气体机的制作方法

1.本技术涉及发动机技术领域，尤其涉及一种气体机。


背景技术：

2.气体发动机，又称天然气发动机，简称气体机，是一种以天然气等可燃烧气体为燃料的发动机。在gb17691-2018国六排放标准中，要求气体机在发动机排放测试循环(whtc循环)过程中，气体机的曲轴箱的压力保持低于大气压，以防止造成油气变质或造成油气泄露，影响燃料燃烧，从而影响排放。
3.气体机的曲轴箱后面还依次连有油气分离器和增压器，在变工况运行时，流向增压器的流量发生变化，增压器的输出压力一定，当输入增压器的流量减小到某一数值(该数值以下的区间称为喘振区)时，增压器就会发生喘振现象。为了避免发生喘振现象，油气分离器和增压器之间通常还设置有防喘振阀，防喘振阀可向增压器补气，防止流向增压器的流量下降到喘振区。
4.然而，防喘振阀补气时，曲轴箱的出气端的压力也会增大，曲轴箱的压力无法保持低于大气压，不满足排放要求。


技术实现要素：

5.本技术提供一种气体机，用于解决现有的气体机，其曲轴箱的压力无法保持低于大气压，气体机不满足排放要求的问题。
6.本技术提供一种气体机，其包括曲轴箱、油气分离器、防喘振阀、增压器和防倒流装置；
7.曲轴箱、油气分离器、防倒流装置、防喘振阀及增压器在流体输送方向上依次排布并通过管道相互连通；
8.防倒流装置包括特斯拉阀、进气接头和出气接头，进气接头连接在油气分离器和特斯拉阀的进气端之间；出气接头连接在特斯拉阀的出气端和防喘振阀之间。
9.本技术提供的气体机，通过在增压器和油气分离器之间设置防喘振阀，以避免增压器发生喘振现象，又通过在曲轴箱后设置防倒流装置，以避免防喘振阀补气时曲轴箱发生气体回流，影响曲轴箱内部的压力，从而保证曲轴箱的压力可始终保持低于大气压，保证气体机的排放符合国六排放标准。其中，防倒流装置包括特斯拉阀、进气接头和出气接头，特斯拉阀是一种固定几何形状的被动单向导通阀，可以使流体单向流通，特斯拉阀可弥补传统阀门因需要可移动部件而容易损坏的缺点，使用寿命长；进气接头和出气接头可将特斯拉阀接入油气分离器和防喘振阀之间，相较于将防倒流装置设置在油气分离器前，本技术将防倒流装置设置在油气分离器后，可以避免特斯拉阀内流通的流体油分含量过高，以避免特斯拉阀内形成油垢堵塞通道，从而提高防倒流装置的使用寿命长。
10.在一种实现方式中，特斯拉阀包括基板和盖板；
11.基板的一侧表面设有凹槽，凹槽从基板的长度方向的一端延伸至另一端；盖板盖
设在基板设有凹槽的一侧表面，盖板与凹槽共同围成流体通道，流体通道的两端分别为进气端和出气端。
12.在一种实现方式中，进气端和出气端均具有台阶面，进气接头插接在进气端并抵接在台阶面，出气接头插接在出气端并抵接在台阶面。
13.在一种实现方式中，进气接头远离特斯拉阀的一端的外壁面和出气接头远离特斯拉阀的一端的外壁面均设有环形凸起。
14.在一种实现方式中，防倒流装置还包括保温罩，保温罩罩设在特斯拉阀外。
15.在一种实现方式中，保温罩包括外壳和至少一块加热板；
16.外壳包裹在特斯拉阀的外部，加热板设置在外壳内并与特斯拉阀的外表面贴合。
17.在一种实现方式中，至少一块加热板包括第一加热板和第二加热板，第一加热板和第二加热板分别贴设在特斯拉阀的相对两侧的外表面。
18.在一种实现方式中，第一加热板贴设在盖板背离基板的一侧表面，第二加热板贴设在基板背离盖板的一侧表面。
19.在一种实现方式中，保温罩还包括隔热层，隔热层设置在加热板和外壳之间。
20.在一种实现方式中，加热板用于和电子控制单元通信连接。
21.本技术的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。
附图说明
22.通过参照附图的以下详细描述，本技术实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本技术的多个实施例进行说明，其中：
23.图1为相关技术中气体机的部分结构的示意图；
24.图2为本技术实施例提供的气体机的部分结构的示意图；
25.图3为本技术实施例提供的防倒流装置正向流动的示意图；
26.图4为本技术实施例提供的防倒流装置逆向流动的示意图；
27.图5为图3中a-a断面的示意图；
28.图6为图3中a部分的局部放大示意图。
29.附图标记：
30.100-防倒流装置；
