶M入氣缸前形成均勻的混合氣，由于天然氣與空氣的密度不同，容易形成混合氣濃度分層，導(dǎo)致各缸混合氣的空燃比差異較大，使發(fā)動機經(jīng)濟性變差，排放超標，嚴重時會導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)失火的現(xiàn)象，發(fā)動機工作不穩(wěn)。為了保證發(fā)動機穩(wěn)定可靠的工作，國內(nèi)外開發(fā)出各種各樣的混合器，但是目前主要用的是文丘里管式、比例調(diào)節(jié)式ニ種。比例調(diào)節(jié)式混合器是ー種機械的空燃比控制方式，控制精度差，瞬態(tài)響應(yīng)慢，已不能滿足日益嚴格排放法規(guī)的要求。文丘里管式混合器是將文丘里環(huán)嵌設(shè)在空氣進氣管道上，然后由文丘里環(huán)的喉管處的文丘里孔進燃氣，氣體燃料在進入混合器后多沿空氣進氣管道的管壁流動，很難向管道中心擴散，隨著節(jié)氣門的開度增加，空氣流量大大增加，由文丘里孔流出的天然氣來不及向管道中心擴散，不能和空氣充分的混合，使混合氣濃度越來越不均勻，特別是發(fā)動機瞬態(tài)加速吋，因燃氣供應(yīng)緩慢，混合氣過稀出現(xiàn)失火的現(xiàn)象。因此現(xiàn)有的發(fā)動機很少能采用真正的稀燃技術(shù)，稀燃就是指發(fā)動機的空燃比在接近稀燃限值的條件下工作，稀燃能實現(xiàn)進一歩降低發(fā)動機的氣耗，降低排出污染物的濃度，降低發(fā)動機熱負荷的作用，提高發(fā)動機可靠性。但是要實現(xiàn)稀燃的前提條件必須保證形成的混合氣均勻，并且對天然氣氣量進行精確的控制，精確控制通過電控制單元控制并通過高壓噴嘴實現(xiàn)，保證混合氣均勻只能通過混合器來完成。目前用的單點噴射系統(tǒng)多采用上進氣下出氣的噴嘴，進出氣ロ分別位于噴嘴的兩端，用ニ條長長的氣軌將多個噴氣嘴安裝在一起，因噴嘴流量小，需要的噴嘴多，氣軌體積過大，部件多，存在易泄露的安全隱患，可靠性低，制造及維修成本高；其次，因燃氣噴射壓力低，僅依靠目前的文丘里管式混合器，燃氣和空氣不能完全均勻混合，在這樣的條件下采用稀燃會造成發(fā)動機失火，發(fā)動機工作不穩(wěn)定，排放高，燃氣經(jīng)濟性下降，不能滿足真正稀燃的要求；此外，噴出的氣體通過較長的軟管導(dǎo)入發(fā)動機進氣管，導(dǎo)致發(fā)動機的瞬態(tài)響應(yīng)差。
發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中單點噴射的方式存在的缺陷，提供ー種使天然氣發(fā)動機瞬態(tài)響應(yīng)更好，混合氣混合更加均勻，達到稀燃的技術(shù)要求，并將多噴嘴高壓噴射和文丘里環(huán)集成在一個實體上，降低成本，提高可靠性，便于安裝和維護的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，包括設(shè)有燃氣道和空氣進氣道的混合器本體和位于空氣進氣道內(nèi)的文丘里環(huán)，還包括多個一端均與所述燃氣道連通的噴嘴進氣通道，所述空氣進氣道的內(nèi)壁設(shè)有用于卡設(shè)文丘里環(huán)的環(huán)形槽，所述文丘里環(huán)的外側(cè)設(shè)有與環(huán)形槽構(gòu)成環(huán)形穩(wěn)壓腔的環(huán)槽，所述環(huán)槽與環(huán)形槽為封閉連接，所述混合器本體上還設(shè)有多個一端均與環(huán)形穩(wěn)壓腔連通的燃氣噴射通道。優(yōu)選地，所述混合器本體上還設(shè)有多個噴嘴安裝孔，所述噴嘴進氣通道的另一端和燃氣噴射通道的另一端均與噴嘴安裝孔連通。優(yōu)選地，所述混合器本體上還設(shè)置有形狀為盲孔的連通孔道，所述連通孔道的開 ロ端設(shè)有螺堵，所述燃氣噴射通道通過連通孔道與環(huán)形穩(wěn)壓腔相連通。優(yōu)選地，所述燃氣道上還設(shè)有燃氣壓カ傳感器和/或燃氣溫度傳感器。優(yōu)選地，所述燃氣道的形狀為盲孔，其開ロ端設(shè)有天然氣管道接頭，且兩者連接處設(shè)有O型密封圏。優(yōu)選地，所述多個噴嘴安裝孔呈一直線排列與空氣進氣道的中軸線垂直。優(yōu)選地,所述燃氣道的中軸線和空氣進氣道的中軸線垂直。優(yōu)選地，所述混合器本體上還設(shè)有多個用于固定混合器本體的螺栓孔。優(yōu)選地，所述混合器本體上還設(shè)有用于固定噴嘴的U型壓板。