节流元件和具有节流元件的燃气发动机的制作方法

本发明涉及一种用于燃气发动机的进气导管的节流元件，该节流元件包括具有流动通道的壳体和安装在其中的阀瓣。本发明还涉及一种燃气发动机，该燃气发动机包括进气导管中的混合装置和设置在该气体混合装置上游的节流元件。该节流元件包括具有流动通道的壳体和安装在其中的阀瓣。

背景技术：

1、根据轴旋转，燃气发动机通过专用的进气导管吸入环境空气。穿过进气导管的吸入的空气通常经过喷嘴，从而利用文丘里效应将燃烧气从燃烧气供给导管吸入空气流中。

2、所使用的燃烧气可因其可燃性、热值和化学组成而变化很大。这些气体中的一些，例如填埋气、生物气、矿井气或来自化学过程的气体可具有低固有热值。另外，这些气体作为源自其井的原料气也可具有低出口压力。此外，气体组成也可在操作期间和系统内波动。在燃气发动机中利用这些气体如燃烧气需要非常精确地设定燃料气/空气比，以启动和操作燃气发动机。

3、例如在启动发动机期间，在低轴旋转下操作燃气发动机的文丘里喷嘴内的空气速度可能太小而不能产生足够的燃烧气/空气比，这导致燃气发动机启动错误、不规则点火和/或哑火事件。

4、为了避免这种燃气发动机的启动困难，建议减小行进通过进气导管的空气的有效流动横截面，从而增加速度并最终增加文丘里效应。因此，可增加燃烧气掺合。然而，例如通过将燃烧气含量增加超过其点火极限，将流动横截面减小超过给定程度可能导致不适当的燃烧气/空气比。

5、尽管根据当前燃气发动机操作连续调节流动横截面可提供理想的燃烧气/空气比，即使是对于低热量燃烧气和在燃气发动机启动期间，但后者需要考虑特定燃气发动机、燃烧气组成和各种热力学边界条件的详细特性图。

6、本公开的节流元件解决了上述一个或多个问题。

技术实现思路

1、从现有技术开始，本公开的目的是提供一种简单、成本有效且可靠的用于燃气发动机的进气导管的节流元件，该节流元件允许产生足以在低轴旋转下启动燃气发动机的低热量燃烧气和空气的燃料组成。

2、这一目的通过具有权利要求1的特征的节流元件和根据权利要求8的燃气发动机来解决。在本说明书、附图以及从属权利要求中阐述了优选实施方式。

3、因此，提供了一种用于燃气发动机的进气导管的节流元件。该节流元件包括具有流动通道的壳体和安装在其中的阀瓣。该阀瓣经配置使得流动通道的流动横截面根据通过该流动通道的流而自调节。

4、此外，提供了一种燃气发动机，该燃气发动机包括进气导管中的气体混合装置和设置在该气体混合装置上游的节流元件，其中节流元件包括具有流动通道的壳体和安装在其中的阀瓣。该阀瓣经配置使得阀瓣的横截面根据通过流动通道的流而自调节。

技术特征：

1.一种用于燃气发动机的进气导管的节流元件(100)，所述节流元件包括具有流动通道(12)的壳体(10)和安装在其中的阀瓣(14)，其特征在于所述阀瓣(14)经配置使得所述流动通道(12)的流动横截面(a)根据通过所述流动通道(12)的流(f)而自调节。

2.根据权利要求1所述的节流元件(100)，其中所述阀瓣(12)配置为以开角(α)打开，其中所述流动通道(12)的所述流动横截面(a)取决于所述开角(α)。

3.根据权利要求1或2所述的节流元件(100)，其中所述阀瓣(12)配置为绕旋转轴线(z)枢转，所述旋转轴线横向于通过所述流动通道(12)的所述流的方向延伸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的节流元件(100)，其中所述阀瓣(14)经配置使得所述流动横截面(a)随着通过所述流动通道(12)的流的增加而增大，并且随着通过所述流动通道(12)的流的减少而减小，其中，在没有流流过所述流动通道(12)的状态下，所述流动横截面(a)非常小或几乎为零。

5.根据前述权利要求中任一项所述的节流元件(100)，其中所述节流元件(100)包括阻尼元件(18)，所述阻尼元件配置为抑制所述阀瓣(14)的运动，使得避免所述阀瓣(14)的自然振荡，其中所述阻尼元件(18)包括气动部件、液压部件和/或机械部件。

6.根据前述权利要求中任一项所述的节流元件(100)，其中所述节流元件(100)包括配置为致动所述阀瓣(14)的致动器(20)，其中所述致动器(20)包括电致动装置和/或机械致动装置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的节流元件(100)，其中所述阀瓣(14)设计为根据通过所述流动通道(12)的仅由空气组成的流而自调节。

8.一种燃气发动机(200)，所述燃气发动机包括进气导管(220)中的气体混合装置(210)和设置在所述气体混合装置(210)上游的节流元件(100)，其中所述节流元件(100)包括具有流动通道(12)的壳体(10)和安装在其中的阀瓣(14)，其特征在于所述阀瓣(14)经配置使得所述阀瓣(14)的横截面(a)根据通过所述流动通道(12)的流(f)而自调节。

9.根据权利要求8所述的燃气发动机(200)，其中所述气体混合装置(210)是文丘里型的，并且配置为将至少一种燃烧气掺合到通过所述流动通道(12)的所述流(f)中。

10.根据权利要求9所述的燃气发动机(200)，其中所述至少一种燃烧气包括热值等于或小于25mj/m3、特别是等于或小于8.5mj/m3的低热量气体。

11.根据前述权利要求8-10中任一项所述的燃气发动机(200)，其中所述进气导管(200)包括具有至少第一歧管导管(232)和第二歧管导管(234)的歧管(230)，其中所述节流元件(100)包括在所述第一歧管导管(232)中的第一阀瓣(141)和在所述第二歧管导管(234)中的第二阀瓣(142)。

12.根据权利要求11所述的燃气发动机(200)，其中所述第一阀瓣(141)和所述第二阀瓣(142)可操作地彼此联接。

13.根据前述权利要求8-12中任一项所述的燃气发动机(200)，其中所述节流元件(100)设置在邻近所述气体混合装置(210)的所述进气导管(220)的近端(221)处的所述进气导管(220)中，或者在远离所述气体混合装置(210)的所述进气导管(220)的远端(222)处的所述进气导管(220)中。

14.根据前述权利要求10-13中任一项所述的燃气发动机(200)，其中所述节流元件(100)包括阻尼元件(18)。

15.根据前述权利要求10-14中任一项所述的燃气发动机(200)，其中所述燃气发动机(200)还包括在所述节流元件(100)上游的空气过滤器(236)。

技术总结
本发明涉及一种用于燃气发动机的进气导管的节流元件(100)，该节流元件包括具有流动通道(12)的壳体(10)和安装在其中的阀瓣(14)。该阀瓣(14)经配置使得流动通道(12)的流动横截面(A)根据通过该流动通道(12)的流(F)而自调节。本发明还涉及一种燃气发动机(200)，该燃气发动机包括进气导管(220)中的气体混合装置(210)和设置在该气体混合装置(210)上游的节流元件(100)，其中节流元件(100)包括具有流动通道(12)的壳体(10)和安装在其中的阀瓣(14)。该阀瓣(14)经配置使得阀瓣(14)的横截面(A)根据通过流动通道(12)的流而自调节。

技术研发人员：O·伯杰
受保护的技术使用者：卡特彼勒能源方案有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25