一种燃气发动机喷嘴及其设计方法、喷射系统及车辆与流程

本发明涉及发动机，具体涉及一种燃气发动机喷嘴及其设计方法、喷射系统及车辆。

背景技术：

1、随着能源危机和环境污染的日益严重，国内外都在积极研发各种节能减排技术手段。天然气以其热值高，燃烧清洁，储量丰富成为新一代的替代能游。其中稀薄燃烧由于燃烧温度低，可以有效减少nox排放，成为一项重要的减排技术手段。但是，随着混合气变稀，发动机的循环变动加剧，甚至在发动机运行在稀燃极限附近时会出现部分燃烧或者失火现象，排放尾气中hc和co明显增加，循环变动成为影响稀燃极限的一个重要阻碍，因此，合理组织进气、燃烧过程，改善燃烧质量是充分发挥稀燃天然气发动机节能减排能力的重中之重。

2、目前国内外先进发动机中，针对稀薄燃烧天然气发动机燃料供给方式多采用电控多点喷射方式。现有技术中，通过改变进气结构，采用进气岐管式以提高天然气与空气的混合，以及各缸的均匀性。

3、但采用进气岐管式对现有发动机进气系统的改动较大，成本较高，且对天然气与空气的混合效果达不到最佳，发动机响应较慢。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种燃气发动机喷嘴及其设计方法、喷射系统及车辆，以解决现有技术中燃气发动机燃烧不充分，而采用进气岐管式对现有发动机进气系统的改动较大，成本较高的问题。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、第一方面，本申请提供一种燃气发动机喷嘴，包括：

4、进气管，其包括进气段和喷气段，上述进气段的一端用于与天然气长轨导管连接，另一端用于从与进气总管管壁垂直的方向伸入至进气总管内，上述喷气段与上述进气段呈预设夹角，上述喷气段的喷嘴端用于伸入气缸进气道内，且沿轴向间隔设有前喷孔组和后喷孔组，上述前喷孔组包括多个前喷孔，上述后喷孔组包括多个后喷孔，上述前喷孔的喷出方向和上述后喷孔的喷出方向与上述喷气段的轴线呈设定夹角，且相互远离。

5、在一些可选的实施例中，上述喷气段向上述气缸进气道内伸出设定长度。

6、在一些可选的实施例中，上述前喷孔的喷出方向与上述喷气段的轴线呈第一设定夹角，上述后喷孔的喷出方向与上述喷气段的轴线呈第二设定夹角，上述第二设定夹角大于上述第一设定夹角。

7、在一些可选的实施例中，上述喷气段与上述进气总管的轴线重合。

8、第二方面，本申请还提供一种燃气发动机喷嘴的设计方法，用于设计任一上述的燃气发动机喷嘴，包括以下步骤：

9、根据进气总管的管壁坡度，确定进气段与喷气段的预设夹角；

10、根据进气段与喷气段的预设夹角，确定前喷孔的喷出方向和后喷孔的喷出方向与上述喷气段的轴线之间设定夹角的角度。

11、在一些可选的实施例中，根据进气总管的管壁坡度，确定进气段与喷气段的预设夹角，包括：

12、根据β＝a+90°确定上述预设夹角β，其中，a为进气总管的管壁坡度。

13、在一些可选的实施例中，根据进气段与喷气段的预设夹角，确定上述前喷孔的喷出方向和上述后喷孔的喷出方向与上述喷气段的轴线之间设定夹角的角度，包括：

14、根据γ1＝β/2确定第一夹角γ1。

15、第三方面，本申请还提供一种多点喷射系统，包括：

16、多个气缸进气道，其用于将气缸与进气总管连通；

17、与上述气缸进气道数量相同且一一对应的进气管，上述进气管包括进气段和喷气段，上述进气段的一端与天然气长轨导管连接，另一端伸入至进气总管内，上述喷气段与上述进气段呈预设夹角，上述喷气段的喷嘴端伸入上述气缸进气道内，且沿轴向间隔设有前喷孔组和后喷孔组，上述前喷孔组包括多个前喷孔，上述后喷孔组包括多个后喷孔，上述前喷孔的喷出方向和上述后喷孔的喷出方向与上述喷气段的轴线呈设定夹角，且相互远离。