上述天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器在工作時，高壓天然氣經(jīng)過一級減壓后進入混合器本體的燃氣道中，燃氣道與噴嘴的安裝孔中的噴嘴相通，噴嘴為常閉閥，當電控單元輸出低電平時，噴嘴關(guān)閉，燃氣被封閉在燃氣道中，當電控系統(tǒng)輸出高電平時，噴嘴開打，天然氣通過噴嘴流入文丘里環(huán)背面的環(huán)形穩(wěn)壓腔內(nèi)，最后從文丘里孔噴入主氣道內(nèi)，完成燃氣和空氣的混合。噴嘴可通過U形壓板固定在噴嘴安裝孔內(nèi)，安裝可靠，拆解簡單。噴嘴安裝孔內(nèi)設(shè)有燃氣噴射通道通向文丘里環(huán)背面的環(huán)形穩(wěn)壓腔，因為從噴嘴到文丘里環(huán)的離距非常短，并且噴射壓カ很高，從噴嘴噴出的天然氣在非常短的時間內(nèi)就可以充滿文丘里環(huán)背面的環(huán)形穩(wěn)壓腔，并在環(huán)形穩(wěn)壓腔內(nèi)建立起高的燃氣壓力，高壓的燃氣通過文丘里環(huán)的文丘里孔噴入空氣進氣道內(nèi)直達空氣進氣道中心，通過調(diào)整噴射壓力和文丘里環(huán)的喉管尺寸，使兩者的相互配合，以保證從文丘里環(huán)中噴出的燃氣束不會出現(xiàn)重疊，達到燃氣和空氣快速均勻混合的目的，解決了文丘里管混合器在大流量時混合不均勻的問題。此外，為了讓空燃比控制更精確，滿足稀燃的技術(shù)要求，本實用新型在燃氣道上增加燃氣壓カ傳感器和燃氣溫度傳感器，監(jiān)控天然氣的溫度和壓カ的變化，適時對噴射的天然氣量進行修正，實現(xiàn)對混合氣空燃比的精確控制，實現(xiàn)發(fā)動機的稀燃控制，滿足發(fā)動機動力性和排放的要求。本實用新型的有益效果所提供的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，將高壓噴嘴和文丘里環(huán)的有效結(jié)合,使燃氣和空氣混合更加均勻，大大改善發(fā)動機各缸均勻性問題，達到電控天然氣發(fā)動機稀燃技術(shù)的要求，提高了天然氣發(fā)動機的瞬態(tài)響應(yīng)性能。將燃氣道、噴嘴安裝孔和部分空氣進氣道都集成在一個部件上，體積小，使裝配更加簡単，采用內(nèi)部鉆孔的方式替代了現(xiàn)在使用的軟管連接，減少了燃氣泄漏點，降低了安全隱患，通過U形壓板固定噴嘴替代了現(xiàn)在使用通過多氣軌上下夾噴嘴的安裝方式，大大簡化了噴嘴的裝配結(jié)構(gòu)，使安裝、拆卸更容易，可靠性更好，可實現(xiàn)免維護。

圖I為本實用新型的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖I的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3中的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5為圖3中的B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖3中的C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖3中的D-D剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本實用新型的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中混合器本體I，文丘里環(huán)2，空氣進氣道3，噴嘴安裝孔4，燃氣道5，環(huán)形槽6，環(huán)槽7，環(huán)形穩(wěn)壓腔8，文丘里孔9，燃氣噴射通道10，連通孔道11，螺堵12，噴嘴進氣通道13，燃氣壓カ傳感器14，燃氣溫度傳感器15，天然氣管道接頭16，噴嘴17，U型壓板18，螺栓19，螺栓孔20。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步的詳細描述。如圖I 8所示，本實施例采用噴嘴17和天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器聯(lián)用，該混合器包括設(shè)有燃氣道5、空氣進氣道3、多個噴嘴安裝孔4的混合器本體I和位于空氣進氣道3內(nèi)的文丘里環(huán)2，還包括多個噴嘴進氣通道13，噴嘴進氣通道13的兩端分別與燃氣道5及噴嘴安裝孔4連通，空氣進氣道3的內(nèi)壁設(shè)有用于卡設(shè)文丘里環(huán)2的環(huán)形槽6，文丘里環(huán)2的外側(cè)設(shè)有與環(huán)形槽6構(gòu)成環(huán)形穩(wěn)壓腔8的環(huán)槽7，環(huán)槽7與環(huán)形槽6為封閉連接，混合器本體I上還設(shè)有多個燃氣噴射通道10，燃氣噴射通道10的兩端分別與環(huán)形穩(wěn)壓腔8及連通噴嘴安裝孔4連通。