一种补燃燃烧器及补燃增压系统

1.本发明属于能源燃烧器技术领域，具体涉及一种补燃燃烧器及补燃增压系统。


背景技术：

2.随着活塞发动机技术的不断突破，活塞发动机的应用已经深入到生活中的各个角落，汽车、发电机组以及通航飞机、无人机等都在广泛应用活塞发动机。活塞发动机提升综合热效率的技术遇到瓶颈，另外，活塞发动机的尾气排放处理也是待解决的棘手问题，目前采用的提升活塞发动机热效率的方式大多数还是采用废气涡轮增压的形式，但这种形式并不能将尾气中的hc、co及碳核颗粒物中的化学能进一步利用，同时这些物质也会对大气环境造成危害，此外尾气中no
x
也会对环境保护造成很大压力。
3.现在解决大气排放的问题大多采用尾气处理的形式，如：增加尾气处理附件，虽能解决排放的问题，但能源利用效率并没有提高，反而增加了装置的自身重量，消耗更多能源，这种方法用于飞行器动力时更是得不偿失。
4.综上所述，在活塞发动机提升能源利用效率和降低排放方面，传统技术还有待于改进和创新。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明提供了一种补燃燃烧器及补燃增压系统，尤其是一种用于活塞发动机尾气补燃的补燃燃烧器及补燃增压系统，通过补燃的形式将hc、co以及碳核颗粒物进行二次燃烧，使二次燃烧充分，进而释放更多的化学能，同时也能降低排放。
6.本发明一方面提供的一种补燃燃烧器，包括加热件、喷嘴、射流燃烧室和旋流燃烧室；
7.喷嘴包括燃油喷嘴芯和气体旋流器；气体旋流器包括雾化圆柱腔；雾化圆柱腔构成射流燃烧室的一级旋流区；
8.射流燃烧室还包括二级旋流区和射流区；
9.燃油喷嘴芯用于将燃油导入一级旋流区；一级旋流区与二级旋流区连通，二级旋流区与射流区连通；
10.加热件设置于二级旋流区，用于点燃二级旋流区内的气体掺混雾化燃油；
11.射流区与旋流燃烧室连通。
12.可选地，旋流燃烧室包括多个壳体面，在第一壳体面上设置出口管路，出口管路从该壳体外向旋流燃烧室内延伸至旋流燃烧室腔室内部的中心位置。
13.可选地，在与第一壳体面相邻的第二壳体面设置射流区接口；在与第一壳体面和/或第二壳体面均相邻的第三壳体面和/或第四壳体面分别设置第一排气接口和/或第二排气接口。
14.可选地，一级旋流区、二级旋流区和射流区均为圆柱腔体。
15.可选地，气体导入部靠近二级旋流区的一侧设置气体导入孔；气体导入孔为向心
孔。
16.可选地，一级旋流区、射流区、二级旋流区和旋流燃烧室的腔室体积依次增大。
17.可选地，空气导入部的截面积：第一排气接口的截面积：第二排气接口的截面积之比为1：1：1。
18.可选地，发动机排量与掺混燃烧室的体积之比为50:1至65:1。
19.可选地，射流区与二级旋流区的直径的比为3:5至2:5。
20.本发明另一方面提供的一种补燃增压系统，使用权利要求1-9任一项所述补燃燃烧器，其特征在于，还包括发动机排气管、涡轮增压器和起发一体电机。
21.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
22.(1)本发明的补燃燃烧器中一级旋流区的燃气进入二级旋流区继续燃烧后进入射流区膨胀，由此提升了气流速度。
