專(zhuān)利名稱(chēng)：組合貫穿距的噴醇方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油和醇混合燃燒時(shí)的甲醇噴射方法和裝置，進(jìn)一步涉及一種組合貫穿距的噴醇方法和裝置。
背景技術(shù)：
柴油/甲醇組合燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)在專(zhuān)利文獻(xiàn)I (CN1470752A)中已經(jīng)進(jìn)行了公開(kāi)。能同時(shí)大幅度降低柴油機(jī)NOx與微粒排放，也能顯著提高柴油機(jī)的有效熱效率。柴油/甲醇組合燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上布置甲醇噴嘴，甲醇以液霧的形式噴入并與進(jìn)氣混合形成均質(zhì)混合氣進(jìn)入氣缸，由柴油引燃燃燒。傳統(tǒng)的做法是將甲醇噴嘴布置在進(jìn)氣管與氣流垂直的方向，由于低壓噴嘴的貫穿距較長(zhǎng)，大量的甲醇噴射到進(jìn)氣管壁面上并被反射，使甲醇不能以液霧的形式與空氣很好的混合，影響甲醇燃料的利用率，并且反射回的甲醇液 滴竄入噴嘴與噴醇器密封處，容易使噴嘴的密封膠圈溶脹，降低噴醇器的使用壽命；或者將噴醇器與氣管形成一定的角度順氣流噴入氣管，甲醇液柱隨增壓后空氣高速流入氣缸，不能較好霧化且導(dǎo)致進(jìn)入各缸的甲醇量不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管前第一個(gè)進(jìn)氣管轉(zhuǎn)彎處安裝不同貫穿距的甲醇噴嘴，使甲醇液柱直接噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)歧管不同部位，甲醇在整個(gè)進(jìn)氣歧管蒸發(fā)形成均質(zhì)混合氣，提高甲醇空氣混合氣進(jìn)入各缸的均勻性。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣管連接處設(shè)置一個(gè)彎頭，在彎頭處安裝2個(gè)或2個(gè)以上不同貫穿距的、噴射醇的噴嘴，噴嘴的噴孔中心線與進(jìn)氣歧管中心線平行或向下傾斜，實(shí)現(xiàn)至少兩種以上的醇噴射貫穿距，使醇自噴嘴噴出后在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的不同部位著陸。實(shí)現(xiàn)所述組合貫穿距的噴醇方法的噴醇裝置，包括進(jìn)氣歧管延伸管11，與進(jìn)氣歧管2共軸；進(jìn)氣管延伸管9，與進(jìn)氣管連接；進(jìn)氣管延伸管9與進(jìn)氣歧管延伸管11之間的夾角為直角或鈍角；連接彎頭10，連接進(jìn)氣管延伸管9和進(jìn)氣歧管延伸管11 ；將進(jìn)氣歧管延伸管11、連接彎頭10、進(jìn)氣管延伸管9中心線之間組成的平面定義為第一平面；位于彎頭處的噴嘴安裝孔14a、14b、14c，用于安放噴嘴；噴嘴安裝孔的方向與進(jìn)氣歧管中心線平行或斜向氣缸方向，所述噴嘴孔的中心線與進(jìn)氣歧管延伸管的中心線呈0-30度夾角；噴嘴15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g,用于噴射醇；與噴嘴安裝孔相配合的醇軌，為噴嘴提供醇。本發(fā)明的有益效果是
(一)多貫穿距噴醇器使醇液噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)歧管的不同部位，噴到進(jìn)氣歧管不同部位的甲醇均勻地吸收發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋各處更多的熱量并氣化，提高燃料霧化效果，與進(jìn)氣形成均質(zhì)混合氣進(jìn)入氣缸被柴油引燃燃燒，同時(shí)緩解氣缸蓋與進(jìn)氣管熱負(fù)荷不平衡現(xiàn)象，降低發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷，減少發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水帶走的廢熱。(二)甲醇燃料順氣流直接噴到進(jìn)氣歧管并立即進(jìn)入氣缸，避免了濕壁效應(yīng)，減少?lài)娮烀芊馊Φ娜苊浶?yīng)，并且極大的提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)速度；也防止了進(jìn)氣歧管?chē)娚湓斐傻闹苯訃娚涞陌l(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上產(chǎn)生醇膜。(三)通過(guò)使用不同流量的噴嘴，使貫穿距最小的噴嘴流量最大，并且其他噴嘴流量隨貫穿距增加而減小，從而使進(jìn)入各缸的甲醇量更加均勻；
