多分区燃烧室的射流-压燃燃烧系统技术方案

本发明专利技术公开一种多分区燃烧室的射流

【技术实现步骤摘要】
多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统


[0001]本专利技术属于汽车发动机
，涉及一种内燃机中燃烧系统的设计和燃烧模式的组织方法，尤其是一种多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统。

技术介绍

[0002]对于传统的点燃式汽油机而言，燃烧采用当量比燃烧的技术路线，并且依靠单点的火焰传播；这存在着两方面的限值，首先当量比燃烧不利于热效率的提升，为了实现内燃机进一步的节能减排，内燃机燃烧的技术路线势必要采用稀燃；其次，火花点火依赖于火焰的传播速度，单点的火焰传播速度制约了发动机的燃烧等容度的提升，不利于发动机热效率的提升，而且在未来稀燃条件下，火焰传播速度进一步减小，燃烧等容度以及燃烧的稳定性进一步降低。为了支撑未来先进发动机的技术发展方向，内燃机的点火能量需要进一步提升，采用新型的高能点火方式；而射流点火是一种有效的点火方式。射流点火采用多束流引燃缸内的混合气，多束射流诱导缸内的多火焰面传播。但是，多火焰面的压缩促使末端混合气更容易自燃，产生不同强度的爆震现象。
[0003]中国专利“一种射流阀控制的预燃室点火内燃机”，公开号CN112879145A，公开日2021.06.01，公开了一种射流阀控制的预燃室点火内燃机，其在预燃室和主燃烧室之间的气流通道中设置一个射流阀，在预燃室火花塞点燃先导混合气之前，所述射流阀关闭，切断预燃室通往主燃烧室的气体通道，在预燃室火花塞点燃先导混合气并使其燃烧一段时间以后，其先导混合气到达所需的高温高压状态，所述射流阀在最佳正时时刻开启，使预燃室高温高压气体喷射至主燃烧室并引燃主燃烧室内的混合气。其包括一条从预燃室通向主燃烧室的射流通道、一条从主燃烧室通向预燃室的被动进气通道；射流控制阀起到开关射流通道的作用；混合气直接进入气缸。
[0004]中国专利“火花点火发动机的湍流射流点火预燃室燃烧系统”，公开号CN106194395A，公开日2016.12.07，公开一种用于具有至少一个燃烧室的内燃机的点火系统，其中，点火系统包括壳体、点火装置、喷射器和具有喷嘴的预燃室，该喷嘴设置成与预燃室的近端部分间隔开。点火装置的点火器部分和喷射器的喷嘴被可操作地支撑在预燃室的近端部分中并设置成与其齐平。点火器部分点燃预燃室中的燃料，以使部分燃烧的预燃室产物被迫通过预燃室中的孔并熄灭，但通过燃烧室分配以点燃在其中的主燃料充注。
[0005]中国专利“一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统”，公开号CN113006927A，公开日2021.06.22，通过对气体燃料热射流发动机机构进行改进，将进气道中燃料喷射器出口端的浓度较高的混合气单独提出，通过凸轮轴、气门机构，供给至预燃室中，当发动机需要点火时，预燃室中的火花塞先行点燃预燃室中的浓混合气，通过预燃室、燃烧室间的压力差将预燃室内的高温已燃化合物喷射至燃烧室内，从而点燃燃烧室中稀薄混合气，有效地简化热射流发动机预燃室内混合气的制备过程。本专利技术还通过废气再循环、进气分层技术，在进一步提高热射流发动机燃烧稳定性的同时有效地抑制爆震及有害污染物排放。
[0006]中国专利“压燃射流着火燃烧系统及燃烧控制方法”，公开号CN110925077A，公开
日2020.03.27，公开了一种压燃射流着火燃烧系统及燃烧控制方法，该压燃射流着火燃烧系统中，歧管喷油器和直喷喷油器共同构成双喷射结构，并无需在燃烧系统内设置火花塞。该燃烧系统的歧管喷油器的喷射口与进气通道连接；射流室设置在主燃室内，直喷喷油器的喷射口与射流室连接，射流室用于使直喷喷油器喷出的燃油被压燃以形成压燃燃气，并将压燃燃气分别散射到主燃室内。该燃烧系统在现有的发动机基础上无需复杂结构改动，成本低，保证燃烧稳定且鲁棒性强；与现有技术中的传统火焰射流燃烧模式相比具有更低的燃烧温度，降低发动机的机内氮氧化物排放，减轻稀燃催化剂负担，并实现了射流室与主燃室分时分区可控自燃。
[0007]上述专利射流燃料要么是直接进入气缸，要么是通过顶置式设计采用双喷射结构。
[0008]对于在传统发动机缸盖上布置侧置式射流点火系统，其难点在于如何兼顾现有零部件结构不要做大的改变的同时又能够满足瞬态提供燃料的要求。
[0009]中国专利“一种直喷柴油机唇口射流燃烧系统”，公开号CN112324556A，公开日2021.02.05，公开一种直喷柴油机唇口射流燃烧系统，包括喷油器和由柴油机气缸盖、气缸套和活塞组成的燃烧室；所述喷油器以多油束方式将高压燃油以雾状喷入燃烧室中；所述活塞的顶面是以活塞轴为旋转中心的回转体；所述回转体轮廓线由燃烧室内区底面、分流脊、射流壁、射流台和燃烧室外区底面依次平滑过渡连接而形成；其中，所述射流台由射流唇口和射流唇背平滑过渡连接而形成；所述燃烧室分为燃烧室内区、燃烧室中区和燃烧室外区；油束撞向设置在活塞顶面上的分流脊后发生第一次分离，燃油被分为向内运动和向外运动的两部分；其中，以右半边燃烧室为参照，向内运动的燃油以顺时针方向向燃烧室中心方向运动，经过燃烧室内区底面(后旋转进入燃烧室内区；向外运动的燃油沿着设置在活塞顶面上的射流壁运动到射流台，在射流唇口处发生燃油射流，燃油从壁面剥离形成空间分布的高速射流；剥离壁面后进行高速射流运动的燃油在空气中做扩散流动，不断卷吸周围的空气，直到与气缸盖底面发生碰撞，碰撞后发生二次分离，分离后一部分燃油以逆时针方向向燃烧室中心方向运动，经过气缸盖底面后旋转进入燃烧室中区，另一部分燃油则以顺时针方向背离燃烧室中心方向运动，依次经过气缸盖底面、燃烧室外区底面和射流唇背后旋转进入燃烧室外区，从而使整个燃烧室内实现了燃烧室内区、燃烧室中区和燃烧室外区同时进行燃烧。