23.(2)本发明的补燃燃烧器中射流区的高速燃气与发动机排气在旋流燃烧室内进行掺混进行二次燃烧，此时发动机排气中的hc、co以及碳核颗粒在旋流燃烧室内进一步燃烧转化成co2和h2o，同时释放化学能，提高了能源利用率。
24.(3)本发明的补燃燃烧器中的加热件设置于二级旋流区，不仅能够减小点火时间还能使得空气与燃油掺混后着火时烟雾较小。
25.(4)本发明的燃油雾化喷嘴设置的燃油喷嘴芯和空气旋流器能够实现燃油逐级加速的效果，提升燃油雾化效果。
26.(5)本发明的燃油雾化喷嘴设置的喷油斜槽位于输油螺旋槽的末端，角度正对旋流孔中心，可以实现更充分的燃油雾化，加速与空气的混合，提升燃烧器燃烧效果。
27.(6)本发明的补燃增压系统中补燃燃烧器与发动机排气管集成一体，在补燃燃烧器中能够将发动机尾气中的hc、co和颗粒物等有害物质在增压器涡轮前进行二次燃烧转化成无害物质，通过增压器涡轮作功后排向大气环境。同时，增压器与起发一体电机转轴通过联轴器连接，通过控制起发一体电机的发电量实现增压器的调节与控制。与传统的增压器涡轮前放气式调节方式相比，本发明摒弃了传统的涡轮前放气调节机构，增压器结构上更简单，涡轮前过量的高温气体能量通过起发一体电机发电吸收，提高了发动机排气能量的利用效率。
附图说明
28.图1是本发明燃烧器总体结构示意图。
29.图2是本发明燃烧器射流燃烧室以及部分附件结构示意图。
30.图3是本发明燃油喷嘴结构示意图。
31.图4是本发明的燃油喷嘴芯的示意图。
32.图5是本发明的燃油喷嘴的剖视图。
33.图6是本发明的气体旋流器的俯视局部剖视图；
34.图7是本发明补燃增压系统中悬臂转子的剖视图。
35.图8是本发明的补燃增压系统。
36.附图标记：
37.1.发动机排气管，2.补燃燃烧器，3.涡轮增压器，4.起发一体电机，5.隔热封严装
置，6.旋流燃烧室，7.射流燃烧室，8.发动机排气管进口，9.补燃燃烧器出口，10.增压器出口，11.电机支架，12.联轴器，13.燃油入口，14.空气导入部，15.加热件，16.燃油喷嘴芯，17.气体旋流器，18.雾化圆柱腔，19.二级旋流区，20.射流区，21.出口管路，22.第一排气接口，23.第二排气接口，24.旋流孔，25.气体导入孔，26.出油孔，27.螺旋油道，28.气体导入部，29.斜槽，30.燃油导流管，31.注油空间，32.安装配合孔，33.转轴，34.径流式涡轮，35.轴承，36.离心式压气机叶轮，37.轴向径向阻尼器。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚、完整，下面结合附图为本发明作进一步的详细说明。应当理解的是，所描述的实施方式仅作为一种例示，并非用于限制本发明。
39.本发明的一个具体实施例，如图1-4，公开了一种补燃燃烧器，尤其是一种用于活塞发动机尾气补燃的补燃燃烧器，包括加热件15、喷嘴、射流燃烧室7和旋流燃烧室6；
40.喷嘴包括燃油喷嘴芯16和气体旋流器17；气体旋流器3包括雾化圆柱腔18；雾化圆柱腔构成射流燃烧室5的一级旋流区；
41.射流燃烧室7还包括二级旋流区19和射流区20；
42.燃油喷嘴芯用于将燃油导入一级旋流区一级旋流区与二级旋流区连通，二级旋流区与射流区连通；
43.加热件设置于二级旋流区，用于点燃二级旋流区内的气体掺混雾化燃油；
44.射流区与旋流燃烧室连通。
45.可选地，加热件为氮化硅加热棒；通入的气体为空气。
