一种点火器

摘要

本发明提供了一种点火器，属于发动机点火技术领域。它能有效地解决超燃冲压发动机点火问题。端盖圆心处设有通孔，其纵向剖面呈横向H形，周围均布四个空气入口；喷嘴中部的台阶设有螺纹，与通孔的右端开口通过螺纹连接，喷嘴的左肩部和通孔之间设有O型密封圈，喷嘴左端为闭合端，靠近闭合端处设有四个与内径相切的微形通孔，微形通孔位于通孔的左端开口空间内；隔离板的左端与端盖右侧形成机体左腔室，隔离板左端设有同心管路，该管路与喷嘴之间的间隙形成环形空气回路，隔离板右端开口呈喇叭形，隔离板端面周围均布通孔，隔离板右侧为燃烧室，燃烧室侧壁设有火花塞，在火花塞处设有周向稳焰凹槽；燃烧室颈部为音速出口。主要用于发动机点火。

权利要求

1.一种点火器，包括端盖(3)、喷嘴(7)、火花塞(10)和点火器机体(11)，其特征在于：端盖(3)圆心处设有第一通孔(4)，其纵向剖面呈横向H形，周围均布四个空气入口(2)；喷嘴(7)中部的台阶设有螺纹，与第一通孔(4)的右端开口通过螺纹连接，喷嘴(7)的左肩部和第一通孔(4)之间设有O型密封圈(6)，喷嘴(7)左端为闭合端，靠近闭合端处设有四个与内径相切的微形通孔(14)，微形通孔(14)位于第一通孔(4)的左端开口空间内；点火器机体(11)中部设有隔离板，隔离板的左端与端盖(3)右侧形成点火器机体(11)左腔室，隔离板左端设有同心管路，该管路与喷嘴(7)之间的间隙形成环形空气回路为一次喷口(8)，隔离板右端开口呈喇叭形，隔离板端面周围均布二次喷口(9)，隔离板右侧为燃烧室，燃烧室侧壁设有火花塞(10)，在火花塞(10)处设有稳焰凹槽(13)；燃烧室颈部为音速出口(12)。

2.根据权利要求1所述的一种点火器，其特征在于：所述端盖(3)设有O形密封圈(5)，通过螺钉(1)与点火器机体(11)固定。

3.根据权利要求1所述的一种点火器，其特征在于：所述内径相切的四个微形通孔(14)互为90°布置。

4.根据权利要求1所述的一种点火器，其特征在于：所述一次喷口(8)为一个内径6mm外径10mm的圆环。

5.根据权利要求1所述的一种点火器，其特征在于：所述二次喷口(9)为四十八个Ф1mm的通孔。

6.根据权利要求1所述的一种点火器，其特征在于：所述音速出口(12)的直径为8mm。

7.根据权利要求1所述的一种点火器，其特征在于：所述喷嘴(7)总长32mm，四个微形通孔(14)直径Ф0.3mm，微形通孔(14)圆心距喷嘴(7)圆心1.4mm。

8.根据权利要求1所述的一种点火器，其特征在于：所述稳焰凹槽(13)是一个周向布置的矩形槽，槽宽为20mm，槽深为5mm。

说明书

一种点火器

技术领域

[0001] 本发明属于发动机点火技术领域。

背景技术

[0002] 发动机运行一般都需要点火器来实现点火。目前常用的点火器包括：烟火点火器、等离子体点火器和热射流点火器等。烟火点火器利用火药爆炸形成高温气流，但该点火器不能重复使用，难以实现发动机的重复点火。等离子体点火器利用等离子体射流点火，但该点火器的体积庞大，且需要大功率的电源来产生等离子体，极大的增加了系统负担。

[0003] 热射流点火器利用燃料和氧化剂燃烧，产生高温气流来实现点火。目前常见的热射流点火器有氢气/氧气点火器、酒精/氧气点火器、煤油/氧气点火器、一氧化二氮/氢气点火器等，但上述点火器一般应用于火箭发动机试验领域，应用到超燃冲压发动机点火还面临着一些问题：(1)上述点火器的燃料多不是煤油，需要增加一个单独的点火器燃料供应系统；(2)某些点火器的燃料虽然是煤油，但氧化剂却是氧气或液氧，而不是更加安全的空气，增加了系统的危险性。

[0004] 如果能设计一种点火器，以煤油和空气作为燃料和氧化剂，燃烧后释放出高能量的高温燃气，再利用该燃气点燃发动机燃烧室内的煤油和空气混合物，则点火器和发动机可以共用一套燃料供应系统，从而大幅降低试验系统的成本和复杂性。这种点火器的难点是如何设计煤油喷嘴及点火器燃烧室，才能确保煤油有效雾化，能够与空气充分混合，并且煤油火焰能够稳定存在。目前尚无此类煤油空气点火器的公开报道。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种点火器，它能有效地解决超燃冲压发动机点火问题。

