天然氣發(fā)動機進氣道的制作方法
【專利摘要】一種天然氣發(fā)動機進氣道，包括車身、氣道、整體天然氣發(fā)動機、燃氣噴射器、整體車架和渦輪增壓器，所述氣道的前半段為漸縮加速段，其內(nèi)徑由前到后逐漸減小，氣道的后半段為螺旋氣道段，其內(nèi)表面為螺旋形。有益效果在于：采用所述漸縮加速進氣道及所述螺旋進氣道組成的所述機械加速器，通過的氣流有旋流和切流兩部分組成，及采用所述渦輪增壓器，加速了氣體流動，通氣流暢，使得燃氣和空氣更加充分，增加了天然氣發(fā)動機的動力性和燃氣利用率。
【專利說明】
天然氣發(fā)動機進氣道
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于發(fā)動機領(lǐng)域，具體設及一種天然氣發(fā)動機的進氣道。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，而人們長期W來通用的"天然氣"的定 義，是從能量角度出發(fā)的狹義定義。其是指天然蘊藏于地層中的控類和非控類氣體的混合 物。在石油地質(zhì)學中，通常指油田氣和氣田氣。其組成W控類為主，并含有非控氣體。天然氣 具有很多優(yōu)點和用途。其廣泛的運用在各行各業(yè)及人民的日常生活中。諸如天然氣發(fā)動機， 其W天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優(yōu)點。但是，目前存在的天然氣發(fā)動 機由于進氣道的原因，導致天然氣的燃燒速率較低，進而產(chǎn)生的動能不足、燃氣利用率低等 等缺點。天然氣是不可再生資源，因此最大程度上提高其利用率迫在眉睫。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、燃氣 利用率高的天然氣發(fā)動機進氣道。
[0004] 本實用新型通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：
[0005] -種天然氣發(fā)動機進氣道，包括車身、氣道、整體天然氣發(fā)動機、燃氣噴射器、整體 車架和滿輪增壓器，所述氣道的前半段為漸縮加速段，其內(nèi)徑由前到后逐漸減小，氣道的后 半段為螺旋氣道段，其內(nèi)表面為螺旋形。
[0006] 上述結(jié)構(gòu)中，天然氣從所述天然氣儲存瓶匯集到所述主燃氣管道，天然氣順著所 述主燃氣管道通過所述進氣道，其通過所述空氣濾清器對天然氣進行過濾，保證其純凈，通 過所述滿輪增壓器，保證其通入壓力足夠，通過所述中冷器對燃氣進行降溫，所述進氣節(jié)流 閥控制通過流量，所述機械加速器對燃氣進行機械加速，最后進入所述天然氣發(fā)動機，產(chǎn)生 動力，排出的廢棄經(jīng)過所述=元催化轉(zhuǎn)換器過濾后排出。
[0007] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述螺旋氣道段的上部為滿流形成區(qū)。
[000引為了進一步提高燃氣利用效率，所述滿流形成區(qū)的半徑為4mm。
[0009] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述滿流形成區(qū)的半徑為4mm。
[0010] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述滿流形成區(qū)軸向長度為22.66mm。
[0011] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述螺旋氣道段的螺旋形的內(nèi)表面的螺旋角為 30。。
[0012] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述車身與所述整體車架通過馴釘緊固連接，所 述整體車架與所述天然氣發(fā)動機通過螺栓緊固連接。
[0013] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述天然氣發(fā)動機與所述燃氣噴射器通過固定連 接，所述燃氣噴射器與所述進氣道通過固定連接。
[0014] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述車輪與所述整體車架通過螺栓緊固連接，所 述整體車架與所述主燃氣管道通過卡扣連接。
