CN105179113B - 气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴，包括进气歧管、缸盖、燃气导流管、燃气喷嘴、支撑、支架，进气歧管通过法兰固定在缸盖上，进气歧管上设置燃气喷射阀，支架固定在法兰和缸盖之间，支架的中心为中心支撑板，中心支撑板上设置孔，支撑伸入中心支撑板的孔并与中心支撑板间隙配合，燃气喷嘴一侧连接燃气导流管，另一侧连接支撑，燃气喷嘴和燃气导流管均设置在进气歧管里，燃气导流管与燃气喷射阀相连接，燃气喷嘴上设置喷孔。本发明可以增加燃气射流与进气歧管内空气来流的撞击及掺混，使燃气与空气混合更加充分。

Description

气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴

技术领域

本发明涉及的是一种发动机，具体地说是发动机的燃料喷射机构。

背景技术

天然气以其燃烧清洁、热值大且储量丰富成为代替燃料的优秀之选，因此天然气发动机得到大力发展。进入气缸的混合气质量以及进气过程中的气体流通状态对天然气发动机的经济性、动力性以及清洁排放有着很大的影响。由于对供气系统要求低，缸外供气方式应用最为普遍，包括单点供气方式和多点喷射方式。多点燃气喷射方式可以有效缓解单点喷射方式无法实现空燃比的精确控制、各缸燃料分配一致性较差以及对发动机的工况变化反应较慢等问题，因此将逐渐替代单点供气方式。

发明内容

本发明的目的在于提供增加燃气射流与进气歧管内空气来流的撞击及掺混，使燃气与空气混合更加充分的气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴。

本发明的目的是这样实现的：

本发明气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴，包括进气歧管、缸盖，进气歧管通过法兰固定在缸盖上，进气歧管上设置燃气喷射阀，其特征是：还包括燃气导流管、燃气喷嘴、支撑、支架，支架固定在法兰和缸盖之间，支架的中心为中心支撑板，中心支撑板上设置孔，支撑伸入中心支撑板的孔并与中心支撑板间隙配合，燃气喷嘴一侧连接燃气导流管，另一侧连接支撑，燃气喷嘴和燃气导流管均设置在进气歧管里，燃气导流管与燃气喷射阀相连接，燃气喷嘴上设置喷孔。

本发明还可以包括：

1、喷孔产生的喷气射流方向与进气歧管的空气来流方向相垂直。

2、所述的燃气喷嘴为由四个中空的且末端封闭的燃气支管组成的十字形结构，每个燃气支管上均设置燃气喷孔，相邻的燃气支管相互垂直，燃气支管末端与进气歧管内壁距离不大于2mm。

3、所述的燃气喷嘴为由燃气支管组成的田字形结构。

4、所述的燃气喷嘴为由燃气支管组成的螺旋形结构，其螺线由燃气导流管向支撑方向逐渐变小，燃气喷嘴上靠近进气歧管内壁侧和靠近进气歧管中心线侧均布有燃气喷孔，且靠近进气歧管中心线侧燃气喷孔的直径大于靠近进气歧管内壁侧燃气喷孔的直径。