[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种点火器，包括端盖、喷嘴、火花塞和点火器机体。端盖圆心处设有第一通孔，其纵向剖面呈横向H形，周围均布四个空气入口；喷嘴中部的台阶设有螺纹，与第一通孔的右端开口通过螺纹连接，喷嘴的左肩部和第一通孔之间设有O型密封圈，喷嘴左端为闭合端，靠近闭合端处设有四个与内径相切的微形通孔，微形通孔位于第一通孔的左端开口空间内；点火器机体中部设有隔离板，隔离板的左端与端盖右侧形成点火器机体左腔室，隔离板左端设有同心管路，该管路与喷嘴之间的间隙形成环形空气回路为一次喷口，隔离板右端开口呈喇叭形，隔离板端面周围均布二次喷口，隔离板右侧为燃烧室，燃烧室侧壁设有火花塞，在火花塞处设有周向稳焰凹槽；燃烧室颈部为音速出口。

[0007] 所述端盖设有O形密封圈，通过螺钉与点火器机体固定。

[0008] 所述内径相切的四个微形通孔互为90°布置。

[0009] 所述一次喷口为一个内径6mm外径10mm的圆环。

[0010] 所述二次喷口为48个Ф1mm的圆孔。

[0011] 所述音速出口的直径为8mm。

[0012] 所述喷嘴总长32mm，通孔直径Ф0.3mm，微形通孔圆心距喷嘴圆心1.4mm。

[0013] 所述稳焰凹槽的是一个周向布置的矩形槽，槽宽为20mm，槽深为5mm。

[0014] 端盖上有八个均匀布置的Ф6mm通孔。与之对应，在点火器机体上加工有八个螺纹孔。端盖和身部之间通过八个M6的螺钉连接。在端盖上设有四个空气入口，空气入口为Ф5mm的圆孔。端盖中心的第一通孔为煤油入口，煤油入口直径为Ф8mm。在端盖和点火器机体之间使用了一个O形圈来进行密封。

[0015] 空气通过端盖进入点火器机体左腔室，然后分为两路进行流动，根据空气与煤油发生混合的时间顺序，分别命名为一次喷口和二次喷口。一次喷口为一个内径6mm外径10mm的圆环，该圆环为点火器机体的隔离板左端同心管路的一部分，喷嘴装配后恰好套在该同心管路内部，二者之间的间隙形成环形空气回路为一次喷口。使得空气与煤油在一次喷口内碰撞雾化，形成第一次混合气。二次喷口为隔离板端面的周围均布通孔，直径为Ф1mm，共四十八个。功能是使得部分空气通过该通孔为二次喷口，流入点火器机体右侧的燃烧室，与第一次混合气之间发生二次碰撞，进一步雾化煤油，向燃烧反应补充氧化剂，使得煤油充分燃烧。同时，高速空气沿着燃烧室壁面流动，起到防止火花塞被火焰烧蚀的风险。

[0016] 常温液态煤油从端盖圆心处的第一通孔注入后，通过喷嘴上的四个周向均匀布置的Ф0.3mm旋流孔产生切向旋流，然后与一次喷口流入的空气发生碰撞雾化，二者的混合物一起流入点火器机体右侧的燃烧室，在火花塞的点火下发生燃烧。在喷嘴和端盖之间使用了一个O形圈来进行密封。

[0017] 点火器机体右侧是燃烧室，火花塞通过螺纹孔安装在燃烧室侧壁上，功能是点燃空气和煤油的混合气。在火花塞所在的圆周上加工有稳焰凹槽，该凹槽能够起到稳定火焰的作用，防止火焰被高速气流吹灭。稳焰凹槽的形式是一个周向布置的矩形槽，槽宽为20mm，槽深为5mm。煤油和空气燃烧后的生成物从燃烧室颈部的圆形出口以音速流出，用于超燃冲压发动机点火。音速出口的直径为8mm。

[0018] 喷嘴是该点火器的核心部件，总长32mm，通过M10x1的螺纹与点火器的端盖进行连接。喷嘴内部是一端封闭一端开口的Ф3mm圆形通道，在靠近封闭端的圆周壁上，加工了四个周向均匀布置且与内经相切的Ф0.3mm的微形通孔，微形通孔中心距圆形通道中心1.4mm。开口端的外径为Ф5mm，装配后恰好能被套在点火器机体隔离板左端的同心管路内，形成空气一次喷口。在开口端加工了一个边长6mm的四方，用于安装时工具夹持。