31.110-特斯拉阀；120a-进气接头；120b-出气接头；130-保温罩；
32.111-基板；112-盖板；113-流体通道；114-台阶面；131-加热板；1311-第一加热板；1312-第二加热板；132-隔热层；133-外壳；
33.200-曲轴箱；
34.300-油气分离器；
35.400-防喘振阀；
36.500-增压器。
具体实施方式
37.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
38.气体发动机，又称天然气发动机，简称气体机，是一种以天然气等可燃烧气体为燃料的发动机。自上世纪年代初期气体机问世以来，经过八十年的发展，气体机的技术已日趋成熟，目前来看，大部分气体机都是由现有的柴油机或者汽油机机型基础上改型而来的，其通常包括气缸体、曲轴箱、油气分离器和增压器等结构。
39.气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故下曲轴箱又称为油底壳。
40.在最新的gb17691-2018国六排放标准中，要求气体机在发动机排放测试循环(whtc循环)过程中，气体机的曲轴箱的压力保持低于大气压，曲轴箱的压力过高会加快其零部件的磨损和腐蚀，保持曲轴箱的压力稳定维持在较低值可以防止造成机油变质，各部密封处漏油，影响燃料燃烧，从而影响排放。
41.图1为相关技术中气体机的部分结构的示意图。如图1所示，气体机的曲轴箱01后面还依次连有油气分离器02和增压器04，在变工况运行时，流向增压器的04流量发生变化，增压器04的输出压力一定，当输入增压器04的流量减小到某一数值(该数值以下的区间称为喘振区)时，增压器04就会发生喘振现象。
42.喘振现象(surge)是增压器在流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动，喘振现象会产生噪音，加快机器内部零部件的磨损，存在安全隐患。
43.为了避免发生喘振现象，油气分离器02和增压器04之间通常还设置有防喘振阀03，防喘振阀03可向增压器04补气，防止流向增压器04的流量下降到喘振区。
44.然而，防喘振阀03补气时，油气分离器02的出气端的压力也会增大，油气分离器02容易发生倒流现象，从而影响与之连通的曲轴箱01，导致曲轴箱01的出气端的压力增大，使曲轴箱01的压力无法保持低于大气压，不满足排放要求。
45.有鉴于此，本技术实施例提供一种气体机，该气体机包括依次排布联通的曲轴箱、油气分离器、防倒流装置、防喘振阀及增压器，其中，防倒流装置包括特斯拉阀、进气接头和出气接头，本技术通过进气接头和出气接头将特斯拉阀连接在油气分离器和喘振阀之间，以避免防喘振阀补气时曲轴箱发生气体回流，影响曲轴箱内部的压力，从而保证曲轴箱的压力可始终保持低于大气压，保证气体机的排放符合国六排放标准。
46.下面将结合附图对本技术实施例提供的气体机进行详细说明。
47.图2为本技术实施例提供的气体机的部分结构的示意图。如图2所示，本技术实施例提供一种气体机，该气体机包括曲轴箱200、油气分离器300、防喘振阀400、增压器500和防倒流装置100，曲轴箱200、油气分离器300、防倒流装置100、防喘振阀400及增压器500在流体输送方向(即图示虚线箭头的方向)上依次排布并通过管道相互连通。
48.在气体机正常工作运行的时候，会有一部分未燃烧的可燃混合气和燃烧废气通过不同途径窜入曲轴箱200内，这些窜气会使曲轴箱200内的温度升高，加大了曲轴箱200内机油的蒸发量，在曲轴箱200内形成油气混合物。曲轴箱200排出的油气混合物流向油气分离
器300，油气分离器300可将油气混合物中的机油进行高效分离，分离净化后的气体继续流向增压器500，流过增压器500后气体压力升高，而后继续流向气体机的其他部件。
49.本技术通过在增压器500和油气分离器300之间设置防喘振阀400，以避免增压器500发生喘振现象，又通过在曲轴箱200后设置防倒流装置100，以避免防喘振阀400补气时曲轴箱200发生气体回流，影响曲轴箱200内部的压力，从而保证曲轴箱200的压力可始终保持低于大气压，保证气体机的排放符合国六排放标准。
50.其中，本技术提供的防倒流装置100包括特斯拉阀110、进气接头120a和出气接头120b，进气接头120a连接在油气分离器300和特斯拉阀110的进气端之间，出气接头120b连接在特斯拉阀110的出气端和防喘振阀400之间。
