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天然气供气系统结构与工作原理

  
评论: 更新日期:2013年04月11日
    带单向阀的流程虽然比较完善,但只有在单向阀具有灵活性和密封性(在规模生产中要达到这些要求是十分复杂的)的情况下,才能实现其优越性。
    另一个流程方案是上述混合装置的进一步发展。这个方案是用阀门配气,由节气阀传动杆来控制配气阀门(图4-9),使活瓣式闸门同节气阀能可靠地同步打开。此方式可达到在怠速方式时,供气量准确且调节稳定,即使压力波动大也不会改变混合气组成,因为天然气是在极高真空度下进行定量配料。
   


 

    这个方案的特点是,当节气阀一次打开很大角度时,配气阀同步打开,来保证相应的供气量。在这种情况下由于在主供气系统的出口孔处有足够大的真空度,整个转移过程进行得均匀。但是,当节气阀打开角度小而且出口孔处的负压还比较低时,正如以上各方案一样,如果减压阀调节的压力低于大气压,就会为空气通过主供气系统创造条件。为避免这种情况发生,应在混合器系统中设立转移孔,而配气阀只有在出口孔处真空度超过输气干道内的真空度时才打开。在减压阀调节的压力大于大气压情况下,打开配气阀时混合器的空气道会再进入一些天然气,达到类似转移孔所提供的效果。所以,无须转移孔就可保证在节气阀打开角度不大情况下,获得必要的转移过程和负荷方式。
    还有一种较少应用的流程,这种流程就是让空气和天然气同时进入发动机进气道。在这种情况下,混合气组成可按相应规律同时打开这两个进气道的节气部件来调节。这种流程如图4-10所示。
    

 

    上述各流程可以独立地作为天然气混合器形式,或以汽油天然气汽化器形式来实现。在采用第一种形式时,由于可自由选择结构设计,一般实行上述任一流程不困难。而建立汽油天然气汽化器形式则较为复杂,因为在这种情况下要选择具体的汽油汽化器为基础,并要在其结构中加入一些供气系统。
    原则上,汽油汽化器的结构流程方案可有如下几种:
    (1) 天然气供应经过安装在汽化器和空气过滤器之间的连接管 此方案优点是可完全保留基础汽化器的结构。其缺点是在主供气系统出口处难以保证所需的真空度,而且还要利用外部干道将天然气输往一般位于连接管内的怠速系统。此外,由于导气装置增加了阻力,装置还可能改变基础汽化器所制备的混合气组成。另外,该方案会降低天然气发动机的最大功率,因为该装置单位体积很大,使进入气缸的空气量大为减少。
    (2) 第二个方案是将天然气导入基础汽化器的扩散器 这个方案的优点是保持了基础汽化器的高度,天然气系统内真空度高,为天然气和空气混合创造了良好条件,与基础汽化器相比较,空气通道内的阻力保持不变。缺点是必须对基础汽化器的主要部件(浮子室外壳)的结构做很大地改变,结果是会极大地减少汽油天然气汽化器的通用程度,从而不得不制造新的工艺设备和用具。
(3) 第三种方案是在汽油天然气汽化器流程中,天然气通过浮子室外壳和节气阀外壳之间嵌接管导流(图4-11)  该方案的优点是可以最低限度地改变基础汽化器的部件,主供气系统和怠速系统之间可直接相连。缺点是与基础汽化器相比较,它可增加汽油天然气汽化器的高度,不管是使用天然气还是汽油都会降低发动机功率,约降低1%~1.5%(是由于要在气体系统获得足够的真空度,必须在安装嵌接管的地方减少管道口径,从而引起空气道中阻力的增加)。

 

    在汽油汽化器中可用两种方案来实现怠速稳定:在基础汽化器的节气阀外壳中直接安装一些管道,或者在汽化器下安装进气管(见图4-lO)。第一个方案的缺点是要共同实现两种怠速系统(汽油和天然气),比较复杂。第二个方案的缺点是,与基础汽化器相比较,增加了汽油天然气汽化器的高度,且难以安排转移孔。
    上面探讨了针对单室汽化器的气体混合装置的流程。在建立以双室汽化器为基础的气体混合器装置时,采用并联打开节气阀不会产生新问题,而对上述单室汽化器流程所做的一切结论均可完全推广到双室汽化器的结构。
    如果将顺序打开节气阀的双室汽化器作为基础,就会出现一些特殊的“细节问题”。为弄清这些问题,必须研究两种流程:采用限制量孔或直接在每个室的主供气系统入口处安装配气喷孔。这里应指出,为保证在怠速状态时工作的稳定性,可利用单室流程决策,即在干道上安装单向阀门或断开阀门。
    采用限制量孔的流程时,用阀门隔开第一和第二室的主供气系统是不合理的。限制量孔的通过能力应能保证天然气流量能与通过第一室的空气流量成正比。
    在刚打开第二室时,汽化器中的空气流量增加,而第一室扩散器中真空度减少,相应地在限制量孔后的天然气干道中的真空度增加和天然气流量减少。如果在此时刻将天然气干道同第二室主供气系统之间的阀门打开,则天然气流量下降很多,因为在节气阀打开角度小的情况下第二室的扩散管中真空度低,并且空气经第二室主供气系统渗漏到天然气干道,从而进一步降低了限制量孔后的真空度。显然,这样的定量配料是不符合要求的。
    在第一室和第二室的主供气系统之间存在恒定联系时,即在没有断开阀门情况下,在第一室的节气阀部分打开状态下有可能利用第二室的天然气系统作为空气喷孔。在这种情况下,随着第二室节气阀打开程度的增加,向天然气干道渗流的空气减少,相应地增大了天然气供气量,从而可避免混合气变稀和发动机工作的“间歇”。因此,在单室改为双室工作状态时,这种流程具有自动补偿混合气组成的性能。但是,该流程只能保证天然气总流量同空气总流量的数量上符合,但同时又为发动机气缸内天然气分布不均匀性的增加提供了条件。实际情况是,在供气系统相互作用过程中汽化器第一室内天然气流量增加,而在第二室内空气流量增加。因此,在发动机进气管的入口处形成极不相同的两股混合气流,从而导致各气缸天然气供给不均匀,降低了发动机工作的稳定性和有效性,直至发动机工作的“间歇”。
    将定量配料喷孔直接安装在汽油天然气汽化器的流程中,采用断开阀门是有效的。在定量配料喷孔前面应保持恒定压力。因此,汽化器的每个室可独立工作,并且在打开断开阀门时,接通第二个主供气系统不会影响第一室的供气量。每个室制备的混合气组成可最佳地确定。但是,在节气阀完全打开状态时,保证获得混合气富化组成(高功率的组成)还需有一种专门系统。然而,对于顺序打开节气阀的汽油天然气汽化器来说,该流程是最有效和最有前途的。
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