[发明专利]一种多级旋流组合式空气雾化燃油喷嘴装置及其控制方法

权利要求书

1.一种多级旋流组合式空气雾化燃油喷嘴装置，包括头部旋流器和火焰筒，应用于高温升燃烧室，所述燃烧室为直流型单环腔结构，其特征在于：

用于燃烧所需气量全部从头部旋流器进入，火焰筒上没有主燃孔和掺混孔，只有冷却孔，所述头部旋流器包括中心值班级单元和外围主燃级单元，其中：

--所述中心值班级单元包括由内到外且同轴布置的中心导流锥体、值班级内级轴向旋流器、值班级油膜喷嘴和值班级外级轴向旋流器，其中，

所述中心导流锥体包括位于气流进口侧的圆柱段和靠近气流出口侧的圆锥段，所述值班级内级轴向旋流器套设于所述中心导流锥体的圆柱段上；

所述值班级油膜喷嘴为带有夹层的环形套筒结构，包括依次连接的进口段、过渡段和出口段；所述值班级油膜喷嘴的内壁面和中心导流锥体之间的空间构成第一气流通道；

所述值班级油膜喷嘴中的夹层构成值班级供油通道，所述夹层包括基本位于所述值班级油膜喷嘴进口段上的值班级油腔以及位于所述值班级油膜喷嘴过渡段和出口段上的值班级油路，该值班级油路一端与所述值班级油腔联通，另一端与设置在所述值班级油膜喷嘴出口段内壁面上的狭缝联通，该狭缝构成值班级油膜喷口；

--所述外围主燃级单元包括过渡环形套筒、环形主燃级供油板、外围环形套筒、主燃级内级轴向旋流器和主燃级外级径向旋流器，其中，

所述过渡环形套筒套设在所述值班级油膜喷嘴的出口段上，二者之间设置所述值班级外级轴向旋流器，所述过渡环形套筒内壁面构成第二气流通道，所述过渡环形套筒进口段的内壁面和所述值班级油膜喷嘴出口段的外壁面之间的空间构成第二气流通道的进口段，该气流通道的出口段与中心轴线具有一定的夹角；所述过渡环形套筒超出所述值班级油膜喷嘴之外的内壁面部分构成第二气流通道的扩张段；

所述环形主燃级供油板包括设置于其内圆周处的主燃级分层隔板、位于其背侧的主燃级油腔和位于其外侧表面且与所述主燃级油腔连通的主燃级燃油喷射孔；所述主燃级内级轴向旋流器设置于所述过渡环形套筒进口段和所述主燃级分层隔板之间的第三气流通道中；所述主燃级外级径向旋流器设置于所述环形主燃级供油板和所述外围环形套筒之间的第四气流通道中；

所述主燃级内级轴向旋流器和主燃级外级径向旋流器之间由所述主燃级分层隔板隔开；所述外围环形套筒的内壁面构成主燃级预混通道。

2.根据权利要求1所述的空气雾化燃油喷嘴装置，其特征在于：所述值班级内级轴向旋流器的气流旋转方向与值班级外级轴向旋流器的气流旋转方向保持相同或相反。

3.根据权利要求1所述的空气雾化燃油喷嘴装置，其特征在于：所述主燃级内级轴向旋流器的气流旋转方向与值班级外级轴向旋流器的气流旋转方向相同或相反，主燃级外级径向旋流器的气流旋转方向与主燃级内级轴向旋流器的气流旋转方向相反。

4.根据权利要求1所述的空气雾化燃油喷嘴装置，其特征在于：主燃级燃油喷射孔位于主燃级外级径向旋流器叶片通道下游，主燃级外级径向旋流器叶片通道数目为主燃级燃油喷射孔数目的整数倍，主燃级燃油喷射孔沿圆周均匀分布。

5.根据权利要求1所述的空气雾化燃油喷嘴装置，其特征在于：主燃级燃油喷射孔孔径范围在0.4mm~1.2mm之间。

6.根据权利要求1所述的空气雾化燃油喷嘴装置，其特征在于：主燃级燃油喷射孔径向高度与主燃级分层隔板径向高度的比值在1.1~1.3范围内。

7.根据权利要求1所述的空气雾化燃油喷嘴装置，其特征在于：主燃级分层隔板长度与主燃级燃油喷射孔距主燃级旋流器出口的比值在0~0.5范围内。

8.根据权利要求1所述的空气雾化燃油喷嘴装置，其特征在于：中心值班级单元气量占燃烧室总进气量的10%-20%，外围主燃级单元气量占燃烧室总进气量的65%-75%，值班级内级轴向旋流器气量占值班级气量的30%-70%，主燃级内级轴向旋流器气量占主燃级气量的20%-80%。

9.权利要求1至8任一项所述的空气雾化燃油喷嘴装置的控制方法，其特征在于：中心值班级单元在慢车低功率状态下启动，采用富油扩散燃烧方式，避免高温升燃烧室由于头部进气量增加导致的燃烧不稳定问题；当发动机功率增加时，开始启动外围主燃级单元，外围主燃级单元采用预混燃烧方式，燃烧室主燃区的总当量比低于1.2，避免高温升燃烧室由于油气比较高可能出现的排气可见冒烟问题。