內混式大缸徑高氫燃氣發動的製造方法

2023-10-04 11:04:44 1

內混式大缸徑高氫燃氣發動的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種內混式大缸徑高氫燃氣發動機，包括發動機氣缸蓋，發動機氣缸蓋與進氣系統相接，進氣系統包括進氣管內管和進氣管外管，進氣管內、外管上分別設有空氣、燃氣進氣支管，空氣、燃氣進氣支管分別與進氣管內、外管相通，空燃比控制系統包括控制器、混合器內管、混合器外管，混合器內、外管上分別設有空氣、燃氣電動調節閥，空氣、燃氣電動調節閥與控制器相連，進氣系統與空燃比控制系統相接。本發明實現了燃氣與空氣在發動機氣缸外部的完全隔絕，避免了可燃氣體回火、放炮的危險；基於PLC的空燃比控制系統靈敏準確地控制燃氣與空氣進氣量，使機組運行穩定；整機結構簡單，成本低，故障率少，便於維護。
【專利說明】內混式大缸徑高氫燃氣發動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發動機，具體涉及一種內混式大缸徑高氫燃氣發動機。
【背景技術】
[0002]隨著我國能源需求的不斷增長以及化石能源的消耗帶來環境壓力的不斷加劇，非傳統能源和可再生能源的開發利用越來越受到重視，各國國家政策大力扶持節能減排，國內外發動機行業都致力於燃氣發動機的開發，天然氣、瓦斯氣、生物質氣等燃氣電機組產品品種也越來越多。
[0003]燃氣發電機組的關鍵技術是燃氣供給系統和空燃比控制系統，燃氣供給系統按燃氣與空氣混合方式的不同可分為內混式和預混式兩大類。不管哪種混合方式，燃氣與空氣能否按照正確的空燃比進行充分混合，都是關鍵的問題。
[0004]目前市場上的燃氣發動機進氣系統多為預混式。當發動機燃用生物質氣、焦爐煤氣等含氫氣量較高的燃氣時，由於氫氣的燃點較低、燃燒速度較快等性質的影響，發動機極易出現進排氣管回火放炮現象，造成發電機組功率波動，運行不穩定，從而使得高氫燃氣在內燃機領域的利用率降低。另外，還有一種在各缸氣缸蓋進氣支管上安裝電控電磁閥以實現單點噴射的進氣系統，但是這種進氣方式的控制系統較為複雜，並且燃氣與空氣在缸蓋進氣道內混合，並未完全做到在燃燒室內的混合燃燒，仍存在回火隱患。其次，此類發電機多為國外產品，整機成本較高，發動機受電磁閥壽命局限較嚴重。

【發明內容】

[0005]根據以上現有技術中的不足，本發明的目的在於:提供一種進氣系統結構簡單、空燃比控制準確，整機成本低的內混式大缸徑高氫燃氣發動機。
[0006]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0007]內混式大缸徑高氫燃氣發動機，包括發動機氣缸蓋，發動機氣缸蓋與進氣系統相接，進氣系統包括進氣管內管和進氣管外管，進氣管內管設於進氣管外管內部，空氣進氣支管和燃氣進氣支管分別並列設在進氣管內管和進氣管外管同側，空氣進氣支管與進氣管內管相通，燃氣進氣支管與進氣管外管相通，空燃比控制系統包括控制器、混合器內管、混合器外管，混合器內管一端設有空氣電動調節閥，混合器外管一端設有燃氣電動調節閥，空氣電動調節閥和燃氣電動調節閥與控制器相連，空燃比控制系統與進氣系統相接。
