專利名稱：導流套管式螺旋混合進氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的導流套管式螺旋混合進氣裝置適用于進氣道噴射式氣體燃料發(fā)動機。
背景技術(shù)：
隨著世界石油資源的日益減少及環(huán)境污染的日趨嚴峻，各國都在致力于代用燃料和新能源的開發(fā)研究工作以減輕對石油資源的過分依賴。天然氣、氫氣等替代燃料以其獨特的優(yōu)勢得到了廣泛的關(guān)注。氣體燃料在發(fā)動機上的應用主要采取兩種方式，缸內(nèi)直接噴射和進氣道噴射。進氣道噴射難度較低、對傳統(tǒng)內(nèi)燃機的改動不大，得到廣泛認同，但是進氣道噴射式氣體燃料發(fā)動機在使用過程中也存在一些問題在內(nèi)燃機進氣行程中，發(fā)動機的進氣流量會因氣體燃料的噴射而存在一定程度的下降，尤其對于循環(huán)噴射燃氣體積較大的氫內(nèi)燃機而言，在進氣道中噴入大量體積的氫氣會嚴重削弱發(fā)動機的進氣量；同時由于進氣歧管內(nèi)混合氣的殘留量較高，會引起回火等不正常燃燒現(xiàn)象。為此本發(fā)明提出了一種應用于進氣道噴射式氣體燃料發(fā)動機的導流套管式螺旋混合進氣裝置，在進氣行程初期將燃氣與新鮮空氣相互隔離，由于新鮮空氣大部分流經(jīng)內(nèi)層套管，使得內(nèi)外層套管可燃氣濃度均在可燃范圍之外，不會在進氣歧管中發(fā)生回火；同時由于噴射導管的導流作用，促進了燃氣和空氣在缸蓋進氣道處的混合，使進入發(fā)動機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)層套管不會對發(fā)動機的進氣量造成嚴重影響；發(fā)動機的循環(huán)空氣量增加，可以改善發(fā)動機的動力性能。因此本發(fā)明具有重大實用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于進氣道噴射式氣體燃料發(fā)動機的導流套管式螺旋混合進氣裝置，此裝置適用于一切進氣道噴射式氣體燃料發(fā)動機。該裝置的為雙層套管結(jié)構(gòu)形式，在發(fā)動機進氣過程中，氣體燃料的噴射過程不會影響內(nèi)層套管中新鮮空氣的充量， 因此能夠有效改善進氣充量嚴重下降的現(xiàn)象；同時由于噴射導管具有導流作用，可降低進氣管中的混合氣殘留量，同時能夠促進燃氣和空氣在缸蓋進氣道附近混合，能夠有效避免回火現(xiàn)象的發(fā)生。實現(xiàn)本發(fā)明目的的導流套管式螺旋混合進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管，在噴射導管的導流作用下，燃氣在內(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方式運動，并在缸蓋進氣道處與空氣進行充分混合。優(yōu)選的是，所述外層套管與所連接的進氣管、進氣道形狀一致，而內(nèi)、外層套管通過筋板進行固聯(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，所述螺旋混合進氣裝置的兩端加工有連接法蘭，一端與發(fā)動機進氣歧管相連，另一端與發(fā)動機氣缸蓋相連，使導流套管式螺旋混合進氣裝置的出口與發(fā)動機進氣道相通。
優(yōu)選的是，所述氣體燃料噴射導管的軸線與來流空氣的法平面的夾角范圍是0 90度，且噴射導管的軸線應與內(nèi)層套管的外緣相切。
優(yōu)選的是，所述氣體燃料噴射導管在外層套管上的連通口距導流套管的出口端部的距離占導流套管總長的比等于2/3或更大。
優(yōu)選的是，所述氣體燃料包括氫氣、壓縮天然氣等可燃氣體。


本發(fā)明的結(jié)構(gòu)由以下附圖給出
圖1導流套管式螺旋混合進氣裝置立體圖
圖2導流套管式螺旋混合進氣裝置工程圖
圖3四缸發(fā)動機用導流套管式螺旋混合進氣裝置總成
圖4四缸發(fā)動機用導流套管式螺旋混合進氣裝置總成實施圖解具體實施方式
圖1、2顯示了基于本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，所示導流套管式螺旋混合進氣裝置用于進氣道噴射式直列四缸氫燃料發(fā)動機，但不局限于此種發(fā)動機。導流套管式螺旋混合進氣裝置包括導流套管1和在導流套管兩端的法蘭2。導流套管1包括外層套管Ia和內(nèi)層套管lb，以及連接在外層套管Ia和內(nèi)層套管Ib之間的筋板3。在外層套管Ia上設(shè)有噴射導管4，氣體燃料通過噴射導管將燃氣導入在內(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方式運動，并在缸蓋進氣道處與空氣進行充分混合。
針對某款氫發(fā)動機，選擇導流套管總長為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。氣體燃料噴射導管與來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管4 在外層套管Ia上的連通口距導流套管的出口端部的距離占導流套管總長的比等于2/3或更大。將內(nèi)外套管固聯(lián)的筋板厚度約2mm，長度約6mm。螺旋混合進氣裝置在導流套管的兩端加工有連接法蘭，一端的法蘭的入口與發(fā)動機進氣歧管相連，另一端法蘭的出口與發(fā)動機缸蓋進氣道相通。
