CN102953887B - 组合贯穿距的喷醇方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柴油和醇混合燃烧时的甲醇喷射方法和装置，进一步涉及一种组合贯穿距的喷醇方法和装置。加快甲醇液滴的蒸发气化，并提高甲醇空气混合气进入各缸的均匀性。本发明通过如下技术方案实现：在发动机进气歧管与进气管连接处设置一个弯头，在弯头处安装2个或2个以上不同贯穿距的、喷射醇的喷嘴，喷嘴的喷孔中心线与进气歧管轴线平行或向下倾斜，实现至少两种以上的醇喷射贯穿距，使醇自喷嘴喷出后在发动机进气歧管的不同部位着陆。多贯穿距喷醇器使醇液喷射到发动机歧管的不同部位，降低发动机热负荷，减少发动机冷却水带走的废热。

Description

组合贯穿距的喷醇方法及装置

技术领域:

本发明涉及柴油和醇混合燃烧时的甲醇喷射方法和装置，进一步涉及一种组合贯穿距的喷醇方法和装置。

背景技术：

柴油/甲醇组合燃烧发动机在专利文献1(CN1470752A)中已经进行了公开。能同时大幅度降低柴油机NOx与微粒排放，也能显著提高柴油机的有效热效率。柴油/甲醇组合燃烧发动机是在发动机进气管上布置甲醇喷嘴，甲醇以液雾的形式喷入并与进气混合形成均质混合气进入气缸，由柴油引燃燃烧。传统的做法是将甲醇喷嘴布置在进气管与气流垂直的方向，由于低压喷嘴的贯穿距较长，大量的甲醇喷射到进气管壁面上并被反射，使甲醇不能以液雾的形式与空气很好的混合，影响甲醇燃料的利用率，并且反射回的甲醇液滴窜入喷嘴与喷醇器密封处，容易使喷嘴的密封胶圈溶胀，降低喷醇器的使用寿命；或者将喷醇器与气管形成一定的角度顺气流喷入气管，甲醇液柱随增压后空气高速流入气缸，不能较好雾化且导致进入各缸的甲醇量不均匀。

发明内容：

本发明的目的是通过在发动机进气歧管前第一个进气管转弯处安装不同贯穿距的甲醇喷嘴，使甲醇液柱直接喷射到发动机歧管不同部位，甲醇在整个进气歧管蒸发形成均质混合气，提高甲醇空气混合气进入各缸的均匀性。

本发明通过如下技术方案实现：

在发动机进气歧管与进气管连接处设置一个弯头，在弯头处安装2个或2个以上不同贯穿距的、喷射醇的喷嘴，喷嘴的喷孔中心线与进气歧管中心线平行或向下倾斜，实现至少两种以上的醇喷射贯穿距，使醇自喷嘴喷出后在发动机进气歧管的不同部位着陆；在进气管接近喷嘴之前安装一个挡板，气流经过挡板后，产生微紊流，然后与喷醇器喷出的醇进行混合。

实现所述组合贯穿距的喷醇方法的喷醇装置，包括：

进气歧管延伸管11，与进气歧管2共轴；

进气管延伸管9，与进气管连接；

进气管延伸管9与进气歧管延伸管11之间的夹角为直角或钝角；

连接弯头10，连接进气管延伸管9和进气歧管延伸管11；

将进气歧管延伸管11中心线、连接弯头10中心线、进气管延伸管9中心线之间组成的平面定义为第一平面；

第一挡板12，垂直于进气管延伸管9中心线，与连接弯头10固定连接；

第二档板13，垂直于第一平面，与进气歧管延伸管11中心线的夹角，与进气管延伸管9中心线的夹角，均为钝角；

垂直安装在第一挡板上的2个或2个以上喷嘴安装孔14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g，用于安放喷嘴；喷嘴安装孔的方向与进气歧管中心线平行或斜向气缸方向，所述喷嘴孔的中心线与进气歧管延伸管的中心线呈0-30度夹角；

喷嘴15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g，用于喷射醇；

与喷嘴安装孔相配合的醇轨，为喷嘴提供醇。

本发明的有益效果是：

(一)多贯穿距喷醇器使醇液喷射到发动机歧管的不同部位，喷到进气歧管不同部位的甲醇均匀地吸收发动机缸盖各处更多的热量并气化，提高燃料雾化效果，与进气形成均质混合气进入气缸被柴油引燃燃烧，同时缓解气缸盖与进气管热负荷不平衡现象，降低发动机热负荷，减少发动机冷却水带走的废热。