[0008]空氣和燃氣分別通過混合器內管和混合器外管流入，在混合器內管與進氣管內管對接的位置設有空氣電動調節閥，在混合器外管與進氣管外管相對接的位置設有燃氣電動調節閥，控制器可以控制空氣電動調節閥和燃氣電動調節閥的開度來調節空燃比，控制精確，空氣和燃氣分別進入進氣系統的進氣管內管和進氣管外管所圍成的兩個完全獨立的空間，在發動機氣缸外完全相互隔絕，避免了可燃氣體回火、放炮的危險，而且進氣系統僅由簡單的管道結構組成，所需成本較低。
[0009]優選地,所述發動機氣缸蓋為四氣門氣缸蓋，氣缸蓋有兩個進氣門和兩個排氣門，兩個進氣門連著各自獨立的進氣道，兩個排氣門先獨立後連體共用一個排氣道，進氣道與排氣道分別設在氣缸蓋兩側，兩個獨立的進氣道可以保證空氣和燃氣進入發動機氣缸前相互隔絕，兩個排氣門共用一個排氣道可以簡化發動機氣缸蓋結構，節省空間及材料。
[0010]優選地，所述發動機氣缸蓋的兩個進氣道分別與空氣進氣支管和燃氣進氣支管對接，保證空氣和燃氣進入發動機氣缸前完全隔離。
[0011]優選地，所述混合器內管與進氣管內管對接，混合器外管與進氣管外管對接，混合器內管與進氣管內管及空氣進氣支管組成空氣流通通道，混合器外管進氣管外管及燃氣進氣支管與相應的內管外壁便圍成了燃氣流通通道，空氣流通通道與燃氣流通通道完全隔絕。
[0012]優選地，所述控制器為PLC控制器，可以通過對空氣電動調節閥和燃氣電動調節閥的開度控制，實現空燃比的精確控制，保證燃氣發動機的正常運行。
[0013]優選地，所述進氣系統和空燃比控制系統採用進氣管連接法蘭和混合器連接法蘭連接，保證了進氣系統和空燃比控制系統連接的密封性，避免空氣混入燃氣通道或者燃氣洩漏，消除安全隱患。
[0014]優選地，所述空氣電動調節閥和燃氣電動調節閥採用電動蝶閥，控制空氣和燃氣的進氣量。
[0015]優選地，所述發動機氣缸蓋上設有溫度傳感器，溫度傳感器與控制器相連，溫度傳感器實時測量發動機氣缸蓋的溫度，並將溫度數據傳輸給控制器，控制器對溫度數據進行分析處理，隨之調節空氣電動調節閥和燃氣電動調節閥的開度，控制空氣和燃氣進氣量。
[0016]本發明工作時，首先根據燃氣氣體成分分析計算空燃比後，將燃氣電動調節閥與空氣電動調節閥預留出適當開度，對空燃比控制系統進行初步調整。此時，空氣通過空氣電動調節閥調整進氣量後進入混合器內管與進氣管內管及空氣進氣支管組成的空氣流通通道，燃氣通過燃氣電動調節閥調整進氣量後進入混合器外管、進氣管外管及燃氣進氣支管與相應的內管外壁圍成的燃氣流通通道，當發動機運行到吸氣衝程時，發動機氣缸蓋上兩進氣門打開，燃氣與空氣分別通過與兩進氣道相連且完全分開的燃氣進氣支管空氣進氣支管進入到發動機氣缸內進行混合燃燒。運行過程中，PLC控制器通過分析發動機氣缸的上溫度傳感器測得的溫度信號，對燃氣電動調節閥和空氣電動調節閥開度進行自動調整，控制空氣和燃氣流量，從而使發動機一直處於合適的空燃比狀況下運行。
[0017]與現有技術相比，本發明所具有以下有益效果:
[0018](I)進氣系統實現了燃氣與空氣在發動機氣缸外部的完全隔絕，在燃燒室內混合燃燒，徹底避免了可燃氣體回火、放炮的危險。
[0019](2)基於PLC的空燃比控制系統可靈敏、準確的控制燃氣與空氣的進氣量，使機組運行及功率輸出穩定。
