逃逸气体分离装置、方法以及逃逸气体回收系统

本发明涉及气体燃料发动机，尤其涉及气体燃料发动机的逃逸气体回收。

背景技术：

1、随着人们节能环保意识的提升，发动机的排放问题越来越受到关注。采用替代燃料替代传统燃油，已经成为解决发动机排放问题的重要解决方案。

2、所述替代燃料大多为天然气、氢气或甲醇等气体燃料。同时，以上述气体燃料为燃料的发动机，称为气体燃料发动机。所述气体燃料发动机，和普通燃油发动机结构类似，也包括曲轴、活塞、气缸(发动机气缸)以及气缸盖等，所述气缸盖上有进气气门(进气阀、进气门)和排气气门(排气阀、排气门)。

3、所述气体燃料发动机的气体燃料供应方法，包括但不限于进气道喷射和缸内直喷。所述进气道喷射和缸内直喷，是根据气体燃料的喷射位置的不同而划分的。所述进气道喷射，就是将气体燃料喷射在进气总管或进气歧管内，并与进入的新鲜空气混合后，再进入气缸内。所述缸内直喷，则是将气体燃料喷射进气缸内，并在气缸内与新鲜空气混合。由于气体燃料本身属性等原因，在上述气体燃料进入气缸前，需要先关闭气缸上的排气气门。

4、所述气体燃料发动机，在其运行过程中，为保证发动机气缸内充满新鲜气体，都会存在进气气门和排气气门同时开启的情况；所述进气气门和排气气门处于同时开启的一段时间，用曲轴转角来表示，称为气阀重叠角。在所述气阀重叠角的时间范围内，会出现部分气体燃料刚进入气缸就又从排气气门离开气缸的情况；这部分离开气缸的气体燃料，称之为逃逸气体。

5、逃逸气体的出现，不仅会造成气体燃料的损失浪费，而且还会恶化气体燃料发动机的排气质量，不利于环境保护。

6、为了解决上述逃逸气体问题，现有的气体燃料后处理装置，一般设置于气体燃料发动机的总排气出口处；所述现有的气体燃料后处理装置，其处理的气体属于废气与逃逸气体在排气管道内混合后的气体；所述混合气体中的气体燃料的浓度较低，难以从所述混合气体中分离出来。

技术实现思路

1、本发明提出了逃逸气体分离装置、方法以及逃逸气体回收系统，解决了现有气体燃料发动机所存在的逃逸气体难以与废气分离开来、无法回收利用的问题。

2、本发明所述的一种气体燃料发动机的逃逸气体分离装置，其技术方案如下：

3、所述装置包括三通管、回气气门以及分离控制子系统；

4、所述三通管包括排气通道进气管、排气通道出气管以及回气歧管；

5、所述排气通道进气管用于连接所述气体燃料发动机中一个气缸的排气气门；

6、所述回气气门，嵌入固定在所述三通管内部；所述回气气门有两种工作状态：打开状态与关闭状态；

7、打开状态：所述排气通道进气管与所述排气通道出气管的连通处的开通截面积，是所述排气通道进气管与所述回气歧管的连通处的开通截面积的5％至20％；

8、关闭状态：所述排气通道进气管与所述排气通道出气管的连通处完全开通，所述排气通道进气管与所述回气歧管的连通处完全关断。

9、进一步的，提供一个优选实施方式，所述回气气门10为推杆式气门。

10、本发明还提出了一种气体燃料发动机的逃逸气体分离方法，其技术方案如下：

11、所述方法采用上述的逃逸气体分离装置实现，所述气体燃料发动机包含有若干个气缸，所述气缸包括进气气门、排气气门和曲轴；每个气缸对应连接一个所述逃逸气体分离装置，所述逃逸气体分离装置中的排气通道进气管与所述气缸的排气气门连通；所述方法包括：

12、s1、获取所述进气气门、排气气门以及曲轴的工作状态；

13、s2、根据所述进气气门、排气气门以及曲轴的工作状态，控制所述回气气门的工作状态；

14、s2.1、当所述进气气门或排气气门中有一个处于关闭状态时：

15、控制所述回气气门处于关闭状态；

16、s2.2、当所述排气气门处于打开状态，且所述进气气门处于关闭状态时：

17、实时监测所述进气气门的工作状态，当其从关闭状态切换为打开状态时，实时监测所述曲轴的工作状态，当所述曲轴运动一个曲轴转角后，控制所述回气气门切换为打开状态。

18、本发明还提出了一种气体燃料发动机的逃逸气体回收系统，其技术方案如下：

19、其包括气体燃料发动机，所述气体燃料发动机包括若干个气缸，所述系统还包括新鲜空气进气管、混合器、进气总管、排气管、单向阀、回气管以及若干个上述的逃逸气体分离装置；

