[發(fā)明專利]導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110403918.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102493899A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫柏剛;劉福水;張冬生;韓震
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F02M35/104
• 分類號(hào): F02M35/104;F02M21/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出的導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置適用于進(jìn)氣道噴射式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

隨著世界石油資源的日益減少及環(huán)境污染的日趨嚴(yán)峻，各國(guó)都在致力于代用燃料和新能源的開(kāi)發(fā)研究工作以減輕對(duì)石油資源的過(guò)分依賴。天然氣、氫氣等替代燃料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的關(guān)注。氣體燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用主要采取兩種方式，缸內(nèi)直接噴射和進(jìn)氣道噴射。進(jìn)氣道噴射難度較低、對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的改動(dòng)不大，得到廣泛認(rèn)同，但是進(jìn)氣道噴射式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中也存在一些問(wèn)題：在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣行程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量會(huì)因氣體燃料的噴射而存在一定程度的下降，尤其對(duì)于循環(huán)噴射燃?xì)怏w積較大的氫內(nèi)燃機(jī)而言，在進(jìn)氣道中噴入大量體積的氫氣會(huì)嚴(yán)重削弱發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量；同時(shí)由于進(jìn)氣歧管內(nèi)混合氣的殘留量較高，會(huì)引起回火等不正常燃燒現(xiàn)象。

為此本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于進(jìn)氣道噴射式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置，在進(jìn)氣行程初期將燃?xì)馀c新鮮空氣相互隔離，由于新鮮空氣大部分流經(jīng)內(nèi)層套管，使得內(nèi)外層套管可燃?xì)鉂舛染诳扇挤秶猓粫?huì)在進(jìn)氣歧管中發(fā)生回火；同時(shí)由于噴射導(dǎo)管的導(dǎo)流作用，促進(jìn)了燃?xì)夂涂諝庠诟咨w進(jìn)氣道處的混合，使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣濃度分布更加均勻；此外，新鮮空氣大部分流經(jīng)內(nèi)層套管不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量造成嚴(yán)重影響；發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)空氣量增加，可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。因此本發(fā)明具有重大實(shí)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于進(jìn)氣道噴射式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置，此裝置適用于一切進(jìn)氣道噴射式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。該裝置的為雙層套管結(jié)構(gòu)形式，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程中，氣體燃料的噴射過(guò)程不會(huì)影響內(nèi)層套管中新鮮空氣的充量，因此能夠有效改善進(jìn)氣充量嚴(yán)重下降的現(xiàn)象；同時(shí)由于噴射導(dǎo)管具有導(dǎo)流作用，可降低進(jìn)氣管中的混合氣殘留量，同時(shí)能夠促進(jìn)燃?xì)夂涂諝庠诟咨w進(jìn)氣道附近混合，能夠有效避免回火現(xiàn)象的發(fā)生。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置包括外層套管、內(nèi)層套管以及將兩者固聯(lián)的筋板，在外層套管上設(shè)有氣體燃料的噴射導(dǎo)管，在噴射導(dǎo)管的導(dǎo)流作用下，燃?xì)庠趦?nèi)、外套管的夾層空間內(nèi)圍繞內(nèi)層套管外壁以螺旋前進(jìn)方式運(yùn)動(dòng)，并在缸蓋進(jìn)氣道處與空氣進(jìn)行充分混合。

優(yōu)選的是，所述外層套管與所連接的進(jìn)氣管、進(jìn)氣道形狀一致，而內(nèi)、外層套管通過(guò)筋板進(jìn)行固聯(lián)，并且保持軸線重合，內(nèi)外套管的截面積之比為0.4～0.7。

優(yōu)選的是，所述螺旋混合進(jìn)氣裝置的兩端加工有連接法蘭，一端與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管相連，另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋相連，使導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置的出口與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道相通。

優(yōu)選的是，所述氣體燃料噴射導(dǎo)管的軸線與來(lái)流空氣的法平面的夾角范圍是0～90度，且噴射導(dǎo)管的軸線應(yīng)與內(nèi)層套管的外緣相切。

優(yōu)選的是，所述氣體燃料噴射導(dǎo)管在外層套管上的連通口距導(dǎo)流套管的出口端部的距離占導(dǎo)流套管總長(zhǎng)的比等于2/3或更大。

優(yōu)選的是，所述氣體燃料包括氫氣、壓縮天然氣等可燃?xì)怏w。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)由以下附圖給出：

圖1導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置立體圖

圖2導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置工程圖

圖3四缸發(fā)動(dòng)機(jī)用導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置總成

圖4四缸發(fā)動(dòng)機(jī)用導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置總成實(shí)施圖解

具體實(shí)施方式

圖1、2顯示了基于本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所示導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置用于進(jìn)氣道噴射式直列四缸氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，但不局限于此種發(fā)動(dòng)機(jī)。導(dǎo)流套管式螺旋混合進(jìn)氣裝置包括導(dǎo)流套管1和在導(dǎo)流套管兩端的法蘭2。導(dǎo)流套管1包括外層套管1a和內(nèi)層套管1b，以及連接在外層套管1a和內(nèi)層套管1b之間的筋板3。在外層套管1a上設(shè)有噴射導(dǎo)管4，氣體燃料通過(guò)噴射導(dǎo)管將燃?xì)鈱?dǎo)入在內(nèi)層套管和外層套管之間的夾層空間內(nèi)以圍繞內(nèi)層套管外壁以螺旋前進(jìn)方式運(yùn)動(dòng)，并在缸蓋進(jìn)氣道處與空氣進(jìn)行充分混合。

針對(duì)某款氫發(fā)動(dòng)機(jī)，選擇導(dǎo)流套管總長(zhǎng)為150mm。外層套管的厚度為4～5mm，內(nèi)層套管的厚度為2mm。外層套管的內(nèi)徑為50mm，內(nèi)層套管的內(nèi)徑為32mm。氣體燃料噴射導(dǎo)管與來(lái)流空氣的法平面平行布置(θ為0度)，內(nèi)徑約為4mm，且所述氣體燃料噴射導(dǎo)管4在外層套管1a上的連通口距導(dǎo)流套管的出口端部的距離占導(dǎo)流套管總長(zhǎng)的比等于2/3或更大。將內(nèi)外套管固聯(lián)的筋板厚度約2mm，長(zhǎng)度約6mm。螺旋混合進(jìn)氣裝置在導(dǎo)流套管的兩端加工有連接法蘭，一端的法蘭的入口與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管相連，另一端法蘭的出口與發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋進(jìn)氣道相通。