本发明的优势在于：本发明提出的多孔径流式燃气喷嘴由于其独特的燃气喷管结构设计，可以增加燃气射流与进气歧管内空气来流的撞击及掺混，使燃气与空气混合更加充分。

附图说明

图1为本发明的总装配示意图；

图2为十字形燃气喷嘴等轴测视图；

图3为方形燃气喷嘴等轴测视图；

图4为螺旋形燃气喷嘴正视图；

图5为支架示意图；

图6a为进气歧管纵截面气体流动和流速合成方向示意图，图6b进气歧管横截面气体流动和流速合成方向示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～6，本发明提供的多孔径流式燃气喷嘴是由燃气导流管1、燃气喷嘴2、支撑3组成。燃气喷嘴2为立体几何形状的金属管结构，其几何形状为十字形、方形、环形、螺旋形，燃气喷嘴管壁上加工有多个喷气孔。喷孔产生的喷气射流方向与进气道的空气来流方向相垂直。燃气导流管1为喷嘴的燃气总管，其直径不小于燃气喷嘴2的各个支管，燃气导流管1的一端通过卡套和螺母固定安装在进气歧管7的管壁上，且与安装在进气管歧管7上的燃气喷射阀9连通，燃气导流管1的另一端与燃气喷嘴的各支管焊接在一起，且保持管的内腔相通。支撑3为一实体金属杆或为喷管的一部分，其一端与燃气喷嘴2焊接在一起，另一端为自由端，当多孔径流式喷嘴固定安装在进气歧管7上时，支撑3被插入支架5中心的孔内，支撑3和支架5中心孔之间为间隙配合，且最大间隙不超过0.1mm，支撑3在支架5中心孔的轴向方向上不受约束。此多孔径流式燃气喷嘴安装在进气歧管7上，并且其燃气导流管1的入口处和燃气喷射阀9相连接。燃气喷嘴2中心线与进气歧管7中心线重合，支撑3固定在支架5的内孔里，支架5装夹在进气管歧管7的法兰6和缸盖4之间。

燃气喷嘴2为十字结构时，各支管末端封闭，在各支管上加工多个燃气喷孔，燃气喷孔的中心线位于进气歧管7的径向平面内，相互垂直的支管喷出的气体射流产生撞击，减少燃气射流与进气歧管7的壁面撞击，且能够促进燃气与空气的混合，支管的末端与进气歧管7的内壁距离不大于2mm。

燃气喷嘴2为方形或环形结构时，燃气喷嘴2的支管一端与燃气导流管1连接，另一端与方形和圆形管连接，使燃气导流管1与方形和圆形管连通，相互垂直的各支管上及方形管和圆管上都加工有多个燃气喷孔，且燃气喷孔位于进气歧管7的径向截面内，方形管和圆形管靠近进气歧管7内壁的喷孔孔径小于与支管连接同侧孔的直径。

燃气喷嘴2为螺旋形结构时，螺旋喷嘴自燃气导流管1至支撑3方向直径逐渐减少，支撑3为喷管的末端管路且端部封闭，螺旋喷管上的燃气喷孔与进气来流方向垂直，靠近进气歧管7内壁侧和靠近进气歧管7中心线侧均布有燃气喷孔，且靠近中心线侧孔的直径大于靠近进气歧管7内壁侧孔的直径。

此多孔径流式燃气喷嘴安装在进气歧管上，并且其燃气导流管1的入口处和燃气喷射阀9相连。燃气喷嘴2中心线与进气歧管7中心线重合，支撑3固定在支架5的内孔里，支架5装夹在进气管歧管7的法兰6和缸盖4之间。

燃气喷嘴2为立体几何形状的金属管结构，其几何形状为十字形、方形、环形、螺旋形，燃气喷嘴管壁上加工有多个喷气孔。喷孔产生的喷气射流方向与进气歧管7的空气来流方向相垂直。

结合图2，燃气喷嘴2为十字结构时：十字喷嘴由4个燃气喷射支管组成，各支管末端封闭，相邻支管相互垂直相交，分布在同一个进气歧管径向平面里，且相交处以1毫米的圆角平滑过渡。燃气支管形状和尺寸与进气歧管7形状相和尺寸匹配，且燃气支管的末端与进气歧管7的内壁距离不大于2mm。燃气支管11、燃气支管12、燃气支管13和燃气支管14上分别加工了多个直径相同的燃气喷孔15，同一个燃气支管上相邻的喷孔间距相同。燃气喷孔的中心线位于进气歧管7的径向平面内，且与所在燃气支管的中心线相互垂直，相互垂直的支管喷出的气体射流产生撞击，减少燃气射流与进气歧管7的壁面撞击，且能够促进燃气与空气的混合。

结合图3，燃气喷嘴2为方形结构时：方形燃气喷嘴由方形支管16、支撑支管17组成。方形支管16的长度和宽度与进气歧管7形状相匹配。支撑支管17位于方形支管16正中间，一端与燃气导流管1连接，另一端与方形支管16连接，使燃气导流管1与方形管连通，支管垂直相交处以1毫米的圆角平滑过渡。方形支管16上加工有多个燃气喷孔18，燃气喷孔的中心线位于进气歧管7的径向平面内，且与所处支管管壁表面切线相垂直。方形支管16靠近进气歧管7内壁侧和靠近进气歧管7中心线侧均布有燃气喷孔18，且靠近中心线侧孔的直径大于靠近进气歧管7内壁侧孔的直径，支撑支管17上的喷孔直径相同。

