阅读说明：本技术 一种可以调节角度和相对位置的双燃料喷射装置及方法 (Dual-fuel injection device and method capable of adjusting angle and relative position ) 是由 雷艳 金文博 仇滔 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：一种可以调节角度和相对位置的双燃料喷射装置及方法属于内燃机技术领域。其包括左右两个固定台架、两个喷嘴夹持固定单元以及观察喷射平台,喷嘴夹持固定单元分别设于两个固定台架之间,每个喷嘴夹持固定单元处设有半圆形导轨,其中心处设有矩形导轨,保证了每个喷嘴夹持固定单元的位置分别独立可调节,观察喷射平台设于两个喷嘴夹持固定单元下部水平中心处,可以根据实验要求上下移动。本发明通过在喷嘴夹持固定单元上设置半圆形导轨以及矩形导轨,从而实现了射流夹角、两个喷嘴的距离的任意调节,观察实验平台可以上下移动,实现了喷嘴喷孔到观察试验平台的距离的任意调节。(A dual-fuel injection device and a method capable of adjusting angle and relative position belong to the technical field of internal combustion engines. The nozzle clamping and fixing device comprises a left fixing rack, a right fixing rack, two nozzle clamping and fixing units and an observation and injection platform, wherein the nozzle clamping and fixing units are respectively arranged between the two fixing racks, a semicircular guide rail is arranged at the position of each nozzle clamping and fixing unit, a rectangular guide rail is arranged at the center of each nozzle clamping and fixing unit, the position of each nozzle clamping and fixing unit is respectively independently adjustable, the observation and injection platform is arranged at the horizontal center of the lower part of the two nozzle clamping and fixing units and can move up and down according to experiment requirements. According to the invention, the semicircular guide rail and the rectangular guide rail are arranged on the nozzle clamping and fixing unit, so that the included angle of the jet flow and the distance between the two nozzles can be adjusted at will, the observation experiment platform can move up and down, and the distance from the nozzle orifice to the observation experiment platform can be adjusted at will.)

一种可以调节角度和相对位置的双燃料喷射装置及方法

技术领域

本发明涉及双燃料喷射装置及方法，具体来说，是一种可以调节角度和相对位置的双燃料喷射装置及方法。

背景技术

随着从国家层面推进能源结构调整和产业结构优化升级，国家对排放的要求越来越高，柴油单一燃料的高压缸内直喷技术，其内燃机燃烧效率较低、排放性能较差，传统上以汽油和柴油为介质的单一燃料内燃机逐渐减少，而天然气作为绿色环保、全球资源丰富的一种能源，会逐渐作为柴油的代替燃料应用于汽车市场。

双燃料系统的内燃机，首先喷射柴油燃烧从而提高缸内温度，然后喷射天然气燃烧做功。由此带来的问题是两种燃料喷射的时刻、喷射夹角、喷射压力等因素的影响，因此寻找能够提升燃烧效率、降低油耗、减少有害物排放的喷射方式，找到更清洁、更经济的内燃机技术方案是目前亟待解决的问题。

现有的双燃料喷射装置中，大多数场合都是喷嘴工作固定向下、喷嘴位置固定，有些场合需要双喷嘴工作的角度和相对位置可调节，目前双喷嘴工作的夹角和相对位置可调节的场合还未见报道。因此，有必要设计一种双燃料喷射角度和双喷嘴相对位置可以调节的装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种在工作允许的范围内可以调节角度和相对位置的双射流装置及方法。本发明结构简单，使用方便，可以实现两个喷嘴射流夹角和喷嘴相对位置的自由变化，从而对双燃料喷射问题进行更深层次的理解。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种可以调节角度和相对位置的双燃料喷射装置，其包括固定台架、喷嘴夹持固定单元以及观察喷射平台，其特征在于：它还包括固定在固定台架上的调节高度直线刻度尺、可以调节角度的半圆刻度尺、喷嘴适配单元、180°圆弧导轨；所述的固定台架为四脚铝型材连接组件；所述的可以调节角度的半圆刻度尺底部贴合于调节高度直线刻度尺；所述的喷嘴夹持固定单元中心设有圆角矩形导轨，且端部设有喷嘴适配单元夹持固定结构，喷嘴夹持固定单元与可以调节角度的半圆刻度尺之间通过圆角矩形导轨用六角螺纹螺母旋合；所述的调节高度直线刻度尺上设有长度刻度线；所述的可以调节角度的半圆刻度尺上设有180°圆弧导轨，且可以调节角度的半圆刻度尺上设有角度刻度线；所述的喷嘴适配单元由帽状结构和同心柱状结构上下两部分组成，两部分通过紧固螺栓旋合于喷嘴夹持固定单元端部。

进一步改进，所述的固定台架、调节高度直线刻度尺、可以调节角度的半圆刻度尺、喷嘴适配单元、喷嘴夹持固定单元各为两个，对称布置。

进一步改进，所述的固定台架为四脚铝型材连接组件，铝型材之间通过方形安装孔的螺母及连接件旋合固定，方形安装孔的螺母及连接件保证了装置可以调整相对位置，四脚铝型材连接组件保证了固定台架的稳定性。

进一步改进，所述的可以调节角度的半圆刻度尺通过方形安装孔的螺母及连接件与固定台架连接，从而保证了可以调节角度的半圆刻度尺可以根据调节高度直线刻度尺上下移动调节高度。

