一种气体混合器制造技术

本发明专利技术公开了一种气体混合器，包括混合器芯体和内侧的旋流片组合，混合器芯体包括周向开孔的EGR芯体，旋流片组合包括多个沿EGR芯体周向分布的旋流单元，每个旋流单元包括旋流片和沿EGR芯体径向延伸的固定的支撑柱，旋流片朝向混合器芯体进气口的一端绕支撑柱转动配合，旋流片与支撑柱之间的弹性件对旋流片施加的作用力驱使旋流片向缩小EGR芯体的流通面积的方向旋转，旋流单元还包括用于限制旋流片旋转角度的定位结构。本发明专利技术采用可变旋流强度的涡轮式旋流片组合结构，在降低混合器进出口压降的同时使混合气产生旋流，改善了混合效果；旋流强度随着空气侧流量变化自动可调，可以兼顾高低转速，显著提高发动机各个工况下的混合均匀性。

A Gas Mixer

【技术实现步骤摘要】
一种气体混合器
本专利技术涉及燃气发动机用气体混合器
，尤其涉及一种气体混合器。
技术介绍
天然气与空气、EGR(ExhaustGasRecycle，废气再循环)的混合均匀性对天然气发动机的动力性、经济性、排放等有显著的影响。在发动机的进气过程中，如果混合气分布不均匀，经进气管分配到各缸的燃气量不一致，必然导致发动机各缸出现工作不均匀、爆震、失火等问题。因此，混合气的均匀性是评价混合器的重要指标之一。随着排放法规的升级，EGR率需求也越来越高。目前通常使用脉冲排气系统来提高EGR率。如果EGR混合不均匀，会进一步加剧天然气发动机的工作不稳定性，因此，对EGR部分的混合均匀性提出了更高要求。压力损失作为进气系统的评价指标之一，主要是因为进气阻力大直接影响发动机的充气效率，进而影响发动机的进气量。在发动机进气过程中，如果混合器的压力损失过大，会导致发动机的油耗变差。因此在评价混合器的效果时，混合器的阻力也是关注的环节之一。现有的混合器结构主要分为两类。一类是在混合器芯体内插入天然气和EGR喷射管，将天然气和EGR分别引入到混合器芯体内通道，与空气完成混合。此类方式的不足是天然气和EGR喷射管形式很简单，通常为单体式圆形直管或水滴型直管。混合芯在EGR混合区域位置处具有缩口特征，目的是使得气流经过此处产生加速，以提升空气、天然气和EGR的混合效果。虽然混合器进出口压损较低，但是混合效果差。同时，进入气缸盖之前的混合气分布特征对于混合器下游的进气管形态较为敏感。另一类是将混合器芯体分解为多个分离体，分别通过压铸方式铸造，随后将各个分离体组合到一起，能够形成更为复杂的天然气和EGR喷射管形式，混合效果较好，但是由于复杂的喷射管形式，导致迎风面积增大，混合器流通面积减小，使得混合器进出口压损较高。同时，生产工艺和加工成本高。目前传统的混合器存在的主要问题是难以在各个转速范围内都实现良好的混合效果，同时兼具较低的流动压力损失。专利CN201710093556.3将扰流器安装在混合器的空气进气侧，扰流器的轴向长度较短，旋流效果较差。燃气混合芯管与EGR混合芯管皆采用水滴型十字梁结构，导致在相同的混合器外形尺寸下，混合器进出口的压降更大，同时经扰流片产生旋流的空气在经过燃气混合芯管和EGR混合芯管之后旋流效果变差甚至消失。上述混合器主要存在如下三个缺点：(1)混合芯的迎风面积较大，混合器进出口压力损失大；(2)旋流效果较差，混合器出口处混合气混合不充分、分布不均匀；(3)旋流强度不可调，难以兼顾各个转速下都具备较好的混合效果以及较低的进出口压降。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型的气体混合器，其旋流强度随着空气侧流量变化自动可调，可以兼顾高低转速，确保混合器的进出口压损在合理范围内的前提下，实现最好的混合效果。