(四)連接彎頭處采用了縮口形式，減小甲醇噴嘴處的空氣流通橫截面積，在氣管彎道處產(chǎn)生的的強(qiáng)湍流提高了空氣與醇液的混合質(zhì)量，促進(jìn)進(jìn)氣管壁面上的甲醇液膜蒸發(fā)。(五)本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)效果不亞于進(jìn)氣歧管?chē)娚洌庸こ杀竞透难b成本卻大大下降。本發(fā)明應(yīng)用于各種運(yùn)輸車(chē)輛和城市公交車(chē)及工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)(推土機(jī)、挖掘機(jī)和叉車(chē)等)，在各種工況下能顯著提高醇對(duì)柴油替代率，有效降低NOx和微粒排放，大幅度提高熱效率。(六)另外，順氣流噴射有效防止甲醇液柱碰壁反射使噴嘴密封膠圈老化，從而延長(zhǎng)噴油器的使用壽命。


圖I是本發(fā)明安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)上的示意圖。I代表發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體；2代表進(jìn)氣歧管；3代表甲醇噴射控制單元；4代表甲醇束不同貫穿距；5代表組合貫穿距噴醇器；6代表限壓閥代表甲醇濾清器；8代表甲醇箱；9代表進(jìn)氣管延伸管；18代表空氣濾清器；19代表增壓器；20代表排氣歧管。圖2是實(shí)施例I結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，10代表連接彎頭，11代表進(jìn)氣歧管延伸管，16代表醇軌。圖3是圖2的主視圖。圖中，15a、15b、15c分別代表噴嘴。圖4是圖2的左視圖。圖5是實(shí)施例I噴嘴安裝孔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，12代表第一擋板，13代表第二檔板，14a、14b、14c本別代表噴嘴安裝孔。圖6是實(shí)施例I噴嘴安裝孔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，21代表支架。圖7是本發(fā)明噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是實(shí)施例I中的醇軌結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是圖9的主視圖。圖11是圖9的左視圖。圖12是圖9的俯視13實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是圖13的主視圖。
圖15是圖13的左視圖。圖16是實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意圖。圖17是圖16的主視圖。圖中，15d、15e、15f、15g分別代表噴嘴，17代表連接螺栓圖18是圖16的左視圖。圖19是實(shí)施例4噴嘴安裝孔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，14a、14b、14c、14d分別代表噴嘴安裝孔。圖20是實(shí)施例4中所對(duì)應(yīng)的醇軌。
圖21實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。圖22是圖21的左視圖。圖23是圖21的主視圖。圖24是實(shí)施例6結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :組合貫穿距的噴醇裝置，包括進(jìn)氣歧管延伸管11，與進(jìn)氣歧管共軸；進(jìn)氣管延伸管9，進(jìn)氣管延伸管9與進(jìn)氣歧管延伸管11之間呈直角交叉；連接彎頭10，連接進(jìn)氣管延伸管9和進(jìn)氣歧管延伸管11 ；將進(jìn)氣歧管延伸管9、連接彎頭10、進(jìn)氣管延伸管11中心線之間組成的平面定義為第一平面；第一擋板12，垂直于進(jìn)氣歧管延伸管中心線，與彎頭外周面通過(guò)焊接方式連接；第二檔板13，垂直于第一平面；第一擋板12和第二檔板13之間的夾角為120度；對(duì)照?qǐng)D5、6，垂直安裝在第一擋板12上的3個(gè)噴嘴安裝孔14a、14b、14c，其中中間噴嘴安裝孔14b的中心線與進(jìn)氣歧管延伸管11中心線重合；安裝在噴嘴安裝孔內(nèi)的噴嘴15a、15b、15c ;噴嘴安裝孔有深淺兩種，對(duì)應(yīng)于不同長(zhǎng)度的噴嘴，噴嘴安裝孔的深度差正好等于噴嘴的長(zhǎng)度差；噴嘴安裝孔14a、14b、14c與第一擋板12固定連接；對(duì)照?qǐng)D8，醇軌16是一根截面為正方形的等截面不銹鋼盒體，在對(duì)應(yīng)于噴嘴的位置開(kāi)設(shè)三個(gè)出醇口，盒體另一側(cè)焊接快速接通形式的進(jìn)醇口。噴嘴與噴醇器座和醇軌通過(guò)〇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。氣流經(jīng)過(guò)第二擋板13的阻擋之后，產(chǎn)生微紊流，更加有利于醇的混合。