用于甲醇发动机的点火系统及车辆技术方案

本发明专利技术提供了一种用于甲醇发动机的点火系统及车辆，涉及甲醇发动机领域。点火系统包括主燃烧室和预燃烧室。主燃烧室其内设置有进气门，所述进气门与主喷油嘴相连通，用于向所述主燃烧室内喷射具有第一预设浓度的稀混合气。预燃烧室通过预燃烧室喷嘴与所述主燃烧室相连通，所述预燃烧室内设置有火花塞电极和预喷油嘴喷口。火花塞布置在甲醇预燃烧室内，由于浓混合气浓度较高，对火花塞的最小点火能量要求降低，通过点燃预燃烧室的浓甲醇混合气，燃烧的浓混合甲醇火焰喷射到主燃烧室，燃烧主燃烧室的甲醇稀薄混合气，引燃能量大幅度提高。该系统可降低燃烧温度和发动机的热负荷，同时降低发动机的NOX的排放和提升发动机的热效率。

【技术实现步骤摘要】
用于甲醇发动机的点火系统及车辆
本专利技术涉及甲醇发动机领域，特别是涉及一种用于甲醇发动机的点火系统及车辆。
技术介绍
随着发动机的燃料的多元化，采用清洁能源甲醇逐渐成为新的趋势，清洁能源发动机大多采用点燃式燃烧方式，点燃式的重要特征是火花塞，直接在燃烧室内点燃混合气。火花塞的点火能量，直接影响甲醇发动机的燃烧过程，对发动机的动力性、经济性、排放和燃烧噪声有着重要影响。目前市场销售的商用车清洁能源发动机，基本都是在柴油机平台上开发而来的，采用两气门或者四气门，火花塞基本都是安装在原来喷油器的位置。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种用于甲醇发动机的点火系统及车辆，以解决现有技术中甲醇发动机经济性差、热效率低且排放后处理要求高等问题。一方面，本专利技术提供了一种用于甲醇发动机的点火系统，包括：主燃烧室，其内设置有进气门，所述进气门与主喷油嘴相连通，用于向所述主燃烧室内喷射具有第一预设浓度的稀混合气；预燃烧室，通过预燃烧室喷嘴与所述主燃烧室相连通，所述预燃烧室内设置有火花塞电极和预喷油嘴喷口；其中，所述主燃烧室的稀混合气通过所述预燃烧室喷嘴进入所述预燃烧室，与所述预喷油嘴喷出的燃料混合形成具有第二预设浓度的浓混合气，所述浓混合气被所述火花塞电极点燃后产生的火焰穿过所述预燃烧室喷嘴引燃所述主燃烧室内的所述稀混合气。可选地，所述预燃烧室设置于所述主燃烧室远离活塞的一端。可选地，所述预喷油嘴喷口配置成在部分所述稀混合气在所述活塞朝向所述预燃烧室所在方向运动时被所述活塞压入所述预燃烧室后喷射甲醇，与所述预燃烧室内的稀混合气混合形成所述浓混合气。可选地，所述预燃烧室的容积为所述主燃烧室容积的1％-5％。可选地，所述预燃烧室喷嘴配置成向外凸出至所述主燃烧室内，所述预燃烧室喷嘴上设置有至少一个用于将所述主燃烧室和所述预燃烧室相连通的通孔。可选地，所述通孔的直径为0.2～0.3mm；所述通孔的数量为2-4个。可选地，所述预喷油嘴的喷油量为所述主喷油嘴的喷油量的3％-8％。可选地，具有所述第一预设浓度的稀混合气的过量空气系数大于等于1.6。可选地，具有所述第二预设浓度的浓混合气的过量空气系数为0.8-1.1。另一方面，本专利技术提供了一种车辆，所述车辆的发动机包括上述点火系统。本专利技术的用于甲醇发动机的点火系统，包括主燃烧室和预燃烧室。主燃烧室其内设置有进气门，所述进气门与主喷油嘴相连通，用于向所述主燃烧室内喷射具有第一预设浓度的稀混合气。预燃烧室通过预燃烧室喷嘴与所述主燃烧室相连通，所述预燃烧室内设置有火花塞电极和预喷油嘴喷口。火花塞布置在甲醇预燃烧室内，由于浓混合气浓度较高，对火花塞的最小点火能量要求降低，通过点燃预燃烧室的浓甲醇混合气，燃烧的浓混合甲醇火焰喷射到主燃烧室，燃烧主燃烧室的甲醇稀薄混合气，引燃能量大幅度提高。进一步地，由于主燃烧室的点火能量大幅度提高，不断提高主燃烧室的甲醇混合气的燃烧稳定，同时大幅度提高甲醇和空气的过量空气系数，实现超稀薄燃烧，降低燃烧温度，降低发动机的热负荷，降低发动机的NOX的排放和提升发动机的热效率。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是根据本专利技术一个实施例的用于甲醇发动机的点火系统的示意性结构图；图2是图1所示点火系统的预燃烧室的示意性结构图；图3是火花塞最小点火能量与过量空气系数之间的关系图；图4是甲醇发动机燃烧特性的示意图。具体实施方式下面参照图1至图4来描述本专利技术实施例的点火系统，本专利技术实施例的描述中指示的方位或位置关系的词语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。图1是根据本专利技术一个实施例的用于甲醇发动机的点火系统的示意性结构图。图2是图1所示点火系统的预燃烧室的示意性结构图。如图1和图2所示，用于甲醇发动机的点火系统包括主燃烧室1和预燃烧室2。预燃烧室2主要负责点火阶段的燃烧能量组织，其内的气体一般是当量或者加浓甲醇混合气。主燃烧室1负责燃烧阶段，其内是稀薄甲醇混合气。主燃烧室1内设置有进气门11和排气门12，进气门11与主喷油嘴13相连通，用于向主燃烧室1内喷射具有第一预设浓度的稀混合气。主喷油嘴13布置在进气管或缸盖进气道，负责主燃烧的甲醇供给。预燃烧室2通过预燃烧室喷嘴23与主燃烧室1相连通。预燃烧室2内设置有火花塞电极22和预喷油嘴喷口21。预喷油嘴201负责点火阶段的甲醇油量的喷射和雾化。火花塞电极22用于点燃预燃烧室2内的甲醇混合气。主燃烧室1的稀混合气通过预燃烧室喷嘴23进入预燃烧室2，与预喷油嘴201喷出的燃料混合形成具有第二预设浓度的浓混合气，浓混合气被火花塞电极22点燃后产生的火焰穿过预燃烧室喷嘴23引燃主燃烧室1内的稀混合气。本实施例中的点火系统，火花塞电极22布置在甲醇预燃烧室2内，由于预燃烧室2内的甲醇混合气浓度较高，对火花塞202的最小点火能量要求降低，通过点燃预燃烧室2的浓甲醇混合气，燃烧的火焰喷射到主燃烧室1，引燃主燃烧室1的甲醇稀薄混合气，引燃能量大幅度提高。进一步地，由于主燃烧室1的点火能量大幅度提高，不断提高主燃烧室1的甲醇混合气的燃烧稳定性；同时，随着甲醇和空气的过量空气系数的大幅度提高，以实现超稀薄燃烧，降低燃烧温度和发动机的热负荷和提升发动机的热效率。进一步地，本实施例的点火系统中，火花塞电极22布置在甲醇预燃烧室2内，点火阶段的温度相对主燃烧室1燃烧温度低很多，不受到主燃烧高温的气体的冲刷，可以有效提高火花塞202的寿命，降低烧蚀的可能性。进一步地，由于主燃烧室1中甲醇混合气的过量空气系数较高，可以有效降低发动机的NOX的排放，降低尾气后处理装置的要求，减少成本。在一个进一步地实施例中，预燃烧室2设置于主燃烧室1远离活塞3的一端。预燃烧室喷嘴23配置成向外凸出至主燃烧室1内，预燃烧室喷嘴23上设置有至少一个用于将主燃烧室1和预燃烧室2相连通的通孔231。参考图2，预燃烧室2设置在发动机缸盖4上，其中，预燃烧室喷嘴23凸出缸盖4底平面16mm、36mm、50mm，也可以为16-50mm中的任意数值。预喷油嘴喷口21配置成在部分稀混合气在活塞3朝向预燃烧室2所在方向运动时被活塞3压入预燃烧室2后喷射甲醇，与预燃烧室2内的稀混合气混合形成浓混合气。通孔231的直径可以为0.2mm或0.3mm，还可以是0.2～0.3mm之间的任意数值，通孔231的数量为2个、3个或4个，均匀分布在预燃烧室喷嘴23上，可以有效避免火焰传播距离不一样而引起的燃烧不稳定的现象，同时延长燃烧持续期。上述实施例中的点火系统的工作原理为：在发动机的进气行程，主喷油嘴13喷射甲醇，稀薄甲醇混合气通过进气门11进入主燃烧室1；发动机的压缩行程，主燃烧室1的稀薄混合气被压入预燃烧室2内；发动机的点火燃烧行程：甲醇预燃喷嘴喷射少量的甲醇，使稀薄混合气变为浓甲醇混合气，火花塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于甲醇发动机的点火系统，其特征在于，包括：主燃烧室，其内设置有进气门，所述进气门与主喷油嘴相连通，用于向所述主燃烧室内喷射具有第一预设浓度的稀混合气；预燃烧室，通过预燃烧室喷嘴与所述主燃烧室相连通，所述预燃烧室内设置有火花塞电极和预喷油嘴喷口；其中，所述主燃烧室的稀混合气通过所述预燃烧室喷嘴进入所述预燃烧室，与所述预喷油嘴喷出的燃料混合形成具有第二预设浓度的浓混合气，所述浓混合气被所述火花塞电极点燃后产生的火焰穿过所述预燃烧室喷嘴引燃所述主燃烧室内的所述稀混合气。

