[发明专利]扰流式文丘里混合器

说明书

本发明涉及一种扰流式文丘里混合器，该文丘里混合器，包括外壳、EGR横梁和EGR叶轮，所述EGR横梁和EGR叶轮沿外壳内气道依次设置，所述EGR横梁和EGR叶轮固定形成具有文丘里结构的EGR芯子，后与外壳固定；空气从入口处进入气道，待混合气体通过EGR芯子壁面圆孔和中心气孔进入气道后与气道内的空气混合，借助文丘里结构提升气体流速，依靠流速与压力的关系促进混合，通过EGR叶轮后，气体进行旋转在后续管路进一步促进混合。

技术领域

本发明涉及天然气发动机进气系统技术领域，具体涉及一种扰流式文丘里混合器。

背景技术

排气再循环(ExhaustGasRecirculation，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(NOx)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(NOx)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。

中国专利：燃气发动机用混合器及EGR混合器(申请号201710093556.3)公开了一种天然气发动机的混合器，通过在入口处装有叶轮，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。

该专利具体公开了一种燃气发动机用混合器，包括上下贯通的混合器体，混合器体上端为进气口，下端为出气口，混合器体的进气口处设有扰流体，出气口处设有燃气芯子，扰流体和燃气芯子之间设有EGR芯子，混合器体上设有废气进气口和燃气进气口，EGR芯子与废气进气口连通，EGR芯子用于将废气进气口接入的废气喷入混合器体内。燃气芯子与燃气进气口连通，燃气芯子用于将燃气进气口接入的燃气喷入混合器体内。EGR芯子和燃气芯子结构相同，燃气芯子包括导流环、设置在导流环中的导流柱以及设置于导流环和混合器体内壁之间的通气柱，导流柱、导流环和通气柱横截面均为沿空气流向由大变小的水滴形，导流柱、导流环和通气柱均为中空结构。导流柱、导流环和通气柱上均开设有喷孔，喷孔均匀设置在导流柱、导流环和通气柱的两侧截面最宽处，喷孔所处位置点的切线与空气从上往下的流向平行，且所有喷孔位于同一水平面。两根导流柱垂直相交于导流环的圆心位置并将导流环分隔为均匀的四个部分，四根通气柱将导流环和混合器体之间的空间分隔为均匀的四个部分。

EGR芯子和燃气芯子的其区别在于EGR芯子和燃气芯子安装在混合器体内时两者在水平面具有45°的夹角，其中EGR芯子的通气柱与废气进气口连通，燃气芯子的通气柱与燃气进气口连通。EGR芯子和燃气芯子的导流柱、导流环和通气柱的大小和长度可根据实际应用的需求灵活设置，在本实施例中，EGR芯子上的喷孔更靠下，而燃气芯子的喷孔更靠上。混合器体的内壁环状分布有两圈喷孔，第一圈喷孔与EGR芯子的喷孔位于同一平面，第二圈喷孔与燃气芯子的喷孔位于同一平面。EGR芯子的喷孔和第一圈喷孔均与废气进气口连通，燃气芯子的喷孔和第二圈喷孔均与燃气进气口连通。

扰流体包括扰流环和倾斜设置在扰流环和混合器体内壁之间的扰流片；扰流片将扰流环和混合器体之间的空间分隔为均匀的六个部分。在混合器体内，导流环、导流柱、通气柱和混合器体内壁相互形成多个文丘里管结构，空气从进气口进入混合器体内被扰流体打乱，分别进入文丘里管结构，由于文丘里效应的作用，喷孔所处的位置空气流速增加，在该位置同时产生低压，对喷孔中的气体产生吸附作用，增加喷孔中喷出气体的动能，使气体和空气混合更加均匀，从而经过该混合器的燃气、空气和废气具有很高的混合均匀度