[0020](3)進氣系統與空燃比控制系統結構簡單，成本低，故障率少，便於維護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發明結構示意圖。
[0022]圖2圖1中本發明A-A剖面圖。
[0023]圖3圖1中本發明B-B剖面圖。[0024]圖中:1、進氣管外管；2、進氣管內管；3、空氣進氣支管；4、燃氣進氣支管；5、進氣管連接法蘭；6、混合器連接法蘭；7、混合器內管；8、混合器外管；9、燃氣電動調節閥；10、空氣電動調節閥；11、發動機氣缸蓋；12、進氣門；13、排氣門。
【具體實施方式】:
[0025]下面結合附圖對本發明實施例進行進一步說明。
[0026]參見圖1至圖3，本實施例所述內混式大缸徑高氫燃氣發動機包括發動機氣缸蓋11，發動機氣缸蓋11與進氣系統相接，進氣系統包括進氣管內管2和進氣管外管1，進氣管內管2設於進氣管外管I內部，空氣進氣支管3和燃氣進氣支管4分別並列設在進氣管內管2和進氣管外管I同側，空氣進氣支管3與進氣管內管2相通，燃氣進氣支管4與進氣管外管I相通，空燃比控制系統包括控制器、混合器內管7、混合器外管8，混合器內管7 —端設有空氣電動調節閥10，混合器外管8 一端設有燃氣電動調節閥9，空氣電動調節閥10和燃氣電動調節閥9與控制器相連，空燃比控制系統與進氣系統相接。圖1中虛線箭頭表示空氣流動方向，實線箭頭表示燃氣流動方向。
[0027]其中，發動機氣缸蓋11為四氣門氣缸蓋，發動機氣缸蓋11有兩個進氣門12和兩個排氣門13，兩個進氣門12連著各自獨立的進氣道，兩個排氣門13先獨立後連體共用一個排氣道，進氣道與排氣道分別設在氣缸蓋兩側，兩個獨立的進氣道可以保證空氣和燃氣進入發動機氣缸前相互隔絕，兩個排氣門13共用一個排氣道可以簡化發動機氣缸蓋11結構，節省空間及材料；發動機氣缸蓋11的兩個進氣道分別與空氣進氣支管3和燃氣進氣支管4對接，保證空氣和燃氣進入發動機氣缸前完全隔離；混合器內管7與進氣管內管2對接，混合器外管8與進氣管外管I對接，混合器內管7與進氣管內管2及空氣進氣支管3組成了空氣流通通道，混合器外管8、進氣管外管I及燃氣進氣支管4與相應的內管外壁便圍成了燃氣流通通道，空氣流通通道與燃氣流通通道完全隔絕；控制器為PLC控制器，可以通過對空氣電動調節閥10和燃氣電動調節閥9的開度控制，實現空燃比的精確控制；進氣系統和空燃比控制系統採用進氣管連接法蘭5和混合器連接法蘭6連接，保證了進氣系統和空燃比控制系統連接的密封性，避免空氣混入燃氣通道或者燃氣洩漏，消除安全隱患；空氣電動調節閥10和燃氣電動調節閥9採用電動蝶閥，控制空氣和燃氣的進氣量；發動機氣缸蓋11上設有溫度傳感器，溫度傳感器與控制器相連，溫度傳感器實時測量發動機氣缸蓋11的溫度，並將溫度數據傳輸給控制器，控制器對溫度數據進行分析處理，隨之調節空氣電動調節閥10和燃氣電動調節閥9的開度，控制空氣和燃氣進氣量。
[0028]本發明實施例工作過程如下:
