一种发动机混合器的制造方法
一种发动机混合器的制造方法
【专利摘要】一种发动机混合器，包括混合器本体、混合器管芯，混合器本体为两端开口的中空结构，包括进气端、混合气出口端、内腔，进气端的内壁与混合器管芯的外壁插入配合，进气端的外壁上连接有天然气进气管，该天然气进气管通过内腔与混合气出口端相通，混合器管芯为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口，该空气进口通过混合器管芯的管壁上开设的多个通孔与内腔相通。本设计利用空气流束的较大动量冲散天然气流束，不仅提高了天然气与空气的混合均匀度，而且减小了流动阻力。
【专利说明】一种发动机混合器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车用混合器，尤其涉及一种汽车发动机混合器，具体适用于提高天然气与空气的混合均匀度、减小流动阻力。
【背景技术】
[0002]能源危机与大气的严重污染促使人们寻求一种新能源以替代燃油，天然气因其清洁、储量大的特点而成为备受关注的代用燃料。天然气的主要成分是甲烷，不仅比其他烃类燃料的碳氢比小，燃烧时只产生较少量的C02、NOx，而且燃烧安全性较好，此外，天然气还具有不含CO有毒成分、爆炸极限窄、辛烷值高等优点，一旦泄露也易于在空气中消散，因而天然气日益成为重要的代用燃料。
[0003]为了更好地使用天然气，国内天然气发动机整机开发技术迅猛发展，但关键系统和部件还存在短板，尤其是关键零部件多依赖于进口。很多厂家都是引进国外整套技术来生产发动机，就供气系统而言，混合器的设计很少有自己的特色，直接导致现有的大部分混合器只能满足小功率、小缸径发动机的要求，而对于大功率、大缸径发动机却无能为力了，这严重制约了发动机性能的进一步优化。
[0004]天然气发动机开发的关键技术就是稀薄燃烧，这就要求合理组织混合，使得混合后的空气与燃气更加均匀，从而实现缸内充分燃烧，以输出更大动力来驱动大功率、大缸径的发动机。
[0005]中国专利:申请公布号为CN102913342A，申请公布日为2013年2月6日的发明专利公开了一种发动机混合器，包括混合器本体、管状阀芯和与混合器本体连接的混合器接管以及位于混合器本体和混合器接管之间的扰流体。虽然该发明中可燃气体经过扰流体再进入混合器接管使得可燃气体在流通过程中产生轴向旋转和向心旋转的涡流，使空气和天然气的混合效果更好，从而提高了发动机的工作性能和安全性，但仍然存在以下缺陷:
[0006]1、该混合器采用燃气流束冲击并扩散进空气流束的方式形成混合燃气，因燃气的动量小，无法冲散动量较大的空气流束，只能改变运动方向随着空气流束向前运动，因此容易形成明显的分层现象，混合效果不佳；
[0007]2、为了改善混合效果，该发明采用了在混合器出口处安装扰流体的方法，此法虽能有效提高混合燃气的质量，但不仅会带来进气阻力增大、发动机控制响应慢的问题，而且会加大混合器的长度、增加混合器的重量，不利于发动机的紧凑化、轻量化设计。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服现有技术中存在的混合效果不佳、发动机控制响应慢、混合器长度较长的问题，提供一种混合效果较优、发动机控制响应快、混合器长度较短的发动机混合器。
[0009]为实现以上目的，本发明的技术方案如下:
[0010]一种发动机混合器，包括混合器本体、混合器管芯，所述混合器本体为两端开口的中空结构，包括进气端、混合气出口端、内腔，所述进气端的内壁与混合器管芯的外壁插入配合，进气端的外壁上连接有天然气进气管，该天然气进气管通过内腔与混合气出口端相通；
[0011]所述混合器管芯为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口，该空气进口通过混合器管芯的管壁上开设的多个通孔与内腔相通。
[0012]所述进气端内部沿其周圈开设有与天然气进气管相通的环状天然气稳压腔，该环状天然气稳压腔上近混合气出口端的一端设置有沿混合器管芯的外围均匀布置的多个天然气喷射管，所述天然气喷射管的进口端、出口端分别与环状天然气稳压腔、内腔相通。
[0013]所述通孔沿管壁的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层，每个通孔层中通孔的数量都相等，且相邻的通孔层中的通孔沿轴向交错分布，其中，N ^ I。
