CN111287865A - 一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置 - Google Patents

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王佳琦
王立媛
宋恩哲
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Abstract

本发明的目的在于提供一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置，包括喷嘴、燃气喷管、喷气阀、喷气阀安装座，喷气阀安装座里设置柱状阶梯形喷气阀安装孔，喷气阀由柱状阶梯形喷气阀安装孔的大孔径一侧安装在喷气阀安装座里，柱状阶梯形喷气阀安装孔的小孔径一端加工有螺纹结构，燃气喷管通过接头连接柱状阶梯形喷气阀安装孔的小孔径一端的螺纹结构，燃气喷管的端部设置喷嘴。本发明这种带有内腔放射结构的燃气喷嘴能在增大气流横截面积的同时降低燃气从喷嘴喷出后的速度，增大了燃气射流与进气来流的接触面积，能够有效避免由于燃气从喷管喷出后气流速度过高所导致的燃气与空气接触面积小、混合不充分以及燃气在缸内局部积聚过浓等问题。

Description

一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置
技术领域
本发明涉及的是一种天然气发动机，具体地说是天然气发动机的燃气喷射装置。
背景技术
随着全世界化石能源的进一步开采，人类所面临的能源枯竭威胁正在逐步增加。寻找开发新能源，提高现有能源的使用效率，对建立可持续发展的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境的改善以及减少对化石能源的依赖具有重大意义。
气体发动机因其低排放、低噪声、经济性高、安全性高被认为是一个十分热门的研究领域。
目前常用的天然气发动机燃气喷射通常采用喷气阀后安装燃气喷管，起到控制燃气射流方向和位置的作用。公开号为CN 101985906 B的专利涉及一种天然气发动机燃料喷射装置，通过在喷气阀后安装喷管使喷嘴靠近进气阀，燃气从喷嘴喷出后直接穿过进气门进入气缸，利用气流动能提高缸内湍动能，改善燃烧，但是燃气与空气的混合主要是在缸内形成，混合时间短，局部浓混合气分布存在随机性，容易导致发动机燃烧产生较大的循环变动；公开号为CN 105134401 A的专利发明了一种适用于多点喷射系统的天然气发动机气缸盖总成，该装置通过将弯曲的燃气喷管由盖板固定在气缸盖上，喷管末端深入到进气道，该装置问题在于天然气喷气压力大时，燃气射流会直接喷射到进气道壁面上然后流入缸内，燃气在进气道内与空气混合不充分，导致缸内混合气局部过浓。
发明内容
本发明的目的在于提供能够解决燃气与空气接触面积小、接触不充分所导致的缸内混合气均匀性差、局部混合气过浓等问题的一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置，其特征是：包括喷嘴、燃气喷管、喷气阀、喷气阀安装座，喷气阀安装座里设置柱状阶梯形喷气阀安装孔，喷气阀由柱状阶梯形喷气阀安装孔的大孔径一侧安装在喷气阀安装座里，柱状阶梯形喷气阀安装孔的小孔径一端加工有螺纹结构，燃气喷管通过接头连接柱状阶梯形喷气阀安装孔的小孔径一端的螺纹结构，燃气喷管的端部设置喷嘴。
本发明还可以包括：
1、所述喷嘴为分离式喷嘴，分离式喷嘴与燃气喷管螺纹连接，分离式喷嘴为渐扩式喷孔，渐扩式喷孔与燃气喷管保持同轴心。
2、渐扩式喷孔轴向长度大于二倍燃气喷管直径，小于二分之一的燃气喷管长；渐扩式喷孔最大截面面积与最小截面面积之比在1-1.3之间。
3、所述喷嘴为与燃气喷管一体的一体式喷管，所述一体式喷管的内壁由内向外逐渐变薄，从而形成渐扩型的结构。
本发明的优势在于：本发明这种带有内腔放射结构的燃气喷嘴能在增大气流横截面积的同时降低燃气从喷嘴喷出后的速度，增大了燃气射流与进气来流的接触面积，能够有效避免由于燃气从喷管喷出后气流速度过高所导致的燃气与空气接触面积小、混合不充分以及燃气在缸内局部积聚过浓等问题。
附图说明
图1为本发明带有分离式喷嘴的燃气喷射装置结构示意图；
图2为本发明带有一体式喷管的燃气喷射装置结构示意图。
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1-2，本发明一种带有内腔放射结构的燃气喷射装置，主要包括：燃气喷嘴、接头3、喷气阀5和喷气阀安装座4。喷气阀安装座4上有柱状阶梯形喷气阀安装孔，喷气阀5由安装孔大孔径一侧伸入安装孔内，喷气阀安装孔小孔径一端加工有螺纹结构，并通过接头3和燃气喷管2相连接，燃气喷管2出口端与燃气喷嘴相连。燃气从喷气阀5喷出后，经由接头内的气道喷入燃气喷管2，最后通过喷管末端的喷出。通过将在燃气喷管2出口处加装一个带有放射结构的燃气喷嘴，或者将燃气喷管2的喷气端喷孔加工成渐扩式放射结构，所述渐扩式结构可以通过在喷管出气端直接加工，也可以选择采用进气端带有螺纹的可分离内腔放射喷嘴，喷嘴与喷管通过螺纹连接。为了保证内腔放射结构的连贯性，不应使喷孔截面积的变化率过大，加工时渐扩式喷孔与喷管通孔应保持同轴心，并且上述两段孔过渡处应采用圆滑的过渡表面；同时，所述燃气喷管方向应保持与进气道内进气来流方向一致。通过采用这一结构，可以使喷气射流在喷嘴出口端形成一束锥形放射状气流，燃气射流速度有一定程度降低，有效的增大了燃气射流的横截面积，从而增大燃气射流与空气进气来流的接触面积，由此可避免由于燃气从喷管喷出后燃气与空气接触面积小所导致的燃气和空气的混合不充分以及燃气在缸内局部积聚过浓等问题。
喷气阀安装座上加工有四个安装孔，用于将安装座固定在进气歧管或气缸盖上。
渐扩式喷孔轴向长度大于二倍喷管孔直径，小于二分之一的喷管长；用于实现内腔放射结构的喷孔，其最大截面面积与最小截面面积之比在1-1.3之间。
所有螺纹连接的连接面均需要打上螺纹胶，接头的轴向接触面需要放置橡胶环型垫圈。
喷气阀安装孔为一柱状阶梯孔，喷气阀上与喷气阀安装孔有轴向接触的表面都需要搭配环型垫圈，防止泄露。
图1和图2为两种不同形式带有内腔放射结构的燃气喷嘴，主要包括分离式喷嘴1、燃气喷管2、接头3、喷气阀安装座4、喷气阀5、一体式喷管6。实现带有内腔放射结构的燃气喷嘴，可以分为如图一所示的两种方法：方法Ⅰ:采用可分离式喷嘴1，喷嘴1进气端接燃气喷管2，燃气喷管2进气端依次与接头3、喷气阀安装座4相连，喷气阀5安装在喷气阀安装座4上的安装孔内，为了保证内腔放射结构的连续性，喷管2内表面与喷嘴1孔表面采用圆滑过渡，有效增大喷嘴1出口燃气射流的横截面积，从而增大燃气与进气来流的接触面积。喷嘴1与燃气喷管2可采用卡口装置或螺纹连接，燃气喷管2与喷气阀3的连接方式应采用螺纹连接，为了保证连接结构的气密性，所有螺纹连接面均需打上螺纹胶，卡口装置的轴向接触面也需要放置环形垫圈。由于方法Ⅰ所采用的是喷嘴与喷管可分离的结构，这一结构对于喷孔最大孔径要求较为宽泛，适用于喷射压力较低的应用。方法Ⅱ采用一体式喷管6，将喷管6喷气端直接加工出一个带有内腔放射结构的喷孔，在这一结构中，将喷气阀5安装在喷气阀安装座4的安装孔上，再由接头3将喷气阀安装座4和燃气喷管2连接起来，这一结构形式由于直接在喷管6上加工有渐扩式放射结构喷孔，对喷孔的最大孔径进行了限制，适用于喷气压力较大的应用中。

