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天然氣供氣系統結構與工作原理

  
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??? 帶單向閥的流程雖然比較完善,但只有在單向閥具有靈活性和密封性(在規模生產中要達到這些要求是十分復雜的)的情況下,才能實現其優越性。
??? 另一個流程方案是上述混合裝置的進一步發展。這個方案是用閥門配氣,由節氣閥傳動桿來控制配氣閥門(圖4-9),使活瓣式閘門同節氣閥能可靠地同步打開。此方式可達到在怠速方式時,供氣量準確且調節穩定,即使壓力波動大也不會改變混合氣組成,因為天然氣是在極高真空度下進行定量配料。
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??? 這個方案的特點是,當節氣閥一次打開很大角度時,配氣閥同步打開,來保證相應的供氣量。在這種情況下由于在主供氣系統的出口孔處有足夠大的真空度,整個轉移過程進行得均勻。但是,當節氣閥打開角度小而且出口孔處的負壓還比較低時,正如以上各方案一樣,如果減壓閥調節的壓力低于大氣壓,就會為空氣通過主供氣系統創造條件。為避免這種情況發生,應在混合器系統中設立轉移孔,而配氣閥只有在出口孔處真空度超過輸氣干道內的真空度時才打開。在減壓閥調節的壓力大于大氣壓情況下,打開配氣閥時混合器的空氣道會再進入一些天然氣,達到類似轉移孔所提供的效果。所以,無須轉移孔就可保證在節氣閥打開角度不大情況下,獲得必要的轉移過程和負荷方式。
??? 還有一種較少應用的流程,這種流程就是讓空氣和天然氣同時進入發動機進氣道。在這種情況下,混合氣組成可按相應規律同時打開這兩個進氣道的節氣部件來調節。這種流程如圖4-10所示。
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??? 上述各流程可以獨立地作為天然氣混合器形式,或以汽油天然氣汽化器形式來實現。在采用第一種形式時,由于可自由選擇結構設計,一般實行上述任一流程不困難。而建立汽油天然氣汽化器形式則較為復雜,因為在這種情況下要選擇具體的汽油汽化器為基礎,并要在其結構中加入一些供氣系統。
??? 原則上,汽油汽化器的結構流程方案可有如下幾種:
??? (1) 天然氣供應經過安裝在汽化器和空氣過濾器之間的連接管?此方案優點是可完全保留基礎汽化器的結構。其缺點是在主供氣系統出口處難以保證所需的真空度,而且還要利用外部干道將天然氣輸往一般位于連接管內的怠速系統。此外,由于導氣裝置增加了阻力,裝置還可能改變基礎汽化器所制備的混合氣組成。另外,該方案會降低天然氣發動機的最大功率,因為該裝置單位體積很大,使進入氣缸的空氣量大為減少。
??? (2) 第二個方案是將天然氣導入基礎汽化器的擴散器?這個方案的優點是保持了基礎汽化器的高度,天然氣系統內真空度高,為天然氣和空氣混合創造了良好條件,與基礎汽化器相比較,空氣通道內的阻力保持不變。缺點是必須對基礎汽化器的主要部件(浮子室外殼)的結構做很大地改變,結果是會極大地減少汽油天然氣汽化器的通用程度,從而不得不制造新的工藝設備和用具。
(3) 第三種方案是在汽油天然氣汽化器流程中,天然氣通過浮子室外殼和節氣閥外殼之間嵌接管導流(圖4-11)? 該方案的優點是可以最低限度地改變基礎汽化器的部件,主供氣系統和怠速系統之間可直接相連。缺點是與基礎汽化器相比較,它可增加汽油天然氣汽化器的高度,不管是使用天然氣還是汽油都會降低發動機功率,約降低1%~1.5%(是由于要在氣體系統獲得足夠的真空度,必須在安裝嵌接管的地方減少管道口徑,從而引起空氣道中阻力的增加)。

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??? 在汽油汽化器中可用兩種方案來實現怠速穩定:在基礎汽化器的節氣閥外殼中直接安裝一些管道,或者在汽化器下安裝進氣管(見圖4-lO)。第一個方案的缺點是要共同實現兩種怠速系統(汽油和天然氣),比較復雜。第二個方案的缺點是,與基礎汽化器相比較,增加了汽油天然氣汽化器的高度,且難以安排轉移孔。
??? 上面探討了針對單室汽化器的氣體混合裝置的流程。在建立以雙室汽化器為基礎的氣體混合器裝置時,采用并聯打開節氣閥不會產生新問題,而對上述單室汽化器流程所做的一切結論均可完全推廣到雙室汽化器的結構。
??? 如果將順序打開節氣閥的雙室汽化器作為基礎,就會出現一些特殊的“細節問題”。為弄清這些問題,必須研究兩種流程:采用限制量孔或直接在每個室的主供氣系統入口處安裝配氣噴孔。這里應指出,為保證在怠速狀態時工作的穩定性,可利用單室流程決策,即在干道上安裝單向閥門或斷開閥門。
??? 采用限制量孔的流程時,用閥門隔開第一和第二室的主供氣系統是不合理的。限制量孔的通過能力應能保證天然氣流量能與通過第一室的空氣流量成正比。
??? 在剛打開第二室時,汽化器中的空氣流量增加,而第一室擴散器中真空度減少,相應地在限制量孔后的天然氣干道中的真空度增加和天然氣流量減少。如果在此時刻將天然氣干道同第二室主供氣系統之間的閥門打開,則天然氣流量下降很多,因為在節氣閥打開角度小的情況下第二室的擴散管中真空度低,并且空氣經第二室主供氣系統滲漏到天然氣干道,從而進一步降低了限制量孔后的真空度。顯然,這樣的定量配料是不符合要求的。
??? 在第一室和第二室的主供氣系統之間存在恒定聯系時,即在沒有斷開閥門情況下,在第一室的節氣閥部分打開狀態下有可能利用第二室的天然氣系統作為空氣噴孔。在這種情況下,隨著第二室節氣閥打開程度的增加,向天然氣干道滲流的空氣減少,相應地增大了天然氣供氣量,從而可避免混合氣變稀和發動機工作的“間歇”。因此,在單室改為雙室工作狀態時,這種流程具有自動補償混合氣組成的性能。但是,該流程只能保證天然氣總流量同空氣總流量的數量上符合,但同時又為發動機氣缸內天然氣分布不均勻性的增加提供了條件。實際情況是,在供氣系統相互作用過程中汽化器第一室內天然氣流量增加,而在第二室內空氣流量增加。因此,在發動機進氣管的入口處形成極不相同的兩股混合氣流,從而導致各氣缸天然氣供給不均勻,降低了發動機工作的穩定性和有效性,直至發動機工作的“間歇”。
? ??將定量配料噴孔直接安裝在汽油天然氣汽化器的流程中,采用斷開閥門是有效的。在定量配料噴孔前面應保持恒定壓力。因此,汽化器的每個室可獨立工作,并且在打開斷開閥門時,接通第二個主供氣系統不會影響第一室的供氣量。每個室制備的混合氣組成可最佳地確定。但是,在節氣閥完全打開狀態時,保證獲得混合氣富化組成(高功率的組成)還需有一種專門系統。然而,對于順序打開節氣閥的汽油天然氣汽化器來說,該流程是最有效和最有前途的。
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