大功率气体发动机低热值燃气供给系统
阅读说明：本技术 大功率气体发动机低热值燃气供给系统 (Low-heat value fuel gas supply system of high-power gas engine ) 是由 李焕英 张旭东 赵建平 李锦华 徐浩 杜磊 蒋爱香 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：提供一种大功率气体发动机低热值燃气供给系统,在机械喷射阀总成侧壁上固定有与燃气供给管连通的流量控制阀总成,多个机械喷射阀总成下端均固定有驱动机构总成,且机械喷射阀总成在驱动机构总成的驱动下将燃气输入缸体进气歧管内,调速执行机构中的多个拉杆与对应的流量控制阀总成中的执行臂铰接,并由调速执行机构驱动流量控制阀总成来控制由机械喷射阀总成输入缸体进气歧管内的燃气流量。本发明将设计的具有进气量大、耐焦油、耐腐蚀性强、安全可靠性高的机械喷射阀总成应用于大功率气体发动机的燃气供给系统中,可精确控制燃气供给时刻和时长,适用于含焦油具有腐蚀性的低热值燃气使用,发动机运行的安全可靠性高,避免堵塞、卡滞等问题。(The low-heat value fuel gas supply system of high-power gas engine is characterized by that on the side wall of mechanical injection valve assembly a flow control valve assembly communicated with fuel gas supply pipe is fixed, and the lower ends of several mechanical injection valve assemblies are respectively fixed with a driving mechanism assembly, and the mechanical injection valve assembly is driven by driving mechanism assembly to feed fuel gas into cylinder body air-intake manifold, and several pull rods in the speed-regulating actuating mechanism are hinged with actuating arms in correspondent flow control valve assemblies, and the speed-regulating actuating mechanism can be used for driving flow control valve assembly to control the fuel gas flow rate fed into cylinder body air-intake manifold by means of mechanical injection valve assembly. The mechanical injection valve assembly with the characteristics of large air inflow, tar resistance, strong corrosion resistance and high safety and reliability is applied to a fuel gas supply system of a high-power gas engine, the fuel gas supply time and duration can be accurately controlled, the mechanical injection valve assembly is suitable for low-calorific-value fuel gas containing tar and having corrosiveness, the safety and reliability of the operation of the engine are high, and the problems of blockage, clamping stagnation and the like are avoided.)
技术领域
本发明属于发动机燃气供给技术领域，具体涉及一种大功率气体发动机低热值燃气供给系统。