18、在一些可选的实施例中，在上述天然气长轨导管上间开设有与上述进气管数量相同的出气口，每一上述进气管均通过一个混合集成组件与天然气长轨导管连通，上述混合集成组件包括：

19、两个喷射阀，其进气端与两个上述出气口对应连接，用于控制上述天然气长轨导管内天然气的喷出；

20、混合集成器，其与上述喷射阀的排气端连通，上述进气管的进气段与上述混合集成器连通。

21、第四方面，本申请还提供一种车辆，包括任一上述的多点喷射系统。

22、与现有技术相比，本发明的优点在于：通过将前喷孔的喷出方向和后喷孔的喷出方向设置为，与喷气段的轴线呈设定夹角且相互远离，这样当天然气从喷孔喷出时，天然气呈扇形喷出，喷出面积较现有技术中单一方向喷孔来说更大，更有利于与空气的混合；每一个气缸进气道均配置有一个燃气发动机喷嘴和一组混合集成组件，从而可以在进气总管的中部即实现较好的各缸均匀性，且提升了进气的响应性、均匀性，并减少了沿程损失；只对天然气进气部分作出改进，而对天然气发动机的主体结构未作较大改动，因此更为经济，维护成本较低。

技术特征：

1.一种燃气发动机喷嘴，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的燃气发动机喷嘴，其特征在于，所述喷气段(2)向所述气缸进气道(7)内伸出设定长度。

3.如权利要求1所述的燃气发动机喷嘴，其特征在于，所述前喷孔(21)的喷出方向与所述喷气段(2)的轴线呈第一设定夹角，所述后喷孔(22)的喷出方向与所述喷气段(2)的轴线呈第二设定夹角，所述第二设定夹角大于所述第一设定夹角。

4.如权利要求1所述的燃气发动机喷嘴，其特征在于，所述喷气段(2)与所述进气总管(6)的轴线重合。

5.一种燃气发动机喷嘴的设计方法，其特征在于，用于设计如权利要求1-4任一所述的燃气发动机喷嘴，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，根据进气总管(6)的管壁坡度，确定进气段(1)与喷气段(2)的预设夹角，包括：

7.如权利要求5所述的设计方法，其特征在于，根据进气段(1)与喷气段(2)的预设夹角，确定所述前喷孔(21)的喷出方向和所述后喷孔(22)的喷出方向与所述喷气段(2)的轴线之间设定夹角的角度，包括：

8.一种多点喷射系统，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的多点喷射系统，其特征在于，在所述天然气长轨导管(5)上间开设有与所述进气管(10)数量相同的出气口，每一所述进气管(10)均通过一个混合集成组件(4)与天然气长轨导管(5)连通，所述混合集成组件(4)包括：

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求8-9任一所述的多点喷射系统。

技术总结
本发明公开了一种燃气发动机喷嘴及其设计方法、喷射系统及车辆，涉及发动机领域，一方面，该喷嘴包括进气管，其包括进气段和喷气段，进气段的一端用于与天然气长轨导管连接，另一端用于从与进气总管管壁垂直的方向伸入至进气总管内，喷气段与进气段呈预设夹角，喷气段的喷嘴端用于伸入气缸进气道内，且沿轴向间隔设有前喷孔组和后喷孔组，前喷孔组包括多个前喷孔，后喷孔组包括多个后喷孔，前喷孔的喷出方向和后喷孔的喷出方向与喷气段的轴线呈设定夹角，且相互远离。第二方面，提供一种包括该喷嘴的系统。通过将进气段与喷气段呈设定夹角，便于天然气较好地流入至气缸进气道内，通过在喷气段的喷嘴端设置方向不同的前喷孔和后喷孔，增大天然气的喷射面积。

技术研发人员：汪祥本,程伟,严波,安涛,林浩,樊有林,李建峰,殷勇,卢文健,王红卫
受保护的技术使用者：东风商用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15