[0015] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述天然氣儲存瓶與所述天然氣儲存瓶閥口通過 絲扣固定連接，所述天然氣儲存瓶閥口與所述次燃氣管道通過絲扣固定連接。
[0016] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述次燃氣管道與所述主燃氣管道通過=通固定 連接，所述漸縮加速進氣道與所述螺旋進氣道連接。
[0017] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述排氣歧管與所述天然氣發(fā)動機通過絲扣固定 連接，所述天然氣發(fā)動機與所述進氣歧管通過絲扣固定連接。
[0018] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述機械加速器與所述進氣節(jié)流閥通過通氣管固 定連接，所述中冷器與所述滿輪增壓器通過通氣管固定連接。
[0019] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述增壓壓力控制電磁閥與所述滿輪增壓器通過 通氣管固定連接，所述=元催化轉(zhuǎn)換器與所述廢氣節(jié)流閥通過通氣管固定連接。
[0020] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述空氣濾清器與所述滿輪增壓器通過通氣管固 定連接，所述滿輪增壓器與所述排氣歧管通過通氣管固定連接。
[0021] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述螺旋氣道段的后端設有球閥，所述球閥包括 密封球、圓臺孔座和彈黃，所述圓臺孔座套裝在所述螺旋氣道段的內(nèi)表面，圓臺孔座的圓臺 孔的前端的內(nèi)徑小于后端的內(nèi)徑，所述密封球設置在所述圓臺孔上，所述密封球的直徑小 于圓臺孔的后端的內(nèi)徑且大于圓臺孔的前端內(nèi)徑，所述密封球和螺旋氣道段之間設有彈 黃。
[0022] 有益效果在于:采用所述漸縮加速進氣道及所述螺旋進氣道組成的所述機械加速 器，通過的氣流有旋流和切流兩部分組成，及采用所述滿輪增壓器，加速了氣體流動，使得 燃氣和空氣更加充分、通氣流楊，增加了天然氣發(fā)動機的動力性和燃氣利用率。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本實用新型所述新型天然氣發(fā)動機進氣道的主視圖；
[0024] 圖2是本實用新型所述新型天然氣發(fā)動機進氣道的總體分布圖；
[0025] 圖3是本實用新型所述新型天然氣發(fā)動機進氣道的天然氣儲存瓶氣閥截面剖視 圖；
[0026] 圖4是本實用新型所述新型天然氣發(fā)動機進氣道的局部放大圖。
[0027] 1、車身；2、天然氣發(fā)動機;3、燃氣噴射器;4、車輪;5、進氣道;6、主燃氣管道;7、天 然氣儲存瓶;8、天然氣儲存瓶閥口；9、次燃氣管道;10、整體車架；11、增壓壓力控制電磁閥； 12、排氣歧管；13、進氣歧管；14、機械加速器；15、進氣節(jié)流閥；16、空氣濾清器；17、中冷器； 18、=元催化轉(zhuǎn)換器；19、廢氣節(jié)流閥；20、滿輪增壓器;21、漸縮加速進氣道;22、螺旋進氣 道。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明：
[0029] 如圖1-圖4所示，參見圖1和圖2,一種天然氣發(fā)動機進氣道，包括氣道、車身1、整體 天然氣發(fā)動機2、燃氣噴射器3、整體車架10和滿輪增壓器20,所述氣道的前半段為漸縮加速 段，其內(nèi)徑由前到后逐漸減小，氣道的后半段為螺旋氣道段，其內(nèi)表面為螺旋形。所述螺旋 氣道段的上部為滿流形成區(qū)，滿流形成區(qū)的半徑為4mm，其軸向長度為22.66mm，所述螺旋氣 道段的螺旋形的內(nèi)表面的螺旋角為30°。