[0014]所述通孔层包括与空气进口的轴向距离最小的第一通孔层、与空气进口的轴向距离最大的第2N+1通孔层，所述出口端、第一通孔层的距离为第一通孔层、第2N+1通孔层的距离的1/3 - 1/2。
[0015]所述天然气喷射管的个数=通孔的总个数/(2N+1)，且出口端位于同一通孔层中的相邻两通孔之间。
[0016]所述通孔的总个数*通孔的内孔面积>空气进口的内孔面积，天然气喷射管的总个数*出口端的内孔面积>天然气进气管的内孔面积，内腔的最大横截面积> 2*空气进口的内孔面积。
[0017]所述混进气端上开设有密封圈安装槽。
[0018]所述管壁外部套设的连接板上开设有一号连接孔，该一号连接孔通过紧固螺栓与进气端上开设的二号连接孔固定连接。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0020]1、本发明一种发动机混合器中混合器管芯为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口，该空气进口通过混合器管芯的管壁上开设的多个通孔与内腔相通，发动机运行时，空气依次经由空气进口、通孔后进入内腔与天然气混合，即以空气流束作为动力源，利用空气流束冲散天然气流束，使天然气较容易地扩散到空气流束中，该设计不仅能够形成勻质的混合气，而且无需采用混合辅助装置，进气阻力小、混合器长度较短、发动机控制响应快。因此，本发明不仅改善了混合燃气的质量，而且进气阻力小、混合器长度较短、发动机控制响应快。
[0021]2、本发明一种发动机混合器中通孔沿管壁的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层，且相邻的通孔层中的通孔沿轴向交错分布，即通孔沿轴向和径向均匀、交错布置，该布置方式一方面使得经过相邻各通孔的空气流束相互碰撞，增强了扰流效果，加速了天然气流束和空气流束的相互扩散，从而加强了天然气与空气的混合效果，另一方面，减小了天然气流束、空气流束的轴向流动阻力，同时可降低径向容积密度，有利于气体扩散。因此，本发明不仅促进了天然气与空气的均匀混合，而且有利于气体扩散。
[0022]3、本发明一种发动机混合器中出口端、第一通孔层的距离为第一个通孔层、第2N+1通孔层的距离的1/3 - 1/2，一方面，天然气喷射管的管状设计能够将通孔以出口端所在平面为界分成上、下两层，当上层空气流束与天然气流束混合形成上层混合燃气后，上层混合燃气再与下层空气流束相互冲击扩散形成均匀的混合燃气经由混合气出口排出，通过该混合方式可有效提升混合燃气的质量，另一方面，将出口端的位置设定在所述范围内不仅可以保证上层空气流束能充满整个空间，而且也能增大上层混合燃气的动量，加强再混过程中的动量交换，实现空气与天然气的均匀混合。因此，本发明提进一步提升了混合燃气的质量。
[0023]4、本发明一种发动机混合器中通孔的总个数*通孔的内孔面积>空气进口的内孔面积，天然气喷射管的总个数*出口端的内孔面积>天然气进气管的内孔面积，内腔的最大横截面积> 2*空气进口的内孔面积,该设计有利于减小天然气、空气在流动过程中的阻力，保证天然气、空气的流通量。因此，本发明减小了流动阻力，保证了流通量。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图。
[0025]图2为图1中混合器本体的结构示意图。
[0026]图3为图1中混合器管芯的结构示意图。
[0027]图中:混合器本体1、进气端11、混合气出口端12、天然气进气管13、内腔14、二号连接孔15、混合器管芯2、空气进口 21、管壁22、通孔23、环状天然气稳压腔3、天然气喷射管4、进口端41、出口端42、通孔层5、第一通孔层51、第2N+1通孔层52、连接板6、一号连接孔61、紧固螺栓7、密封圈安装槽8。
【具体实施方式】
[0028]下面结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0029]参见图1 -图3，一种发动机混合器，包括混合器本体1、混合器管芯2，所述混合器本体I为两端开口的中空结构，包括进气端11、混合气出口端12、内腔14，所述进气端11的内壁与混合器管芯2的外壁插入配合，进气端11的外壁上连接有天然气进气管13，该天然气进气管13通过内腔14与混合气出口端12相通；