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种气体混合器，包括混合器芯体和旋流片组合，所述混合器芯体包括周向设有多个EGR喷射孔的EGR芯体，所述旋流片组合位于所述EGR芯体内侧，所述旋流片组合包括多个沿所述EGR芯体周向分布的旋流单元，每个所述旋流单元包括旋流片和沿所述EGR芯体径向延伸的支撑柱，所述旋流片朝向所述混合器芯体进气口的一端绕所述支撑柱的轴线相对所述支撑柱转动配合，所述支撑柱相对所述EGR芯体固定布置，所述旋流片与所述支撑柱之间设有弹性件，所述弹性件的一端作用于所述支撑柱且另一端作用于所述旋流片，所述弹性件对所述旋流片施加的作用力驱使所述旋流片向缩小所述EGR芯体的流通面积的方向旋转，所述旋流单元还包括用于限制所述旋流片旋转角度的定位结构。优选地，在上述气体混合器中，所述支撑柱包括分离且同轴布置的内支撑柱和外支撑柱，所述内支撑柱与所述外支撑柱沿所述EGR芯体的径向向外依次布置，每个所述内支撑柱的第一端转动连接于相应的所述旋流片且第二端与其余各个所述内支撑柱的第二端固定连接，所述外支撑柱的第一端与所述旋流片连接且另一端连接于所述EGR芯体。优选地，在上述气体混合器中，所述旋流单元还包括安装座，每个所述内支撑柱的第二端均固定于所述安装座。优选地，在上述气体混合器中，所述安装座的周向设置有多个与所述内支撑柱一一对应过盈配合的安装孔。优选地，在上述气体混合器中，所述外支撑柱的第一端与所述旋流片旋转连接且另一端固定连接于所述EGR芯体。优选地，在上述气体混合器中，所述旋流片设有与所述支撑柱旋转配合的轴腔。优选地，在上述气体混合器中，所述旋流片与所述支撑柱之间设置有轴承，所述轴承位于所述轴腔内。优选地，在上述气体混合器中，所述弹性件为设置于所述轴腔内的扭簧。优选地，在上述气体混合器中，所述定位结构为设置于所述EGR芯体内壁的挡销。优选地，在上述气体混合器中，多个所述旋流单元沿所述EGR芯体周向均匀分布。本专利技术方案提供的气体混合器，包括混合器芯体和旋流片组合，混合器芯体包括周向设有多个EGR喷射孔的EGR芯体，旋流片组合位于EGR芯体内侧，旋流片组合包括多个沿EGR芯体周向分布的旋流单元，每个旋流单元包括旋流片和沿EGR芯体径向延伸的支撑柱，旋流片朝向混合器芯体进气口的一端绕支撑柱的轴线相对支撑柱转动配合，支撑柱相对EGR芯体固定布置，旋流片与支撑柱之间设有弹性件，弹性件的一端作用于支撑柱且另一端作用于旋流片，弹性件对旋流片施加的作用力驱使旋流片向缩小EGR芯体的流通面积的方向旋转，旋流单元还包括用于限制旋流片旋转角度的定位结构。本专利技术提供的气体混合器的工作过程如下：新鲜空气从进气口进入混合器芯体内，燃气通过环向孔和燃气喷射管进入混合器芯体的燃气芯体内，首先与空气进行混合。EGR废气通过环向的EGR喷射孔沿可变涡轮式旋流片组合进入混合器芯体的EGR芯体内，与燃气和空气的混合气再次混合，从而完成整个混合过程，混合后的气体随后通过管道进入气缸完成燃烧过程。当发动机在较低转速时，空气侧流量偏低，旋流片由于弹性件的弹力作用，开度较小，从而导致EGR芯体内混合区域的流通面积较小，气流流经旋流片后，受旋流片引导而产生旋转气流，能够有效改善混合效果。当发动机在较高转速时，空气侧流量变大，混合效果较低转速时有所改善，空气侧气流对旋流片的推力大于弹性件的作用力，从而使旋流片向最大开度位置转动，使得EGR芯体内混合区域的流通面积变大，流通阻力降低。