46.可选地，一级旋流区、二级旋流区和射流区均为圆柱腔体。
47.可选地，旋流燃烧室包括多个壳体面，在第一壳体面上设置有出口管路21，出口管路从该壳体外向旋流燃烧室内延伸至旋流燃烧室腔室内部的中心位置，射流区与二级旋流区的直径的比为3:5至2:5；在与第一壳体面和第二壳体面均相邻的第三壳体面和/或第四壳体面分别设置第一排气接口22和/或第二排气接口23；空气导入部14的截面积：第一排气接口的截面积：第二排气接口的截面积之比为1：1：1。进一步地，发动机排量与掺混燃烧室的体积之比为50:1至65:1。
48.进一步地，旋流燃烧室的横截面为圆角矩形腔体或原形。
49.可选地，第一排气接口和第二排气接口分别与发动机排气管1相接，发动机燃烧后产生的尾气通过第一排气接口和第二排气接口沿切向进入旋流燃烧室，在旋流燃烧室内形成旋流充分掺混，发动机尾气中的hc、co以及碳核颗粒在旋流燃烧室内进一步燃烧转化成co2和h2o，同时释放化学能。
50.可选地，第一排气接口和第二排气法兰以出口管路21为分界相对设置于旋流燃烧室的两侧，发动机尾气从两侧分别沿切向进入旋流燃烧室中，此时对向气流便于在燃烧室中形成旋流，与通过射流区进入燃烧室的高温燃气进行充分混合，实现更好的二次燃烧效果。
51.可选地，气体导入部14靠近二级旋流区的一侧设置气体导入孔25，气体导入孔为向心孔，连通空气导入部和二级旋流区；气体导入孔的轴线与二级旋流区的轴线成角度设
置；气体流过时可以产生切向速度，方便旋流的产生；气体导入部与旋流孔24的横截面面积相等。
52.可选地，燃油喷嘴芯16为可拆卸喷嘴，通过密封垫片进行燃油喷嘴的端面密封，加热件1通过螺栓预紧力紧密贴合，进行锥面密封。
53.可选地，射流区与旋流燃烧室连接；一级旋流区、射流区、二级旋流区和旋流燃烧室的腔室体积依次增大。
54.使用时，当燃烧器先于发动机工作时：加热棒1先行预热，燃油经进燃油入口13进入喷嘴后，通过燃油导流管，经出油孔26喷出，流过燃油喷嘴芯上的螺旋油道27，在螺旋油道的末端进入斜槽29喷入一级旋流区；气体从空气导入部进入气体导入部28，一部分通过一级旋流区的旋流孔流入一级旋流区，另一部分从二级旋流区的气体导入孔直接进入二级旋流区；燃油在一级旋流区中，与一级旋流器旋流孔进入的气体对向充分掺混后，进入二级旋流区后，被伸入二级旋流区的加热棒点燃之后，开始混合燃烧，与二级旋流区的气体导入孔来的气体掺混，继续燃烧；随后进入射流区，同时火焰反向传播至一级旋流区，加热棒断电，完成点火过程。
55.当发动机先于燃烧器工作时：发动机起动后，发动机的废气排气温度达到阈值温度(通常300℃)后，加热棒1预热，燃油经进燃油入口进入喷嘴后通过燃油导流管30从出油孔26进入螺旋油道末端的斜槽喷射进一级旋流区，在一级旋流区内与空气导入部来的气体掺混后进入二级旋流区开始混合燃烧，后经射流区进入旋流燃烧室进行二次燃烧，在旋流掺混燃烧室内被高温尾气点燃，火焰往回传播至一级旋流区，随后关加热棒1，完成点火过程。
56.一级旋流区内的高温燃气进入二级旋流区继续与气体掺混燃烧，随后进入射流区膨胀加速，进入旋流燃烧室，与第一排气接口进入旋流燃烧室的活塞发动机尾气掺混进行二次燃烧，在二次燃烧的过程中hc、co和碳核颗粒物继续燃烧，转化成co2和h2o，释放出能量，完全燃烧的气体经旋流燃烧室出口管路排出。
