用于增压中冷燃气发动机的进气压力平衡调节器

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用于增压中冷燃气发动机的进气压力平衡调节器\n技术领域\n[0001] 一种量调节内燃发动机进气控制装置，适用于增压中冷类型的燃气发动机。\n背景技术\n[0002] 专利申请号201310130697.X(用于增压中冷燃气发动机的新型进气混合系统)，为了解决增压中冷燃气发动机中冷器增压器的安全问题，采用空气、燃气分别增压的办法，依靠平衡器和同步减压器两个装置，使输出压力不相等的两个增压气源(燃气增压器与空气增压器，一般情况下燃气增压器为“罗茨鼓风机”，空气增压器为“涡轮增压器”)产生两个气压力(空气压力与燃气压力)输送到混合器时始终保持平衡；可见，利用两个装置实现一个目的，结构自然复杂，成本也高；另一方面，由于进气途经平衡器，平衡器成为进气途径的一部分，对进气流存在阻力作用，对发动机的最大进气量有一定程度的负面影响，从而影响发动机的最大输出功率。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是：简化增压中冷燃气发动机进气混合系统的结构、降低成本、提高可靠性、提高最大输出功率。\n[0004] 本发明由平衡调节器体、膜片、连杆组成；平衡调节器体为圆盘状结构，有内腔，内腔安装膜片，膜片把内腔分隔成燃气压力室和空气压力室；平衡调节器体上有燃气输入口、燃气输出口、燃气减压阀门、燃气泄压阀门、空气输入口、空气泄压阀门；燃气输入口与燃气增压器的燃气输出口连接；燃气输出口与混合器的燃气输入口连接；燃气减压阀门位于燃气输入口与燃气压力室之间的平衡调节器体上；燃气泄压阀门与燃气增压器的燃气输入管道连通；空气输入口与空气增压器的空气输出管道连通，空气泄压阀门与大气连通；连杆中部固定在膜片中心上，接受膜片的作用力在平衡调节器体内作相应的往复运动；位于空气压力室一端的连杆上，有空气泄压阀门弹簧和空气泄压阀门片，空气泄压阀门弹簧的弹力作用在空气泄压阀门片上，空气泄压阀门片与平衡调节器体上的空气泄压阀门相对应；位于燃气压力室一端的连杆中部上，有燃气减压阀门片，燃气减压阀门片与平衡调节器体上的燃气减压阀门相对应；位于燃气压力室一端的连杆上部有燃气泄压阀门弹簧和燃气泄压阀门片，燃气泄压阀门弹簧的弹力作用在燃气泄压阀门片上，燃气泄压阀门片与平衡调节器体上的燃气泄压阀门相对应；连杆上下两端可分别在各自的泄压阀门片中心导向孔内作相应的往复运动。\n[0005] 与现有技术对比，本发明把平衡器与同步减压器合成一体，大幅度简化了进气调节系统的结构，明显降低了成本和明显提高了可靠性；另一方面，免去了平衡器对进气流的阻力作用，进一步增加了发动机的进气量，从而进一步提高了发动机的最大输出功率。\n附图说明\n[0006] 附图1为“用于增压中冷燃气发动机的进气压力平衡调节器”的剖面原理结构示意图。\n具体实施方式\n[0007] 见附图1，本发明由平衡调节器体4、膜片15、连杆12组成；平衡调节器体4为圆盘状结构，有内腔，内腔安装膜片15，膜片15把内腔分隔成燃气压力室3和空气压力室2，平衡调节器体上有燃气输入口5、燃气输出口16、燃气减压阀门7、燃气泄压阀门8、空气输入口1、空气泄压阀门13；燃气输入口5与燃气增压器的输出口连接；燃气输出口16与混合器的燃气输入口连接；燃气减压阀门7位于燃气输入口5与燃气压力室3之间的平衡调节器体上；泄压阀门8与燃气增压器的燃气输入管道连通；空气输入口1与空气增压器的输出管道连通；空气泄压阀门13与大气连通；连杆12中部固定在膜片15的中心位置上，接受膜片15的作用力在平衡调节器体内作相应的往复运动；位于空气压力室2一端的连杆上有空气泄压阀门弹簧6和空气泄压阀门片14，空气泄压阀门弹簧力作用在空气泄压阀门片14上，空气泄压片14与平衡调节器体上的空气泄压阀门13相对应；位于燃气压力室一端的连杆中部有燃气减压阀门片11，燃气减压阀门片11与燃气减压阀门7相对应；位于燃气压力室一端的连杆上部有燃气泄压阀门弹簧10和燃气泄压阀门片9，燃气泄压阀门弹簧力作用在燃气泄压阀门片9上，燃气泄压阀门片9与燃气泄压阀门8相对应；连杆12上下两端可分别在各自的泄压阀门中心导向孔内作相应的往复运动。