51.特斯拉阀110是一种固定几何形状的被动单向导通阀，可以使流体单向流通，特斯拉阀110可弥补传统阀门因需要可移动部件而容易损坏的缺点，并且，特斯拉阀110的内部结构非常简单，不需要定期进行维护，故在保证气体机符合排放标准的同时，特斯拉阀110还可以提高防倒流装置100的使用寿命。
52.进气接头120a和出气接头120b可将特斯拉阀110接入油气分离器300和防喘振阀400之间，相较于将防倒流装置100设置在油气分离器300前，本技术将防倒流装置100设置在油气分离器300后，可以避免特斯拉阀110内流通的流体油分含量过高，以避免特斯拉阀110内形成油垢堵塞通道，从而可大大降低检修频率，提高防倒流装置100的使用寿命长。
53.图3为本技术实施例提供的防倒流装置正向流动的示意图。如图3所示，特斯拉阀110采用了特殊的回路设计，当流体正向通过特斯拉阀110的时候，流体会在每一个回路口分为两路，之后两路流体又会在下一个交汇口汇聚，汇聚时，两路流体流向的夹角较小，造成的能量损失较小，形成的阻力较小，流体能够顺利地汇聚在一起。
54.图4为本技术实施例提供的防倒流装置逆向流动的示意图。如图4所示，如果流体反向流入特斯拉阀110，流体同样会在第一个交汇口分为两路，并在第二个交汇口再次汇聚，不同的是，这一次，两路流体的流动方向是相反的，两路流体会发生碰撞，造成极大的能量损失，形成极大的阻力，因此，特斯拉阀110只能够正向通过，而很难反向逆流。
55.图5为图3中a-a断面的示意图。结合图3和图5所示，特斯拉阀110可以包括基板111和盖板112，基板111的一侧表面设有凹槽，凹槽从基板111的长度方向的一端延伸至另一端，盖板112盖设在基板111设有凹槽的一侧表面，盖板112与凹槽共同围成流体通道113，流体通道113的两端分别为特斯拉阀110的进气端和出气端。
56.需要说明的是，本技术提及的“长度方向”仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的凹槽必须沿基板111较长的边长的方向延伸，因此不能理解为对本技术的限制。
57.特斯拉阀110内的流体通道113形状较为复杂，通过将其设计为分体结构，使盖板112与基板111上的凹槽共同围成流体通道113，可简化制作，降低制作成本。
58.示例性的，特斯拉阀110的基板111和盖板112可以由金属或塑料等材料制成，基板111和盖板112可通过螺栓等固定件固定连接在一起。为保证特斯拉阀110的密封性，基板111和盖板112之间可以设有密封胶垫，以防止气体泄露；或者，当特斯拉阀110的基板111和盖板112由金属制成时，基板111和盖板112也可以焊接在一起，以提高特斯拉阀110的密封性，防止气体泄露。
59.另外，由于气体机的主体结构均为金属材料，导热率较高，当外界气温过低时，例如，在我国北方地区，冬季的室外温度可能达到-10℃或-20℃，此时，气体机内部会先出现冷凝水，进而结冰，导致流体通道113堵塞，影响气体机正常工作。为防止流体通道113堵塞，本技术的防倒流装置100还可以包括保温罩130，保温罩130罩设在特斯拉阀110外，保温罩130用来产生并保存热量，以防止流体通道113堵塞。
60.如图5所示，保温罩130可以包括外壳133和加热板131，外壳133包裹在特斯拉阀110的外部，加热板131设置在外壳133内，外壳133可保护加热板131和特斯拉阀110，避免加热板131和特斯拉阀110受到磕碰而损坏，并且，实际应用时，外壳133可以为塑料外壳133，塑料的导热效果较差，故降低成本的同时，外壳133还具有一定的保温作用，可减缓热量向外界传递的速度。加热板131可以与特斯拉阀110的外表面贴合设置，加热板131可产生热量并将热量传递给与之贴合的特斯拉阀110，防止特斯拉阀110内部的气体结冰。
61.示例性的，外壳133内可以设置一块加热板131，该加热板131可以贴设在特斯拉阀110的任意一侧表面，具体的，该加热板131可以贴设在特斯拉阀110的盖板112背离基板111的一侧表面，或者，该加热板131也可以贴设在基板111背离盖板112的一侧表面，控制加热板131的用量，以节约耗材，降低成本。