57.本发明中的一级旋流区通过与斜槽对向的旋流孔实现气体与燃油的充分掺混，同时由于一级旋流区内部气体与燃油流速比二级旋流区慢，混合气流能够在一级旋流区充分燃烧，是稳定燃烧后的主燃区。二级旋流区实现启动时点火，同时作为副燃区进行燃烧反应。首先气体沿切向进入燃烧器内，在空气导入部的腔体内形成预旋效果，一部分通过一级旋流区腔体的侧壁面旋流孔，沿切向进入一级旋流区内形成一级旋流；另一部分通过气体导入部侧壁的气体导入孔沿燃烧器切向进入二级旋流区内，产生二级旋流；射流区使高温燃气膨胀加速，进入旋流燃烧室。
58.一级旋流区进入二级旋流区时为一级旋流；气体从空气导入部进入二级旋流区的时候通过气体导入孔(形状为旋流孔)，自然产生旋流，由于气体导入孔沿截面均匀圆形分布，与一级旋流在二级旋流区汇合时形成二级旋流，对一级旋流加强。
59.射流通过射流区实现，射流区联通二级旋流区和旋流燃烧室，二级旋流区内部空间小于旋流燃烧室，使射流区两侧产生压力差，旋流通过射流区时加速，在进入旋流燃烧室后，脱离射流区管壁约束，形成射流。
60.本发明的另一个实施例，如图4-8所示，公开了一种补燃增压系统，尤其是一种用于活塞发动机的补燃增压系统，使用前述燃烧器，包括发动机排气管1、补燃燃烧器2、涡轮
增压器3和起发一体电机4。
61.发动机排气管1与补燃燃烧器2连接；发动机排气管进口8与发动机排气口连接，增压器出口10与发动机空气盒连接，补燃燃烧器2的空气导入部14与发动机空气盒接通。
62.起发一体电机4通过电机支架11固定在增压器3上，起发一体电机4的轴与涡轮增压器3的轴通过联轴器12传输扭矩，在发动机起动时起发一体电机4拖动涡轮增压器3转动，涡轮增压器3提供的压缩空气通过增压器出口10进入发动机空气盒，为发动机起动提供扫气压力，能够使发动机在高原起动时更容易。
63.发动机起动后发动机排气由排气管进口8经发动机排气管1进入补燃燃烧器2的旋流燃烧室6，与此同时涡轮增压器3提供的压缩空气经发动机空气盒由补燃燃烧器的空气导入部14进入补燃燃烧器2的射流燃烧室7，燃油经补燃燃烧器的燃油入口13进入补燃燃烧器2的射流燃烧室7内在氮化硅加热棒15的作用下与补燃燃烧器空气导入部14进来的空气接触完成补燃燃烧器2的点火过程，点燃的高温燃气由补燃燃烧器2的射流燃烧室7进入补燃燃烧器2的旋流燃烧室6与发动机排气管1进入的发动机排气进行掺混进行二次燃烧，在二次燃烧的过程中发动机排气中的hc、co转化成无害的水和二氧化碳，而颗粒物质量相对较大在旋流燃烧室6内，在气体旋流作用下滞留时间较长，能够进行充分燃烧，最终也会转化成无害物质通过补燃燃烧器出口9排出；涡轮增压器3与补燃燃烧器2在补燃燃烧器出口9处通过法兰连接并用螺母压紧法兰面。
64.可选地，发动机排气管1设置2个，分别与第一排气接口和第二排气法兰连接。
65.由补燃燃烧器2排出的高温燃气进入涡轮增压器3驱动涡轮增压器3的涡轮作功，涡轮增压器3获得更大的能量，此时起发一体电机4工作模式转为发电模式，通过控制发电量的大小实现涡轮增压器3的控制，而控制补燃燃烧器2的燃油入口13进入的油量大小可以实现进入涡轮增压器3的高温燃气温度控制，使涡轮增压器3始终工作在高效率区间，两种控制方式联合调节，在涡轮增压器3涡轮前不放掉多余高温燃气的情况下能够实现涡轮增压器3的精准控制，把原本需要放掉的高温燃气能量转化成电能输出。通过两种调节方式的使用能够实现废气能量的回收效率的最大化。