20、所述若干个气缸与若干个逃逸气体分离装置一一对应；所述气缸上设置有进气气门和排气气门；每个气缸的排气气门与对应的逃逸气体分离装置中的排气通道进气管连通；

21、所述新鲜空气进气管与所述混合器的进气端连通；所述混合器的出气端与所述进气总管的进气端连通；

22、所有气缸的进气气门与所述进气总管的出气端连通；

23、每个逃逸气体分离装置的排气通道出气管的出气端与所述排气管的进气端连通；

24、每个逃逸气体分离装置的回气歧管的出气端与所述回气管的进气端连通；所述回气管的出气端与所述混合器的进气端连通。

25、进一步的，提供一个优选实施方式，所述系统还包括若干个进气歧管；

26、所述若干个进气歧管与若干个气缸一一对应；

27、每个所述进气歧管串联在所述进气总管的出气端与所述气缸的进气气门之间。

28、进一步的，提供一个优选实施方式，所述回收系统还包括若干个控制模块，每个控制模块与一个逃逸气体分离装置对应；

29、所述控制模块，用于采集气缸的进气气门、排气气门以及曲轴的工作状态；还用于根据所述进气气门、排气气门以及曲轴的工作状态，控制所述回气气门的工作状态。

30、进一步的，提供一个优选实施方式，所述控制模块包括信息获取子模块和回气调控子模块；

31、所述信息获取子模块，用于获取所述进气气门、排气气门以及曲轴的工作状态；

32、所述回气调控子模块，用于根据所述进气气门、排气气门以及曲轴的工作状态，控制所述回气气门的工作状态；

33、所述回气调控子模块包括回气关闭单元和回气打开单元；

34、所述回气关闭单元，用于当所述进气气门或排气气门中有一个处于关闭状态时，控制所述回气气门处于关闭状态；

35、所述回气打开单元，用于当所述排气气门处于打开状态，且所述进气气门处于关闭状态时，实时监测所述进气气门的工作状态，当所述进气气门从关闭状态切换为打开状态时，实时监测所述曲轴的工作状态，当所述曲轴运动一个曲轴转角后，控制所述回气气门切换为打开状态。

36、本发明有以下有益效果：

37、1、本发明所述的逃逸气体分离装置，相比于传统的将处理装置设置于发动机排气出口处的逃逸气体处理系统，能够回收纯度更高的气体燃料。这是因为，传统的将处理装置设置于发动机排气出口处的逃逸气体处理系统，在其处理后获得的废气与逃逸气体的混合气体中，逃逸气体(即回收的气体燃料)的浓度较低；而本装置通过在进气气门打开后，延迟一定时间再打开回气气门的方法，使得大量废气排出后才对逃逸气体进行分离回收，进而分离回收的气体燃料浓度较高，可以在回收后重复利用。

38、2、本发明所述的逃逸气体回收系统，能够对逃逸气体进行回收利用，减少了气体燃料的损失浪费，提高了发动机整体能量利用效率，提高了发动机系统的经济性。

39、3、本发明所述的逃逸气体回收系统，能够对逃逸气体进行回收利用，减少了气体燃料对空气的污染，改善了发动机的排放质量，提高了发动机系统的环保性。

40、4、本发明所述的逃逸气体回收系统，能够对逃逸气体进行回收利用，减少了发动机排放的废气中气体燃料的数量，提升了发动机的排放性能。

41、5、本发明所述的逃逸气体回收系统，通过单向阀与混合器，能够在确保发动机稳定进气的情况下，将回收的逃逸气体直接利用，不用另外使用容器储存，在提高发送机能量利用率的同时，使气体燃料的回收流程更简单。

42、本发明所述的逃逸气体分离装置、方法以及逃逸气体回收系统，适用于分离并回收气体燃料发动机中的逃逸气体。

43、附图说明

44、为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

45、图1为本发明的一个实施方式中，逃逸气体回收系统的结构图；

46、图2为本发明的一个实施方式中，逃逸气体分离装置的结构图；

47、图3为本发明的一个实施方式中，气缸的纯排气阶段、进排气重叠阶段以及纯进气阶段的示意图；