CN203584570U - 内混式大缸径高氢燃气发动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种内混式大缸径高氢燃气发动机，包括发动机气缸盖，发动机气缸盖与进气系统相接，进气系统包括进气管内管和进气管外管，进气管内、外管上分别设有空气、燃气进气支管，空气、燃气进气支管分别与进气管内、外管相通，空燃比控制系统包括控制器、混合器内管、混合器外管，混合器内、外管上分别设有空气、燃气电动调节阀，空气、燃气电动调节阀与控制器相连，进气系统与空燃比控制系统相接。本实用新型实现了燃气与空气在发动机气缸外部的完全隔绝，避免了可燃气体回火、放炮的危险；基于PLC的空燃比控制系统灵敏准确地控制燃气与空气进气量，使机组运行稳定；整机结构简单，成本低，故障率少，便于维护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发动机，具体涉及一种内混式大缸径高氢燃气发动机。
背景技术
随着我国能源需求的不断增长以及化石能源的消耗带来环境压力的不断加剧，非传统能源和可再生能源的开发利用越来越受到重视，各国国家政策大力扶持节能减排，国内外发动机行业都致力于燃气发动机的开发，天然气、瓦斯气、生物质气等燃气电机组产品品种也越来越多。
燃气发电机组的关键技术是燃气供给系统和空燃比控制系统，燃气供给系统按燃气与空气混合方式的不同可分为内混式和预混式两大类。不管哪种混合方式，燃气与空气能否按照正确的空燃比进行充分混合，都是关键的问题。
目前市场上的燃气发动机进气系统多为预混式。当发动机燃用生物质气、焦炉煤气等含氢气量较高的燃气时，由于氢气的燃点较低、燃烧速度较快等性质的影响，发动机极易出现进排气管回火放炮现象，造成发电机组功率波动，运行不稳定，从而使得高氢燃气在内燃机领域的利用率降低。另外，还有一种在各缸气缸盖进气支管上安装电控电磁阀以实现单点喷射的进气系统，但是这种进气方式的控制系统较为复杂，并且燃气与空气在缸盖进气道内混合，并未完全做到在燃烧室内的混合燃烧，仍存在回火隐患。其次，此类发电机多为国外产品，整机成本较高，发动机受电磁阀寿命局限较严重。
实用新型内容
根据以上现有技术中的不足，本实用新型的目的在于：提供一种进气系统结构简单、空燃比控制准确，整机成本低的内混式大缸径高氢燃气发动机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
内混式大缸径高氢燃气发动机，包括发动机气缸盖，发动机气缸盖与进气系统相接，进气系统包括进气管内管和进气管外管，进气管内管设于进气管外管内部，空气进气支管和燃气进气支管分别并列设在进气管内管和进气管外管同侧，空气进气支管与进气管内管相通，燃气进气支管与进气管外管相通，空燃比控制系统包括控制器、混合器内管、混合器外管，混合器内管一端设有空气电动调节阀，混合器外管一端设有燃气电动调节阀，空气电动调节阀和燃气电动调节阀与控制器相连，空燃比控制系统与进气系统相接。
空气和燃气分别通过混合器内管和混合器外管流入，在混合器内管与进气管内管对接的位置设有空气电动调节阀，在混合器外管与进气管外管相对接的位置设有燃气电动调节阀，控制器可以控制空气电动调节阀和燃气电动调节阀的开度来调节空燃比，控制精确，空气和燃气分别进入进气系统的进气管内管和进气管外管所围成的两个完全独立的空间，在发动机气缸外完全相互隔绝，避免了可燃气体回火、放炮的危险，而且进气系统仅由简单的管道结构组成，所需成本较低。
优选地，所述发动机气缸盖为四气门气缸盖，气缸盖有两个进气门和两个排气门，两个进气门连着各自独立的进气道，两个排气门先独立后连体共用一个排气道，进气道与排气道分别设在气缸盖两侧，两个独立的进气道可以保证空气和燃气进入发动机气缸前相互隔绝，两个排气门共用一个排气道可以简化发动机气缸盖结构，节省空间及材料。
优选地，所述发动机气缸盖的两个进气道分别与空气进气支管和燃气进气支管对接，保证空气和燃气进入发动机气缸前完全隔离。
优选地，所述混合器内管与进气管内管对接，混合器外管与进气管外管对接，混合器内管与进气管内管及空气进气支管组成空气流通通道，混合器外管进气管外管及燃气进气支管与相应的内管外壁便围成了燃气流通通道，空气流通通道与燃气流通通道完全隔绝。