[0030]所述混合器管芯2为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口 21，该空气进口21通过混合器管芯2的管壁22上开设的多个通孔23与内腔14相通。
[0031]所述进气端11内部沿其周圈开设有与天然气进气管13相通的环状天然气稳压腔3，该环状天然气稳压腔3上近混合气出口端12的一端设置有沿混合器管芯2的外围均匀布置的多个天然气喷射管4，所述天然气喷射管4的进口端41、出口端42分别与环状天然气稳压腔3、内腔14相通。
[0032]所述通孔23沿管壁22的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层5，每个通孔层5中通孔23的数量都相等，且相邻的通孔层5中的通孔23沿轴向交错分布，其中，N彡I。
[0033]所述通孔层5包括与空气进口 21的轴向距离最小的第一通孔层51、与空气进口21的轴向距离最大的第2N+1通孔层52，所述出口端42、第一通孔层51的距离为第一通孔层51、第2N+1通孔层52的距离的1/3 - 1/2。
[0034]所述天然气喷射管4的个数=通孔23的总个数/ (2N+1)，且出口端42位于同一通孔层5中的相邻两通孔23之间。
[0035]所述通孔23的总个数*通孔23的内孔面积>空气进口 21的内孔面积，天然气喷射管4的总个数*出口端42的内孔面积>天然气进气管13的内孔面积，内腔14的最大横截面积> 2*空气进口 21的内孔面积。
[0036]所述进气端11上开设有密封圈安装槽8。
[0037]所述管壁22外部套设的连接板6上开设有一号连接孔61，该一号连接孔61通过紧固螺栓7与进气端11上开设的二号连接孔15固定连接。
[0038]本发明的原理说明如下:
[0039]本发明以空气流束作为动力源，利用空气流束的较大动量冲散天然气流束，依靠动量交换促使天然气尽快扩散、与空气形成均匀的混合燃气，并应用于缸内燃烧，进而提高稀薄燃烧发动机的燃烧效率。本设计无需任何混合辅助装置，仅靠自身结构就能满足混合燃气的均匀度要求，整个混合器结构简单紧凑、易于布置、加工工艺性好、成本低，同时，混合器总长度较短，信号采集延迟小，发动机响应快。
[0040]混合原理:
[0041]首先，空气依次经混合器管芯2的空气进口 21、管壁22下部开设的通孔23进入混合器本体I的内腔14，天然气依次经天然气进气管13、环状天然气稳压腔3、天然气喷射管4后进入内腔14，随后，进入内腔14的天然气被来自上层的通孔23的空气流速冲散后与之混合形成上层混合燃气，然后上层混合燃气朝向混合气出口端12流动，在流动过程中，上层混合燃气被来自下层的通孔23的空气流束冲散，在气体间的相互碰撞下，上层混合燃气与下层空气流束不断相互扩散，最后形成匀质的混合燃气经混合气出口端12流出供发动机燃烧。
[0042]出口端42:
[0043]为减小空气流束对天然气流经天然气喷射管4的影响，本发明将出口端42设置在同一通孔层5中的相邻两通孔23之间，因此，天然气喷射管4的个数=通孔23的总个数/(2N+1)。
[0044]实施例1:
[0045]参见图1 -图3，一种发动机混合器，包括混合器本体1、混合器管芯2，所述混合器本体I为两端开口的中空结构，包括进气端11、混合气出口端12、内腔14，所述进气端11的内壁与混合器管芯2的外壁插入配合，进气端11的外壁上连接有天然气进气管13，进气端11上开设有密封圈安装槽8、二号连接孔15，且进气端11内部沿其周圈开设有与天然气进气管13相通的环状天然气稳压腔3，该环状天然气稳压腔3上近混合气出口端12的一端设置有沿混合器管芯2的外围均匀布置的多个天然气喷射管4，所述天然气喷射管4的进口端41、出口端42分别与环状天然气稳压腔3、内腔14相通；混合器管芯2为一端开口的中空结构，其管壁22外部套设的连接板6上开设有一号连接孔61，该一号连接孔61通过紧固螺栓7与二号连接孔15固定连接，混合器管芯2的开口端为空气进口 21，该空气进口 21通过管壁22上开设的多个通孔23与内腔14相通，所述通孔23沿管壁22的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层5，每个通孔层5中通孔23的数量都相等，且相邻的通孔层5中的通孔23沿轴向交错分布，所述通孔层5包括与空气进口 21的轴向距离最小的第一通孔层51、与空气进口 21的轴向距离最大的第2N+1通孔层52，所述出口端42、第一通孔层51的距离为第一通孔层51、第2N+1通孔层52的距离的1/3 -1/2 ;所述天然气喷射管
