CN109404121B - 补气喷管装置及具有其的柴油机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种补气喷管装置及具有其的柴油机，所述柴油机包括前进气箱，所述补气喷管装置用于设置在所述前进气箱上，所述补气喷管装置具有喷头，所述喷头至少部分地位于所述前进气箱中，所述喷头具有多个喷孔，以向所述前进气箱补气。根据本发明的补气喷管装置，通过将补气喷管装置设置在前进气箱上，喷头具有多个喷孔，使得补气气体能够沿着多个方向向前进气箱补气，能够改善补气的均匀性，从而改善柴油机快速加载性能。

Description

补气喷管装置及具有其的柴油机

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种补气喷管装置及具有其的柴油机。

背景技术

在增压柴油机快速加载过程，由于增压器通过增压器转动惯量、整机转动惯量、PID控制参数等多种优化手段均无法满足柴油机的加载过程对气量的要求，补气措施是最可行的方案。补气技术是指在加载过程中向气缸内补充一定量的压缩空气，使气缸内油气量迅速匹配，达到缩短加载时间，实现柴油机快速加载的目的。

对于快速加载过程需要进行补气的柴油机，补气装置设置不合理将会导致各气缸在加载过程补气量分布不均匀，导致某些气缸在加载过程不能输出足够的功率，不能满足快速加载性能需求等问题。

因此，需要提供了一种补气喷管装置及具有其的柴油机，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一方面，公开了一种用于柴油机的补气喷管装置，所述柴油机包括前进气箱，所述补气喷管装置用于设置在所述前进气箱上，所述补气喷管装置具有喷头，所述喷头至少部分地位于所述前进气箱中，所述喷头具有多个喷孔，以向所述前进气箱补气。

根据本发明的补气喷管装置，通过将补气喷管装置设置在前进气箱上，喷头具有多个喷孔，使得补气气体能够沿着多个方向向前进气箱补气，能够改善补气的均匀性，从而改善柴油机快速加载性能。

可选地，所述补气喷管装置还包括与所述喷头相连且设置在所述喷头上部的管体，所述管体延伸进入所述前进气箱，所述喷头位于所述前进气箱中。

可选地，所述管体包括第一部分和与所述第一部分相连且成角度设置的第二部分，所述喷头与所述第二部分相连。

可选地，所述第一部分的中心线沿竖直方向延伸，所述第二部分的中心线与所述喷头的中心线重合，且所述第一部分的中心线和所述第二部分的中心线之间的夹角为钝角。

可选地，所述喷头的内腔的最大直径大于所述喷头的内腔的轴向尺寸；并且/或者

所述喷头的内腔的最大直径大于或者等于所述管体的内腔的直径的3倍。

可选地，所述喷头包括连接件和与所述连接件相连的主体件，所述连接件与所述第二部分相连，所述喷孔设置在所述主体件上。

可选地，所述连接件包括绕所述喷头的中心线沿周向延伸的第一壁、从所述第一壁沿径向向外延伸的第二壁和从所述第二壁向下延伸的第三壁，所述第二壁和所述第三壁之间的夹角为锐角。

可选地，所述主体件包括底壁和设置在所述底壁内侧的导流部，所述导流部包括从所述底壁向内延伸的凸起部和从所述凸起部的外周边缘沿径向向外且远离所述底壁延伸的导流板，所述凸起部设置在所述喷头的中心位置处。

根据本发明的第二方面，公开了一种柴油机，其包括：

根据上述第一方面任一项所述的补气喷管装置；以及

前进气箱，所述补气喷管装置设置在所述前进气箱的顶部。

根据本发明的柴油机，通过将补气喷管装置设置在前进气箱上，喷头具有多个喷孔，使得补气气体能够沿着多个方向向前进气箱补气，能够改善补气的均匀性，从而改善柴油机快速加载性能。

可选地，所述柴油机还包括设置在所述前进气箱下部的空冷器，所述喷头的中心线经过前进气箱的中心线和所述空冷器的顶表面的交点。

附图说明

本发明实施方式的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的一个优选实施方式的柴油机的框架结构示意图；

图2为图1中的柴油机的局部结构示意图，其中，仅示出了补气喷管装置、前进气箱、空冷器和后进气箱，且补气喷管装置以剖视图示出；以及

图3为图2中的A处的局部放大示意图。

附图标记说明

110：补气喷管装置 111：喷孔

112：管体 113：喷头

114：第一部分 115：第二部分

116：连接件 116a：第一壁

116b：第二壁 116c：第三壁

117：主体件 118：导流部

118a：凸起部 118b：导流板

119：底壁 120：前进气箱

121：顶壁 122：侧壁

123：补气装置安装口 124：进气装置安装口

125：安装板 130：空冷器

140：后进气箱 141：出气口

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。

本发明公开了一种用于柴油机的补气喷管装置及具有其的柴油机。如图1和图2所示，柴油机主要包括补气喷管装置110、前进气箱120、设置在前进气箱120下部的空冷器130和设置在空冷器130下部的后进气箱140，以及与后进气箱140相连的气缸。

