CN220285830U - 氢内燃机用涡轮壳 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及氢内燃机领域，尤其涉及一种氢内燃机用涡轮壳，其中，涡轮壳的废气进口内侧设置有稳压空腔，稳压空腔中设置有氢气喷射装置和点燃装置，氢气喷射装置对进入的废气喷射氢气，用于将氢气与废气掺混为混合气，点燃装置位于氢气喷射装置的后方，用于将混合气点燃。上述涡轮壳在现有涡轮壳的废气进口处增设稳压空腔，将氢气直接喷射到涡轮壳进口废气位置，再将混合气点燃，实现辅助燃烧，从而增加进去涡轮的废气能量，提升涡轮做功能力，且在发动机瞬态响应过程中，有效改善增压器迟滞问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及氢内燃机领域，尤其涉及一种氢内燃机用涡轮壳。
背景技术
氢气具有燃烧速度快、燃烧裕度宽、扩散速度快等特点，采用氢气作为燃料的内燃机具有独特优势，但氧气会与空气中的氮气发生反应，生成NOx，因此为了降低氮氧化物的排放，采用稀薄燃烧的技术，要求增压器提供更大压缩空气流量和压比，同时导致废气排温较低。传统涡轮增压器很难满足要求，涡轮输出功很难满足压气机消耗功，同时在发动机瞬态响应过程中，传统涡轮增压器的迟滞也导致了发动机排放很难满足限值要求。
如果采用电辅助增压或者电动涡轮增压器，虽然可以满足性能要求，但是会导致系统整体成本的急剧增加，且行业内大功率电辅助增压或者电动涡轮增压器产品还不成熟，高额的开发成本不一定能够支持行业快速发展。
实用新型内容
基于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种氢内燃机用涡轮壳，提升涡轮做功能力，且在发动机瞬态响应过程中，改善增压器迟滞问题。
为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种氢内燃机用涡轮壳，其中，涡轮壳的废气进口内侧设置有稳压空腔，稳压空腔中设置有氢气喷射装置和点燃装置，氢气喷射装置对进入的废气喷射氢气，用于将氢气与废气掺混为混合气，点燃装置位于氢气喷射装置的后方，用于将混合气点燃。
可选地，涡轮壳中还设置有火焰筒，火焰筒的前端装嵌于废气进口上，火焰筒的尾端穿过稳压空腔并向涡轮内流道延伸，火焰筒与涡轮壳的间隙中形成燃烧室，火焰筒的前端上设置有与燃烧室连通的主进气孔，氢气喷射装置和点燃装置分别对主进气孔进入的废气掺混氢气和点燃，再燃废气自火焰筒的尾端导入涡轮内流道。
可选地，火焰筒的侧壁上开设有朝向氢气喷射装置的辅助进气孔。
可选地，火焰筒的侧壁上且位于氢气喷射装置的后方开设有辅助出气孔，辅助出气孔用于将一部分再燃废气提前旁通到涡轮内流道。
可选地，辅助进气孔与辅助出气孔于火焰筒的纵截面上呈“八”字形分布。
可选地，若干个主进气孔于火焰筒的前端上圆周均布，若干个辅助进气孔和辅助出气孔分别于火焰筒的侧壁上圆周均布。
可选地，稳压空腔为涡轮壳外凸形成的额外区域，氢气喷射装置包括安装于涡轮壳上的氢气喷嘴，点燃装置包括安装于涡轮壳上的火花塞。
可选地，氢气喷射装置的喷射方向与废气流向呈40°～60°对射角度。
综上，本实用新型的有益效果为，与现有技术相比，所述氢内燃机用涡轮壳在现有涡轮壳的废气进口处增设稳压空腔，将氢气直接喷射到涡轮壳进口废气位置，再将混合气点燃，实现辅助燃烧，从而增加进入涡轮的废气能量，提升涡轮做功能力，且在发动机瞬态响应过程中，有效改善增压器迟滞问题，此外，发动机冷启动或者排温过低情况下，后处理SCR系统无法工作时，可以通过该结构提升废气温度，达到SCR工作温度，进而解决排放问题。
附图说明
图1是本实用新型实施例1提供的氢内燃机用涡轮壳的结构示意图；
图2是本实用新型实施例2提供的氢内燃机用涡轮壳的结构示意图。
图中：
1、涡轮壳；2、稳压空腔；3、氢气喷射装置；4、点燃装置；5、火焰筒；6、燃烧室；7、主进气孔；8、辅助进气孔；9、辅助出气孔。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，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。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实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1：
请参阅图1所示，本优选实施例提供一种氢内燃机用涡轮壳，其中，涡轮壳1的废气进口内侧设置有稳压空腔2，稳压空腔2中设置有氢气喷射装置3和点燃装置4，氢气喷射装置3对进入的废气喷射氢气，用于将氢气与废气掺混为混合气，点燃装置4位于氢气喷射装置3的后方，用于将混合气点燃。
此处的稳压空腔2为涡轮壳1外凸形成的额外区域，具体地，可根据涡轮壳1的造型优化空腔设计，形成火焰稳定燃烧区域。
此处的氢气喷射装置3包括安装于涡轮壳1上的氢气喷嘴，点燃装置4包括安装于涡轮壳1上的火花塞。
优选地，氢气喷嘴的喷射方向与废气流向呈40°～60°对射角度，确保氢气在第一时间能够与废气掺混均匀。