文丘里環(huán)2的喉ロ處內(nèi)徑小于空氣進氣道3的直徑，其上設(shè)有多個文丘里孔9，且文丘里孔9間隔均勻地沿周向開設(shè)在文丘里環(huán)2的喉ロ處。如圖4所示，噴嘴17安裝在噴嘴安裝孔4內(nèi)，噴嘴進氣通道13接入噴嘴安裝孔4的一端直接和噴嘴17相連。多個噴嘴安裝孔4呈一直線排列與空氣進氣道3的中軸線垂直，燃氣道5的中軸線和空氣進氣道3的中軸線垂直。混合器本體I上還設(shè)有多個用于固定混合器本體I的螺栓孔20，和用于固定噴嘴17的U型壓板18。如圖5、6所示，混合器本體I上還設(shè)置有形狀為盲孔的連通孔道11，連通孔道11的開ロ端設(shè)有螺堵12，燃氣噴射通道10通過連通孔道11與環(huán)形穩(wěn)壓腔8相連通。再如圖7所示，燃氣道5的形狀為盲孔，其開ロ端設(shè)有天然氣管道接頭16，且兩者連接處設(shè)有O型密封圏。燃氣道5上還設(shè)有燃氣壓カ傳感器14和燃氣溫度傳感器15。燃氣壓カ傳感器14和燃氣溫度傳感器15與混合器本體I之間都有O型密封圈進行密封。天然氣管道接頭16和一級減壓后的天然氣管道相聯(lián)接。[0033]本實施例中，噴嘴17采用市售的的高壓噴射噴嘴，它包含一個壓カ腔和位于壓カ腔下方的噴嘴腔，將三個噴嘴17聯(lián)用以滿足350馬カ以下中重型發(fā)動機的要求。噴嘴17安裝在混合器本體I上時通過U型壓板18壓緊，再通過螺栓19固定，噴嘴17固定在噴嘴安裝孔4中時，噴嘴17上設(shè)有二道密封帯，一道密封帶設(shè)于噴嘴17和噴嘴安裝孔4的接縫處以防止天然氣向外泄漏，另一道密封帶設(shè)于噴嘴17的壓カ腔和噴嘴進氣通道13的接縫處以防止天然氣向噴嘴出氣方泄漏。具體來說，噴嘴安裝孔4和噴嘴17的形狀大小相匹配，噴嘴安裝孔4為簡單的三臺階圓孔，靠近開ロ端的ニ個臺階和噴嘴17的O型圈對應(yīng)，噴嘴安裝孔4可為多個，其數(shù)量可根據(jù)發(fā)動機的需要増加或減少。噴嘴安裝孔4的底部的燃氣噴射通道10離文丘里環(huán)2的環(huán)形穩(wěn)壓腔8的距離應(yīng)盡量設(shè)計得短，有助于提高燃氣供給的瞬態(tài)性能及發(fā)動機的響應(yīng)性能。上述天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器在工作時，發(fā)動機進氣從空氣進氣道3進入， 天然氣從天然氣管道接頭16進入燃氣道5，然后氣體由各個噴嘴進氣通道13分別進入每個噴嘴17的壓カ腔中,壓カ腔中的燃氣壓カ和燃氣道5中的壓カ保持IObar左右,在燃氣道5上安裝有燃氣壓カ傳感器14和燃氣溫度傳感器15，此處ニ傳感器實時測量燃氣道5內(nèi)天然氣的壓力和溫度，將數(shù)據(jù)傳給電控系統(tǒng)，以便電控系統(tǒng)對噴射的天然氣質(zhì)量進行修正。天然氣進入噴嘴安裝孔4后，因噴嘴17為常閉閥，在沒有電控系統(tǒng)控制噴嘴17的高電平驅(qū)動脈寬時，噴嘴17關(guān)閉，壓カ腔和噴嘴腔為兩個獨立的封閉腔室。當電控系統(tǒng)給噴嘴17發(fā)出高電平驅(qū)動脈寬時，噴嘴17打開，通過控制噴嘴17的開啟時間來控制燃氣流過噴嘴的流量。噴嘴開啟后，天然氣從壓力腔進入噴嘴17的噴嘴腔，噴嘴腔內(nèi)的天然氣再通過燃氣噴射通道10進入連通孔道11內(nèi)，再進入文丘里環(huán)2背面的環(huán)形穩(wěn)壓腔8內(nèi)，因環(huán)形穩(wěn)壓腔8的內(nèi)容積小，從噴嘴17噴出的天然氣很快充滿環(huán)形穩(wěn)壓腔8，并建立起一定的壓力，在該壓力的作用下，天然氣在文丘里環(huán)2的喉ロ處經(jīng)文丘里孔9噴入空氣進氣道3內(nèi)，并和空氣進氣道3內(nèi)的空氣混合。因為環(huán)形穩(wěn)壓腔8中的天然氣有一定的壓力，從文丘里孔9中噴出的天然氣束能克服阻力到達空氣進氣道3的中心位置，有利燃氣和空氣的快速均勻混合。綜上，本實用新型使用高性能、高流量的下部進出氣式的高壓噴嘴，配合文丘里環(huán)，在一個實體上實現(xiàn)了高壓噴嘴的安裝和燃氣的混合，大大縮短了燃氣從噴嘴到混合環(huán)的距離，擺脫了傳統(tǒng)的采用上進氣下出氣方式噴嘴復(fù)雜的安裝結(jié)構(gòu)，并且解決了采用文丘里環(huán)混合在大負荷時出現(xiàn)混合不均勻的問題，使混合更加均勻，大大改善發(fā)動機各缸均勻性問題，達到電控天然氣發(fā)動機稀燃技術(shù)的要求，提高了天然氣發(fā)動機的瞬態(tài)響應(yīng)性能。使裝配更加簡單，可靠性更好，甚到可做到免維護。