如图2所示，在本实施方式中，为了改善柴油机的补气均匀性，补气喷管装置110设置在前进气箱120上，具体地设置在前进气箱120的顶部。如图3中可见，补气喷管装置110具有喷头113，喷头113至少部分地位于前进气箱120中。喷头113具有多个喷孔111，以向前进气箱120补气。喷孔111可以位于喷头113的底部，且可以构造为圆形通孔。

补气设备连接至补气喷管装置110，以向补气喷管装置110内输送补气气体，补气气体可以从多个喷孔111沿多个方向喷射到前进气箱120中。如图1所示，补气设备可以包括与补气喷管装置110相连的补气瓶和与补气瓶相连的补气压气机。在补气喷管装置110和补气瓶之间还可以设置有补气阀。当补气阀打开时，补气喷管装置110的喷头113向前进气箱中补入的补气气体，这些补气气体与前进气箱120中的气体充分混合后进入到空冷器130中，在空冷器130中经换热降温后进入到后进气箱140中，然后经由后进气箱140的多个出气口141输送到柴油机的各个气缸中。

如图3所示，补气喷管装置110还包括与喷头113相连且设置在喷头113上部的管体112。在本实施方式中，管体112延伸进入到前进气箱120，使得喷头113位于前进气箱120中。具体地，管体112可以构造等直径的弯管状结构。

喷头113可以构造为回转体结构。喷头113的中心线为C3。喷头113的顶部的横截面与管体112的横截面相适应，使得管体112可以与喷头113的顶部配合。例如，喷头113顶部可以套设在管体112的下端。喷头113的内腔的横截面大于管体112的内腔的横截面，以此增大喷头113的补气量。管体112和喷头113之间可以通过诸如螺钉的紧固件连接。

管体112可以包括第一部分114和与第一部分114相连且成角度设置的第二部分115，喷头113与第二部分115相连。具体地，在本实施方式中，第一部分114大致沿竖直方向延伸，第二部分115从第一部分114的底端向下倾斜延伸。更具体地，第一部分114的中心线C1可以沿竖直方向延伸，第二部分115的中心线C2可以与喷头113的中心线C3重合，且第一部分114的中心线C1和第二部分115的中心线C2之间的夹角B为钝角。

如图2所示，优选地，喷头113的中心线C3经过前进气箱120的中心线C4和空冷器130的顶表面的交点M。例如，前进气箱120的中心线C4可以为前进气箱120的内腔的中心线，且中心线C4平行于第二部分115的中心线C2。由于图2中仅是示例性地示出前进气箱120和空冷器130的结构，且前进气箱120的顶壁为空冷器130的底壁。因此，前进气箱120的中心线C4和空冷器130的顶表面的交点M还可以理解为前进气箱120的中心线C4与其底壁的内表面的交点。当然，本领域技术人员可以理解，喷头113的中心线C3可以与点M在一定的偏差范围内，也能够达到较好的均匀补气的效果。

如图3所示，喷头113包括连接件116和与连接件116相连的主体件117。主体件117设置在连接件116的下部。连接件116与管体112的第二部分115相连，喷孔111设置在主体件117上。具体地，连接件116的顶端套设在管体112的第二部分115的外侧。连接件116和主体件117可以通过例如螺栓的紧固件连接或者通过焊接工艺连接。

连接件116可以包括绕喷头113的中心线C3沿周向延伸的第一壁116a、从第一壁116a沿径向向外延伸的第二壁116b和从第二壁116b向下延伸的第三壁116c。第二壁116b和第三壁116c之间的夹角C可以为锐角。优选地，第二壁116b和第三壁116c之间的过渡段为圆弧面。由此，能够便于将补气气体沿着第三壁116c导向主体件117。

具体地，第一壁116a用于与管体112的第二部分115的下端配合，例如套设在第二部分115的下端外侧。第二壁116b可以为在垂直于中心线C3的平面上，沿垂直于中心线C3的径向方向远离中心线C3延伸。第三壁116c可以构造为从第二壁116b的外周边缘向下向内延伸，即朝向中心线C3延伸。

优选地，喷头113的内腔的最大直径D大于喷头113的内腔的轴向尺寸H(即沿平行于中心线C3的方向的尺寸)。同样优选地，喷头113的内腔的最大直径D大于或者等于管体112的内腔的直径d的3倍。需要说明的是，在本实施方式中，“喷头113的内腔的最大直径D”为第二壁116b和第三壁116c之间的过渡段的横截面的最大内径。喷头113的内腔的这种结构能够对高速补气气体进行降速和稳压。