4的个数=通孔23的总个数/(2N+1)，且出口端42位于同一通孔层5中相邻两通孔23之间，所述通孔23的总个数*通孔23的内孔面积>空气进口 21的内孔面积，天然气喷射管4的总个数*出口端42的内孔面积>天然气进气管13的内孔面积，内腔14的最大横截面积> 2*空气进口 21的内孔面积，其中，NS I。
[0046]本实施例的混合器总体长度< 100mm，采用当量比系数作为评价标准，测得本实施例混合器的混合效率在95%以上，自身产生的进气阻力< 5kPa。
【权利要求】
1.一种发动机混合器，包括混合器本体(I)、混合器管芯(2)，所述混合器本体(I)为两端开口的中空结构，包括进气端(11)、混合气出口端(12 )、内腔(14 )，所述进气端(11)的内壁与混合器管芯(2)的外壁插入配合，进气端(11)的外壁上连接有天然气进气管(13)，该天然气进气管(13)通过内腔(14)与混合气出口端(12)相通，其特征在于: 所述混合器管芯(2)为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口(21)，该空气进口(21)通过混合器管芯(2)的管壁(22)上开设的多个通孔(23)与内腔(14)相通。
2.根据权利要求1所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述进气端(11)内部沿其周圈开设有与天然气进气管(13)相通的环状天然气稳压腔(3)，该环状天然气稳压腔(3)上近混合气出口端(12)的一端设置有沿混合器管芯(2)的外围均匀布置的多个天然气喷射管(4)，所述天然气喷射管(4)的进口端(41)、出口端(42)分别与环状天然气稳压腔(3)、内腔(14)相通。
3.根据权利要求1或2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述通孔(23)沿管壁(22)的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层(5)，每个通孔层(5)中通孔(23)的数量都相等，且相邻的通孔层(5)中的通孔(23)沿轴向交错分布，其中，N> I。
4.根据权利要求3所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述通孔层(5)包括与空气进口(21)的轴向距离最小的第一通孔层(51)、与空气进口(21)的轴向距离最大的第2N+1通孔层(52)，所述出口端(42)、第一通孔层(51)的距离为第一通孔层(51)、第2N+1通孔层(52)的距离的1/3 - 1/2。
5.根据权利要求3所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述天然气喷射管(4)的个数=通孔(23)的总个数/ (2N+1)，且出口端(42)位于同一通孔层(5)中的相邻两通孔(23)之间。
6.根据权利要求2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述通孔(23)的总个数*通孔(23)的内孔面积>空气进口(21)的内孔面积，天然气喷射管(4)的总个数*出口端(42)的内孔面积>天然气进气管(13)的内孔面积，内腔(14)的最大横截面积>2*空气进口(21)的内孔面积。
7.根据权利要求1或2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述进气端(11)上开设有密封圈安装槽(8)。
8.根据权利要求1或2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述管壁(22)外部套设的连接板(6)上开设有一号连接孔(61)，该一号连接孔(61)通过紧固螺栓(7)与进气端(11)上开设的二号连接孔(15)固定连接。
【文档编号】F02M21/04GK104314713SQ201410484594
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】贾李水, 程伟, 李阳 申请人:东风商用车有限公司