背景技术
近年来，随着排放法规的日益严格和我国节能减排战略的逐步实施、能源结构调整，燃气发动机作为一种清洁高效的能源利用设备，逐步推广到各个领域，如煤矿瓦斯治理与利用、垃圾填埋气发电、兰炭尾气发电等低热值燃气应用。针对上述低热值燃气，通过市场调研发现，对煤进行深加工形成的兰炭产业发展迅猛，兰炭气发电市场前景广阔。因煤质、工况等不同，兰炭气组分变化较大。其特性如下：①有效组分低：H2和CO仅占40％左右，CH4不到10％，N2占40％左右；②杂质多：除挥发性组分B.T.X等含量高，还含有氨等杂质；③有机硫、SO2含量高；④热值较低：6732-8439kJ/Nm3，约为天然气热值的20％-25％。
在气体燃料发动机的发展和应用过程中，进气的控制和燃烧始终是关键技术所在。燃气供给系统作为气体燃料发动机辅助系统的重要组成部分，如何根据工况的变化调节燃气和空气的供给，定时定量的将燃气和空气按照一定的空燃比喷入气缸，直接影响着发动机性能。燃气供给方式有多种，主要包含机械控制预混合、闭环电控预混合、进气总管混合器喷射、电控多点顺序喷射、机械式多点喷射等；其中，电控多点顺序喷射方式，可应用于不同缸径发动机，目前多采用各缸进气歧管多点喷射技术，每缸安装一个高频电磁阀，通过电控单元对进气进行定时和定量控制，电喷技术能够精确控制进气时间和进气量，降低发动机排放，减少环境污染，但是它对气体成分和质量要求比较严格，通常进入电磁阀的气体须保持0.8MPa的压力；对于电控多点喷射方式，目前可选型喷射阀的单循环进气量不满足要求是最大的问题，且兰炭气中焦油等易造成喷射阀堵塞、卡滞等问题，虽然机械控制/闭环电控预混合方式能解决燃气进气量问题，但容易引起混合气体在排气管内燃烧和回流至进气管内产生回火现象，这将影响发动机安全性和可靠性，另外此方式对发动机的负荷变化响应性较差，因此，针对上述问题，有必要进行改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种大功率气体发动机低热值燃气供给系统，根据发动机工作要求设计的具有进气量大、耐焦油、耐腐蚀性强、安全可靠性高的机械喷射阀总成应用于大功率气体发动机的燃气供给系统中，可根据发火顺序和负荷要求精确控制燃气供给的时刻和时长，使燃气在进气管内初步混合后再进入气缸充分混合，适用于低燃值天然气、含焦油具有腐蚀性的低热值燃气使用，能够确保大功率低热值燃气发动机安全可靠地运行，为后续大功率低热值气体发动机实际应用及设计工作提供借鉴，避免堵塞、卡滞等问题，提高了发动机运行安全性。
本发明采用的技术方案：大功率气体发动机低热值燃气供给系统，包括机械喷射阀总成、驱动机构总成、流量控制阀总成和调速执行机构，所述机械喷射阀总成侧壁上固定有与燃气供给管连通的流量控制阀总成，多个所述机械喷射阀总成下端均固定有驱动机构总成，且机械喷射阀总成在驱动机构总成的驱动下将燃气输入缸体进气歧管内，所述调速执行机构中的多个拉杆与对应的流量控制阀总成中的执行臂铰接，并由调速执行机构驱动流量控制阀总成来控制由机械喷射阀总成输入缸体进气歧管内的燃气流量。
其中，所述机械喷射阀总成包括喷射阀壳、进气阀杆和气阀导套，所述喷射阀壳由下到上依次制有相互连通的阶梯槽、阀杆孔和气腔，所述喷射阀壳侧壁上制有与气腔下端连通的进气孔，且固定于喷射阀壳侧壁上的流量控制阀总成的出气口与进气孔连通，所述气腔上端与固定于喷射阀壳上端的进气管连通；所述阀杆孔内定位并密封有气阀导套，所述进气阀杆密封连接于气阀导套的中心孔中，且进气阀杆的上下两端分别位于气腔和阶梯槽内，所述进气阀杆下端设有弹簧座而气阀导套的下端设有弹簧座Ⅱ，套装于进气阀杆和气阀导套下端的弹簧位于弹簧座和弹簧座Ⅱ之间，并在弹簧的作用下使进气阀杆上端与气腔中部的阶梯沿接触密封，所述驱动机构总成固定于喷射阀壳下端且驱动机构总成上端位于阶梯槽内。
进一步地，所述喷射阀壳由阀壳体和阀盖组成，所述阀盖通过螺栓固定于阀壳体上端，所述阀盖底面设有与阀壳体上端面接触的密封圈，所述阀盖中部制有与气腔连通的通孔且进气管下端固定于通孔内。
进一步地，所述气阀导套的中心孔壁上设有与气阀杆外壁接触的特康斯特封密封组件，所述气阀导套外壁上端的台阶面抵于阀杆孔孔壁上的定位台阶上，所述气阀导套外壁下端的台阶面与弹簧座Ⅱ接触。
进一步地，所述进气阀杆呈T形杆状结构，所述进气阀杆上端变径位置通过圆弧过渡连接，并在弹簧的作用下使进气阀杆大径端的倒角斜面与气腔中部的阶梯沿处的斜倒角接触。
进一步地，所述喷射阀壳侧壁上制有与阀杆孔连通的燃气泄露检测孔。