Claims (4)

1.一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置，其特征是：包括喷嘴、燃气喷管、喷气阀、喷气阀安装座，喷气阀安装座里设置柱状阶梯形喷气阀安装孔，喷气阀由柱状阶梯形喷气阀安装孔的大孔径一侧安装在喷气阀安装座里，柱状阶梯形喷气阀安装孔的小孔径一端加工有螺纹结构，燃气喷管通过接头连接柱状阶梯形喷气阀安装孔的小孔径一端的螺纹结构，燃气喷管的端部设置喷嘴。
2.根据权利要求1所述的一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置，其特征是：所述喷嘴为分离式喷嘴，分离式喷嘴与燃气喷管螺纹连接，分离式喷嘴为渐扩式喷孔，渐扩式喷孔与燃气喷管保持同轴心。
3.根据权利要求2所述的一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置，其特征是：渐扩式喷孔轴向长度大于二倍燃气喷管直径，小于二分之一的燃气喷管长；渐扩式喷孔最大截面面积与最小截面面积之比在1-1.3之间。
4.根据权利要求1所述的一种带有内腔放射喷管的燃气喷射装置，其特征是：所述喷嘴为与燃气喷管一体的一体式喷管，所述一体式喷管的内壁由内向外逐渐变薄，从而形成渐扩型的结构。
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