【专利摘要】一种发动机混合器，包括混合器本体、混合器管芯，混合器本体为两端开口的中空结构，包括进气端、混合气出口端、内腔，进气端的内壁与混合器管芯的外壁插入配合，进气端的外壁上连接有天然气进气管，该天然气进气管通过内腔与混合气出口端相通，混合器管芯为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口，该空气进口通过混合器管芯的管壁上开设的多个通孔与内腔相通。本设计利用空气流束的较大动量冲散天然气流束，不仅提高了天然气与空气的混合均匀度，而且减小了流动阻力。
【专利说明】一种发动机混合器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车用混合器，尤其涉及一种汽车发动机混合器，具体适用于提高天然气与空气的混合均匀度、减小流动阻力。
【背景技术】
[0002]能源危机与大气的严重污染促使人们寻求一种新能源以替代燃油，天然气因其清洁、储量大的特点而成为备受关注的代用燃料。天然气的主要成分是甲烷，不仅比其他烃类燃料的碳氢比小，燃烧时只产生较少量的C02、NOx，而且燃烧安全性较好，此外，天然气还具有不含CO有毒成分、爆炸极限窄、辛烷值高等优点，一旦泄露也易于在空气中消散，因而天然气日益成为重要的代用燃料。
[0003]为了更好地使用天然气，国内天然气发动机整机开发技术迅猛发展，但关键系统和部件还存在短板，尤其是关键零部件多依赖于进口。很多厂家都是引进国外整套技术来生产发动机，就供气系统而言，混合器的设计很少有自己的特色，直接导致现有的大部分混合器只能满足小功率、小缸径发动机的要求，而对于大功率、大缸径发动机却无能为力了，这严重制约了发动机性能的进一步优化。
[0004]天然气发动机开发的关键技术就是稀薄燃烧，这就要求合理组织混合，使得混合后的空气与燃气更加均匀，从而实现缸内充分燃烧，以输出更大动力来驱动大功率、大缸径的发动机。
[0005]中国专利:申请公布号为CN102913342A，申请公布日为2013年2月6日的发明专利公开了一种发动机混合器，包括混合器本体、管状阀芯和与混合器本体连接的混合器接管以及位于混合器本体和混合器接管之间的扰流体。虽然该发明中可燃气体经过扰流体再进入混合器接管使得可燃气体在流通过程中产生轴向旋转和向心旋转的涡流，使空气和天然气的混合效果更好，从而提高了发动机的工作性能和安全性，但仍然存在以下缺陷:
[0006]1、该混合器采用燃气流束冲击并扩散进空气流束的方式形成混合燃气，因燃气的动量小，无法冲散动量较大的空气流束，只能改变运动方向随着空气流束向前运动，因此容易形成明显的分层现象，混合效果不佳；
[0007]2、为了改善混合效果，该发明采用了在混合器出口处安装扰流体的方法，此法虽能有效提高混合燃气的质量，但不仅会带来进气阻力增大、发动机控制响应慢的问题，而且会加大混合器的长度、增加混合器的重量，不利于发动机的紧凑化、轻量化设计。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服现有技术中存在的混合效果不佳、发动机控制响应慢、混合器长度较长的问题，提供一种混合效果较优、发动机控制响应快、混合器长度较短的发动机混合器。
[0009]为实现以上目的，本发明的技术方案如下:
[0010]一种发动机混合器，包括混合器本体、混合器管芯，所述混合器本体为两端开口的中空结构，包括进气端、混合气出口端、内腔，所述进气端的内壁与混合器管芯的外壁插入配合，进气端的外壁上连接有天然气进气管，该天然气进气管通过内腔与混合气出口端相通；
[0011]所述混合器管芯为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口，该空气进口通过混合器管芯的管壁上开设的多个通孔与内腔相通。
[0012]所述进气端内部沿其周圈开设有与天然气进气管相通的环状天然气稳压腔，该环状天然气稳压腔上近混合气出口端的一端设置有沿混合器管芯的外围均匀布置的多个天然气喷射管，所述天然气喷射管的进口端、出口端分别与环状天然气稳压腔、内腔相通。
[0013]所述通孔沿管壁的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层，每个通孔层中通孔的数量都相等，且相邻的通孔层中的通孔沿轴向交错分布，其中，N ^ I。
