用于内燃发动机的气体混合器及气体燃料内燃发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开整体上涉及一种用于内燃发动机的气体混合器，更具体地涉及用于混合气体燃料和空气的气体燃料内燃发动机的气体混合器。
【背景技术】
[0002]气体燃料内燃发动机(也称气体发动机)是依靠如丙烷、天然气、掩埋气体、煤气以及沼气的气体燃料运行的内燃发动机。
[0003]气体混合器流体连接到气体燃料内燃发动机的燃烧单元以提供用于点火的气体燃料和空气的混合物。气体混合器是用于混合具有所需的空气燃料比(AFR)的气体燃料和空气，使得气体燃料内燃发动机在期望的工作范围内运行。
[0004]例如，DE 4137573A1公开了一种在燃烧发动机中混合气体和空气的文氏管混合器。文氏管混合器可具有带文丘里管形状的轮廓的中心管。气体燃料可通过靠近文丘里管压缩部分的圆周槽进入中心管。圆柱对称位移主体可以被轴向地重新定位并且可以具有锥形横截面。位移主体的轴向位移可导致在可能的AFR的预定范围内调整空气流动和/或气体燃料的流动。
[0005]为了有利于具有不相等的热值的不同气体燃料类型的气体燃料内燃发动机的运行，气体混合器必须提供多种AFR。例如，在正常参考条件下依靠具有93MJ/m3的高热值的丙烷运行的气体燃料内燃发动机可以供应空气燃料混合物，空气燃料混合物具有AFR，该AFR低于提供到气体燃料内燃发动机的空气燃料混合物的AFR，气体燃料内燃发动机在正常参考条件下依靠热值低于8.5MJ/m3的贫气运行。
[0006]当改变具有不同的热值的气体燃料类型之间的气体燃料内燃发动机的运行时，根据所述的热值之间的差值，如果AFR超过可能的AFR的预定范围，那么必须改变气体混合器内的位移主体。
[0007]本公开的目的是至少部分地改进或克服现有系统的一个或多个方面。
【实用新型内容】
[0008]根据本公开的一个方面，一种用于混合气体燃料和空气的气体燃料内燃发动机的气体混合器可以包括:沿中心纵向轴线延伸的导向通道，导向通道包括围绕中心纵向轴线圆柱对称的内通道壁。气体混合器还可以包括设置在导向通道内的位移主体，位移主体是围绕中心纵向轴线圆柱对称的且能够旋转移动。
[0009]根据本公开的另一方面，一种气体燃料内燃发动机可以包括:用于提供进入的空气的空气入口 ；用于提供气体燃料的燃料源，以及本文示例性公开的气体混合器。气体混合器可以流体连接到空气入口和燃料源，并可以被配置为提供具有预定的空气燃料比的气体燃料和空气的混合物。
[0010]本公开的其他特征和方面将从以下说明和附图中变得显而易见。
【附图说明】
[0011]图1示出了示例性公开的气体燃料内燃发动机的示意图；
[0012]图2是图1所示的示例性公开的气体燃料内燃发动机的气体混合器的侧视图；
[0013]图3是图2所示的示例性公开的气体混合器的前视图；
[0014]图4是图2所示的示例性公开的壳体的截面图；
[0015]图5是图2所不的不例性公开的壳体的另一个截面图；
[0016]图6是图2所示的示例性公开的位移主体的等距视图；
[0017]图7是图2所示的示例性公开的位移主体的正视图；
[0018]图8是图2所示的示例性公开的位移主体的截面图；
[0019]图9是图2所示的示例性公开的位移主体的另一个截面图；
[0020]图10是图2所示的示例性公开的气体混合器的截面图；
[0021]图11是图2所示的示例性公开的气体混合器的另一个截面图；
[0022]图12是图1所示的另一个示例性公开的气体混合器的侧视图；以及
[0023]图13是说明图1所示的示例性公开的气体混合器的运行的坐标系统。
【具体实施方式】
[0024]以下是本公开的示例性实施例的详细说明。其中所描述的和附图中所示的示例性实施例意在教导本公开的原理，使本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中实施和使用本公开并且用于许多不同的应用。因此，示例性实施例并非意在并且也不应被认为是限制本实用新型保护的范围的描述。相反，保护的范围应当由所附权利要求限定。
[0025]本公开可以部分地基于这样的认识:一种气体混合器包括导向通道的圆柱不对称的内通道壁和设置在导向通道内的圆柱不对称的位移主体，该气体混合器可有利于在更宽范围内调整气流和气体燃料流，以在更宽范围内调整AFR。即，同一位移主体可以用于许多具有不同的特定的热值的气体燃料类型，并且需要气体燃料内燃发动机使用不同AFR进行运行。
[0026]本公开还可以部分地基于这样的认识:一种气体混合器包括导向通道的圆柱不对称的内通道壁和设置在导向通道内的圆柱不对称的位移主体，该气体混合器可以通过利用单独的调整单元有利于同步调整气流和气体燃料流。此外，当使用单独的调整单元时，位移主体的位移通过利用单独的可移动的构件，即位移主体，引起对气流和气体燃料流的直接调整。
[0027]本公开可以还基于这样的认识:一种气体混合器包括导向通道的圆柱不对称的内通道壁和设置在导向通道内的圆柱不对称的位移主体，该气体混合器可利于调整在气体燃料内燃发动机的运行期间空气通道的横截面区域，以使空气通道两端的压降最小化。
[0028]现在参考附图，图1示出气体燃料内燃发动机I的示例性实施例。气体燃料内燃发动机I可以包括未显示的特征，例如燃料系统、空气系统、冷却系统、外围部分、动力传动部件等等。为了本公开的目的，气体燃料内燃发动机I被认为是四冲程气体燃料内燃发动机。然而本领域的技术人员将认识到的是，气体燃料内燃发动机I可以是将利用气体混合器的任何类型的发动机(例如涡轮机、双燃料机、气体燃料机等)。此外，气体燃料内燃发动机I可以是任何尺寸并具有任何数量的汽缸，和任何构造(例如，“V”、同轴、径向等)。气体燃料内燃发动机I可以用于驱动任何机器或其他装置，包括机车应用装置、公路卡车或车辆、非公路两用卡车或机器、推土设备、发电机、航空航天应用装置、海运应用装置、海上应用装置、泵、固定设备、或其他发动机驱动的应用装置。
[0029]参照图1，气体燃料内燃发动机I基本上适合于任何应用，其中需要内部燃烧动力源，并且尤其适用于如下应用:其中需要限制例如合物的某些污染物的排放。
[0030]气体燃料内燃发动机I包括发动机缸体2、提供用于燃烧燃料的至少一个燃烧室6的至少一个汽缸4、活塞8、以及通过连杆12将活塞8与曲轴10连接。活塞8被配置在汽缸4内作往复运动。
[0031]气体燃料内燃发动机I还包括空气-燃料供应系统14，空气-燃料供应系统14包含燃料源16、空气入口 18、气体混合器20、进气歧管22、进气阀24、以及进气通道26。进气阀24流体连接到燃烧室6。进气阀24被配置为使得压缩的增压空气和/或压缩的增压空气和气体燃料的混合物能够喷射到燃烧室6内。在燃烧气体混合物之后，将排气通过排气阀28从燃烧室6排放出来，并进入到排气出口通道30，该排气可以流体连接到用于处理排气的相关联的排气系统32，例如，降低污染物排放的催化装置。排气阀28也流体