(二)甲醇燃料顺气流直接喷到进气歧管并立即进入气缸，避免了湿壁效应，减少喷嘴密封圈的溶胀效应，并且极大的提高了发动机的瞬态响应速度；也防止了进气歧管喷射造成的直接喷射的发动机机体上产生醇膜。

(三)通过使用不同流量的喷嘴，使贯穿距最小的喷嘴流量最大，并且其他喷嘴流量随贯穿距增加而减小，从而使进入各缸的甲醇量更加均匀；

(四)连接弯头处采用了缩口形式，减小甲醇喷嘴处的空气流通横截面积，在气管弯道处产生的的强湍流提高了空气与醇液的混合质量，促进进气管壁面上的甲醇液膜蒸发。

(五)本发明发动机实验效果不亚于进气歧管喷射，加工成本和改装成本却大大下降。本发明应用于各种运输车辆和城市公交车及工程机械发动机(推土机、挖掘机和叉车等)，在各种工况下能显著提高醇对柴油替代率，有效降低NOx和微粒排放，大幅度提高热效率。

(六)另外，顺气流喷射有效防止甲醇液柱碰壁反射使喷嘴密封胶圈老化，从而延长喷油器的使用寿命。

附图说明：

图1是本发明安装在发动机系统上的示意图。1代表发动机机体；2代表进气歧管；3代表甲醇喷射控制单元；4代表甲醇束不同贯穿距；5代表组合贯穿距喷醇器；6代表限压阀；7代表甲醇滤清器；8代表甲醇箱；9代表进气管延伸管；18代表空气滤清器；19代表增压器；20代表排气歧管。

图2是实施例1结构示意图。图中，10代表连接弯头，11代表进气歧管延伸管，16代表醇轨。

图3是图2的主视图。图中，15a、15b、15c分别代表喷嘴。

图4是图2的左视图。

图5是实施例1喷嘴安装孔结构示意图。图中，12代表第一挡板，13代表第二档板，14a、14b、14c本别代表喷嘴安装孔。

图6是实施例1喷嘴安装孔结构示意图。图中，21代表支架。

图7是本发明喷嘴的结构示意图。

图8是实施例1中的醇轨结构示意图。

图9是实施例2结构示意图。

图10是图9的主视图。

图11是图9的左视图。

图12是图9的俯视图

图13实施例3结构示意图。

图14是图13的主视图。

图15是图13的左视图。

图16是实施例4结构示意图。

图17是图16的主视图。图中，15d、15e、15f、15g分别代表喷嘴，17代表连接螺栓

图18是图16的左视图。

图19是实施例4喷嘴安装孔结构示意图。图中，14a、14b、14c、14d分别代表喷嘴安装孔。

图20是实施例4中所对应的醇轨。

图21实施例5的结构示意图。

图22是图21的左视图。

图23是图21的主视图。

图24是实施例6结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

组合贯穿距的喷醇装置，包括：

进气歧管延伸管11，与进气歧管共轴；进气管延伸管9，进气管延伸管9与进气歧管延伸管11之间呈直角交叉；连接弯头10，连接进气管延伸管9和进气歧管延伸管11；将进气歧管延伸管9中心线、连接弯头10中心线、进气管延伸管11中心线之间组成的平面定义为第一平面；

第一挡板12，垂直于进气歧管延伸管中心线，与弯头外周面通过焊接方式连接；第二档板13，垂直于第一平面；第一挡板12和第二档板13之间的夹角为120度；

对照图5、6，垂直安装在第一挡板12上的3个喷嘴安装孔14a、14b、14c，其中中间喷嘴安装孔14b的中心线与进气歧管延伸管11中心线重合；安装在喷嘴安装孔内的喷嘴15a、15b、15c；喷嘴安装孔有深浅两种，对应于不同长度的喷嘴，喷嘴安装孔的深度差正好等于喷嘴的长度差；喷嘴安装孔14a、14b、14c与第一挡板12固定连接；

对照图8，醇轨16是一根截面为正方形的等截面不锈钢盒体，在对应于喷嘴的位置开设三个出醇口，盒体另一侧焊接快速接通形式的进醇口。喷嘴与喷醇器座和醇轨通过○型密封圈实现密封。

气流经过第二挡板13的阻挡之后，产生微紊流，更加有利于醇的混合。

实施例2：

对照图8-12，本实施例与实施例的不同之处在于，进气歧管延伸管11、连接弯头10和进气管延伸管为一体成型，没有第一挡板和第二档板的设计，喷嘴直接通过在连接弯头处打孔安装。其它部件与实施例1相同。