结合图4，燃气喷嘴2为螺旋形结构时：螺旋喷嘴由螺旋支管20组成，此螺旋支管的螺线为等距圆锥螺旋线，螺线形状自燃气导流管1至支撑3方向直径逐渐减少，螺线中心线与进气歧管中心线重合，螺线环数、最大环直径、最小环直径和螺距与进气歧管7形状相匹配。支撑3为喷管的末端管路且端部封闭，螺旋支管20管壁上加工有多个喷气孔，螺旋喷管上的燃气喷孔与进气来流方向垂直，且喷孔中心线与所处螺旋支管管壁表面切线相垂直，靠近进气歧管内壁侧和靠近进气歧管中心线侧均布有燃气喷孔，且靠近中心线侧孔22的直径大于靠近进气歧管内壁侧孔21的直径。

燃气导流管1为喷嘴的燃气总管，其直径不小于燃气喷嘴2的各个支管，燃气导流管1的一端通过卡套和螺母固定安装在进气歧管7的管壁上，且与安装在进气管歧管上的燃气喷射阀9连通，燃气导流管的另一端与燃气喷嘴的各支管焊接在一起，且保持管的内腔相通。

支撑3为一实体金属杆或为喷管的一部分，其一端与燃气喷嘴2焊接在一起，另一端为自由端。当多孔径流式喷嘴固定安装在进气歧管7上时，支撑3被插入支架5中心的孔内，支撑3和支架5中心孔之间为间隙配合，且最大间隙不超过0.1mm，支撑3在支架5中心孔的轴向方向上不受约束。

结合图5，支架5由外支撑板23、中心支撑板25、连接24组成，外支撑板23安装在进气歧管7上，中心支撑板25位于进气歧管7内，连接24的一端与外支撑板23焊接在一起，另一端与中心支撑板25焊接在一起。多孔径流式燃气喷嘴的支撑3固定在中心支撑板25的内孔里，且为间隙配合，配合间隙不大于0.1mm。

结合图6a-6b，其中图6a是进气歧管纵截面气体流速方向示意图，空气流速方向a垂直于进气歧管截面，燃气喷射方向b位于进气歧管径向截面内。因此燃气喷射方向与空气来流方向垂直，能够增加燃气射流和进气歧管7内空气的碰撞和掺混几率；结合图6b进气歧管横截面气体流动和流速合成方向示意图，混合气流速方向c与进气歧管壁面成一定夹角。可以减少混合气与进气歧管壁面的碰撞，促进进气歧管内燃气和空气的预混合，使混合气预混合更加充分，有利于改善气体/双燃料发动机燃气和空气的混合和燃烧。

本发明气体燃料/双燃料发动机的多孔径流式燃气喷嘴，由燃气导流管1、燃气喷嘴2、支撑3组成。此多孔径流式燃气喷嘴安装在进气歧管上，并且其燃气导流管1的入口处和燃气喷射阀9相连接。燃气喷嘴2中心线与进气歧管7中心线重合，支撑3固定在支架5的内孔里，支架5装夹在进气管歧管7的法兰6和缸盖4之间。

燃气喷嘴2为立体几何形状的金属管结构，其几何形状为十字形、方形、环形、螺旋形，燃气喷嘴管壁上加工有多个喷气孔。喷孔产生的喷气射流方向与进气道的空气来流方向相垂直。

燃气导流管1为喷嘴的燃气总管，其直径不小于燃气喷嘴2的各个支管，燃气导流管1的一端通过卡套和螺母固定安装在进气歧管7的管壁上，且与安装在进气管歧管7上的燃气喷射阀9连通，燃气导流管1的另一端与燃气喷嘴2的各支管焊接在一起，且保持管的内腔相通。

支撑3为一实体金属杆或为喷管的一部分，其一端与燃气喷嘴2焊接在一起，另一端为自由端，当多孔径流式喷嘴固定安装在进气歧管7上时，支撑3被插入支架5中心的孔内，支撑3和支架5中心孔之间为间隙配合，且最大间隙不超过0.1mm，支撑3在支架5中心孔的轴向方向上不受约束。

