本发明涉及直喷式发动机技术领域，尤其涉及一种直喷式发动机喷孔。
背景技术：
工业化的快速发展使得传统能源日渐紧缺，环境污染问题也愈来愈严重，寻求清洁高效的新能源已成为当前形势下的热点问题，诸如天然气等新型燃料正越来越受到开发人员的重视。然而，气体燃料与传统液体燃料相比，以天然气为例，其密度较传统的燃油低，因此在处理设备及使用方法等方面，气体燃料与传统液体燃料通常会存在较大区别。
对于气体燃料来说，若发动机中采用传统的进气道喷射方式，会造成发动机的充气效率降低，燃烧火焰变慢，放热率降低以及燃烧持续期加长，进而导致发动机的燃烧循环变动严重且动力性降低。若发动机中采用缸内直喷方式，则会使发动机的充气效率提高，缸内湍流加强以及混合气的燃烧速率加快，能够改善发动机的动力性和排放特性。但是当气体燃料以较高压力直接喷入发动机缸内后，由于不经历破碎与蒸发过程，其快速的膨胀过程会使得气体燃料射流的贯穿距离较短，从而导致气体燃料与空气混合速率变慢，这一问题对发动机缸内混合气形成以及后续的燃烧控制带来了极大挑战。此外，直喷式发动机中传统直孔喷射的气体燃料喷雾会产生较强的激波，同时还会因气体燃料密度小而导致气体燃料喷雾的动量较低，这些同样会将阻碍气体燃料与空气的良好混合，导致混合气局部偏浓，进而致使气体燃料不完全燃烧并产生较多的碳烟排放，对环境造成污染。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种直喷式发动机喷孔，以使喷射至直喷式发动机燃烧室内的气体燃料具有涡旋流态，进而与空气进行快速均匀的混合。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种直喷式发动机喷孔，包括：
管体，其第一端与直喷式发动机的燃料喷嘴进行连接，第二端设置于所述直喷式发动机的燃烧室内，用于将气体燃料喷射至所述燃烧室内；
若干个导气凸台，设置于所述管体的内侧壁上，以使流经所述管体的所述气体燃料形成涡旋流态。
优选地，每一所述导气凸台呈螺旋状固定于所述管体的内侧壁上，且每一所述导气凸台的第一端与所述管体的第一端平齐，每一所述导气凸台的第二端与所述管体的第二端平齐。
优选地，每一所述导气凸台的螺旋角大于45度。
优选地，所有所述导气凸台沿所述管体的内侧壁间隔设置。
优选地，所述管体的内侧壁与所有所述导气凸台相配合形成一流道；所述气体燃料流经所述流道形成涡旋流态并喷射至所述燃烧室内。
优选地，所述管体采用圆柱形空心管，且所述管体的材料为金属；
所有所述导气凸台的材料均为金属。
优选地，所有所述导气凸台与所述管体一体化设置。
优选地，所述导气凸台的数量为2～6条。
本发明与现有技术相比至少具有以下优点之一：
本发明提供的一种直喷式发动机喷孔，通过设置于管体的内侧壁上的若干条导气凸台可以使流经管体内流道的气体燃料形成涡旋流态，从而使喷射至燃烧室内的气体燃料呈涡旋流态并涡旋前进，以卷吸更多的空气并与空气产生更大的表面积接触，进而使燃烧室内的气体燃料与空气可以进行充分混合。
本发明中燃烧室内呈涡旋流态的气体燃料在其涡旋前进的过程中，还可以有效减弱气体燃料喷雾激波的形成，进一步改善燃烧室内气体燃料与空气的混合效果。
本发明通过多条导气凸台的约束还可以使喷射至燃烧室的气体燃料在导气凸台的延伸处形成多条燃料空缺带，利用燃料空缺带被空气填充的特点，可以增强空气对喷射至燃烧室内的气体燃料的渗透力，以及增加空气与气体燃料的接触面积，使得燃烧室内的气体燃料与空气相互扰动和卷吸混合作用进一步加强。
本发明中通过对燃烧室内的气体燃料与空气进行充分混合，可以改善直喷式发动机的燃烧效果，提高气体燃料的利用率，减少直喷式发动机不完全燃烧产生的碳烟排放，进而降低对环境的污染。
本发明结构简单，运行可靠，可适用于当前新型气体燃料直喷式发动机，具有良好的推广和应用价值。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的一种直喷式发动机喷孔的整体结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的一种直喷式发动机喷孔的水平剖面示意图；
图3为本发明第一实施例提供的一种直喷式发动机喷孔中流道的结构示意图；