优选地，所述控制器为PLC控制器，可以通过对空气电动调节阀和燃气电动调节阀的开度控制，实现空燃比的精确控制，保证燃气发动机的正常运行。
优选地，所述进气系统和空燃比控制系统采用进气管连接法兰和混合器连接法兰连接，保证了进气系统和空燃比控制系统连接的密封性，避免空气混入燃气通道或者燃气泄漏，消除安全隐患。
优选地，所述空气电动调节阀和燃气电动调节阀采用电动蝶阀，控制空气和燃气的进气量。
优选地，所述发动机气缸盖上设有温度传感器，温度传感器与控制器相连，温度传感器实时测量发动机气缸盖的温度，并将温度数据传输给控制器，控制器对温度数据进行分析处理，随之调节空气电动调节阀和燃气电动调节阀的开度，控制空气和燃气进气量。
本实用新型工作时，首先根据燃气气体成分分析计算空燃比后，将燃气电动调节阀与空气电动调节阀预留出适当开度，对空燃比控制系统进行初步调整。此时，空气通过空气电动调节阀调整进气量后进入混合器内管与进气管内管及空气进气支管组成的空气流通通道，燃气通过燃气电动调节阀调整进气量后进入混合器外管、进气管外管及燃气进气支管与相应的内管外壁围成的燃气流通通道，当发动机运行到吸气冲程时，发动机气缸盖上两进气门打开，燃气与空气分别通过与两进气道相连且完全分开的燃气进气支管空气进气支管进入到发动机气缸内进行混合燃烧。运行过程中，PLC控制器通过分析发动机气缸的上温度传感器测得的温度信号，对燃气电动调节阀和空气电动调节阀开度进行自动调整，控制空气和燃气流量，从而使发动机一直处于合适的空燃比状况下运行。
与现有技术相比，本实用新型所具有以下有益效果：
（1）进气系统实现了燃气与空气在发动机气缸外部的完全隔绝，在燃烧室内混合燃烧，彻底避免了可燃气体回火、放炮的危险。
（2）基于PLC的空燃比控制系统可灵敏、准确的控制燃气与空气的进气量，使机组运行及功率输出稳定。
（3）进气系统与空燃比控制系统结构简单，成本低，故障率少，便于维护。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2图1中本实用新型A-A剖面图。
图3图1中本实用新型B-B剖面图。
图中：1、进气管外管；2、进气管内管；3、空气进气支管；4、燃气进气支管；5、进气管连接法兰；6、混合器连接法兰；7、混合器内管；8、混合器外管；9、燃气电动调节阀；10、空气电动调节阀；11、发动机气缸盖；12、进气门；13、排气门。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型实施例进行进一步说明。
参见图1至图3，本实施例所述内混式大缸径高氢燃气发动机包括发动机气缸盖11，发动机气缸盖11与进气系统相接，进气系统包括进气管内管2和进气管外管1，进气管内管2设于进气管外管1内部，空气进气支管3和燃气进气支管4分别并列设在进气管内管2和进气管外管1同侧，空气进气支管3与进气管内管2相通，燃气进气支管4与进气管外管1相通，空燃比控制系统包括控制器、混合器内管7、混合器外管8，混合器内管7一端设有空气电动调节阀10，混合器外管8一端设有燃气电动调节阀9，空气电动调节阀10和燃气电动调节阀9与控制器相连，空燃比控制系统与进气系统相接。图1中虚线箭头表示空气流动方向，实线箭头表示燃气流动方向。
其中，发动机气缸盖11为四气门气缸盖，发动机气缸盖11有两个进气门12和两个排气门13，两个进气门12连着各自独立的进气道，两个排气门13先独立后连体共用一个排气道，进气道与排气道分别设在气缸盖两侧，两个独立的进气道可以保证空气和燃气进入发动机气缸前相互隔绝，两个排气门13共用一个排气道可以简化发动机气缸盖11结构，节省空间及材料；发动机气缸盖11的两个进气道分别与空气进气支管3和燃气进气支管4对接，保证空气和燃气进入发动机气缸前完全隔离；混合器内管7与进气管内管2对接，混合器外管8与进气管外管1对接，混合器内管7与进气管内管2及空气进气支管3组成了空气流通通道，混合器外管8、进气管外管1及燃气进气支管4与相应的内管外壁便围成了燃气流通通道，空气流通通道与燃气流通通道完全隔绝；控制器为PLC控制器，