在此基础上，后方的火花塞在氢气喷射的同时点燃混合气，使得废气再次燃烧形成高温高压的气体，由此，提升进气涡轮内部的废气能力，提升涡轮做功能力。
实施例2：
在实施例1的启示上，为了确保燃烧稳定，避免加氢燃烧带来的局部气流堵塞等问题，详见图2，本实施例提出另一种涡轮壳结构，在涡轮壳1上安装氢气喷射装置3和点燃装置4的基础上，涡轮壳1中还设置有火焰筒5，火焰筒5的前端装嵌于废气进口上，火焰筒5的尾端穿过稳压空腔2并向涡轮内流道延伸，火焰筒5与涡轮壳1的间隙中形成燃烧室6，从而为氢气喷射、掺混、和废气燃烧提供稳定独立的空间。
具体地，火焰筒5的前端上设置有与燃烧室6连通的主进气孔7，氢气喷射装置3和点燃装置4分别对主进气孔7进入的废气掺混氢气和点燃，再燃废气自火焰筒5的尾端导入涡轮内流道。
特别地，若干个主进气孔7于火焰筒5的前端上圆周均布，确保燃烧室6内的进气稳定，同时减缓流速。
进一步地，火焰筒5的侧壁上开设有朝向氢气喷射装置3的辅助进气孔8，有效改善喷射的氢气掺混效果，同时增加混合气流量。
进一步地，火焰筒5的侧壁上且位于氢气喷射装置3的后方开设有辅助出气孔9，辅助出气孔9用于将一部分再燃废气提前旁通到涡轮内流道，可以防止混合气点燃后突然压力升高导致回流或者燃烧不稳定的问题。
特别地，若干个辅助进气孔8和辅助出气孔9分别于火焰筒5的侧壁上圆周均布，且辅助进气孔8与辅助出气孔9于火焰筒5的纵截面上呈“八”字形分布，由此，优化废气流向，保证气流顺畅，确保燃烧稳定的同时，对主气流不产生任何堵塞风险。
对于不同大小的增压器可以使用优化设计的适配燃烧室6，满足使用要求，有效保证废气和氢气混合，保证燃烧气体、火焰稳定。优选地，燃烧室6采用不锈钢薄片设计，且进气、出气和涡轮壳1内流道形成导向装置，确保气流流道顺畅。
另外，在涡轮壳1上设置安装底座，以便将火焰筒5固定在安装底座上，确保在使用过程中不会脱落和产生噪音。
综上，上述的氢内燃机用涡轮壳在现有涡轮壳的废气进口处增设稳压空腔，将氢气直接喷射到涡轮壳进口废气位置，再将混合气点燃，实现辅助燃烧，从而增加进入涡轮的废气能量，提升涡轮做功能力，且在发动机瞬态响应过程中，有效改善增压器迟滞问题，此外，发动机冷启动或者排温过低情况下，后处理SCR系统无法工作时，可以通过该结构提升废气温度，达到SCR工作温度，进而解决排放问题。
以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，所述涡轮壳(1)的废气进口内侧设置有稳压空腔(2)，所述稳压空腔(2)中设置有氢气喷射装置(3)和点燃装置(4)，所述氢气喷射装置(3)对进入的废气喷射氢气，用于将氢气与废气掺混为混合气，所述点燃装置(4)位于所述氢气喷射装置(3)的后方，用于将混合气点燃。
2.根据权利要求1所述的氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，所述涡轮壳(1)中还设置有火焰筒(5)，所述火焰筒(5)的前端装嵌于废气进口上，所述火焰筒(5)的尾端穿过所述稳压空腔(2)并向涡轮内流道延伸，所述火焰筒(5)与所述涡轮壳(1)的间隙中形成燃烧室(6)，所述火焰筒(5)的前端上设置有与所述燃烧室(6)连通的主进气孔(7)，所述氢气喷射装置(3)和所述点燃装置(4)分别对所述主进气孔(7)进入的废气掺混氢气和点燃，再燃废气自所述火焰筒(5)的尾端导入涡轮内流道。
3.根据权利要求2所述的氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，所述火焰筒(5)的侧壁上开设有朝向所述氢气喷射装置(3)的辅助进气孔(8)。
4.根据权利要求3所述的氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，所述火焰筒(5)的侧壁上且位于所述氢气喷射装置(3)的后方开设有辅助出气孔(9)，所述辅助出气孔(9)用于将一部分再燃废气提前旁通到涡轮内流道。
5.根据权利要求4所述的氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，所述辅助进气孔(8)与所述辅助出气孔(9)于所述火焰筒(5)的纵截面上呈“八”字形分布。
6.根据权利要求5所述的氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，若干个所述主进气孔(7)于所述火焰筒(5)的前端上圆周均布，若干个所述辅助进气孔(8)和所述辅助出气孔(9)分别于所述火焰筒(5)的侧壁上圆周均布。
7.根据权利要求1所述的氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，所述稳压空腔(2)为所述涡轮壳(1)外凸形成的额外区域，所述氢气喷射装置(3)包括安装于所述涡轮壳(1)上的氢气喷嘴，所述点燃装置(4)包括安装于所述涡轮壳(1)上的火花塞。
8.根据权利要求1所述的氢内燃机用涡轮壳，其特征在于，所述氢气喷射装置(3)的喷射方向与废气流向呈40°～60°对射角度。
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