[0030]車身1安裝在所述整體車架10上而支承車身1的整體結(jié)構(gòu)，所述整體車架10頂部設 置有所述天然氣發(fā)動機2,其將天然氣轉(zhuǎn)化為動力。所述整體車架10設置有車輪4。所述整體 車架10內(nèi)部的兩側(cè)設置有天然氣儲存瓶7,其存儲有高壓天然氣。所述天然氣儲存瓶7端部 設置有天然氣儲存瓶氣閥8,其控制天然氣流動。所述整體車架10上表面設置有主燃氣管道 6和次燃氣管道9。所述主燃氣管道6和次燃氣管道9輸送天然氣到達所述進氣道5。所述天然 氣發(fā)動機2頂部設置有所述燃氣噴射器3及進氣道5。所述主燃氣管道6連著空氣濾清器16而 對天然氣進行過濾，從而保證天然氣純凈。所述天然氣發(fā)動機2上方分布著進氣節(jié)流閥15、 進氣歧管13和機械加速器14。所述天然氣發(fā)動機2下方分布著排氣歧管12、廢氣節(jié)流閥19和 所述滿輪增壓器20,其對天然氣進行加壓及廢氣排放。所述天然氣發(fā)動機2外側(cè)設置有增壓 壓力控制電磁閥11、中冷器17和=元催化轉(zhuǎn)換器18,其對燃氣進行處理。所述天然氣發(fā)動機 2上面設置有機械加速器14,其對燃氣最后的處理。所述機械加速器14包括漸縮加速進氣道 21及螺旋進氣道22。
[0031 ]上述結(jié)構(gòu)中，天然氣從所述天然氣儲存瓶7匯集到所述主燃氣管道6，天然氣順著 所述主燃氣管道6、進氣道5流動。并且所述空氣濾清器16對天然氣進行過濾，保證其純凈。 并且所述滿輪增壓器20,保證主燃氣管道6、進氣道5通入壓力足夠。所述中冷器17對燃氣進 行降溫。所述進氣節(jié)流閥15控制通過流量。所述機械加速器14對燃氣進行機械加速后流入 所述天然氣發(fā)動機2,燃燒產(chǎn)生動力。燃燒后的廢氣經(jīng)過所述=元催化轉(zhuǎn)換器18過濾后排 出。
[0032] 為了進一步提高燃氣利用效率，所述車身1與所述整體車架10通過馴釘固定連接。 所述整體車架10與所述天然氣發(fā)動機2通過螺栓固定連接，所述天然氣發(fā)動機2與所述燃氣 噴射器3固定連接。所述燃氣噴射器3與所述進氣道5固定連接，所述車輪4與所述整體車架 10通過螺栓固定連接，所述整體車架10與所述主燃氣管道6通過卡扣連接，所述天然氣儲存 瓶7與所述天然氣儲存瓶閥口 8通過絲扣固定連接，所述天然氣儲存瓶閥口 8與所述次燃氣 管道9通過絲扣固定連接，所述次燃氣管道9與所述主燃氣管道6通過=通固定連接，所述漸 縮加速進氣道21與所述螺旋進氣道22連接，所述排氣歧管12與所述天然氣發(fā)動機2通過絲 扣固定連接，所述天然氣發(fā)動機2與所述進氣歧管13通過絲扣固定連接，所述機械加速器14 與所述進氣節(jié)流閥15通過通氣管固定連接，所述中冷器17與所述滿輪增壓器20通過通氣管 固定連接，所述增壓壓力控制電磁閥11與所述滿輪增壓器20通過通氣管固定連接，所述= 元催化轉(zhuǎn)換器18與所述廢氣節(jié)流閥19通過通氣管固定連接，所述空氣濾清器16與所述滿輪 增壓器20通過通氣管固定連接，所述滿輪增壓器20與所述排氣歧管12通過通氣管固定連 接。
[0033] (圖中未示出）所述螺旋氣道段的后端設有球閥，所述球閥包括密封球、圓臺孔座 和彈黃，所述圓臺孔座套裝在所述螺旋氣道段的內(nèi)表面，圓臺孔座的圓臺孔的前端的內(nèi)徑 小于后端的內(nèi)徑，所述密封球設置在所述圓臺孔上，所述密封球的直徑小于圓臺孔的后端 的內(nèi)徑且大于圓臺孔的前端內(nèi)徑，所述密封球和螺旋氣道段之間設有彈黃。
[0034] 因天然氣的發(fā)動機采用活塞點然式，動力性與原來的柴油機有所下降，胃里解決 質(zhì)疑問題，本文章主要通過對發(fā)動機的進氣道結(jié)構(gòu)參數(shù)進行改造，來提高壓縮比，將原來壓 縮比:6.75提高為:7.6，來實現(xiàn)提高發(fā)動機的性能手段。
[0035] I天然氣發(fā)動機進氣道結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
[0036] 天然氣發(fā)動機的進氣道采用原型機的螺旋進氣道，
[0037] 根據(jù)氣體的流動性質(zhì)可W把該機器到分為兩部分：即進氣口到截面的漸縮加速段 和其后的螺旋氣道段。螺旋氣道段又分為W氣口導管凸臺斷面為分界的上下兩部分，上部 為滿流形成區(qū)，下部分為沒有進入滿流形成區(qū)的氣體W切向氣流的形式進入缸通道，離開 起到的氣流有旋流和切流兩部分組成。
[0038] 1.1原型機進氣道結(jié)構(gòu)參數(shù)：
[0039]
[0040] 1.2通過用橡皮泥對進氣道模型修真光滑，結(jié)構(gòu)與原機型相同。將氣道在臺架試 驗，實驗結(jié)果見表:1、發(fā)動機原螺旋進氣道數(shù)據(jù)：
[0041]
[0042] 滿流室高度H
[0043] 滿流室高度，為了取得其對進氣道流通特性的影響，本次將滿流室高度由原來的 13mm，減至4mm，然后又13增大到22.66mm，從中央取了9個不同的高度值時的平卷氣流比和 平均流通系數(shù)的變化情況，并將數(shù)據(jù)模擬成W下曲線：