本方案采用可变旋流强度的涡轮式旋流片组合结构，其旋流强度随着空气侧流量变化自动可调。低转速时，旋流片迎风面积大，借助气流流经旋流片后形成的强旋流来改善混合效果，虽然气体混合器的进出口压损会稍有增加，但是低转速时混合器的进出口压损余量大，允许以较小的压损换取更好的混合效果。在高转速时，高流速气体可以确保较好的混合效果，不需要强旋流来进一步加强混合。此时，旋流片受空气侧推力作用产生转动，使得EGR芯体内混合区域的流通面积增大，有效降低了混合器的进出口压损。因此，采用可变旋流强度的涡轮式旋流片组合结构，可以兼顾高低转速，确保混合器的进出口压损在合理范围内的前提下，实现最好的混合效果。本专利技术具有以下有益效果：(1)采用可变旋流强度的涡轮式旋流片组合结构，替换了原有的EGR喷射管结构，在降低混合器进出口压降的同时，使混合气体产生旋流，改善了混合效果；(2)旋流强度随本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体混合器，其特征在于，包括混合器芯体(2)和旋流片组合(4)，所述混合器芯体(2)包括周向设有多个EGR喷射孔(23)的EGR芯体(22)，所述旋流片组合(4)位于所述EGR芯体(22)内侧，所述旋流片组合(4)包括多个沿所述EGR芯体(22)周向分布的旋流单元，每个所述旋流单元包括旋流片(7)和沿所述EGR芯体(22)径向延伸的支撑柱，所述旋流片(7)朝向所述混合器芯体(2)进气口的一端绕所述支撑柱的轴线相对所述支撑柱转动配合，所述支撑柱相对所述EGR芯体(22)固定布置，所述旋流片(7)与所述支撑柱之间设有弹性件，所述弹性件的一端作用于所述支撑柱且另一端作用于所述旋流片(7)，所述弹性件对所述旋流片(7)施加的作用力驱使所述旋流片(7)向缩小所述EGR芯体(22)的流通面积的方向旋转，所述旋流单元还包括用于限制所述旋流片(7)旋转角度的定位结构。

【技术特征摘要】
1.一种气体混合器，其特征在于，包括混合器芯体(2)和旋流片组合(4)，所述混合器芯体(2)包括周向设有多个EGR喷射孔(23)的EGR芯体(22)，所述旋流片组合(4)位于所述EGR芯体(22)内侧，所述旋流片组合(4)包括多个沿所述EGR芯体(22)周向分布的旋流单元，每个所述旋流单元包括旋流片(7)和沿所述EGR芯体(22)径向延伸的支撑柱，所述旋流片(7)朝向所述混合器芯体(2)进气口的一端绕所述支撑柱的轴线相对所述支撑柱转动配合，所述支撑柱相对所述EGR芯体(22)固定布置，所述旋流片(7)与所述支撑柱之间设有弹性件，所述弹性件的一端作用于所述支撑柱且另一端作用于所述旋流片(7)，所述弹性件对所述旋流片(7)施加的作用力驱使所述旋流片(7)向缩小所述EGR芯体(22)的流通面积的方向旋转，所述旋流单元还包括用于限制所述旋流片(7)旋转角度的定位结构。2.根据权利要求1所述的气体混合器，其特征在于，所述支撑柱包括分离且同轴布置的内支撑柱(9)和外支撑柱(8)，所述内支撑柱(9)与所述外支撑柱(8)沿所述EGR芯体(22)的径向向外依次布置，每个所述内支撑柱(9)的第一端转动连接于相应的所述旋流片(7)且第二端与其余各个所述内支...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫，潘洁，刘俊龙，刘春涛，董卫涛，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37