图4为本发明第一实施例提供的一种直喷式发动机喷孔的喷射效果图；
图5是本发明第二实施例提供的一种直喷式发动机喷孔的整体结构示意图；
图6为本发明第二实施例提供的一种直喷式发动机喷孔的竖直剖面示意图；
图7为本发明第二实施例提供的一种直喷式发动机喷孔的水平剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种直喷式发动机喷孔作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合附图1～4所示，第一实施例提供的一种直喷式发动机喷孔，包括：管体110，其第一端与直喷式发动机的燃料喷嘴进行连接，第二端设置于所述直喷式发动机的燃烧室内，用于将气体燃料喷射至所述燃烧室内；若干个导气凸台120，设置于所述管体110的内侧壁上，以使流经所述管体110的所述气体燃料形成涡旋流态。
请继续参考图1，每一所述导气凸台120呈螺旋状固定于所述管体110的内侧壁上；且每一所述导气凸台120的第一端与所述管体110的第一端平齐，每一所述导气凸台120的第二端与所述管体110的第二端平齐。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，每一所述导气凸台120的螺旋角大于45度。
具体的，在本实施例中，所述管体110的第一端可以作为所述气体燃料的进口，即所述气体燃料从所述燃料喷嘴(例如高压喷嘴)处喷入所述管体110的第一端；所述管体110的第二端则可以作为所述气体燃料的出口，即喷入所述管体110的所述气体燃料可以从所述管体110的第二端喷射至所述燃烧室内。由于每一所述导气凸台120的第一端与所述管体110的第一端平齐，每一所述导气凸台120的第二端与所述管体110的第二端平齐，则喷入所述管体110的所述气体燃料在从所述管体110的第一端流向所述管体120的第二端的过程中，会流经呈螺旋状分布的所述导气凸台120并与所述导气凸台120接触，使得所述气体燃料可以形成涡旋流态。为使所述气体燃料形成的涡旋流态具有较大的离心力，以便所述气体燃料喷射至所述燃烧室内后可以卷吸更多的空气，每一所述导气凸台120的螺旋角可以大于45度，即每一所述导气凸台120绕所述管体110的中心轴并沿所述管体110的内侧壁进行螺旋旋转的角度大于45度。优选地，每一所述导气凸台120的螺旋角为180度，但本发明不以此为限。
请同时参考图1和图2，所有所述导气凸台120沿所述管体110的内侧壁间隔设置。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所有所述导气凸台120与所述管体110一体化设置。
在一些实施例中，所述导气凸台120的数量为2～6条。
具体的，在本实施例中，所有所述导气凸台120可以呈螺旋状且均匀设置于所述管体110的内侧壁上，其中任意两条所述导气凸台120平行。更具体的，每一所述导气凸台120的截面可以呈矩形，同时根据所述气体燃料在所述管体内的流通面积的要求，所述导气凸台120的数量可以为3条，且每一所述导气凸台120的高度则可以为所述管体110内径的六分之一，但本发明不以此为限。
请同时参考图3和图4，所述管体110的内侧壁与所有所述导气凸台120相配合形成一流道130；所述气体燃料流经所述流道130形成涡旋流态并喷射至所述燃烧室内。
可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述管体110采用圆柱形空心管，且所述管体110的材料为金属；所有所述导气凸台120的材料均为金属。
