專利名稱：一種天然氣轉子發動機的引火槽的制作方法
技術領域：
一種天然氣轉子發動機的引火槽技術領域[0001]本實用新型屬于微燃燒技術和動力機械系統點火技術相結合的領域，具體涉及一種天然氣轉子發動機缸體上的引火槽。
背景技術：
[0002]隨著經濟的發展，能源危機和環境污染問題的日益加劇，人們越來越重視天然氣等新能源的利用。轉子發動機是一種新型的發動機，它具有質量輕、體積小、運行平穩、噪聲小、高速性能好等許多往復式發動機無法比擬的優點。轉子發動機由于其燃燒室內部整體的單向流動，使其更適合燃燒氣體燃料。因而天然氣轉子發動機以其高效、清潔等優點，已成為內燃機的重要研究方向。但是由于轉子發動機單向轉動，導致其內部流場為隨轉子運動方向的單向流動，并且流速很大。這同時會帶來兩方面的缺陷:第一，缸內混合氣氣體遷移速度過大造成火花塞附近氣流流速也很大，點火能量容易散失而導致點火不易成功，為了點火成功，發動機需要安裝高能的點火系統，這不但增加發動機成本而且發動機點火系統工作的可靠性較低；第二，并且點火成功后，由于混合氣流速較大，整個火焰面會不斷向前移動，即火焰后鋒面很難固定在火花塞附近，而是不斷被高速氣流帶向燃燒室前部，這樣燃燒室后部的未燃混合氣必須運動到火焰后鋒面才能被點燃，所以燃燒期就長了，而且氣體遷移速度越大，火花點火后的時間越長，火焰后鋒面位置越往前而遠離火花塞，由此，使燃燒期延長，燃氣得不到充分膨脹，這不僅大大提高了燃料的消耗率，還導致排放物的未燃烴含量大為增加。[0003]為了克服轉子發動機的上述缺點，在轉子發動機上設計引火槽并把火花塞裝在引火槽的底部，由于引火槽底部的氣流速度較小，有利于點火成功，并且點火成功后，已燃混合氣會在槽內產生氣旋，火焰后鋒面就滯留于引火槽處，起到了穩定火焰的作用，保證從燃燒室后部來的混合氣到達引火槽就被點燃，有效地縮短了燃燒持續期，提高熱效率，降低排放物的含量。其中由于設置引火槽的目的是讓氣流流經引火槽時槽內形成氣漩，以降低氣流速度，使火花塞易于點火和穩定火焰后緣，因此引火槽應該有足夠的深度，但是在滿足深度較深的情況下，其寬度的設計面臨兩個互相矛盾的問題即:如果寬度較小，可能會造成火焰在槽內的淬熄，而同時如果寬度較大又不利于氣漩的形成，并且當轉子的密封片經過引火槽時，會引起較大漏氣量，這不利于轉子發動機性能的提高。[0004]已有引火槽裝置，是在缸體型面上與火花塞相應的位置開設矩形引火槽。為了產生氣漩其深度一般為6mm，其長度大約等于轉子凹坑的寬度，但是引火槽的寬度無法同時滿足防止火焰淬熄和防止漏氣的要求，一般同時考慮這兩方面的問題，而只采用一個中間的折中值，一般設置為4_，這樣在很大程度上限制發動機性能的提高。實用新型內容[0005]本實用新型目的是設計一種全新的引火槽，使其起到火花塞易于點火和穩定火焰后緣的作用，并同時滿足防止火焰淬熄和防止漏氣的要求。槽道的形狀設 計不再是矩形槽，而是為了使氣流平順的進入以在其內部產生合理的氣漩，槽道前后壁面的與氣缸型面的連接處設計為圓弧連接，同時為防止漏氣，槽道的寬度僅為3_。為了使火花塞易于點火和防止火焰傳播過程中淬熄，把表面附有催化劑(鉬)的碳化硅薄片鑲嵌在引火槽槽道內的前后壁面上。[0006]本實用新型通過如下技術方案得以實現:一種天然氣轉子發動機的引火槽，包括前壁面、后壁面，和前后壁面之間的槽道；前、后壁面分別由圓弧段和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段組成，自底部向氣缸型面平行延伸，在靠近氣缸型面處分別向外側延展形成弧形壁面，其中前壁面一側的弧形半徑小于后壁面一側的弧形半徑；在槽道的非弧形壁面上留有矩形凹坑，凹坑內鑲嵌碳化硅薄片，其中碳化硅薄片上附有鉬催化劑涂層，其中凹坑深度與碳化硅薄片厚度相同，以使前后壁面的圓弧段和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段分別能平順的連接。