66.本发明的一个具体工作过程案例是：某款重型柴油发动机工作在1500rad/min的转速时，它的增压器压比为1.5，增压器转速为45000rad/min，涡轮旁通阀开度为20％。原机排放数据为碳烟浓度为2.9fsn，co浓度为900
×
10-6
，thc浓度为93
×
10-6
，nox浓度为1450
×
10-6
，颗粒物总数量为1.75
×
108#/ml，颗粒物总质量为3.5
×
10-4
μg/ml，颗粒物几何平均直径为102.5nm，油耗为180kg/h，排气温度为853k。
67.此时采用本发明的补燃增压系统，在补燃器内采用0.0125kg/s的送气量和0.000625kg/s的喷油量,设计点燃烧室燃油与空气的油气比为0.0613，在射流燃烧器中燃烧温度最高达到1200k，主燃区温度1600k。经过本发明的补燃增压系统之后，碳烟浓度从2.9fsn降低到1.7fsn，降低了41.3％；co浓度从900
×
10-6
降低到430
×
10-6
，降低了38.6％；thc浓度从93
×
10-6
降低到56
×
10-6
，降低了39.8％；no
x
浓度从1450
×
10-6
降低到980
×
10-6
，降低了32.4％；颗粒物总数量从1.75
×
108#/ml降低到0.82
×
108#/ml，降低了53.1％；颗粒物总质量为3.5
×
10-4
μg/ml降低到2.71
×
10-4
μg/ml，降低了22.6％；颗粒物几何平均直径从102.5nm降低到85.6nm，降低了16.5％。
68.由于涡轮旁通阀的关以及补燃增压系统中二次燃烧的能量，导致进入涡轮的能量
增加。此时增压器转速从45000rad/min升高到了53000rad/min，压比从1.5增加的1.8。此时，位于发动机进气总管的压力传感器检测到进气的压比超过柴油机发动机的需求，涡轮增压系统控制单元将起发一体电机4工作模式转为发电模式，并提高发电功率至0.8kw，此时发电量为0.6kw/h。通过提高起发一体电机的发电功率，将增压器转速从53000rad/min降低为45000rad/min，压比降低至1.5，回到了柴油机工作所需的压比。与通过废气旁通阀将多余废气排出的传统增压器和柴油发动机的匹配方式相比，本发明提出的提高能量回收效率的补燃增压系统，实现了对废气能量的更多利用。
69.可选地，喷嘴为燃油雾化喷嘴；燃油喷嘴芯16包括第一固定端和燃油传导柱；气体旋流器17包括燃油导入部、空气导入部14和雾化圆柱腔18；第一固定端设置燃油入口13；燃油传导柱依次设置第一柱段、旋流槽31和第二柱段，第一柱段靠近第一固定端，第二柱段远离第一固定端；第一柱段内部设置出油孔26，外周设置螺旋油道27，出油孔靠近第一固定端；螺旋油道螺旋设置于出油孔和旋流槽之间的第一柱段的外周；螺旋油道用于将从出油孔输出的燃油螺旋传输至旋流槽；旋流槽为沿燃油传导柱的径向圆环槽；旋流槽用于将燃油在此处旋转后喷射入斜槽；第二柱段的外周设置斜槽，斜槽连通旋流槽与雾化圆柱腔；斜槽的轴线与第二柱段的轴线和/或雾化圆柱腔的轴线的角度为α；斜槽用于将燃油喷射入雾化圆柱腔；燃油入口与出油孔连通；燃油导入部与雾化圆柱腔相连，包括容纳腔和第二固定端；容纳腔用于容纳燃油传导柱，第二固定端用于连接第一固定端；容纳腔依次设置第一容纳段和第二容纳段；第一容纳段接近第一固定端，第一容纳段的直径大于第一柱段，第一容纳段与第一柱段之间形成注油空间31，出油孔设置于第一柱段位于注油空间的区域；燃油由出油孔流出后通过注油空间流入螺旋油道；雾化圆柱腔与气体导入部28通过旋流孔24连通；通过旋流孔使气体导入部中的压缩空气产生旋转后导入雾化圆柱腔18。