[0044]
[0045] 通過上表可W看出來:平均氣流弊和平均流通系數(shù)均出現(xiàn)了 4次峰值波動。之所W 會出運樣的變化，是因為滿流室高度的變化使進氣道內(nèi)旋流和切向流比發(fā)生了變化，即影 響了進氣道的滿流強度。此外，運種變化還改變了整個氣道內(nèi)的氣體流通規(guī)律和特性。
[0046] 進氣道上傾角0
[0047]
[0048] 數(shù)據(jù)反映了進氣道上傾角與平均流通系數(shù)的關(guān)系。平均流通系數(shù)隨上傾角的增加 而增大，平均流通系數(shù)隨進氣道的上傾角的增加而變減小。出現(xiàn)運種規(guī)情況的原因是加速 段的錐角隨著上傾角的增加而變大，氣流在氣道加速段內(nèi)的流速增加，進而增大了進氣過 程的動量，有助于提高旋流加速、滿流速度、流動損失、減少平均流通系數(shù)。
[0049] 進氣道下傾角a
[0050] 進氣道下傾角對平均滿流比和平均流通系數(shù)的影響。
[0化1 ]
[0052]通過變化表可知，與滿流室高度的影響相近。其改變下傾角使得進氣方向發(fā)生很 大的變化，改變了氣道旋流和切向流的作用狀態(tài)，導致了滿流比"規(guī)律性"的變化，從而使?jié)M 流比-氣道下傾角的曲線出現(xiàn)多次峰值。而平均流通系數(shù)則與之相對應，在相應的平均滿流 峰值處呈明顯降低，形成曲線波谷。
[0053]螺旋段終點角0
[0化4]
[0055]螺旋段終點角對平均滿流比和平均流通系數(shù)的影響。本實用新型通過實驗表明： 在一定的范圍內(nèi)，平均滿流比隨螺旋段終點角的增大而減小，平均流通系數(shù)隨螺旋終點角 的增大而增大。運是應為螺旋段終點角是滿流區(qū)間減少，氣流在氣道內(nèi)的旋進程度減少，致 使?jié)M流的形成能力降低，流通阻力減少。
[0056] 螺旋角r
[0化7]
[0058] 為平均滿流比和平均流通系數(shù)隨螺旋角的變化規(guī)律。實驗采用原機的進氣道，W 30°螺旋角為拐點，平均滿流比有最大。此時，氣道旋流和切向流相互作用形成滿流轉(zhuǎn)速最 局。
[0059] 其他因素的影響
[0060] 除了上述的影響因素外，天然氣發(fā)動機對起到流通特性的影響因素還包括：引導 管、偏屯、距、進氣口座圈、最小截面比、進氣道喉口、進氣道口等。
[0061 ] 進氣道喉口
[0062] 進氣道喉口直徑一般稍大于或者等于氣口座圈最小內(nèi)徑。表2給出了若干數(shù)據(jù)進 氣道喉口截面處的氣流平均速度，從中可W看出：小缸直徑直噴柴油機的進氣道喉口流速 多在50-80m/s之間，且隨著柴油機的轉(zhuǎn)速的提高而區(qū)域增大。
[0063]
[
[0(?日]進氣道偏屯、距
[0066] 通過改變螺旋進氣道的偏屯、距，經(jīng)過實驗研究可得到偏屯、距對滿流比和流通特性 的影響。表3和表4是在X軸的同一方向上的數(shù)值后測得的數(shù)據(jù)。
[0067] 表3:氣偏屯、：Imm的氣道數(shù)據(jù)：
[006引
[0069] 表4氣偏屯、4mm的氣道數(shù)據(jù)：
[0070]
[C
[0072] 通過對W上量表中滿流比和流通系數(shù)的比較，我們可W看出來隨著偏屯、距的增大 流比增大，而流通比系數(shù)減少。表7表8是在偏屯、距變化較大的情況下繪制出的曲線表。
[0073] 廉7;本囘偏恥距流彌累輸補幾萊
親8;不同偏距潟流比曲幾泰
[0074] 進氣道螺旋角的大小對流通特性的影響存在一個極值點，大于或者小于運個角 度，平均滿流比都會減小，平均流通系數(shù)都會增大。
[00巧]改進的重點。
[0076]通過對模型的實驗檢測，再次得到的數(shù)據(jù)如下：
[00771
[i
[0079] 經(jīng)過計算得到原機的平均滿流比為：1.207,空氣流通系數(shù)為:0.610。發(fā)動機進氣 道最為理想的平均滿流比為：1.40,所W要對進氣道的滿流比進行修改，我們增加原機的模 型開口處上傾角W增大滿流比，得到所需的進氣道。經(jīng)過多次修改模型的而開口上傾角，得 到相符合的滿流比，采集的數(shù)據(jù)如下：
[0080]
[00?T J 巧巧結(jié)化：本買用耕型迪巧多次修巧數(shù)捉、模揪買粒、買粒結(jié)呆的刈此得出仕堆加 進氣道的滿流比，使得燃氣和空氣更加充分，增加天然氣發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性是完全 可行的。