具体的，在本实施例中，所述流道130为所述管体110的内侧壁与3条所述导气凸台120相配合形成的用于容纳所述气体燃料的空间。所述气体燃料从所述燃料喷嘴喷出后，进入所述流道130的第一端并向所述流道130的第二端流动的过程中，所述气体燃料会流经所述导气凸台120；由于所述导气凸台120呈螺旋状分布，则所述气体燃料在所述导气凸台120的作用下会形成涡旋流态。更具体的，当所述气体燃料从所述流道130的第二端喷射至所述直喷式发动机的所述燃烧室内时仍然会保持涡旋流态。喷射至所述燃烧室内且呈涡旋流态的所述气体燃料则可以在其向前运动的过程中产生离心力而使得所述气体燃料离心径向甩出，以使喷射至所述燃烧室内的所述气体燃料在其涡旋前进的过程中可以卷吸更多所述空气并与所述空气产生更大的表面积接触，进而促进所述燃烧室内的所述气体燃料和所述空气进行充分混合，以解决因传统喷射方式带来的所述气体燃料与所述空气的混合气局部过浓现象所引起的燃烧恶化问题，并且可以优化所述直喷式发动机的点火和燃烧过程。同时，所述燃烧室内呈涡旋流态的所述气体燃料在其涡旋前进的过程中，还可以有效减弱所述气体燃料喷雾激波的形成，进一步改善所述燃烧室内所述气体燃料与所述空气的混合效果，但本发明不以此为限。
此外，当所述气体燃料从所述流道130的第二端喷射至所述燃烧室内时，由于受多条所述导气凸台120的约束，喷射至所述燃烧室的所述气体燃料可以在所述导气凸台120的延伸处形成多条燃料空缺带，即每一所述导气凸台120的延伸处对应一条所述燃料空缺带；所述燃烧室内的所述燃料空缺带本身则可以被所述空气填充，从而增强了所述空气对喷射至所述燃烧室内的所述气体燃料的渗透力，同时还增加了所述空气与喷射至所述燃烧室内的所述气体燃料的接触面积，使得所述燃烧室内的所述气体燃料与所述空气相互扰动和卷吸混合作用进一步加强，但本发明不以此为限。
结合附图5～7所示，第二实施例提供的一种直喷式发动机喷孔，其大体结构与第一实施例提供的一种直喷式发动机喷孔相同。下文仅对第二实施例提供的一种直喷式发动机喷孔不同于第一实施例的地方做介绍，其他结构相同部分及其有益效果可参见第一实施例。
具体的，在本实例中，所述导气凸台120的数量为4条，且每一所述导气凸台120的截面呈半圆形，每一所述导气凸台120的半径则为所述管体110内径的六分之一，但本发明不以此为限。
第二实施例中其它未说明的内容可以参考第一实施例的相关内容。
在其他的实施例中，所述导气凸台120的截面还可以呈三角形、正方形等，但本发明不以此为限。
综上所述，上述各实施例提供的一种直喷式发动机喷孔，通过管体可以将气体燃料喷射至直喷式发动机的燃烧室内，设置于管体的内侧壁上的若干条导气凸台则可以使流经管体内流道的气体燃料形成涡旋流态，从而使喷射至燃烧室内的气体燃料呈涡旋流态并涡旋前进，进而使燃烧室内的气体燃料与空气可以进行充分混合，以改善直喷式发动机的燃烧效果，提高气体燃料的利用率，同时减少直喷式发动机不完全燃烧产生的碳烟排放并降低对环境的污染。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
1.一种直喷式发动机喷孔，其特征在于，包括：
管体(110)，其第一端与直喷式发动机的燃料喷嘴进行连接，第二端设置于所述直喷式发动机的燃烧室内，用于将气体燃料喷射至所述燃烧室内；
若干个导气凸台(120)，设置于所述管体(110)的内侧壁上，以使流经所述管体(110)的所述气体燃料形成涡旋流态。
2.如权利要求1所述的直喷式发动机喷孔，其特征在于，
每一所述导气凸台(120)呈螺旋状固定于所述管体(110)的内侧壁上，且每一所述导气凸台(120)的第一端与所述管体(110)的第一端平齐，每一所述导气凸台(120)的第二端与所述管体(110)的第二端平齐。
3.如权利要求2所述的直喷式发动机喷孔，其特征在于，
每一所述导气凸台(120)的螺旋角大于45度。
4.如权利要求1所述的直喷式发动机喷孔，其特征在于，
所有所述导气凸台(120)沿所述管体(110)的内侧壁间隔设置。
5.如权利要求2所述的直喷式发动机喷孔，其特征在于，
所述管体(110)的内侧壁与所有所述导气凸台(120)相配合形成一流道(130)；所述气体燃料流经所述流道(130)形成涡旋流态并喷射至所述燃烧室内。
6.如权利要求1所述的直喷式发动机喷孔，其特征在于，
所述管体(110)采用圆柱形空心管，且所述管体(110)的材料为金属；
所有所述导气凸台(120)的材料均为金属。
7.如权利要求1所述的直喷式发动机喷孔，其特征在于，
所有所述导气凸台(120)与所述管体(110)一体化设置。
8.如权利要求1～7任意一项所述的直喷式发动机喷孔，其特征在于，
所述导气凸台(120)的数量为2～6条。
技术总结