实施例3：

对照图13、14、15，说明本实施例的实现方案。本方案与实施例2的区别在于，本实施例主要针对工程机械的进气歧管和进气管结构而设计；在铸造的时候，事先将安装喷嘴的凸台22铸造出来，然后在其上面打孔安装喷嘴座。其它部件与实施例2相同。

实施例4；

对照图16-20，说明本实施例的实现方案。

组合贯穿距的喷醇装置，包括：

进气歧管延伸管11，与进气歧管共轴；进气管延伸管9，进气管延伸管9与进气歧管延伸管11之间呈直角交叉；连接弯头10，连接进气管延伸管9和进气歧管延伸管11；将进气歧管延伸管9中心线、连接弯头10中心线、进气管延伸管11中心线之间组成的平面定义为第一平面；

第一挡板12，垂直于进气歧管延伸管中心线，与弯头外周面通过焊接方式连接；第二档板13，垂直于第一平面；第一挡板12和第二档板13之间的夹角为120度；

第一挡板上在垂直方向上分布2排喷嘴安装孔，每排横向并排2个喷嘴安装孔，4个喷嘴安装孔14d、14e、14f、14g正好围成一个等腰梯形。安装在喷嘴安装孔内的喷嘴15d、15e、15f、15g；喷嘴安装孔有深浅两种，对应于不同长度的喷嘴，喷嘴座的深度差正好等于喷嘴的长度差；喷嘴安装孔14d、14e、14f、14g与第一挡板12固定连接；

对照图20，醇轨16是一个等腰梯形不锈钢盒体，开设4个出醇口，盒体另一侧焊接快速接通形式的进醇口；通过连接螺栓17与第一挡板固定连接。喷嘴与喷醇器座和醇轨通过○型密封圈实现密封。

气流经过第二挡板13的阻挡之后，产生微紊流，更加有利于醇的混合。

实施例5：

对照图21-23。本方案与实施例3相似，在铸造的时候，事先将安装喷嘴的凸台铸造出来，然后在其上面打孔安装喷嘴座；区别之处在于，喷嘴数量和结构不同，本实施例采取实施例4中的喷嘴分布方式；喷射入射角度不同，与进气歧管延伸管中心线的夹角为15度。

实施例6：

对照图24。本方案与实施例3相似，区别之处在于喷嘴座并不是事先铸造出来的，而是通过3个柱状体焊接在连接弯头处。其它结构完全相同。

Claims (5)

1.组合贯穿距的喷醇方法，其特征在于：

在发动机进气歧管与进气管连接处设置一个弯头，在弯头处安装2个或2个以上不同贯穿距的、喷射醇的喷嘴，喷嘴的喷孔中心线与进气歧管轴线平行或向下倾斜，实现至少两种以上的醇喷射贯穿距，使醇自喷嘴喷出后在发动机进气歧管的不同部位着陆；在进气管接近喷嘴之前安装一个挡板，气流经过挡板后，产生微紊流，然后与喷醇器喷出的醇进行混合。

2.实现权利要求1所述组合贯穿距的喷醇方法的喷醇装置，其特征在于，包括：

进气歧管延伸管(11)，与进气歧管(2)共轴；

进气管延伸管(9)，与进气管连接；

进气管延伸管(9)与进气歧管延伸管(11)之间的夹角为直角或钝角；

连接弯头(10)，连接进气管延伸管(9)和进气歧管延伸管(11)；

将进气歧管延伸管(11)中心线、连接弯头(10)中心线、进气管延伸管(9)中心线之间组成的平面定义为第一平面；

第一挡板(12)，垂直于进气管延伸管(9)中心线，与连接弯头(10)固定连接；

第二档板(13)，垂直于第一平面，与进气歧管延伸管(11)中心线的夹角，与进气管延伸管(9)中心线的夹角，均为钝角；

垂直安装在第一挡板上的2个或2个以上喷嘴安装孔(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)；

喷嘴，用于喷射醇；

与喷嘴安装孔相配合的醇轨，为喷嘴提供醇。

3.根据权利要求2所述的组合贯穿距喷醇装置，其特征在于，所述第一挡板横向并排3个喷嘴座(14a、14b、14c)。

4.根据权利要求2所述的组合贯穿距喷醇装置，其特征在于，

所述喷嘴安装孔数量为4，沿喷嘴安装孔中心线投影方向，呈梯形分布，4个喷嘴分别位于其中(15d、15e、15f、15g)；所述醇轨为梯形空腔，在对应于喷嘴的位置开有4个出醇口。

5.根据权利要求4所述的组合贯穿距喷醇装置，其特征在于，所述梯形分布为等腰梯形分布，两条腰的延长线夹角为60度。