[0082] W上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員 應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化 和改進，運些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍 由所附的權(quán)利要求書及其效物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種天然氣發(fā)動機進氣道，包括車身、氣道、整體天然氣發(fā)動機、燃氣噴射器、整體車 架和渦輪增壓器，其特征在于:所述氣道的前半段為漸縮加速段，其內(nèi)徑由前到后逐漸減 小，氣道的后半段為螺旋氣道段，其內(nèi)表面為螺旋形。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:所述螺旋氣道段的上 部為渦流形成區(qū)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:所述渦流形成區(qū)的半 徑為4mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:所述渦流形成區(qū)軸向 長度為22.66mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:所述螺旋氣道段的螺 旋形的內(nèi)表面的螺旋角為30°。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:所述螺旋氣道段的后 端設有球閥，所述球閥包括密封球、圓臺孔座和彈簧，所述圓臺孔座套裝在所述螺旋氣道段 的內(nèi)表面，圓臺孔座的圓臺孔的前端的內(nèi)徑小于后端的內(nèi)徑，所述密封球設置在所述圓臺 孔上，所述密封球的直徑小于圓臺孔的后端的內(nèi)徑且大于圓臺孔的前端內(nèi)徑，所述密封球 和螺旋氣道段之間設有彈簧。7. 權(quán)利要求1所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:還包括車輪、主燃氣管道、 儲存瓶、次燃氣管道、排氣岐管;所述車身與所述整體車架通過鉚釘固定連接，所述整體車 架與所述天然氣發(fā)動機通過螺栓固定連接； 所述天然氣發(fā)動機與所述燃氣噴射器鎖緊連接，所述燃氣噴射器與所述進氣道鎖緊連 接； 所述車輪與所述整體車架通過螺栓固定連接，所述整體車架與所述主燃氣管道通過卡 扣連接； 所述儲存瓶與所述儲存瓶閥門通過絲扣鎖緊連接，所述儲存瓶閥門與所述次燃氣管道 通過絲扣鎖緊連接； 所述次燃氣管道與所述主燃氣管道通過三通固定連接，所述漸縮加速進氣道與所述螺 旋進氣道連接； 所述排氣歧管與所述天然氣發(fā)動機通過絲扣鎖緊連接，所述天然氣發(fā)動機與所述進氣 歧管通過絲扣鎖緊連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:還包括機械加速器和 中冷器，所述機械加速器與所述進氣節(jié)流閥通過通氣管固定連接，所述中冷器與所述渦輪 增壓器通過通氣管固定連接。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:還包括三元催化轉(zhuǎn)換 器、廢氣節(jié)流閥，所述增壓壓力控制電磁閥與所述渦輪增壓器通過通氣管固定連接，所述三 元催化轉(zhuǎn)換器與所述廢氣節(jié)流閥通過通氣管固定連接。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種天然氣發(fā)動機進氣道，其特征在于:還包括空氣濾清器， 所述空氣濾清器與所述渦輪增壓器通過通氣管固定連接，所述渦輪增壓器與所述排氣歧管 通過通氣管固定連接。
【文檔編號】F02M35/104GK205654463SQ201620246747
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月28日 公開號201620246747.X, CN 201620246747, CN 205654463 U, CN 205654463U, CN-U-205654463, CN201620246747, CN201620246747.X, CN205654463 U, CN205654463U
【發(fā)明人】何啟飛
【申請人】湖北云康動力科技有限公司