[0014]所述通孔层包括与空气进口的轴向距离最小的第一通孔层、与空气进口的轴向距离最大的第2N+1通孔层，所述出口端、第一通孔层的距离为第一通孔层、第2N+1通孔层的距离的1/3 - 1/2。
[0015]所述天然气喷射管的个数=通孔的总个数/(2N+1)，且出口端位于同一通孔层中的相邻两通孔之间。
[0016]所述通孔的总个数*通孔的内孔面积>空气进口的内孔面积，天然气喷射管的总个数*出口端的内孔面积>天然气进气管的内孔面积，内腔的最大横截面积> 2*空气进口的内孔面积。
[0017]所述混进气端上开设有密封圈安装槽。
[0018]所述管壁外部套设的连接板上开设有一号连接孔，该一号连接孔通过紧固螺栓与进气端上开设的二号连接孔固定连接。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0020]1、本发明一种发动机混合器中混合器管芯为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口，该空气进口通过混合器管芯的管壁上开设的多个通孔与内腔相通，发动机运行时，空气依次经由空气进口、通孔后进入内腔与天然气混合，即以空气流束作为动力源，利用空气流束冲散天然气流束，使天然气较容易地扩散到空气流束中，该设计不仅能够形成勻质的混合气，而且无需采用混合辅助装置，进气阻力小、混合器长度较短、发动机控制响应快。因此，本发明不仅改善了混合燃气的质量，而且进气阻力小、混合器长度较短、发动机控制响应快。
[0021]2、本发明一种发动机混合器中通孔沿管壁的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层，且相邻的通孔层中的通孔沿轴向交错分布，即通孔沿轴向和径向均匀、交错布置，该布置方式一方面使得经过相邻各通孔的空气流束相互碰撞，增强了扰流效果，加速了天然气流束和空气流束的相互扩散，从而加强了天然气与空气的混合效果，另一方面，减小了天然气流束、空气流束的轴向流动阻力，同时可降低径向容积密度，有利于气体扩散。因此，本发明不仅促进了天然气与空气的均匀混合，而且有利于气体扩散。
[0022]3、本发明一种发动机混合器中出口端、第一通孔层的距离为第一个通孔层、第2N+1通孔层的距离的1/3 - 1/2，一方面，天然气喷射管的管状设计能够将通孔以出口端所在平面为界分成上、下两层，当上层空气流束与天然气流束混合形成上层混合燃气后，上层混合燃气再与下层空气流束相互冲击扩散形成均匀的混合燃气经由混合气出口排出，通过该混合方式可有效提升混合燃气的质量，另一方面，将出口端的位置设定在所述范围内不仅可以保证上层空气流束能充满整个空间，而且也能增大上层混合燃气的动量，加强再混过程中的动量交换，实现空气与天然气的均匀混合。因此，本发明提进一步提升了混合燃气的质量。
[0023]4、本发明一种发动机混合器中通孔的总个数*通孔的内孔面积>空气进口的内孔面积，天然气喷射管的总个数*出口端的内孔面积>天然气进气管的内孔面积，内腔的最大横截面积> 2*空气进口的内孔面积,该设计有利于减小天然气、空气在流动过程中的阻力，保证天然气、空气的流通量。因此，本发明减小了流动阻力，保证了流通量。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图。
[0025]图2为图1中混合器本体的结构示意图。
[0026]图3为图1中混合器管芯的结构示意图。
[0027]图中:混合器本体1、进气端11、混合气出口端12、天然气进气管13、内腔14、二号连接孔15、混合器管芯2、空气进口 21、管壁22、通孔23、环状天然气稳压腔3、天然气喷射管4、进口端41、出口端42、通孔层5、第一通孔层51、第2N+1通孔层52、连接板6、一号连接孔61、紧固螺栓7、密封圈安装槽8。
【具体实施方式】
[0028]下面结合【专利附图】
【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0029]参见图1 -图3，一种发动机混合器，包括混合器本体1、混合器管芯2，所述混合器本体I为两端开口的中空结构，包括进气端11、混合气出口端12、内腔14，所述进气端11的内壁与混合器管芯2的外壁插入配合，进气端11的外壁上连接有天然气进气管13，该天然气进气管13通过内腔14与混合气出口端12相通；