\n[0008] 为了降低弹簧6、弹簧10对空气、燃气压力平衡性能的影响，弹簧6、弹簧10的弹力应尽可能小，能克服阀门片的重量和运动阻力即可；\n[0009] 静态时，燃气泄压阀门8与空气泄压阀门13在阀门弹簧10与阀门弹簧6的作用下处于关闭状态；\n[0010] 现实当中，燃气增压器大多数是采用“罗茨鼓风机”；空气增压器大多数是采用“废气涡轮增压器”；本实施例以这两种增压器作说明。\n[0011] 发动机起动时，燃气增压器(罗茨鼓风机)跟随发动机转动开始工作，罗茨鼓风机的特点是在低转速的条件下也能高效工作，输出燃气压力，而涡轮增压器在低速时无法正常工作，无法输出空气压力，因此，在发动机低速工况，燃气压力室3的气压力会高于空气压力室2的气压力，膜片15两面之间产生压力差，该压力差产生的作用力带动连杆12克服弹簧\n6的弹力向下运动，打开燃气泄压阀门8，把罗茨鼓风机产生的气压力泄掉，保证输送给混合器的空气压力与燃气压力平衡；如果燃气输入管道内的燃气本身就有压力(有压力的燃气源)，依靠泄压阀门8的打开无法使得燃气输出压力与空气输出压力平衡时，膜片15会继续产生作用力带动连杆12进一步向下运动关小燃气减压阀门7，最终使燃气压力室与空气压力室2的气压力平衡(弹簧弹力很小，对气压平衡的影响在此不计)，燃气输出口16输出的燃气压力就与空气压力平衡；可见，燃气泄压阀门8的作用是在罗茨鼓风机的输出燃气压力高于涡轮增压器的输出空气压力时，泄掉罗茨鼓风机的输出压力，迫使罗茨鼓风机的输出压力与涡轮增压器的输出压力平衡；当燃气源本身就存在压力时，泄压阀门8就无法使得燃气压力与空气平衡了，在这种情况下，只有减压阀门7才能降低燃气压力室3的气压力，燃气输出口16的输出压力才能与空气压力平衡，此时，本发明的工作情况与现有的减压调节器的工作情况完全一致；随着发动机转速提高和负荷加重，发动机的废气排量迅速增加，涡轮增压器得到工作需要的能量而正常工作，当涡轮增压器输出的空气压力高于罗茨鼓风机的燃气输出压力时，空气压力室2的气压力就高于燃气压力室3的气压力，膜片15产生向上运动的作用力，膜片15带动连杆12克服弹簧10的弹力向上运动，打开空气泄压阀门13，把超压部分的多余空气放掉，迫使涡轮增压器输送到混合器的空气压力与罗茨风机输出的燃气压力平衡；满足混合器需要的混合条件，实现了本发明的目的；总结上述，本发明有三个控制阀门，第一个控制阀门8的作用是控制燃气增压器(罗茨鼓风机)的输出压力，在燃气增压器的输出压力高于空气增压器的输出压力时，实现泄压控制，保证燃气增压器输出的燃气压力与空气增压器输出的空气压力平衡；第二个控制阀门7的作用是在泄压阀门8通过泄压手段无法使得燃气压力与空气压力平衡时，实现燃气降低控制，保证燃气输出压力与空气输出压力平衡；第三个控制阀门13的作用是空气增压器(涡轮增压器)的空气输出压力高于燃气增压器(罗茨鼓风机)的燃气输出压力时，实现空气泄压控制，通过泄压的手段保证输送到混合器的空气压力与燃气压力平衡；可见，通过泄压手段实现空气压力与燃气压力平衡是本发明控制原理的明显特征，当然还需要依靠传统的控制办法(阀门7)；另一方面，同轴(连杆)控制三个阀门应该认为是本发明的主要结构特征，只有这样才能实现顺序的合理控制；\n采用本发明的进气增压系统，由于空气是从涡轮增压器直达混合器，中途没有其它装置(例如：本发明对比文件中的“平衡器”)，因此进气效率达到了柴油机水平；本发明的主要进步在于简化了平衡系统的结构，降低了成本、提高了可靠性；另一方面，减小了进气阻力，提高了进气效率，从而提高最大输出功率，这个优点也是可圈可点的。