實(shí)施例2 對(duì)照?qǐng)D8-12，本實(shí)施例與實(shí)施例的不同之處在于，進(jìn)氣歧管延伸管11、連接彎頭10和進(jìn)氣管延伸管為一體成型，沒(méi)有第一擋板和第二檔板的設(shè)計(jì)，噴嘴直接通過(guò)在連接彎頭處打孔安裝。其它部件與實(shí)施例I相同。實(shí)施例3 對(duì)照?qǐng)D13、14、15，說(shuō)明本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方案。本方案與實(shí)施例2的區(qū)別在于，本實(shí)施例主要針對(duì)工程機(jī)械的進(jìn)氣歧管和進(jìn)氣管結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)；在鑄造的時(shí)候，事先將安裝噴嘴的凸臺(tái)22鑄造出來(lái)，然后在其上面打孔安裝噴嘴座。其它部件與實(shí)施例2相同。實(shí)施例4;對(duì)照?qǐng)D16-20，說(shuō)明本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方案。
組合貫穿距的噴醇裝置，包括進(jìn)氣歧管延伸管11，與進(jìn)氣歧管共軸；進(jìn)氣管延伸管9，進(jìn)氣管延伸管9與進(jìn)氣歧管延伸管11之間呈直角交叉；連接彎頭10，連接進(jìn)氣管延伸管9和進(jìn)氣歧管延伸管11 ；將進(jìn)氣歧管延伸管9、連接彎頭10、進(jìn)氣管延伸管11中心線之間組成的平面定義為第一平面；第一擋板12，垂直于進(jìn)氣歧管延伸管中心線，與彎頭外周面通過(guò)焊接方式連接；第二檔板13，垂直于第一平面；第一擋板12和第二檔板13之間的夾角為120度；第一擋板上在垂直方向上分布2排噴嘴安裝孔，每排橫向并排2個(gè)噴嘴安裝孔，4個(gè)噴嘴安裝孔14d、14e、14f、14g正好圍成一個(gè)等腰梯形。安裝在噴嘴安裝孔內(nèi)的噴嘴15d、15e、15f、15g;噴嘴安裝孔有深淺兩種，對(duì)應(yīng)于不同長(zhǎng)度的噴嘴，噴嘴座的深度差正好等于噴嘴的長(zhǎng)度差；噴嘴安裝孔14d、14e、14f、14g與第一擋板12固定連接；
對(duì)照?qǐng)D20，醇軌16是一個(gè)等腰梯形不銹鋼盒體，開(kāi)設(shè)4個(gè)出醇口，盒體另一側(cè)焊接快速接通形式的進(jìn)醇口 ；通過(guò)連接螺栓17與第一擋板固定連接。噴嘴與噴醇器座和醇軌通過(guò)〇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。氣流經(jīng)過(guò)第二擋板13的阻擋之后，產(chǎn)生微紊流，更加有利于醇的混合。實(shí)施例5 對(duì)照?qǐng)D21-23。本方案與實(shí)施例3相似，在鑄造的時(shí)候，事先將安裝噴嘴的凸臺(tái)鑄造出來(lái)，然后在其上面打孔安裝噴嘴座；區(qū)別之處在于，噴嘴數(shù)量和結(jié)構(gòu)不同，本實(shí)施例采取實(shí)施例4中的噴嘴分布方式；噴射入射角度不同，與進(jìn)氣歧管延伸管中心線的夾角為15度。實(shí)施例6 對(duì)照?qǐng)D24。本方案與實(shí)施例3相似，區(qū)別之處在于噴嘴座并不是事先鑄造出來(lái)的，而是通過(guò)3個(gè)柱狀體焊接在連接彎頭處。其它結(jié)構(gòu)完全相同。
權(quán)利要求
1.組合貫穿距的噴醇方法，其特征在干 在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣管連接處設(shè)置ー個(gè)彎頭，在彎頭處安裝2個(gè)或2個(gè)以上不同貫穿距的、噴射醇的噴嘴，噴嘴的噴孔中心線與進(jìn)氣歧管軸線平行或向下傾斜，實(shí)現(xiàn)至少兩種以上的醇噴射貫穿距，使醇自噴嘴噴出后在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的不同部位著陸。
2.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I所述方法的組合貫穿距的噴醇裝置，其特征在于，包括 進(jìn)氣歧管延伸管(11)，與進(jìn)氣歧管(2)共軸； 進(jìn)氣管延伸管(9)，與進(jìn)氣管連接； 進(jìn)氣管延伸管(9)與進(jìn)氣歧管延伸管(11)之間的夾角為直角或鈍角； 連接彎頭(10)，連接進(jìn)氣管延伸管(9)和進(jìn)氣歧管延伸管(11); 將進(jìn)氣歧管延伸管(11)、連接彎頭(10)、進(jìn)氣管延伸管(9)中心線之間組成的平面定義為第一平面； 位于彎頭處的噴嘴安裝孔(14a、14b、14c)，用于安放噴嘴；噴嘴安裝孔的方向與進(jìn)氣歧管中心線平行或斜向氣缸方向，所述噴嘴孔的軸線與進(jìn)氣歧管延伸管的中心線呈0-30度夾角； 噴嘴(15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g),用于噴射醇； 