權(quán)利要求1.ー種天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，包括設(shè)有燃氣道(5)和空氣進氣道(3)的混合器本體(I)和位于空氣進氣道(3)內(nèi)的文丘里環(huán)(2)，其特征在于還包括多個一端均與所述燃氣道(5)連通的噴嘴進氣通道(13)，所述空氣進氣道(3)的內(nèi)壁設(shè)有用于卡設(shè)文丘里環(huán)⑵的環(huán)形槽(6)，所述文丘里環(huán)⑵的外側(cè)設(shè)有與環(huán)形槽(6)構(gòu)成環(huán)形穩(wěn)壓腔⑶的環(huán)槽(7)，所述環(huán)槽(7)與環(huán)形槽(6)為封閉連接，所述混合器本體(I)上還設(shè)有多個一端均與環(huán)形穩(wěn)壓腔(8)連通的燃氣噴射通道(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述混合器本體(I)上還設(shè)有多個噴嘴安裝孔(4)，所述噴嘴進氣通道(13)的另一端和燃氣噴射通道(10)的另一端均與噴嘴安裝孔(4)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述混合器本體(I)上還設(shè)置有形狀為盲孔的連通孔道(11)，所述連通孔道(11)的開ロ端設(shè)有螺堵(12)，所述燃氣噴射通道(10)通過連通孔道(11)與環(huán)形穩(wěn)壓腔(8)相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述燃氣道(5)上還設(shè)有燃氣壓カ傳感器(14)和/或燃氣溫度傳感器(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述燃氣道(5)的形狀為盲孔，其開ロ端設(shè)有天然氣管道接頭(16)，且兩者連接處設(shè)有O型密封圏。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述多個噴嘴安裝孔(4)呈一直線排列與空氣進氣道(3)的中軸線垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述燃氣道(5)的中軸線和空氣進氣道(3)的中軸線垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7任一項所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述混合器本體(I)上還設(shè)有多個用于固定混合器本體(I)的螺栓孔(20)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 7任一項所述的天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，其特征在于所述混合器本體(I)上還設(shè)有用于固定噴嘴(17)的U型壓板(18)。
專利摘要本實用新型公開了一種天然氣發(fā)動機高壓噴射混合器，包括設(shè)有燃氣道和空氣進氣道的混合器本體和位于空氣進氣道內(nèi)的文丘里環(huán)，還包括多個一端均與所述燃氣道連通的噴嘴進氣通道，所述空氣進氣道的內(nèi)壁設(shè)有用于卡設(shè)文丘里環(huán)的環(huán)形槽，所述文丘里環(huán)的外側(cè)設(shè)有與環(huán)形槽構(gòu)成環(huán)形穩(wěn)壓腔的環(huán)槽，所述環(huán)槽與環(huán)形槽為封閉連接，所述混合器本體上還設(shè)有多個一端均與環(huán)形穩(wěn)壓腔連通的燃氣噴射通道。本實用新型將體積小，裝配簡單，采用內(nèi)部鉆孔的方式替代軟管連接，減少了燃氣泄漏點，使燃氣和空氣混合更加均勻，大大改善發(fā)動機各缸均勻性問題，達到電控天然氣發(fā)動機稀燃技術(shù)的要求，提高了天然氣發(fā)動機的瞬態(tài)響應(yīng)性能。
文檔編號F02M21/04GK202628315SQ201220191860
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者宋龍甫 申請人:宋龍甫