燃气喷嘴2为十字结构时，燃气喷嘴2各支管末端封闭，在各支管上加工多个燃气喷孔，燃气喷孔的中心线位于进气歧管7的径向平面内，相互垂直的支管喷出的气体射流产生撞击，减少燃气射流与进气歧管7的壁面撞击，且能够促进燃气与空气的混合，支管的末端与进气歧管7的内壁距离不大于2mm；

燃气喷嘴2为方形或环形结构时，燃气喷嘴2的支管一端与燃气导流管1连接，另一端与方形和圆形管连接，使燃气导流管1与方形和圆形管连通，相互垂直的各支管上及方形管和圆管上都加工有多个燃气喷孔，且燃气喷孔位于进气歧管7的径向截面内，方形管和圆形管靠近进气歧管7内壁的喷孔孔径小于与支管连接同侧孔的直径。

燃气喷嘴2为螺旋形结构时，螺旋喷嘴自燃气导流管1至支撑3方向螺旋直径逐渐减少，支撑3为喷管的末端管路且端部封闭，螺旋喷管上的燃气喷孔与进气来流方向垂直，靠近进气歧管7内壁侧和靠近进气歧管7中心线侧均布有燃气喷孔，且靠近中心线侧孔的直径大于靠近进气歧管7内壁侧孔的直径。

Claims (3)

1.气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴，包括进气歧管、缸盖，进气歧管通过法兰固定在缸盖上，进气歧管上设置燃气喷射阀，其特征是：还包括燃气导流管、燃气喷嘴、支撑、支架，支架固定在法兰和缸盖之间，支架的中心为中心支撑板，中心支撑板上设置孔，支撑伸入中心支撑板的孔并与中心支撑板间隙配合，燃气喷嘴一侧连接燃气导流管，另一侧连接支撑，燃气喷嘴和燃气导流管均设置在进气歧管里，燃气导流管与燃气喷射阀相连接，燃气喷嘴上设置喷孔；

喷孔产生的喷气射流方向与进气歧管的空气来流方向相垂直；

所述的燃气喷嘴为由四个中空的且末端封闭的燃气支管组成的十字形结构，每个燃气支管上均设置燃气喷孔，相邻的燃气支管相互垂直，燃气支管末端与进气歧管内壁距离不大于2mm。

2.气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴，包括进气歧管、缸盖，进气歧管通过法兰固定在缸盖上，进气歧管上设置燃气喷射阀，其特征是：还包括燃气导流管、燃气喷嘴、支撑、支架，支架固定在法兰和缸盖之间，支架的中心为中心支撑板，中心支撑板上设置孔，支撑伸入中心支撑板的孔并与中心支撑板间隙配合，燃气喷嘴一侧连接燃气导流管，另一侧连接支撑，燃气喷嘴和燃气导流管均设置在进气歧管里，燃气导流管与燃气喷射阀相连接，燃气喷嘴上设置喷孔；

喷孔产生的喷气射流方向与进气歧管的空气来流方向相垂直；

所述的燃气喷嘴为由燃气支管组成的田字形结构。

3.气体燃料/双燃料发动机多孔径流式燃气喷嘴，包括进气歧管、缸盖，进气歧管通过法兰固定在缸盖上，进气歧管上设置燃气喷射阀，其特征是：还包括燃气导流管、燃气喷嘴、支撑、支架，支架固定在法兰和缸盖之间，支架的中心为中心支撑板，中心支撑板上设置孔，支撑伸入中心支撑板的孔并与中心支撑板间隙配合，燃气喷嘴一侧连接燃气导流管，另一侧连接支撑，燃气喷嘴和燃气导流管均设置在进气歧管里，燃气导流管与燃气喷射阀相连接，燃气喷嘴上设置喷孔；

喷孔产生的喷气射流方向与进气歧管的空气来流方向相垂直；

所述的燃气喷嘴为螺旋形结构，其螺线由燃气导流管向支撑方向逐渐变小，燃气喷嘴上靠近进气歧管内壁侧和靠近进气歧管中心线侧均布有燃气喷孔，且靠近进气歧管中心线侧燃气喷孔的直径大于靠近进气歧管内壁侧燃气喷孔的直径。