62.或者，如图5所示，外壳133内也可以设置两块加热板133，两块加热板133分别为第一加热板1311和第二加热板1312，第一加热板1311和第二加热板1312可以分别贴设在特斯拉阀110的相对两侧的外表面，以便在控制加热板131用量的同时，保证特斯拉阀110外周的温度分布较为均匀，防止特斯拉阀110的局部温度过低。
63.具体的，第一加热板1311可以贴设在盖板112背离基板111的一侧表面，第二加热板1312可以贴设在基板111背离盖板112的一侧表面。结合图3和图5所示，盖板112背离基板111的一侧表面和基板111背离盖板112的一侧表面的表面积较大，且特斯拉阀110内的流体通道113距这两侧表面的距离较近，将第一加热板1311和第二加热板1312设置在这两侧表面可实现良好的加热效果。
64.在一些示例中，加热板131可以为ptc(positive temperature coefficient，正温度系数热敏电阻)电加热板，ptc电加热板是采用ptc陶瓷发热元件与铝管组成一种电加热器。ptc电加热板具有热阻小、换热效率高的优点，并且，ptc电加热板还具有优越的安全性能，其在任何应用情况下均不会产生如电热管类加热器的表面“发红”现象，从而可避免引起烫伤、火灾等安全隐患。在另一些示例中，加热板131也可以为电热丝等其他产热产品，能实现基本的加热作用即可。
65.在实际应用中，以气体机安装在汽车中为例，加热板131可以和汽车的电子控制单元(electronic control unit，ecu)通信连接，电子控制单元可自动控制加热板131的启动和关闭。具体的，加热板131与电子控制单元之间可以连接有温控传感器(图中未示出)，当温控传感器感应到的温度小于或等于第一预设值时，电子控制单元控制加热板131开始工作，当温控传感器感应到的温度大于或等于第二预设值时，电子控制单元控制加热板131停止工作，以节约耗电，避免造成能源浪费，同时避免温度过高熔化最外层的塑料外壳133。
66.需要说明的是，因加热层加热需要一定的时间，为避免特斯拉阀110内部的流体通道113的温度降低至0℃以下，第一预设值应当至少大于0℃，并且，为防止产生过多的冷凝水，第一预设值可以设置为较高的温度。
67.例如，第一预设值和第二预设值可以分别为10℃和20℃。当温控传感器感应到的温度小于或等于10℃时，电子控制单元控制加热板131开始工作，特斯拉阀110的温度逐渐回升，避免其内部的流体通道113堵塞；当温控传感器感应到的温度大于或等于20℃时，电子控制单元控制加热板131停止工作，避免造成能源浪费。
68.或者，第一预设值和第二预设值也可以设定为更低的温度，例如，第一预设值可以为5℃或8℃等，第二预设值可以为15℃或18℃等，以进一步降低能耗。或者，第一预设值和第二预设值也可以设定为更高的温度，例如，第一预设值可以为15℃或18℃等，第二预设值可以为25℃或28℃等，以为进一步减少冷凝水的产生。
69.继续参看图5，本实施例提供的保温罩130还可以包括隔热层132，隔热层132可以设置在加热板131和外壳133之间，以进一步减缓热量向外界传递的速度，实现良好的保温效果。
70.示例性的，隔热层132可以为保温棉层。保温棉是由高纯度的黏土熟料、氧化铝粉、硅石粉、铬英砂等原料制成的无毒、无害、无污染的新型保温材料。保温棉热容低、导热率低，具有良好的隔热效果；易于切割安装，施工方便，可节省工时；具有良好的防火性能，可避免温度过高自燃。或者，隔热层132也可以由玻璃纤维棉等其他隔热材料制成。
71.图6为图3中a部分的局部放大示意图。结合图3和图6所示，进气端和出气端可以均具有台阶面114，进气接头120a插接在进气端并抵接在台阶面114，出气接头120b插接在出气端并抵接在台阶面114。台阶面114的宽度可以与进气接头120a的管壁的厚度和出气接头120b的管壁的厚度大致相等，以避免进气接头120a和出气接头120b突出流体通道113的表面，从而减小流体通道113内的阻力，保证气体可顺畅地正向流动。并且，台阶面114还可以作为定位标记，保证进气接头120a和出气接头120b插接的长度合适，可提高进气接头120a和出气接头120b连接的可靠性。
72.具体的，进气接头120a与进气端之间以及出气接头120b与出气端之间可过盈装配，以保证连接的密封性，防止漏气；或者，进气接头120a与进气端之间以及出气接头120b与出气端之间可设有密封圈，以防止漏气。