[0019] 本发明与现有技术相比的优点与效果：

[0020] 本发明具有很宽的工作范围，即煤油和空气的喷注压力、流量和当量比可以在很宽的范围内选取，经过实验验证，该点火器可以在如表1所示的范围内可靠工作。

[0021] 表1点火器工作参数

[0022]

[0023]

附图说明

[0024] 图1为本发明的整体结构的剖视图

[0025] 图2为本发明图1的A-A视图

[0026] 图3为本发明的喷嘴剖视图

[0027] 图4为本发明图3的B-B视图

具体实施方式

[0028] 实施例

[0029] 下面对照附图，对本发明作进一步的描述：一种点火器，包括端盖3、喷嘴7、火花塞10和点火器机体11。端盖3圆心处设有第一通孔4，其纵向剖面呈横向H形，周围均布四个空气入口2；喷嘴7中部的台阶设有螺纹，与第一通孔4的右端开口通过螺纹连接，喷嘴7的左肩部和第一通孔4之间设有O型密封圈6，喷嘴7左端为闭合端，靠近闭合端处设有四个与内径相切的微形通孔14，微形通孔14位于通孔4的左端开口空间内；点火器机体11中部设有隔离板，隔离板的左端与端盖3右侧形成点火器机体11左腔室，隔离板左端设有同心管路，该管路与喷嘴7之间的间隙形成环形的空气回路为一次喷口8，隔离板右端开口呈喇叭形，隔离板端面周围均布二次喷口9，隔离板右侧为燃烧室，燃烧室侧壁设有火花塞10，在火花塞10处设有周向稳焰凹槽13；燃烧室颈部为音速出口12。

[0030] 所述端盖3设有O形密封圈5，通过螺钉1与点火器机体11固定。

[0031] 所述内径相切的四个微形通孔14互为90°布置。

[0032] 所述一次喷口8为一个内径6mm外径10mm的圆环

[0033] 所述二次喷口9为48个Ф1mm的圆孔

[0034] 所述音速出口12的直径为8mm。

[0035] 所述喷嘴7总长32mm，微形通孔14直径Ф0.3mm，微形通孔14圆心距喷嘴7圆心1.4mm。

[0036] 所述稳焰凹槽13的是一个周向布置的矩形槽，槽宽为20mm，槽深为5mm。

[0037] 端盖3上有八个均匀布置的Ф6mm通孔。与之对应，在点火器机体11上加工有八个螺纹孔。端盖和身部之间通过八个M6的螺钉1连接。在端盖上设有四个通孔是空气入口2，直径为Ф5mm。端盖3中心的第一通孔4是煤油入口，直径为Ф8mm。在端盖3和点火器机体11之间使用了一个O形密封圈5来进行密封。

[0038] 空气通过端盖3进入点火器机体11左腔，然后分为两路进行流动，根据空气与煤油发生混合的时间顺序，分别命名为一次喷口8和二次喷口9。一次喷口8为一个内径6mm外径10mm的圆环，该圆环为点火器机体11隔离板左端管路的一部分，喷嘴7装配后恰好套在管路内部，二者之间的间隙形成一次喷口8。空气与煤油在一次喷口内碰撞雾化，形成第一次混合气。二次喷口9为隔离板周围的均布通孔，直径为Ф1mm，共四十八个。功能是使得部分空气通过该通孔流入点火器机体11右侧的燃烧室，与第一次混合气之间发生二次碰撞，进一步雾化煤油，向燃烧反应补充氧化剂，使得煤油充分燃烧。同时，高速空气沿着燃烧室壁面流动，起到防止火花塞10被火焰烧蚀的风险。

[0039] 常温液态煤油从端盖3圆心处的第一通孔4注入后，通过喷嘴7上的四个周向均匀布置的Ф0.3mm微形通孔14产生切向旋流，然后与一次喷口8流入的空气发生碰撞雾化，二者的混合物一起流入点火器机体右侧的燃烧室，在火花塞10的点火下发生燃烧。在喷嘴7和端盖3之间使用了一个O形密封圈6来进行密封。

[0040] 点火器机体11右侧是燃烧室，火花塞10通过螺纹孔安装在燃烧室侧壁上，功能是点燃空气和煤油的混合气。在火花塞10所在的圆周上加工有稳焰凹槽13，该凹槽能够起到稳定火焰的作用，防止火焰被高速气流吹灭。稳焰凹槽13是一个周向布置的矩形槽，槽宽为20mm，槽深为5mm。煤油和空气燃烧后的生成物从燃烧室颈部的圆形出口以音速流出，用于超燃冲压发动机点火。音速出口12的直径为8mm。