[0007]在槽道的非弧形壁面上設有碳化硅薄片，碳化硅薄片上有催化劑(鉬)涂層，形成帶有催化劑的通道。[0008]作為一個具體的實例，上述方案中所述槽道深度為6mm，槽道的寬度為3mm，前壁面一側的圓弧半徑為0.5mm,后壁面一側的大圓弧半徑為1mm。[0009]本實用新型與現有的引火槽相比，其有益效果有:[0010]1.引火槽前壁面與氣缸型面用小圓弧連接，后壁面與氣缸型面用大圓弧連接，使引火槽槽道內部產生合理的氣漩，極大提高了點火的成功率，并有利于火焰面后緣的穩定， 有利于提高整體燃燒速度；并且槽道的寬度僅為3_，極大改善了漏氣現象。[0011]2.把引火槽表面鑲嵌附有催化劑(鉬)的碳化硅薄片，在催化劑——鉬的催化作用下，可以使得天然氣的燃燒所需點火能量降低，并且能夠使燃燒過程在微尺度下可以穩定進行，使火花塞更易于點火并防止火焰傳播過程中淬熄。[0012]本實用新型之所以能能有上述的技術效果主要原因是以下二個方面:[0013]1.轉子發動機工作過程中由于轉子連續地單向轉動，使其內部氣體整體是沿轉子運動方向單向流動，使高速的氣流沿引火槽后壁面的大圓弧此平順地進入槽道內部，并且引火槽前壁面小圓弧與氣缸型面連接，使氣流流出槽道的阻力增加，這樣氣流在槽道內部容易形成穩定的氣漩，有利于對火花塞的冷卻和清掃廢氣，提高了點火成功率并降低了對點火系統的要求，降低了成本并提高了點火系統高效穩定工作的可靠性；并且槽道內穩定的氣漩有利于火焰面后緣的穩定，有利于提高整體燃燒速度；槽道的寬度僅為3_，當轉子的密封片經過引火槽時，由于密封片兩端氣流流通的截面積很小，所以只有很小的漏氣量，基本保證了很好的密封性。[0014]2.在槽道的前后壁面鑲嵌都有催化劑(鉬)的碳化硅薄片，這種帶有催化劑的通道，可以降低天然氣燃燒所需溫度并擴大高流速混合氣的燃燒極限，使得燃燒能夠在微尺度下穩定進行，提高點火成功率并防止槽道內火焰的淬熄。
[0015]圖1和圖2是本實用新型安裝位置示意圖的正視圖和俯視圖。[0016]圖中:1缸體；2火花塞安裝`孔；3碳化硅薄片；4引火槽槽道；5碳化硅薄片上的鉬催化劑涂層；6氣流流動方向[0017]圖3是引火槽結構正視圖，[0018]圖4是引火槽結構左視圖，[0019]圖5是引火槽結構俯視圖[0020]圖中:7引火槽前壁面；8引火槽后壁面；9引火槽前壁面圓弧段；10引火槽后壁面圓弧段；11引火槽前壁面非圓弧段的矩形凹坑；12引火槽后壁面非圓弧段的矩形凹坑；13 碳化娃薄片；14碳化娃薄片上的鉬催化劑涂層；具體實施方式
[0021]參見圖1和2，在缸體I上開設火花塞安裝孔2，把火花塞安裝在引火槽的底部，由于把引火槽設計為適宜產生穩定氣漩的形狀，槽道4形狀必須較好的耦合缸內氣流的方向 6，使氣流平順的進入槽道，即把引火槽前壁面與氣缸型面用小圓弧連接，后壁面與氣缸型面用大圓弧連接，具體加工方法是隨缸體鑄造而成，鑄造時前后壁面留出矩形的凹坑來鑲嵌碳化硅薄片3 ;為了防止發動機工作過程中漏氣而把槽寬設計為3_，在這種槽道很窄的情況下，為防止火焰在狹窄的槽道內傳播的淬熄現象，在引火槽槽道壁面上鑲嵌附有鉬催化劑涂層5的碳化硅薄片，在催化作用下，穩定火焰傳播，并且固定火焰面的后緣，極大的提高了發動機整個燃燒過程，有力提升了發動機的效率。