CN204851477U - 一种发动机燃气供给系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种发动机燃气供给系统，包括燃气总管、空气总管和气缸，燃气总管与燃气进气支管连接，燃气进气支管上设有多个燃气进气歧管，每个燃气进气歧管的端部设有燃气进气门；空气总管与空气进气支管连接，空气进气支管上设有多个空气进气歧管，每个空气进气歧管的端部设有空气进气门；气缸设有多个，每个气缸分别与一个燃气进气歧管和一个空气进气歧管连接，每个气缸还分别接有排气支管，排气支管均与排气总管连接。本实用新型的系统在进气缸之前燃气和空气完全分离，彻底阻断进气道内的回火、燃爆现象，不含电磁喷阀，对燃气洁净度要求不高，可进一步提高发电机功率。
Description
技术领域
本实用新型属于燃气发动机技术领域，具体涉及一种发动机燃气供给系统。
背景技术
燃气发动机是可燃气体通过燃气供给系统进入发动机气缸，由火花塞点燃，燃烧产生热能推动活塞运行实现做功的一种内燃动力装置。可燃气体与其燃烧所需的空气混合形成可燃混合气的结构方式称为燃气供气型式，基本可分为外混式和内混式两种类型。
外混式指可燃气体在空气进气系统管道内经由气体混合器与空气混合，形成可燃混合气后进入进气管送入气缸内进行燃烧做功的形式。外混式供气型式可保持气体混合均匀，使发动机平稳运行。但由于该系统工作时进气管内始终充满可燃混合气，所以存在以下问题：
(1)排气温度高气门重叠期间，部分可燃的混合气排入排气管中燃烧造成排气温度高，同时，排气温度高使灼热点增多，增大了爆燃几率，限制了功率的进一步提高。
(2)排气门磨损大及火花塞寿命短由于外混式缸盖、活塞、拍气门和火花塞等处承受热负荷，且温度高，降低了这些零部件的耐磨性和寿命。
(3)易回火放炮进气管中始终充满着可燃混合气，当进气门因磨损而关闭不严或因积炭堆积过多形成灼热点时，都会引起回火放炮的发生，易造成对设备甚至是操作人员人身的安全隐患。
内混式是指将可燃气体直接送入气缸盖进气道内与空气在进气门附近混合，进气门打开后可燃混合气进入燃烧室内进行燃烧的形式。对于内混式燃气供给系统来说，空气与可燃气体分别进入燃烧室，因而可采用较大的气门重叠角，实现较理想的扫气过程，有效地降低热负荷；可燃混合气只存在于进气门和气缸内，从而有效杜绝了回火放炮现象，工作安全可靠。
根据燃气进气控制系统不同燃气供给系统类型又分为机械式和电控式两种。专利CN1699730A《一种燃气内燃机空气与燃气在缸内混合燃烧的方法》采用机械式控制，在进气道内设置凸轮轴等小气门配气机构，燃气经燃气总管、燃气支管、各缸的小气门配气机构和燃气喷射管送至各气缸的进气门口与空气一起进入气缸内混合经火花塞点火燃烧。该方式存在如下问题：发动机配有主配气系统和与缸数相同的小配气机构，增加了大量传动部件，设备制造成本大幅增加，同时增大了发动机的故障率。
电控式内混供气原理与目前汽车所用的电子喷射发动机相类似，燃气与空气喷射到进气道进气门附近，各气体的喷射时间和喷射量由进气道上的电磁喷射阀控制。
电磁阀对使用环境要求较高，如要求气体干燥、洁净，周围干扰信号相对较弱等。而实际使用过程中，由于气体中含有相当量的水汽、焦油、固含物等杂质，周围环境干扰信号强等问题的存在，使得电磁阀的控制稳定性差，甚至造成电喷阀不断损坏不断更换疲于应付的局面，严重影响发动的使用效率。
前述燃气发动机多用于甲烷含量较高的天然气、煤层气等，而对于高含氢气体(如焦炉煤气、炼化尾气等)发电技术研究起步较晚，规模较小。
高含氢气体与天然气的燃烧性质有较大的差别。氢气与空气混合，火焰传播速度比甲烷与空气混合物快很多，甲烷的最大火焰传播速度是37.3cm/s，氢气的最大火焰传播速度是291～310cm/s，其点火能量仅为15.1～20.0μJ，而一般火化塞的点火能量不低于50mJ，点火持续时间不低于0.5ms，点火能量比氢气大3300倍以上。因此，点火后，氢气立即燃烧。高含氢气体的燃烧持续时间短，点火时几乎没有滞燃期。另外着火浓度极限(体积百分数)范围为4.2％-74.2％，是甲烷的3倍。这些性质决定了高含氢气体燃料的易燃易爆性。普通燃气发动机对高含氧气体燃料的适应性较差，进气管回火、排气管放炮等问题非常严重。特别是大功率发动机，如果没有有效的技术手段，安全问题非常突出。
胜利油田胜动机械曾采用电喷内混法对高含氢煤气进行发电试验，有效避免放炮现象，但由于电喷阀使用寿命短、数量多，电喷阀消耗量大，运行费用高。改为电控外混后，仍存在控制繁琐等问题。
发明内容
为适合当前该领域的发展需求，弥补现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种适用于以燃气，尤其是高含氢气体为燃料的缸内直喷混合进气发动机燃气供给系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发动机燃气供给系统，包括燃气总管、空气总管和气缸，所述燃气总管与燃气进气支管连接，所述燃气进气支管上设有多个燃气进气歧管，所述每个燃气进气歧管的端部设有燃气进气门；所述空气总管与空气进气支管连接，所述空气进气支管上设有多个空气进气歧管，所述每个空气进气歧管的端部设有空气进气门；所述气缸设有多个，每个气缸分别与一个燃气进气歧管和一个空气进气歧管连接，每个气缸还分别接有排气支管，所述排气支管均与排气总管连接。
具体地，所述燃气进气歧管的燃气进气门以及空气进气歧管的空气进气门分别置于气缸内。