【技术特征摘要】
1.一种用于甲醇发动机的点火系统，其特征在于，包括：主燃烧室，其内设置有进气门，所述进气门与主喷油嘴相连通，用于向所述主燃烧室内喷射具有第一预设浓度的稀混合气；预燃烧室，通过预燃烧室喷嘴与所述主燃烧室相连通，所述预燃烧室内设置有火花塞电极和预喷油嘴喷口；其中，所述主燃烧室的稀混合气通过所述预燃烧室喷嘴进入所述预燃烧室，与所述预喷油嘴喷出的燃料混合形成具有第二预设浓度的浓混合气，所述浓混合气被所述火花塞电极点燃后产生的火焰穿过所述预燃烧室喷嘴引燃所述主燃烧室内的所述稀混合气。2.根据权利要求1所述的点火系统，其特征在于，所述预燃烧室设置于所述主燃烧室远离活塞的一端。3.根据权利要求2所述的点火系统，其特征在于，所述预喷油嘴喷口配置成在部分所述稀混合气在所述活塞朝向所述预燃烧室所在方向运动时被所述活塞压入所述预燃烧室后喷射甲醇，与所述预燃烧室内的稀混合气混合形成所述浓混合气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书福，蔡文远，卢瑞军，苏茂辉，谢棋，康世邦，张志东，刘洪伟，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，浙江吉利新能源商用车有限公司，吉利四川商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33