[发明专利]动态涡轮式集成EGR混合器

说明书

本发明公开了一种动态涡轮式集成EGR混合器，包括混合器外壳、混合器芯子，混合器外壳上设有内腔及与内腔连通的EGR废气入口和天然气入口，混合器芯子沿内腔的轴线方向安装在内腔中，集成式EGR混合器还包括设置在混合器芯子内的进气风扇、传动杆及出气涡轮，进气风扇、传动杆及出气涡轮沿轴线方向顺次连接，进气风扇设置在混合器芯子沿轴线方向的一端的空气入口处，出气涡轮设置在混合器芯子沿轴线方向的另一端的混合气体出口处。本发明的动态涡轮式集成EGR混合器采用由进气风扇、传动杆及出气涡轮来减少空气的进气阻力，在驱动涡轮的过程中混合气流向改变，可以两次提升混合气的均匀性，最终可达到降低进气阻力、提高进气效率、降低结冰风险的效果。

技术领域

本发明涉及天然气发动机技术领域，具体涉及一种动态涡轮式集成EGR混合器。

背景技术

排气再循环(Exhaust Gas Recirculation，缩写EGR)，是指内燃机在燃烧后将排出气体的一部分分离出、并导入进气侧使其再度燃烧的技术，主要目的为降低排出气体中的氮氧化物(NO_x)与分担部分负荷时可提高燃料消费率。内燃机在燃烧后排出的气体中含氧量极低甚至是没有，此排出气体与吸气混合后会使吸气中氧气浓度降低，因此会产生下列现象：比大气更低的含氧量在燃烧时温度会降低，会抑制氮氧化物的产生。燃烧温度降低时，汽缸与燃烧室壁面、活塞表面的热能发散会降低，另外因热解离造成的损失也会有些微降低。

随着排放法规的日趋严格及燃油价格的攀升，EGR技术在发动机上的应用越来越广泛。以往再循环废气在进入气缸前有较长的管路与新鲜空气混合，且引入的循环废气量(EGR率)较低，因此没有专门设计EGR混合器。现在随着EGR技术的改进及成熟，循环废气量(EGR率)越来越大，同时发动机紧凑性的要求使进气管路更短，因此利用传统的方法所获得的再循环废气与新鲜空气的混合均匀性已经无法再满足发动机稳定工作的要求了。

随着全球石油能源消耗，由于天然气储量高、价格便宜、排放污染小，越来越受到重视。天然气发动机如果进气不均匀，会造成局部过浓、燃烧效率下降、热效率降低，EGR废气与空气、天然气混合的均匀性对整个燃烧也会有影响。

中国发明专利申请第为201710093556.3号“燃气发动机用混合器及EGR混合器”，介绍了一种天然气发动机的混合器，在入口处装有叶轮，然后先混合EGR废气，后混合天然气，EGR废气与天然气通过芯子上的方形气孔进入流道，与空气混合。此方案中，通过芯子结构将EGR废气、天然气通过芯子上的方形气孔进入流道，与空气混合，同时利用芯子形成文丘里结构，利用流速与压力的关系促进混合。然而，该方案中叶轮设置在芯子上游，会导致芯子破坏叶轮形成的气旋，造成额外的压损。而且，叶轮的流线型比较差、压损比较高，会导致发动机进气量不足、发动机输出功率低，同时，方形气孔会导致加成成本高、有效的流通面积小。

基于此，亟需设计一种天然气、EGR和空气的混合器，来降低混合器的进气阻力、提高进气效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种动态涡轮式集成EGR混合器，能够降低进气阻力、提高进气效率。

为实现上述目的，本发明所设计的动态涡轮式集成EGR混合器包括混合器外壳(10)、混合器芯子(20)，所述混合器外壳(10)上设有内腔(11)及与所述内腔(11)连通的EGR废气入口(12)和天然气入口(13)，所述混合器芯子(20)沿所述内腔(11)的轴线方向安装在所述内腔(11)中，所述集成式EGR混合器还包括设置在所述混合器芯子(20)内的进气风扇(30)、传动杆(40)及出气涡轮(50)，所述进气风扇(30)、所述传动杆(40)及所述出气涡轮(50)沿所述轴线方向顺次连接，所述进气风扇(30)设置在所述混合器芯子(20)沿所述轴线方向的一端的空气入口(21)处，所述出气涡轮(50)设置在所述混合器芯子(20)沿所述轴线方向的另一端的混合气体出口(22)处。