主体件117包括底壁119和设置在所述底壁119内侧的导流部118。底壁119上可以均匀设置有多个喷孔111。优选地，喷孔111的中心线可以为底壁119的壁面的法线方向。主体件117可以构造为在保证底壁119强度的情况下，在底壁119上设置喷孔111的数量尽可能多，且喷孔111的直径尽可能大，使得补气气体能够沿多个方向进入到前进气箱120中，以能够增大补气量，使得补气气体的速度减小，以便于与前进气箱120中的气体充分混合，以改善补气的均匀性。

具体地，导流部118可以设置在底壁119的中心位置处。导流部118可以构造为相对于中心线C3为回转体结构。导流部118可以包括从底壁119向内延伸的凸起部118a和从凸起部118a的外周边缘沿径向向外且远离底壁119延伸的导流板118b。凸起部118a设置在喷头113的中心位置处。导流板118b的远离凸起部118a的一端延伸至第二壁116b的下部，且与第二壁116b间隔开。管体112内侧的补气气体进入到喷头113中后，凸起部118a和导流板118b的顶表面将补气气体沿径向向外导流，导流板118b的下表面将补气气体沿径向向内导流，使得补气气流能够流向喷头113的内部空间中。

此外，补气喷管装置110还包括从管体112的外表面沿径向向外延伸的安装板125。安装板125可以焊接至管体112。前进气箱120的顶壁121上设置有补气装置安装口123。补气喷管装置110经由补气装置安装口123延伸进入到前进气箱120中。安装板125搭设在顶壁121的上方，且两者之间通过诸如螺栓的紧固件连接。需要说明的是，图2和图3中仅示例性地示出了一个补气喷管装置110，本领域技术人员可以根据实际需要，在前进气箱120上设置两个或者多个补气喷管装置110。补气装置安装口123的数量与补气喷管装置110的数量相对应。

返回参照图2，前进气箱120的侧壁122上设置有进气装置安装口124。进气装置安装口124可以位于侧壁122的顶部且靠近中间的位置处。优选地，补气装置安装口123设置在靠近进气装置安装口124的位置处。进一步地，补气装置安装口123可以设置在对应侧壁122的中心的位置处，且补气装置安装口123和进气装置安装口124位于前进气箱120的中心线C4的同一侧。本领域技术人员可以理解，补气装置安装口123和进气装置安装口124的设置位置不限于本实施方式。根据需要，补气装置安装口123也可以设置偏离侧壁122的中心位置，或者补气装置安装口123和进气装置安装口124可以位于前进气箱120的中心线C4的两侧。

根据本发明的柴油机，通过将补气喷管装置设置在前进气箱上，喷头具有多个喷孔，使得补气气体能够沿着多个方向向前进气箱补气，能够改善补气的均匀性，从而改善柴油机快速加载性能。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (6)

1.一种用于柴油机的补气喷管装置，所述柴油机包括前进气箱，其特征在于，所述补气喷管装置用于设置在所述前进气箱上，所述补气喷管装置具有喷头，所述喷头至少部分地位于所述前进气箱中，所述喷头具有多个喷孔，以向所述前进气箱补气,

所述补气喷管装置还包括与所述喷头相连且设置在所述喷头上部的管体，所述管体延伸进入所述前进气箱，所述喷头位于所述前进气箱中,

所述管体包括第一部分和与所述第一部分相连且成角度设置的第二部分，所述喷头与所述第二部分相连,

所述喷头包括连接件和与所述连接件相连的主体件，所述连接件与所述第二部分相连，所述喷孔设置在所述主体件上,

所述主体件包括底壁和设置在所述底壁内侧的导流部，所述导流部包括从所述底壁向内延伸的凸起部和从所述凸起部的外周边缘沿径向向外且远离所述底壁延伸的导流板，所述凸起部设置在所述喷头的中心位置处。

2.根据权利要求1所述的补气喷管装置，其特征在于，所述第一部分的中心线沿竖直方向延伸，所述第二部分的中心线与所述喷头的中心线重合，且所述第一部分的中心线和所述第二部分的中心线之间的夹角为钝角。

3.根据权利要求1所述的补气喷管装置，其特征在于，

所述喷头的内腔的最大直径大于所述喷头的内腔的轴向尺寸；并且/或者

所述喷头的内腔的最大直径大于或者等于所述管体的内腔的直径的3倍。

4.根据权利要求1所述的补气喷管装置，其特征在于，所述连接件包括绕所述喷头的中心线沿周向延伸的第一壁、从所述第一壁沿径向向外延伸的第二壁和从所述第二壁向下延伸的第三壁，所述第二壁和所述第三壁之间的夹角为锐角。

5.一种柴油机，其特征在于，包括：

根据权利要求1至4中任一项所述的补气喷管装置；以及

前进气箱，所述补气喷管装置设置在所述前进气箱的顶部。

6.根据权利要求5所述的柴油机，其特征在于，所述柴油机还包括设置在所述前进气箱下部的空冷器，所述喷头的中心线经过前进气箱的中心线和所述空冷器的顶表面的交点。