73.示例性的，进气接头120a远离特斯拉阀110的一端的外壁面和出气接头120b远离特斯拉阀110的一端的外壁面均可以设有环形凸起(图中未示出)，油气分离器300的出气端和防喘振阀400的进气端连接的管道均为橡胶软管，进气接头120a和出气接头120b可以插入橡胶软管内，并利用环形凸起与橡胶软管之间形成过盈配合，以防止漏气。为进一步保证连接的稳固性，橡胶软管外还可以套有卡箍，以增大进气接头120a和出气接头120b与橡胶软管之间的摩擦力，防止进气接头120a和出气接头120b脱出橡胶软管。
74.可以理解的是，本技术实施例示意的结构并不构成对气体机的具体限定。在本技术另一些实施例中，气体机可以包括比图示更多的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。例如，气体机还可以包括气缸等器件。
75.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
76.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
77.最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本技术已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施方式技术方案的范围。

技术特征：
1.一种气体机，其特征在于，包括曲轴箱、油气分离器、防喘振阀、增压器和防倒流装置；所述曲轴箱、所述油气分离器、所述防倒流装置、所述防喘振阀及所述增压器在流体输送方向上依次排布并通过管道相互连通；所述防倒流装置包括特斯拉阀、进气接头和出气接头，所述进气接头连接在所述油气分离器和所述特斯拉阀的进气端之间；所述出气接头连接在所述特斯拉阀的出气端和所述防喘振阀之间。2.根据权利要求1所述的气体机，其特征在于，所述特斯拉阀包括基板和盖板；所述基板的一侧表面设有凹槽，所述凹槽从所述基板的长度方向的一端延伸至另一端；所述盖板盖设在所述基板设有所述凹槽的一侧表面，所述盖板与所述凹槽共同围成流体通道，所述流体通道的两端分别为所述进气端和所述出气端。3.根据权利要求2所述的气体机，其特征在于，所述进气端和所述出气端均具有台阶面，所述进气接头插接在所述进气端并抵接在所述台阶面，所述出气接头插接在所述出气端并抵接在所述台阶面。4.根据权利要求1-3任一项所述的气体机，其特征在于，所述进气接头远离所述特斯拉阀的一端的外壁面和所述出气接头远离所述特斯拉阀的一端的外壁面均设有环形凸起。5.根据权利要求2或3所述的气体机，其特征在于，所述防倒流装置还包括保温罩，所述保温罩罩设在所述特斯拉阀外。6.根据权利要求5所述的气体机，其特征在于，所述保温罩包括外壳和至少一块加热板；所述外壳包裹在所述特斯拉阀的外部，所述加热板设置在所述外壳内并与所述特斯拉阀的外表面贴合。7.根据权利要求6所述的气体机，其特征在于，至少一块加热板包括第一加热板和第二加热板，所述第一加热板和所述第二加热板分别贴设在所述特斯拉阀的相对两侧的外表面。8.根据权利要求7所述的气体机，其特征在于，所述第一加热板贴设在所述盖板背离所述基板的一侧表面，所述第二加热板贴设在所述基板背离所述盖板的一侧表面。9.根据权利要求6所述的气体机，其特征在于，所述保温罩还包括隔热层，所述隔热层设置在所述加热板和所述外壳之间。10.根据权利要求6所述的气体机，其特征在于，所述加热板用于和电子控制单元通信连接。

技术总结
本申请提供一种气体机，该气体机包括曲轴箱、油气分离器、防喘振阀、增压器和防倒流装置；曲轴箱、油气分离器、防倒流装置、防喘振阀及增压器在流体输送方向上依次排布并通过管道相互连通；防倒流装置包括特斯拉阀、进气接头和出气接头，进气接头连接在油气分离器和特斯拉阀的进气端之间；出气接头连接在特斯拉阀的出气端和防喘振阀之间。本申请提供的气体机，可避免防喘振阀补气时曲轴箱发生气体回流，影响曲轴箱内部的压力，从而保证曲轴箱的压力可始终保持低于大气压，保证气体机的排放符合国六排放标准。符合国六排放标准。符合国六排放标准。


技术研发人员：王珊 王建航 赵娜 吴亚男
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2022.05.10
技术公布日：2023/5/30