與噴嘴安裝孔相配合的醇軌，為噴嘴提供醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述組合貫穿距的噴醇裝置，其特征在于，所述噴嘴安裝孔(14a、14b、14c)數(shù)量為3,平行分布；且,還包括 與連接彎頭固定連接的支架(21)； 所述醇軌(16)為正方形額等截面盒體，有3個(gè)出醇ロ，所述醇軌與支架通過(guò)螺母連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述組合貫穿距的噴醇裝置，其特征在于，所述噴嘴安裝孔數(shù)量為4,沿噴嘴安裝孔中心線投影方向，呈梯形分布，4個(gè)噴嘴分別位于其中(15d、15e、15f、15g)；且噴嘴安裝孔的中心線與進(jìn)氣歧管延伸管的中心線的夾角為0-30度；所述醇軌為梯形空腔，在對(duì)應(yīng)于噴嘴的位置開(kāi)有4個(gè)出醇ロ。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述組合貫穿距的噴醇裝置，其特征在干，所述梯形分布為等腰梯形分布，兩條腰的延長(zhǎng)線夾角為60度。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述組合貫穿距的噴醇方法，其特征在于 在進(jìn)氣管接近噴嘴之前安裝ー個(gè)擋板，氣流經(jīng)過(guò)擋板后，產(chǎn)生微紊流，然后與噴醇器噴出的醇進(jìn)行混合。
7.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求6所述組合貫穿距的噴醇方法的噴醇裝置，其特征在于，包括 進(jìn)氣歧管延伸管(11)，與進(jìn)氣歧管(2)共軸； 進(jìn)氣管延伸管(9)，與進(jìn)氣管連接； 進(jìn)氣管延伸管(9)與進(jìn)氣歧管延伸管(11)之間的夾角為直角或鈍角； 連接彎頭(10)，連接進(jìn)氣管延伸管(9)和進(jìn)氣歧管延伸管(11); 將進(jìn)氣歧管延伸管(11)、連接彎頭(10)、進(jìn)氣管延伸管(9)中心線之間組成的平面定義為第一平面； 第一擋板(12)，垂直于進(jìn)氣管延伸管(9)中心線，與連接彎頭(10)固定連接； 第二檔板(13)，垂直于第一平面，與進(jìn)氣歧管延伸管(11)中心線的夾角，與進(jìn)氣管延伸管(9)中心線的夾角，均為鈍角；垂直安裝在第一擋板上的2個(gè)或2個(gè)以上噴嘴安裝孔(14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g)； 噴嘴，用于噴射醇； 與噴嘴安裝孔相配合的醇軌，為噴嘴提供醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合貫穿距噴醇裝置，其特征在于，所述第一擋板橫向并排3個(gè)噴嘴座(14a、14b、14c)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合貫穿距噴醇裝置，其特征在干， 所述噴嘴安裝孔數(shù)量為4，沿噴嘴安裝孔中心線投影方向，呈梯形分布，4個(gè)噴嘴分別位于其中(15d、15e、15f、15g);所述醇軌為梯形空腔，在對(duì)應(yīng)于噴嘴的位置開(kāi)有4個(gè)出醇□。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的組合貫穿距噴醇裝置，其特征在于，所述梯形分布為等腰梯形分布，兩條腰的延長(zhǎng)線夾角為60度。
全文摘要
本發(fā)明涉及柴油和醇混合燃燒時(shí)的甲醇噴射方法和裝置，進(jìn)一步涉及一種組合貫穿距的噴醇方法和裝置。加快甲醇液滴的蒸發(fā)氣化，并提高甲醇空氣混合氣進(jìn)入各缸的均勻性。本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管與進(jìn)氣管連接處設(shè)置一個(gè)彎頭，在彎頭處安裝2個(gè)或2個(gè)以上不同貫穿距的、噴射醇的噴嘴，噴嘴的噴孔中心線與進(jìn)氣歧管軸線平行或向下傾斜，實(shí)現(xiàn)至少兩種以上的醇噴射貫穿距，使醇自噴嘴噴出后在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的不同部位著陸。多貫穿距噴醇器使醇液噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)歧管的不同部位，降低發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷，減少發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水帶走的廢熱。
文檔編號(hào)F02M61/14GK102953887SQ201210442270
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者姚春德, 王全剛, 姚安仁, 魏立江, 劉軍恒 申請(qǐng)人:天津大學(xué)