进一步改进，所述的喷嘴夹持固定单元与可以调节角度的半圆刻度尺通过180°圆弧导轨用六角螺纹螺母旋合固定，喷嘴夹持固定单元的长度足够长以确保可以在180°圆弧导轨范围内自由滑动，从而保证了喷嘴夹持固定单元在刻度尺180°范围以内的横向移动。

进一步改进，所述的喷嘴适配单元由上下两部分组成，上部为帽状结构，中间加工有螺纹通孔，帽檐处加工有四个螺纹通孔对称布置；下部为同心柱状结构，内部结构根据柴油喷嘴结构外形加工而成，以确保柴油喷嘴与同心柱状机构之间没有间隙，上表面加工有四个螺纹孔对称布置，底部中心处钻有0.3mm单孔用于燃料喷射。喷嘴适配单元上下两部分通过四个螺纹孔用螺母旋合连接于打薄的喷嘴适配单元夹持固定结构处。

进一步改进，所述的固定在固定台架上的调节高度直线刻度尺的量程为0-1m。

进一步改进，所述的可以调节角度的半圆刻度尺的量程为0-180°。

进一步改进，所述的观察喷射平台通过方形安装孔的螺母及连接件连接于固定台架下侧，保证了观察喷射平台可以对高度进行调整，其上设置有单面磨砂玻璃用于承载双燃料以及实验观察。

一种可以调节角度和相对位置的双射流装置及方法，所述的喷嘴夹持固定单元与可以调节角度的半圆刻度尺可以通过松动六角螺母及连接件进行上下移动，喷嘴夹持固定单元的角度可以通过松动六角螺母及连接件沿着圆角矩形导轨和180°圆弧导轨自由滑动，从而保证了喷嘴适配单元角度以及相对位置的可调节；喷嘴适配单元由控制器控制。

一种可以调节角度和相对位置的双射流方法，包括如下步骤：步骤一、通过松动螺母及连接件调整喷嘴夹持固定单元与可以调节角度的半圆刻度尺，使高度和角度对准调节高度直线刻度尺上的刻度线和可以调节角度的半圆刻度尺上的刻度线；步骤二、通过调整控制器上的仪表盘控制喷嘴适配单元内喷嘴的喷射时刻、喷射脉宽完成喷射。

本发明的突出效果是：与现有技术相比，通过半圆刻度尺和直线刻度尺调节两个喷嘴的角度和相对位置，保证了调节角度和距离的精确性。实验装置占用空间小，结构安全可靠，便于拆卸安装。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的喷嘴夹持固定单元的主视图；

图3为本发明的喷嘴夹持固定单元的俯视图；

图4为本发明的喷嘴夹持固定单元的左视图；

图5为本发明的喷嘴适配单元的主视图；

图6为本发明的喷嘴适配单元的左视图；

图7为本发明的喷嘴适配单元的俯视图。

具体实施方式

下面是本发明的示例性实施方式的详细说明。这里描述的示例性实施方式旨在教导本发明的原理，使得普通技术人员能够在不同环境中和针对许多不同应用实施本发明。

本发明可部分基于这样的认识，即传统的天然气发动机由于采用进气道低压喷射进气方式，具有动力性能不足、节流损失等缺陷，而采用天然气缸内高压直喷技术，则可以有效避免传统技术的不足，其动力性能更是能与柴油机相媲美，经济性能和排放性能也得到大幅度提升。对于应用该技术的双燃料发动机而言，两种燃料在缸内的相互作用过程对发动机内部燃料燃烧做功具有重要的影响作用。因此，对天然气高压喷射过程、射流特性以及与柴油射流间的相互作用进行试验研究将有助于了解直喷式双燃料发动机缸内混合气形成过程，对优化柴油引燃天然气缸内直喷式双燃料发动机控制系统和燃烧系统参数具有重要意义。

根据本发明，此双射流装置可通过调节两个喷嘴的夹角角度和相对位置，通过调节控制器控制两种燃料的喷射参数来探究两种燃料在不同条件状况下射流间的相互作用。

具体实施方式一：本实施方式对实施方式一作进一步说明，在研究两种燃料喷射的不同时刻带来的实验结果差异性时，通过松动六角螺母及连接件调整两个喷嘴夹持固定单元的位置，依据调节高度刻度尺使得两个喷嘴夹持固定单元处在相同高度上，其中一个喷嘴夹持固定单元作为柴油喷射单元，另一个喷嘴夹持固定单元作为气体燃料喷射单元。

实验中，通过控制器控制两个喷嘴喷射时刻，于观察实验平台上观察两种燃料在前后不同喷射时刻下的现象，研究两种燃料喷射不同时刻带来的实验结果差异性。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，在研究不同倾斜角度气体燃料喷射下的两种燃料之间的相互作用时，通过松动六角螺母及连接件调整两个喷嘴夹持固定单元的位置，依据调节高度刻度尺使得两个喷嘴夹持固定单元处在相同高度上，作为柴油喷射单元的喷嘴夹持固定单元水平布置，作为气体燃料喷射器的喷嘴夹持固定单元变角度倾斜布置，使得气体燃料喷射与柴油喷射接触。

实验中，通过控制器保证两个喷嘴时刻相同，于观察实验平台上观察不同倾斜角度气体燃料喷射下的两种燃料之间的相互作用。