圖3為多缸發(fā)動機的螺旋混合進氣裝置，螺旋混合進氣裝置裝置的兩端設(shè)計出連接法蘭2。發(fā)動機進氣支管6的末端設(shè)計出連接法蘭，與螺旋混合進氣裝置的入口端的法蘭通過螺栓連接，螺旋混合進氣裝置的出口端法蘭與發(fā)動機氣缸蓋連接，使螺旋混合進氣裝置的出口與進氣道相通，如圖4所示。
本發(fā)明的優(yōu)點在于
(1)本發(fā)明采用的氣體燃料噴射導管的軸線與來流空氣的法平面的夾角θ范圍是0 90度，且噴射導管的軸線應與內(nèi)層套管的外緣相切，此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)氣體燃料沿切向噴入內(nèi)外套管之間的空間內(nèi)，能夠促進燃料與空氣的混合過程，混合氣的流線型式為螺旋線，并在缸蓋進氣道附近進一步與新鮮空氣進行混合。
(2)本發(fā)明采用內(nèi)外雙層套管結(jié)構(gòu)，將燃氣與新鮮空氣在進氣過程初期相互隔離， 由于新鮮空氣大部分流經(jīng)內(nèi)層套管，故氣體燃料的噴射過程不會對發(fā)動機的進氣量造成嚴重影響。(3)本發(fā)明采用內(nèi)外雙層套管結(jié)構(gòu)，避免了燃氣和空氣在進氣管內(nèi)的混合，同時增強了燃氣和空氣在缸蓋進氣道處的混合，從而能夠有效避免回火現(xiàn)象的發(fā)生。(4)氣體燃料的噴射速度較高，能夠增強缸蓋進氣道附近的混合氣湍流強度，從而提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋欣诟纳瓢l(fā)動機的動力性。盡管結(jié)合上述優(yōu)選實施例來描述了本發(fā)明，但是應該知道，本發(fā)明不局限于所公開的用于進氣道噴射式氫發(fā)動機的螺旋混合進氣裝置實施例，還可以覆蓋各種改進和落入本發(fā)明要求保護的精神實質(zhì)和范圍內(nèi)的等同布置。
權(quán)利要求
1.一種用于進氣道噴射式氣體燃料發(fā)動機的導流套管式螺旋混合進氣裝置，包括導流套管，所述導流套管包括外層套管、內(nèi)層套管以及將兩者固聯(lián)的筋板，以及在外層套管上設(shè)有氣體燃料噴射導管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導流套管式螺旋混合進氣裝置，其特征在于所述裝置還包括在導流套管的兩端設(shè)置的連接法蘭，一端的連接法蘭與發(fā)動機進氣歧管相連，另一端的連接法蘭與發(fā)動機缸蓋進氣道相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導流套管式螺旋混合進氣裝置，其特征在于內(nèi)層套管和外層套管的軸線重合，內(nèi)層套管和外層套管的截面積之比為0. 4 0. 7。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導流套管式螺旋混合進氣裝置，其特征在于所述噴射導管的軸線應與內(nèi)層套管的內(nèi)部來流空氣法平面的夾角范圍是0 90度，在噴射導管的導流作用下，氣體在內(nèi)層套管和外層套管之間夾層空間內(nèi)圍繞內(nèi)層套管外壁以螺旋前進方式運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導流套管式螺旋混合進氣裝置，其特征在于所述氣體燃料噴射導管的軸線與內(nèi)層套管的外緣相切。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導流套管式螺旋混合進氣裝置，其特征在于所述氣體燃料噴射導管在外層套管上的連通口距導流套管的出口端部的距離占導流套管總長的比等于 2/3或更大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導流套管式螺旋混合進氣裝置，其特征在于所述氣體燃料是氫氣或壓縮天然氣等可燃氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于進氣道噴射式氣體燃料發(fā)動機的導流套管式螺旋混合進氣裝置，該裝置包括導流套管1和在導流套管兩端的法蘭2，導流套管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)有噴射導管4，氣體燃料通過噴射導管將燃氣導入在內(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方式運動，并在缸蓋進氣道處與空氣進行充分混合。因此，利用該裝置的導流作用，可降低進氣管中的混合氣殘留量，同時能夠促進燃氣和空氣在缸蓋進氣道附近混合，可以有效避免回火現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號F02M21/02GK102493899SQ201110403918
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者劉福水, 孫柏剛, 張冬生, 韓震 申請人:北京理工大學