进一步地，所述驱动机构总成包括壳体、滚轮导套和弹簧座Ⅰ，所述滚轮导套设于壳体的中心孔中，且滚轮通过滚轮销和衬套安装于滚轮导套下端，下端口带水平沿的弹簧座Ⅰ插装于壳体上端且弹簧座Ⅰ下端的水平沿位于壳体上台阶面的环形槽内，所述滚轮导套中心孔上端与安装有推杆的推杆座下端适配，所述推杆座外圆周壁上的环形台位于弹簧座Ⅰ上，且推杆座和弹簧座Ⅰ通过螺栓固定于滚轮导套上，所述推杆座上方设有定位于机械喷射阀总成中阶梯槽内的台阶面上的弹簧定位座，所述弹簧座Ⅰ上套装有位于弹簧定位座和弹簧座Ⅰ下端水平沿之间的复位弹簧，所述滚轮在凸轮轴和复位弹簧的作用下驱动推杆座和与机械喷射阀总成中的进气阀杆接触的推杆做往复上下运动；所述壳体上制有用于对滚轮导套、凸轮轴以及滚轮销进行润滑的润滑油道。
进一步地，所述润滑油道包括设于壳体上端内部的十字润滑油道Ⅰ和设于滚轮销上的十字润滑油道Ⅱ，所述十字润滑油道Ⅰ的竖直孔上端与设于机械喷射阀总成中喷射阀壳上的润滑油孔位置对应并通过密封圈在连通处的外周密封，所述喷射阀壳上固定有与润滑油孔上端口连通的润滑油管；所述十字润滑油道Ⅰ的竖直孔内的润滑油一路经竖直孔下端口流出向凸轮轴，所述十字润滑油道Ⅰ的竖直孔内的润滑油另一路经水平孔进入壳体和滚轮导套之间进行润滑，所述滚轮导套下端外壁上制有下端口与十字润滑油道Ⅱ的竖直孔上端连通的斜油孔，所述十字润滑油道Ⅱ的竖直孔内的润滑油经竖直孔下端口流出后对滚轮导套和滚轮销之间进行润滑，所述十字润滑油道Ⅱ的水平孔内的润滑油流至滚轮销和衬套之间进行润滑，所述壳体上设有与回油孔。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本技术方案根据发动机工作要求设计的具有进气量大、耐焦油、耐腐蚀性强、安全可靠性高的机械喷射阀总成应用于大功率气体发动机的燃气供给系统中，可根据发火顺序和负荷要求精确控制燃气供给的时刻和时长，适用于低燃值天然气、含焦油具有腐蚀性的低热值燃气使用，能够确保大功率低热值燃气发动机安全可靠地运行，为后续大功率低热值气体发动机实际应用及设计工作提供借鉴，避免堵塞、卡滞等问题；
2、本技术方案设计的机械喷射阀总成的安装接口与柴油版喷油泵保持一致，提高了系列机型机身、驱动机构等零部件的通用性；
3、本技术方案使得燃气在缸体进气歧管内与增压空气初步混合后再进入气缸进行充分混合，相比与缸内燃气直喷方式，可燃气体混合均匀性更好；且所需燃气压力较低，提高了发动机运行安全性；
4、本技术方案通过在驱动机构总成进行改进，使固定于机械喷射阀总成上的润滑油管经润滑油孔与驱动机构总成上的润滑油道连通，从而保证驱动机构总成得到有效的润滑。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明机械喷射阀总成、驱动机构总成和流量控制阀总成连接后的结构俯视图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为图3中B-B剖视图；
具体实施方式
下面结合附图1-4描述本发明的一种实施例，从而对技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
大功率气体发动机低热值燃气供给系统，包括机械喷射阀总成1、驱动机构总成2、流量控制阀总成4和调速执行机构3，所述机械喷射阀总成1侧壁上固定有与燃气供给管5连通的流量控制阀总成4，多个所述机械喷射阀总成1下端均固定有驱动机构总成2，且机械喷射阀总成1在驱动机构总成2的驱动下将燃气输入缸体进气歧管内，所述调速执行机构3中的多个拉杆3-1与对应的流量控制阀总成4中的执行臂4-2铰接，并由调速执行机构3驱动流量控制阀总成4来控制由机械喷射阀总成1输入缸体进气歧管内的燃气流量；上述结构中，根据发动机工作要求设计的具有进气量大、耐焦油、耐腐蚀性强、安全可靠性高的机械喷射阀总成1应用于大功率气体发动机的燃气供给系统中，可根据发火顺序和负荷要求精确控制燃气供给的时刻和时长，能够保证燃气发动机安全、可靠地运行，适用于低燃值天然气、含焦油具有腐蚀性的低热值燃气使用，能够确保大功率低热值燃气发动机安全可靠地运行，为后续大功率低热值气体发动机实际应用及设计工作提供借鉴，避免堵塞、卡滞等问题；其中，设计的机械喷射阀总成1的安装接口与柴油版喷油泵保持一致，提高了系列机型机身、驱动机构等零部件的通用性；