[0029]首先根據燃氣氣體成分分析計算空燃比後，將燃氣電動調節閥9與空氣電動調節閥10預留出適當開度，對空燃比控制系統進行初步調整。此時，空氣通過空氣電動調節閥10調整進氣量後進入混合器內管7與進氣管內管2及空氣進氣支管3組成的空氣流通通道，燃氣通過燃氣電動調節閥9調整進氣量後進入混合器外管8、進氣管外管I及燃氣進氣支管4與相應的內管外壁圍成的燃氣流通通道，當發動機運行到吸氣衝程時，發動機氣缸蓋上兩進氣門12打開，燃氣與空氣分別通過與兩進氣道相連且完全分開的燃氣進氣支管4與空氣進氣支管3進入到發動機氣缸內進行混合燃燒，燃燒後的尾氣經由排氣門13排出。運行過程中，PLC控制器通過分析發動機氣缸蓋11上溫度傳感器測得的溫度信號，對燃氣電動調節閥9和空氣電動調節閥10開度進行自動調整，控制空氣和燃氣流量，從而使發動機一直處於合適的空燃比狀況下運行。
[0030]本發明內混式大缸徑高氫燃氣發動機，做到了燃氣與空氣在氣缸外的完全隔絕，徹底避免了燃氣回火的危險，適合燃用生物質氣、焦爐煤氣、發生爐煤氣、蘭炭氣等含氫氣量較高的易燃易爆氣體，系統結構簡單，成本低，故障率少，便於維護。
【權利要求】
1.一種內混式大缸徑高氫燃氣發動機，包括發動機氣缸蓋(11)，其特徵在於，發動機氣缸蓋與進氣系統相接，進氣系統包括進氣管內管(2)和進氣管外管(1)，進氣管內管(2)設於進氣管外管(I)內部，空氣進氣支管(3)和燃氣進氣支管(4)分別並列設在進氣管內管(2)和進氣管外管(I)同側，空氣進氣支管(3)與進氣管內管(2)相通，燃氣進氣支管(4)與進氣管外管(I)相通，空燃比控制系統包括控制器、混合器內管(7)、混合器外管(8)，混合器內管(7)—端設有空氣電動調節閥(10)，混合器外管(8)—端設有燃氣電動調節閥(9)，空氣電動調節閥(10)和燃氣電動調節閥(9)與控制器相連，空燃比控制系統與進氣系統相接。
2.根據權利要求1所述的內混式大缸徑高氫燃氣發動機，其特徵在於，所述發動機氣缸蓋(11)為四氣門氣缸蓋，發動機氣缸蓋(11)上有兩個進氣門(12 )和兩個排氣門(13 )，兩個進氣門(12)連著各自獨立的進氣道，兩個排氣門(13)先獨立後連體共用一個排氣道，進氣道與排氣道分別設在氣缸蓋兩側。
3.根據權利要求2所述的內混式大缸徑高氫燃氣發動機，其特徵在於，所述發動機氣缸蓋的兩個進氣道分別與空氣進氣支管(3)和燃氣進氣支管(4)對接。
4.根據權利要求1所述的內混式大缸徑高氫燃氣發動機，其特徵在於，所述混合器內管(7 )與進氣管內管(2 )對接，混合器外管(8 )與進氣管外管(I)對接。
5.根據權利要求1、2或4所述的內混式大缸徑高氫燃氣發動機，其特徵在於，所述控制器為PLC控制器。
6.根據權利要求1所述的內混式大缸徑高氫燃氣發動機，其特徵在於，所述進氣系統和空燃比控制系統採用進氣管連接法蘭(5)和混合器連接法蘭(6)連接。
7.根據權利要求1所述的內混式大缸徑高氫燃氣發動機，其特徵在於，所述空氣電動調節閥(10 )和燃氣電動調節閥(9 )均採用電動蝶閥。
8.根據權利要求1所述的內混式大缸徑高氫燃氣發動機，其特徵在於，所述發動機氣缸蓋(11)上設有溫度傳感器，溫度傳感器與控制器相連。
【文檔編號】F02B43/10GK103452651SQ201310419934
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月16日 優先權日:2013年9月16日
【發明者】李宗立, 李冬梅, 高緒偉, 梁傑輝, 趙見祥, 劉健, 張偉, 董玉振 申請人:淄博淄柴新能源有限公司