[0030]所述混合器管芯2为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口 21，该空气进口21通过混合器管芯2的管壁22上开设的多个通孔23与内腔14相通。
[0031]所述进气端11内部沿其周圈开设有与天然气进气管13相通的环状天然气稳压腔3，该环状天然气稳压腔3上近混合气出口端12的一端设置有沿混合器管芯2的外围均匀布置的多个天然气喷射管4，所述天然气喷射管4的进口端41、出口端42分别与环状天然气稳压腔3、内腔14相通。
[0032]所述通孔23沿管壁22的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层5，每个通孔层5中通孔23的数量都相等，且相邻的通孔层5中的通孔23沿轴向交错分布，其中，N彡I。
[0033]所述通孔层5包括与空气进口 21的轴向距离最小的第一通孔层51、与空气进口21的轴向距离最大的第2N+1通孔层52，所述出口端42、第一通孔层51的距离为第一通孔层51、第2N+1通孔层52的距离的1/3 - 1/2。
[0034]所述天然气喷射管4的个数=通孔23的总个数/ (2N+1)，且出口端42位于同一通孔层5中的相邻两通孔23之间。
[0035]所述通孔23的总个数*通孔23的内孔面积>空气进口 21的内孔面积，天然气喷射管4的总个数*出口端42的内孔面积>天然气进气管13的内孔面积，内腔14的最大横截面积> 2*空气进口 21的内孔面积。
[0036]所述进气端11上开设有密封圈安装槽8。
[0037]所述管壁22外部套设的连接板6上开设有一号连接孔61，该一号连接孔61通过紧固螺栓7与进气端11上开设的二号连接孔15固定连接。
[0038]本发明的原理说明如下:
[0039]本发明以空气流束作为动力源，利用空气流束的较大动量冲散天然气流束，依靠动量交换促使天然气尽快扩散、与空气形成均匀的混合燃气，并应用于缸内燃烧，进而提高稀薄燃烧发动机的燃烧效率。本设计无需任何混合辅助装置，仅靠自身结构就能满足混合燃气的均匀度要求，整个混合器结构简单紧凑、易于布置、加工工艺性好、成本低，同时，混合器总长度较短，信号采集延迟小，发动机响应快。
[0040]混合原理:
[0041]首先，空气依次经混合器管芯2的空气进口 21、管壁22下部开设的通孔23进入混合器本体I的内腔14，天然气依次经天然气进气管13、环状天然气稳压腔3、天然气喷射管4后进入内腔14，随后，进入内腔14的天然气被来自上层的通孔23的空气流速冲散后与之混合形成上层混合燃气，然后上层混合燃气朝向混合气出口端12流动，在流动过程中，上层混合燃气被来自下层的通孔23的空气流束冲散，在气体间的相互碰撞下，上层混合燃气与下层空气流束不断相互扩散，最后形成匀质的混合燃气经混合气出口端12流出供发动机燃烧。
[0042]出口端42:
[0043]为减小空气流束对天然气流经天然气喷射管4的影响，本发明将出口端42设置在同一通孔层5中的相邻两通孔23之间，因此，天然气喷射管4的个数=通孔23的总个数/(2N+1)。
[0044]实施例1:
[0045]参见图1 -图3，一种发动机混合器，包括混合器本体1、混合器管芯2，所述混合器本体I为两端开口的中空结构，包括进气端11、混合气出口端12、内腔14，所述进气端11的内壁与混合器管芯2的外壁插入配合，进气端11的外壁上连接有天然气进气管13，进气端11上开设有密封圈安装槽8、二号连接孔15，且进气端11内部沿其周圈开设有与天然气进气管13相通的环状天然气稳压腔3，该环状天然气稳压腔3上近混合气出口端12的一端设置有沿混合器管芯2的外围均匀布置的多个天然气喷射管4，所述天然气喷射管4的进口端41、出口端42分别与环状天然气稳压腔3、内腔14相通；混合器管芯2为一端开口的中空结构，其管壁22外部套设的连接板6上开设有一号连接孔61，该一号连接孔61通过紧固螺栓7与二号连接孔15固定连接，混合器管芯2的开口端为空气进口 21，该空气进口 21通过管壁22上开设的多个通孔23与内腔14相通，所述通孔23沿管壁22的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层5，每个通孔层5中通孔23的数量都相等，且相邻的通孔层5中的通孔23沿轴向交错分布，所述通孔层5包括与空气进口 21的轴向距离最小的第一通孔层51、与空气进口 21的轴向距离最大的第2N+1通孔层52，所述出口端42、第一通孔层51的距离为第一通孔层51、第2N+1通孔层52的距离的1/3 -1/2 ;所述天然气喷射管