机械喷射阀总成1的具体结构如下：所述机械喷射阀总成1包括喷射阀壳1-1、进气阀杆1-2和气阀导套1-3，所述喷射阀壳1-1由下到上依次制有相互连通的阶梯槽1-4、阀杆孔1-5和气腔1-6，所述喷射阀壳1-1侧壁上制有与气腔1-6下端连通的进气孔1-12，且固定于喷射阀壳1-1侧壁上的流量控制阀总成4的出气口4-1与进气孔1-12连通，所述气腔1-6上端与固定于喷射阀壳1-1上端的进气管1-9连通；所述阀杆孔1-5内定位并密封有气阀导套1-3，所述进气阀杆1-2密封连接于气阀导套1-3的中心孔中，且进气阀杆1-2的上下两端分别位于气腔1-6和阶梯槽1-4内，所述进气阀杆1-2下端设有弹簧座1-7而气阀导套1-3的下端设有弹簧座Ⅱ1-14，套装于进气阀杆1-2和气阀导套1-3下端的弹簧1-8位于弹簧座1-7和弹簧座Ⅱ1-14之间，并在弹簧1-8的作用下使进气阀杆1-2上端与气腔1-6中部的阶梯沿接触密封，所述驱动机构总成2固定于喷射阀壳1-1下端且驱动机构总成2上端位于阶梯槽1-4内；上述结构中，使得燃气在缸体进气歧管内与增压空气初步混合后再进入气缸进行充分混合，相比与缸内燃气直喷方式，可燃气体混合均匀性更好；且所需燃气压力较低，提高了发动机运行安全性；
喷射阀壳1-1的具体结构如下：所述喷射阀壳1-1由阀壳体1-1-1和阀盖1-1-2组成，所述阀盖1-1-2通过螺栓固定于阀壳体1-1-1上端，所述阀盖1-1-2底面设有与阀壳体1-1-1上端面接触的密封圈，所述阀盖1-1-2中部制有与气腔1-6连通的通孔且进气管1-9下端固定于通孔内；
具体的，所述气阀导套1-3的中心孔壁上设有与气阀杆1-2外壁接触的特康斯特封密封组件1-10，所述气阀导套1-3外壁上端的台阶面抵于阀杆孔1-5孔壁上的定位台阶上，所述气阀导套1-3外壁下端的台阶面与弹簧座Ⅱ1-14接触；具体的，所述进气阀杆1-2呈T形杆状结构，所述进气阀杆1-2上端变径位置通过圆弧过渡连接，并在弹簧1-8的作用下使进气阀杆1-2大径端的倒角斜面与气腔1-6中部的阶梯沿处的斜倒角接触；发动机运行时，为保证机械喷射阀总成中燃气不泄漏至大气中(动态密封性)，并在停机后又是完好的静态密封，因此，选用了具有两道串联密封功能的2K型的特康斯特封密封组件1-10；具体的，为检特康斯特封密封组件1-10密封性能，防止燃气泄漏进入曲轴箱，在所述喷射阀壳1-1侧壁上制有与阀杆孔1-5连通的燃气泄露检测孔1-13；
驱动机构总成2的具体结构如下：所述驱动机构总成2包括壳体2-1、滚轮导套2-2和弹簧座Ⅰ2-3，所述滚轮导套2-2设于壳体2-1的中心孔中，且滚轮2-4通过滚轮销2-5和衬套2-14安装于滚轮导套2-2下端，下端口带水平沿的弹簧座Ⅰ2-3插装于壳体2-1上端且弹簧座Ⅰ2-3下端的水平沿位于壳体2-1上台阶面的环形槽内，所述滚轮导套2-2中心孔上端与安装有推杆2-9的推杆座2-6下端适配，所述推杆座2-6外圆周壁上的环形台位于弹簧座Ⅰ2-3上，且推杆座2-6和弹簧座Ⅰ2-3通过螺栓固定于滚轮导套2-2上，所述推杆座2-6上方设有定位于机械喷射阀总成1中阶梯槽1-4内的台阶面上的弹簧定位座2-7，所述弹簧座Ⅰ2-3上套装有位于弹簧定位座2-7和弹簧座Ⅰ2-3下端水平沿之间的复位弹簧2-8，所述滚轮2-4在凸轮轴和复位弹簧2-8的作用下驱动推杆座2-6和与机械喷射阀总成1中的进气阀杆1-2接触的推杆2-9做往复上下运动；所述壳体2-1上制有用于对滚轮导套2-2、凸轮轴以及滚轮销2-5进行润滑的润滑油道。
润滑油道的具体结构和走向如下：所述润滑油道包括设于壳体2-1上端内部的十字润滑油道Ⅰ2-10和设于滚轮销2-5上的十字润滑油道Ⅱ2-11，所述十字润滑油道Ⅰ2-10的竖直孔上端与设于机械喷射阀总成1中喷射阀壳1-1上的润滑油孔1-11位置对应并通过密封圈在连通处的外周密封，所述喷射阀壳1-1上固定有与润滑油孔1-11上端口连通的润滑油管2-12；所述十字润滑油道Ⅰ2-10的竖直孔内的润滑油一路经竖直孔下端口流出向凸轮轴，所述十字润滑油道Ⅰ2-10的竖直孔内的润滑油另一路经水平孔进入壳体2-1和滚轮导套2-2之间进行润滑，所述滚轮导套2-2下端外壁上制有下端口与十字润滑油道Ⅱ2-11的竖直孔上端连通的斜油孔2-13，所述十字润滑油道Ⅱ2-11的竖直孔内的润滑油经竖直孔下端口流出后对滚轮导套2-2和滚轮销2-5之间进行润滑，所述十字润滑油道Ⅱ2-11的水平孔内的润滑油流至滚轮销2-5和衬套2-14之间进行润滑，所述壳体2-1上设有与回油孔2-15；上述结构中，通过在驱动机构总成2进行改进，使固定于机械喷射阀总成1上的润滑油管2-12经润滑油孔1-11与驱动机构总成2上的润滑油道连通，从而保证驱动机构总成2得到有效的润滑，提高驱动机构总成2的驱动可靠性和使用寿命。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种电控双腔燃气混合器