[0010]中国专利“带有用于在具有低压缩比的双区燃烧室中生产燃料混合物的双锥角的直喷式内燃机及其使用方法”，公开号CN107076007A，公开日2017.08.18，公开一种压燃直喷式内燃机，所述内燃机包括至少一个气缸、承载燃料喷射装置的气缸头、在该气缸中滑动的活塞、在一侧上由所述活塞的上表面界定的燃烧室，所述活塞包括突起，所述突起沿气缸头的方向延伸并布置在具有至少两个混合区的凹型碗状腔体的中心内，所述喷射装置以不同流层夹角将燃料喷射在至少两个燃料射流层内，用于区域(Z1)的具有喷射轴线C1的下流层且用于区域(Z2)的具有喷射轴线C2的上流层，所述燃料喷射器包括彼此上下布置的至少两排喷射孔，且每排的孔的数量(Ninf,Nsup)大于或等于
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4.Ns+14且对于上排小于或等于
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4.Ns+16或对于下排小于或等于
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4.Ns+18，其中Ns是该发动机的涡流数。
[0011]当前发动机主要为火花点火汽油机和压燃式柴油发动机，燃烧系统的设计优化，主要从活塞、缸盖、进气道、喷油器位置、火花塞位置等方面优化。而缺少针对新型射流
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压
燃式的燃烧系统的设计方案，采用当前传统汽油机和柴油机的设计方案，因燃烧系统结构和燃烧模式的不匹配导致强烈爆震的发生。这给发动机的结构带来损伤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种本发明设计的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：包括缸盖、喷嘴、射流室、火花塞；所述缸盖上设有燃料供给通道；所述喷嘴设在缸盖侧壁；射流室安装在缸盖上且与气缸同轴；火花塞与射流室连通且位于射流室正上方；所述射流室设有多个射流孔；所述燃料供给通道一端连通喷嘴，另一端通过设在射流室上的一个或多个燃料进口连通射流室；所述缸盖连接缸套，所述缸套内设有活塞；所述活塞顶部设有凹坑和凹环槽；所述凹坑的中心正对射流室轴线；所述凹环槽位于凹坑的外侧，且与凹坑同轴。2.根据权利要求1所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述凹坑的为球冠；所述凹坑的最大直径为活塞直径的30％～50％。3.根据权利要求1或2所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述凹坑的深度为15mm～50mm。4.根据权利要求1所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述凹环槽的最大直径为活塞直径的50％～90％。5.根据权利要求1或4所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述凹环槽的内侧壁面同射流流束的方向在发动机上止点位置相切。6.根据权利要求1所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述射流室的体积为主燃室体积的1％～3％。7.根据权利要求1或6所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述射流室底部轴向设有多个均布的第一射流孔，第一射流孔的喷射方向与射流室轴线的夹角为45
°
～75
°
。8.根据权利要求7所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述第一射流孔的孔径为1mm～2mm。9.根据权利要求7所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：设有4～8个第一射流孔。10.根据权利要求7所述的多分区燃烧室的射流
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压燃燃烧系统，其特征在于：所述射流室底部中间设有同轴的第二射流孔，第二射流孔的喷射方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王必璠，李智，张宏飞，程伟，安涛，王志，赵自庆，蔡开源，王巍，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：