4的个数=通孔23的总个数/(2N+1)，且出口端42位于同一通孔层5中相邻两通孔23之间，所述通孔23的总个数*通孔23的内孔面积>空气进口 21的内孔面积，天然气喷射管4的总个数*出口端42的内孔面积>天然气进气管13的内孔面积，内腔14的最大横截面积> 2*空气进口 21的内孔面积，其中，NS I。
[0046]本实施例的混合器总体长度< 100mm，采用当量比系数作为评价标准，测得本实施例混合器的混合效率在95%以上，自身产生的进气阻力< 5kPa。
【权利要求】
1.一种发动机混合器，包括混合器本体(I)、混合器管芯(2)，所述混合器本体(I)为两端开口的中空结构，包括进气端(11)、混合气出口端(12 )、内腔(14 )，所述进气端(11)的内壁与混合器管芯(2)的外壁插入配合，进气端(11)的外壁上连接有天然气进气管(13)，该天然气进气管(13)通过内腔(14)与混合气出口端(12)相通，其特征在于: 所述混合器管芯(2)为一端开口的中空结构，其开口端为空气进口(21)，该空气进口(21)通过混合器管芯(2)的管壁(22)上开设的多个通孔(23)与内腔(14)相通。
2.根据权利要求1所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述进气端(11)内部沿其周圈开设有与天然气进气管(13)相通的环状天然气稳压腔(3)，该环状天然气稳压腔(3)上近混合气出口端(12)的一端设置有沿混合器管芯(2)的外围均匀布置的多个天然气喷射管(4)，所述天然气喷射管(4)的进口端(41)、出口端(42)分别与环状天然气稳压腔(3)、内腔(14)相通。
3.根据权利要求1或2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述通孔(23)沿管壁(22)的周圈均匀分布，并形成2N+1个沿轴向均匀布置的通孔层(5)，每个通孔层(5)中通孔(23)的数量都相等，且相邻的通孔层(5)中的通孔(23)沿轴向交错分布，其中，N> I。
4.根据权利要求3所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述通孔层(5)包括与空气进口(21)的轴向距离最小的第一通孔层(51)、与空气进口(21)的轴向距离最大的第2N+1通孔层(52)，所述出口端(42)、第一通孔层(51)的距离为第一通孔层(51)、第2N+1通孔层(52)的距离的1/3 - 1/2。
5.根据权利要求3所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述天然气喷射管(4)的个数=通孔(23)的总个数/ (2N+1)，且出口端(42)位于同一通孔层(5)中的相邻两通孔(23)之间。
6.根据权利要求2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述通孔(23)的总个数*通孔(23)的内孔面积>空气进口(21)的内孔面积，天然气喷射管(4)的总个数*出口端(42)的内孔面积>天然气进气管(13)的内孔面积，内腔(14)的最大横截面积>2*空气进口(21)的内孔面积。
7.根据权利要求1或2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述进气端(11)上开设有密封圈安装槽(8)。
8.根据权利要求1或2所述的一种发动机混合器，其特征在于:所述管壁(22)外部套设的连接板(6)上开设有一号连接孔(61)，该一号连接孔(61)通过紧固螺栓(7)与进气端(11)上开设的二号连接孔(15)固定连接。
【文档编号】F02M21/04GK104314713SQ201410484594
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】贾李水, 程伟, 李阳 申请人:东风商用车有限公司
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