70.可选地，出油孔26设置m个，m》＝1，m个出油孔沿第一柱段的径向设置。
71.可选地，第一柱段的轴向长度a为6.5-7.5mm，优选为7.25mm，旋流槽的轴向长度c为4.5-5.5mm，优选为5.25mm，第二柱段的轴向长度为e为0.5-1mm，优选为1mm，第一柱段与第二柱段的直径相等，d0为3-6mm，直径d0选择时可根据所需的斜槽的数量选择，斜槽数量少于4个时为3-4mm，优选为3.5mm，斜槽数量多于4个时为4-6mm；旋流槽的径向深度d1为0.15-0.45mm，优选为0.3mm；斜槽的横截面面积s1为0.01mm2ꢀ‑
0.03mm2，优选为0.015mm2，径向深度d2为0.05-0.15mm，优选为0.1mm；螺旋油道的横截面面积s2为2ns
1-3ns1，优选地s2为2.5ns1，优选为0.098mm2，其中，n为斜槽的个数，螺旋油道径向深度d3为0.125-0.375mm，优选为0.25mm；多个出油孔的总横截面面积s3为4ms
2-5ms2，优选为0.40mm2，直径d4为0.25-0.75mm，优选为0.5mm；雾化圆柱腔的轴向长度h为12-14mm，优选为12mm，直径d5为2d
0-5d0，优选为13mm；d6旋流孔与第二柱段远离第一固定端的端面的轴向距离b等于l/d5＝1/2，优选为6.5mm；旋流孔的横截面面积s4为8mm
2-12mm2，优选为10mm2，旋流孔的轴线中点位置与雾化圆柱腔的对应径向平面的轴心距离l为5-7mm，优选为5.25mm；斜槽的轴线与第二柱段的轴线和/或雾化圆柱腔的轴线的角度α满足α＝arctan(l/(b-1/2d0))，优选为30
°
。
72.可选地，a：b：c：e＝7.25：6.5：5.25：1；d0：d1：d2：d3：d4：d5＝3.5：0.3：0.1：0.25：0.5：13。斜槽的数量和横截面积与燃油总量值相关；本实施例使用的燃油流量约为20mg/s，对应地，采用2个斜槽；斜槽出口的朝向与旋流孔出口的朝向相对设置，能够使燃油与空气进行充分掺混，提升燃烧质量；燃油导入部与雾化圆柱腔连通；第一固定端与第二固定端螺
纹连接；第一固定端为柱状结构，第二固定端为柱状容纳腔；在第一固定端和燃油传导柱的过渡接触面设置密封垫片33，通过第一固定端与第二固定端的螺纹紧固将密封垫片压紧于第一固定端与第二固定端的轴向接触面以实现燃油密封不泄露；燃油入口为多段阶梯柱状腔，接近第一柱段的一端的末端阶梯柱状腔段与出油孔连通；末端阶梯柱状腔段为燃油导流管，直径大于等于出油孔的直径；出油孔与末端阶梯柱状腔段的轴线垂直；旋流孔设置多个，多个旋流孔沿雾化圆柱腔的周向均匀设置；气体导入部28为环形腔室，气体导入部设置于雾化圆柱腔外圈；气体导入部和雾化圆柱腔之间的壁厚为旋流孔的横截面面积s4的0.5-1倍；还包括外壳，外壳设置于气体导入部的外侧，用于进一步地密封气体导入部；空气导入