可以通过对空气电动调节阀10和燃气电动调节阀9的开度控制，实现空燃比的精确控制；进气系统和空燃比控制系统采用进气管连接法兰5和混合器连接法兰6连接，保证了进气系统和空燃比控制系统连接的密封性，避免空气混入燃气通道或者燃气泄漏，消除安全隐患；空气电动调节阀10和燃气电动调节阀9采用电动蝶阀，控制空气和燃气的进气量；发动机气缸盖11上设有温度传感器，温度传感器与控制器相连，温度传感器实时测量发动机气缸盖11的温度，并将温度数据传输给控制器，控制器对温度数据进行分析处理，随之调节空气电动调节阀10和燃气电动调节阀9的开度，控制空气和燃气进气量。
本实用新型实施例工作过程如下：
首先根据燃气气体成分分析计算空燃比后，将燃气电动调节阀9与空气电动调节阀10预留出适当开度，对空燃比控制系统进行初步调整。此时，空气通过空气电动调节阀10调整进气量后进入混合器内管7与进气管内管2及空气进气支管3组成的空气流通通道，燃气通过燃气电动调节阀9调整进气量后进入混合器外管8、进气管外管1及燃气进气支管4与相应的内管外壁围成的燃气流通通道，当发动机运行到吸气冲程时，发动机气缸盖上两进气门12打开，燃气与空气分别通过与两进气道相连且完全分开的燃气进气支管4与空气进气支管3进入到发动机气缸内进行混合燃烧，燃烧后的尾气经由排气门13排出。运行过程中，PLC控制器通过分析发动机气缸盖11上温度传感器测得的温度信号，对燃气电动调节阀9和空气电动调节阀10开度进行自动调整，控制空气和燃气流量，从而使发动机一直处于合适的空燃比状况下运行。
本实用新型内混式大缸径高氢燃气发动机，做到了燃气与空气在气缸外的完全隔绝，彻底避免了燃气回火的危险，适合燃用生物质气、焦炉煤气、发生炉煤气、兰炭气等含氢气量较高的易燃易爆气体，系统结构简单，成本低，故障率少，便于维护。
Claims (8)
1.一种内混式大缸径高氢燃气发动机，包括发动机气缸盖（11），其特征在于，发动机气缸盖与进气系统相接，进气系统包括进气管内管（2）和进气管外管（1），进气管内管（2）设于进气管外管（1）内部，空气进气支管（3）和燃气进气支管（4）分别并列设在进气管内管（2）和进气管外管（1）同侧，空气进气支管（3）与进气管内管（2）相通，燃气进气支管（4）与进气管外管（1）相通，空燃比控制系统包括控制器、混合器内管（7）、混合器外管（8），混合器内管（7）一端设有空气电动调节阀（10），混合器外管（8）一端设有燃气电动调节阀（9），空气电动调节阀（10）和燃气电动调节阀（9）与控制器相连，空燃比控制系统与进气系统相接。
2.根据权利要求1所述的内混式大缸径高氢燃气发动机，其特征在于，所述发动机气缸盖（11）为四气门气缸盖，发动机气缸盖（11）上有两个进气门（12）和两个排气门（13），两个进气门（12）连着各自独立的进气道，两个排气门（13）先独立后连体共用一个排气道，进气道与排气道分别设在气缸盖两侧。
3.根据权利要求2所述的内混式大缸径高氢燃气发动机，其特征在于，所述发动机气缸盖的两个进气道分别与空气进气支管（3）和燃气进气支管（4）对接。
4.根据权利要求1所述的内混式大缸径高氢燃气发动机，其特征在于，所述混合器内管（7）与进气管内管（2）对接，混合器外管（8）与进气管外管（1）对接。
5.根据权利要求1、2或4所述的内混式大缸径高氢燃气发动机，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。
6.根据权利要求1所述的内混式大缸径高氢燃气发动机，其特征在于，所述进气系统和空燃比控制系统采用进气管连接法兰（5）和混合器连接法兰（6）连接。
7.根据权利要求1所述的内混式大缸径高氢燃气发动机，其特征在于，所述空气电动调节阀（10）和燃气电动调节阀（9）均采用电动蝶阀。
8.根据权利要求1所述的内混式大缸径高氢燃气发动机，其特征在于，所述发动机气缸盖（11）上设有温度传感器，温度传感器与控制器相连。
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2013
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