[0022]具體地，為了使引火槽槽道內部產生穩定的氣漩，其形狀設計為如圖3 — 5所示: 前、后壁面7，8分別由圓弧段9，10和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段組成，其自底部向氣缸型面平行延伸，在靠近氣缸型面處分別向外側延展形成弧形壁面，其中前壁面一側的弧形半徑小于后壁面一側的弧形半徑；在槽道的非弧形壁面上留有矩形凹坑11，12，凹坑內鑲嵌碳化硅薄片13，碳化硅薄片上有鉬催化劑涂層14，其中凹坑深度與碳化硅薄片厚度相同， 以使前后壁面的圓弧段和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段分別能平順的連接。[0023]引火槽前壁面的圓弧段9半徑為0.5mm，后壁面的圓弧段10半徑為1mm，引火槽深度為6_，同時為防止漏氣，槽道的寬度僅為3_。具體為:轉子發動機工作過程中由于轉子連續地單向轉動,使其內部氣體整體是沿轉子運動方向單向流動，把引火槽前壁面與氣缸型面用小圓弧連接，后壁面與氣缸型面用大圓弧連接，使高速的氣流沿引火槽后壁面的大圓弧此平順地進入槽道內部，有利于對火花塞的冷卻和清掃廢氣，并且引火槽前壁面小圓弧與氣缸型面連接，使氣流流出槽道的阻力增加，這樣氣流在槽道內部容易形成穩定的氣漩，這樣火花塞很容易點火成功，大大減小對點火系統的要求。槽道的寬度僅為3_，當轉子的密封片經過引火槽時，密封片兩端的流通面積很小，所以只有很小的漏氣量，基本保證了很好的密封性，同時為了防止在這種狹小的槽道內火焰傳播的淬熄現象產生，在槽道的四周鑲嵌都有催化劑(鉬)的碳化硅薄片，這種帶有催化劑的通道，可以使得天然氣的燃燒能夠在 微尺度下穩定進行，提高點火成功率并防止槽道內火焰的淬熄。其中帶有催化劑薄片的具體要求是:利用鉬做催化劑，鉬要形成方片的形狀，然后均勻的分布在碳化硅輻射材料上，這樣就形成了帶有催化劑的薄片。實現方法是:制作方法為浸潰法。將碳化硅薄片浸潰在六氯鉬酸和丙酮配成的溶液中約六小時，取出之后在70攝氏度下干燥，即可實現催化劑材料以方片形狀均勻的分布在碳化硅薄片上。
權利要求1.一種天然氣轉子發動機的引火槽，包括前壁面、后壁面，和前后壁面之間的槽道; 前、后壁面分別由圓弧段和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段組成，自底部向氣缸型面平行延伸， 在靠近氣缸型面處分別向外側延展形成弧形壁面，其中前壁面一側的弧形半徑小于后壁面一側的弧形半徑；在槽道的非弧形壁面上留有矩形凹坑，凹坑內鑲嵌碳化硅薄片，其中碳化硅薄片上附有鉬催化劑涂層，其中凹坑深 度與碳化硅薄片厚度相同，以使前后壁面的圓弧段和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段分別能平順的連接。
2.根據權利要求1所述的天然氣轉子發動機的引火槽，其特征在于所述槽道深度為 6mm,槽道的寬度為3mm,前壁面一側的圓弧半徑為0.5mm,后壁面一側的大圓弧半徑為1mm。
專利摘要一種天然氣轉子發動機的引火槽，包括前壁面、后壁面，和前后壁面之間的槽道；前、后壁面分別由圓弧段和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段組成，自底部向氣缸型面平行延伸，在靠近氣缸型面處分別向外側延展形成弧形壁面，其中前壁面一側的弧形半徑小于后壁面一側的弧形半徑；在槽道的非弧形壁面上留有矩形凹坑，凹坑內鑲嵌碳化硅薄片，碳化硅薄片上附有鉑催化劑涂層，其中凹坑深度與碳化硅薄片厚度相同，以使前后壁面的圓弧段和嵌有碳化硅薄片的非圓弧段分別能平順的連接。本實用新型可以使得發動機點火方便并且利于點火后火焰后鋒面穩定，從而促進和加快了燃燒，提高燃燒效率，提升發動機的整體性能。
文檔編號F02B53/12GK203146104SQ20132004925
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者潘劍鋒, 范寶偉, 劉楊先, 邵霞, 陳瑞 申請人:江蘇大學