[发明专利]一种气体混合器

说明书

本发明公开了一种气体混合器，包括混合器外壳、燃气芯体、EGR芯体、回位弹簧，EGR芯体的两端分别相对燃气芯体和混合器外壳同轴转动连接，回位弹簧用于对EGR芯体施加限制EGR芯体转动的弹性扭力，EGR芯体内壁沿周向固定有多个挡板，EGR芯体的周向开设有多个EGR喷射孔，挡板的延伸方向相对EGR芯体的径向倾斜布置并且与EGR喷射孔的喷射方向交叉布置。本发明EGR芯体在脉冲式EGR推力和回位弹簧作用下发生摆动，使经过的混合气充分混合，显著改善发动机中低转速下的混合气混合的均匀性，同时降低混合器对下游管路导向的敏感度。在燃气发动机处于高转速时，EGR芯体可以稳定维持在特定位置，提高了混合器工作可靠性。

技术领域

本发明涉及燃气发动机用气体混合器技术领域，尤其涉及一种气体混合器。

背景技术

天然气与空气、EGR(Exhaust Gas Recycle，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下都实现良好的混合效果，同时兼具较低的流动压力损失。具体而言，如果气体混合器为了满足中低速的混合均匀性要求，那么在高速时混合器的进出口压损必然加大，由此导致燃气发动机的泵气损失增大，进一步导致发动机油耗变差。如果为了满足高速时气体混合器具备较低的进出口压损，那么在中低速时混合均匀性会变差，导致天然气发动机的工作不稳定性加剧。

因此，现有的混合器存在如下缺点：

(一)混合效果随转速不可变，难以兼顾各个转速下都实现良好的混合效果，同时兼具较低的流动压力损失；

(二)混合器的混合效果对下游管路的导向性具有较高的敏感度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的气体混合器，用于解决配有脉冲式EGR系统的燃气发动机在中低速时混合气均匀性差的问题，该气体混合器的EGR混合芯结构能够在不同转速下自动处于摆动或静止状态，从而达到加强混合效果，兼具较低的压力损失的目的，同时具有较高的工作可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：