部与气体导入部连通，用于输入压缩空气；空气导入部的空气入口方向平行于气体导入部的切向设置，用于使压缩空气沿气体导入部的切向输入气体导入部内；雾化圆柱腔远离第二固定端的一侧为敞口，用于释放雾化燃油；气体导入部为密闭腔室；气体旋流器还包括安装配合孔32，安装配合孔设置于气体旋流器的燃油导入部的内壁上，燃油喷嘴芯与安装配合孔的配合间隙小于等于2倍燃油流动时的附面层厚度，与旋流槽和斜槽共同组成燃油通道，小间隙配合防止燃油通过时泄露；燃油传导柱与雾化圆柱腔的轴线同线；旋流孔24为向心孔；旋流孔与气体导入部的交界面与旋流孔的轴线成角度设置；旋流孔为螺旋向心孔或径向平面向心孔。
73.使用时，燃油喷嘴芯16与气体旋流器17通过螺纹紧固连接，并将密封垫片33压紧实现燃油密封不泄露；气体旋流器与外壳连接为一体，实现外壳与气体旋流器的气密性；空气导入部的空气接管连接在外壳上，在使用时燃油喷嘴芯上的燃油入口处通过螺纹连接与外部燃油接头接通，空气导入部处的空气接管与外部气源接通，至此实现了完整的燃油喷嘴结构功能；燃油通过燃油入口经过出油孔进入到注油空间内，通过燃油喷嘴芯上的螺旋油道进入旋流槽内进行旋转，此时燃油获得了旋转速度后，经过螺旋油道平衡进入斜槽的流量分配，进入斜槽后呈锥状喷射进雾化圆柱腔内，与此同时，压缩空气通过空气导入部沿切向进入到气体导入部内，并进行旋转，后通过旋流孔沿切向进入雾化圆柱腔。由于在结构上斜槽11角度α满足α＝arctan(l/(b-1/2d0))，优选为30
°
，因此在雾化圆柱腔内，通过斜槽喷射出的高速燃油与通过旋流孔24进来的高速空气直接冲击掺混，通过气液两相直接碰撞实现燃油与空气掺混更加均匀。
74.可选地，还包括悬臂式转子装置，悬臂式转子装置用于涡轮增压器3中，补燃燃烧器出口9连接涡轮增压器且能够驱动涡轮增压器3的涡轮作功，涡轮增压器的增压器出口33与发动机空气盒连接，发动机空气盒连接补燃燃烧器2的空气导入部14，起发一体电机4与涡轮增压器轴通过联轴器连接并传输扭矩。
75.悬臂式转子装置包括转轴33和径流式涡轮34，转轴33上从前往后依次排列设置轴承35、离心式压气机叶轮36、轴向径向阻尼器37和径流式涡轮34。
76.隔热封严装置5位于离心式压气机叶轮和径流式涡轮之间，离心压气机叶轮的一侧以端面配合的方式与轴承连接，离心压气机叶轮的另一侧端面与轴向径向阻尼器相连接，采用前端螺母将轴承、离心压气机叶轮、轴向径向阻尼器压紧在转轴轴肩，实现转子系统的装配。
77.离心压气机叶轮和径流式涡轮采用背靠背形式，中间由轴向径向阻尼器和隔热封严装置隔开。轴承位于转轴最前端，对整个转子系统进行支撑，转子悬臂支撑。转子系统高
速旋转时，离心压气机叶轮前端进入的空气。部分经过轴承对其进行冷却。
78.同时，轴向径向阻尼器可在转子系统运转时，产生轴向和径向的阻尼，耗散转子振动能量；轴向径向阻尼器的轴向端面与静止部件之间形成第一小间隙，轴向径向阻尼器的径向外圆柱面与静止部件之间形成第二小间隙；随着转轴高速旋转，第一小间隙和第二小间隙内气流高速旋转挤压，并耗散转子振动能量的作用，保证悬臂式转子装置稳定运转。
79.隔热封严装置固定在静止部件上，内部通气，可将燃气辐射和传递过来的热量带走，实现热隔离。隔热封严装置内圆柱面与转轴之间的配合对动静交界面泄露的高压气体进行封严。进一步的，隔热封严装置的内圆柱面和转轴外圆柱面配合，形成第三小间隙，转轴1高速转动带动第三小间隙内的气流高速旋转，起到旋转密封作用，对高压气体进行封严。