具体地，所述排气支管的端部设有排气门，所述排气门置于气缸内。
具体地，所述燃气总管上设有燃气控制阀。
具体地，所述燃气进气门、空气进气门以及排气门均直接与主气门驱动机构相连。
本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型的发动机燃气供给系统，在进气缸之前，燃气和空气完全分离，即使在燃气内燃机长时间运行后气缸盖气门座圈磨损的情况下，燃气与空气也不会在进气道内形成易燃混合物，彻底阻断进气道内的回火、燃爆现象，系统安全稳定。
2、系统只有主气门配气机构，不含其它传动部件、凸轮轴部件、摇臂部件等，制造、维护简便，不含电磁喷阀，对燃气洁净度要求不高，进气经过一般处理后即可满足进气要求，系统运行稳定可靠。
3、与传统内混进气形式相比，本实用新型燃气气道、进气量不受电喷阀或小气门喷气量的限制，可进一步提高发电机功率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中，1、燃气总管，2、燃气控制阀，3、燃气进气支管，4、燃气进气歧管，5、燃气进气门，6、空气总管，7、空气进气支管，8、空气进气歧管，9、空气进气门，10、气缸，11、排气门，12、排气支管，13、排气总管。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，一种发动机燃气供给系统，包括燃气总管1、空气总管6和气缸10，所述燃气总管1与燃气进气支管3连接，所述燃气进气支管3上设有多个燃气进气歧管4，所述每个燃气进气歧管4的端部设有燃气进气门5；所述空气总管6与空气进气支管7连接，所述空气进气支管7上设有多个空气进气歧管8，所述每个空气进气歧管8的端部设有空气进气门9，所述气缸10设有多个，每个气缸10分别与一个燃气进气歧管4和一个空气进气歧管8连接，每个气缸10还分别接有排气支管12，所述排气支管12均与排气总管13连接。
具体地，所述燃气进气歧管4的燃气进气门5以及空气进气歧管8的空气进气门9分别置于气缸10内。
具体地，所述排气支管12的端部设有排气门11，所述排气门11置于气缸10内。
具体地，所述燃气总管1上设有燃气控制阀2。
具体地，所述燃气进气门5、空气进气门9以及排气门11均直接与主气门驱动机构相连。
具体地，所述燃气进气歧管4与空气进气歧管8相互隔离。
具体地，所述燃气进气歧管4延伸至燃气进气门5处，所述空气进气歧管8延伸至空气进气门9处。
燃气从燃气总管1进入，经燃气控制阀2进入燃气进气支管3，燃气进气支管3上分布着多个燃气进气歧管4，燃气进气歧管4延伸至燃气进气门5。空气从空气总管6进入至空气进气支管7，空气进气支管7上分布着多个空气进气歧管8，空气进气歧管8延伸至空气进气门9，燃气进气管道与空气进气管道相互隔离，当进气门打开时，燃气和空气分别进入到气缸中，在缸内完成混合、点火、燃烧等过程。在气体进入气缸之前，燃气与空气不发生混合，彻底阻断了回火。
各气缸上燃气进气门5、空气进气门9均直接与主气门驱动机构相连、统一控制，节省了小气门驱动机构；只在燃气总管1上设置燃气控制阀2，调节进气量大小，空气进气管道上不设控制阀，始终保持燃气的稀薄燃烧。
空气进气管道按照最大进气量设计，通过改变气门驱动机构凸轮的安装角度和轮廓曲线，可精确控制过量空气系数，保证了常压进气和燃气的稀薄燃烧，降低排气温度，同时减小了NOx的排放浓度。系统排气温度低，排放污染小。
由于高含氢气体中氢气具有高扩散性、燃烧速度快、着火范围宽等特点，一定范围内燃气喷气正时对不同工况下发动机输出转矩影响不大。因此针对高含氢气体，选择活塞到达压缩上止点附近进气，可实现常压进气，节省了前端的增压装置。
本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (5)
1.一种发动机燃气供给系统，其特征在于，包括燃气总管、空气总管和气缸，所述燃气总管与燃气进气支管连接，所述燃气进气支管上设有多个燃气进气歧管，所述每个燃气进气歧管的端部设有燃气进气门；所述空气总管与空气进气支管连接，所述空气进气支管上设有多个空气进气歧管，所述每个空气进气歧管的端部设有空气进气门；所述气缸设有多个，每个气缸分别与一个燃气进气歧管和一个空气进气歧管连接，每个气缸还分别接有排气支管，所述排气支管均与排气总管连接。
2.根据权利要求1所述的发动机燃气供给系统，其特征在于，所述燃气进气歧管的燃气进气门以及空气进气歧管的空气进气门分别置于气缸内。
3.根据权利要求1所述的发动机燃气供给系统，其特征在于，所述排气支管的端部设有排气门，所述排气门置于气缸内。
4.根据权利要求1所述的发动机燃气供给系统，其特征在于，所述燃气总管上设有燃气控制阀。
5.根据权利要求1所述的发动机燃气供给系统，其特征在于，所述燃气进气门、空气进气门以及排气门均直接与主气门驱动机构相连。
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| CN112901336A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-04 | 中节能宁夏新能源股份有限公司 | 一种工业含氢尾气发电机组 |
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2015
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