80.间隙宽度与转速、盘腔内压力值相关，在工作转速为120000-16000rpm，盘腔压力为1.1个标准大气压的工况下，第一小间隙和第二小间隙的宽度为0.4mm-0.5mm，能达到较好的减振效果。
81.隔热封严装置内圆柱面和转轴外圆柱面间的间隙宽度与设计转速、压力相关，在工作转速为120000-16000rpm，压力为1.1大气压的工况下，第三小间隙的宽度为0.4mm-0.5mm，能达到较好的维持转子稳定的效果。
82.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种补燃燃烧器，包括加热件、喷嘴、射流燃烧室和旋流燃烧室，其特征在于，喷嘴包括燃油喷嘴芯和气体旋流器；气体旋流器包括雾化圆柱腔；雾化圆柱腔构成射流燃烧室的一级旋流区；射流燃烧室还包括二级旋流区和射流区；燃油喷嘴芯用于将燃油导入一级旋流区；一级旋流区与二级旋流区连通，二级旋流区与射流区连通；加热件设置于二级旋流区，用于点燃二级旋流区内的气体掺混雾化燃油；射流区与旋流燃烧室连通。2.根据权利要求1所述的补燃燃烧器，其特征在于，旋流燃烧室包括多个壳体面，在第一壳体面上设置出口管路，出口管路从该壳体外向旋流燃烧室内延伸至旋流燃烧室腔室内部的中心位置。3.根据权利要求2所述的补燃燃烧器，其特征在于，在与第一壳体面相邻的第二壳体面设置射流区接口；在与第一壳体面和/或第二壳体面均相邻的第三壳体面和/或第四壳体面分别设置第一排气接口和/或第二排气接口。4.根据权利要求1所述的补燃燃烧器，其特征在于，一级旋流区、二级旋流区和射流区均为圆柱腔体。5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，气体导入部靠近二级旋流区的一侧设置气体导入孔；气体导入孔为向心孔。6.根据权利要求1-3任一项所述的补燃燃烧器，其特征在于，一级旋流区、射流区、二级旋流区和旋流燃烧室的腔室体积依次增大。7.根据权利要求2所述的补燃燃烧器，其特征在于，空气导入部的截面积：第一排气接口的截面积：第二排气接口的截面积之比为1：1：1。8.根据权利要求2所述的补燃燃烧器，其特征在于，发动机排量与掺混燃烧室的体积之比为50:1至65:1。9.根据权利要求1所述的补燃燃烧器，其特征在于，射流区与二级旋流区的直径的比为3:5至2:5。10.一种补燃增压系统，使用权利要求1-9任一项所述补燃燃烧器，其特征在于，还包括发动机排气管、涡轮增压器和起发一体电机。

技术总结
本发明一种补燃燃烧器及补燃增压系统，属于能源燃烧器技术领域。本发明的补燃燃烧器包括燃烧器旋流燃烧段和二次混合燃烧段。旋流燃烧段主要用于对进入燃烧器的燃油和空气进行混合燃烧，二次混合燃烧段主要用于旋流燃烧段燃气与柴油发动机尾气掺混进行二次燃烧。二次燃烧的过程能有效的将柴油发动机尾气中的HC、CO和碳核颗粒物转化成CO2和H2O，实现燃料化学能综合利用效率，降低排放的目的。降低排放的目的。降低排放的目的。


技术研发人员：周煜 赵帅 耿泰 高新华 李雪宇
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/7/25