发动机燃烧系统技术方案

本发明专利技术公开了一种发动机燃烧系统，包括：主燃烧室；进气管道，设置在主燃烧室上方，主燃烧室被构造成使得外部气流经进气管道进入主燃烧室内形成滚流气流，进气管道上设置有用于连接进气控制组件的第一通孔；排气管道，设置在主燃烧室上方且与进气管道邻近设置；以及预燃室，设置在进气管道与排气管道之间，且与主燃烧室连通，预燃室的底部靠近进气管道的一侧设置有第一开孔且远离进气管道的一侧设置有多个第二开孔，第一开孔的中心线与水平面的夹角β等于垂直于第一通孔的中心线的平面与水平面的夹角α，使得外部气流经第一开孔对预燃室进行扫气，并在预燃室内的燃烧介质被点燃后经第二开孔向主燃烧室喷射射流火焰，以点燃主燃烧室内的燃烧介质。燃烧室内的燃烧介质。燃烧室内的燃烧介质。

【技术实现步骤摘要】
发动机燃烧系统


[0001]本专利技术的至少一种实施例涉及发动机
，具体涉及一种发动机燃烧系统。

技术介绍

[0002]天然气以其价格低廉、储量丰富和燃烧清洁成为内燃机的理想替代燃料之一，尤其是在重型船用发动机和大功率非移动式发动机应用场景下有独特的优势。但是，天然气燃烧同时也存在着燃烧速度慢、火焰传播速度慢、易发生爆震等问题。
[0003]由此，提高天然气发动机的燃气混合气的燃烧速度是目前需要解决的问题，而提升缸内着火时刻的湍动能可以有效提高火焰的传播速度，加快缸内的燃烧，提高发动机的性能。燃烧室在压缩上止点时刻附近的湍动能主要由滚流破碎转换而来，因此需要提高缸内的进气滚流强度，而进气道、缸盖和燃烧室的结构都对缸内滚流强度的大小有重要的影响。
[0004]现有的发动机燃烧系统，特别是大缸径重型天然气发动机系统，由于其主燃烧室结构尺寸偏大，火焰传播距离偏长，缸内燃烧组织偏差，通常会采用预燃室的方式来提高缸内的点火能量，加快缸内混合气的燃烧速度，但是通常存在被动式预燃室的扫气不够充分，预燃室内上一循环的残余废气过多的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种发动机燃烧系统，通过将预燃室设置在进气管道与排气管道之间，且预燃室底部的第一开孔的中心线与水平面的夹角β等于垂直于第一通孔的中心线的平面与水平面的夹角α，使得外部气流经第一开孔对预燃室进行扫气，以减少预燃室内的残余废气。
[0006]根据本专利技术的实施例，提供了一种发动机燃烧系统，包括：主燃烧室；进气管道，设置在所述主燃烧室上方，所述主燃烧室被构造成使得外部气流经所述进气管道进入所述主燃烧室内形成滚流气流，所述进气管道上设置有用于连接进气控制组件的第一通孔；排气管道，设置在所述主燃烧室上方且与所述进气管道邻近设置，适用于排出所述主燃烧室内的气流；以及预燃室，设置在所述进气管道与所述排气管道之间，且与所述主燃烧室连通，所述预燃室的底部靠近所述进气管道的一侧设置有第一开孔且远离所述进气管道的一侧设置有多个第二开孔，所述第一开孔的中心线与水平面的夹角β等于垂直于所述第一通孔的中心线的平面与水平面的夹角α，使得外部气流经所述第一开孔对所述预燃室进行扫气，并在所述预燃室内的燃烧介质被点燃后经所述第二开孔向所述主燃烧室喷射射流火焰，以点燃所述主燃烧室内的燃烧介质。
[0007]根据本专利技术的实施例，所述主燃烧室由活塞的顶面、气缸的侧壁以及缸盖的底部共同围成；其中，所述缸盖安装在所述气缸的顶部，所述缸盖包括一体成型的且分别与水平面倾斜设置的第一盖体和第二盖体；所述活塞被构造成倒楔形，设置在所述气缸内部；使得外部气流经所述进气管道进入所述主燃烧室形成滚流气流。
[0008]根据本专利技术的实施例，所述进气管道包括两个进气支管，分别设置在所述第一盖体上方，每个所述进气支管被构造成相对于所述进气支管的进气口弯曲；所述排气管道包括两个排气支管，分别设置在所述第二盖体上方，每个所述排气支管被构造成相对于所述排气支管的排气口弯曲；其中，两个所述进气支管分别与两个所述排气支管相对设置，所述预燃室设置在相对设置的一个所述进气支管与一个所述排气支管之间，每个所述进气支管上均设置有所述第一通孔。
[0009]根据本专利技术的实施例，所述预燃室在竖直方向的中心线、与所述预燃室相邻的所述进气支管在竖直方向的中心线以及与所述预燃室相邻的所述排气支管在竖直方向的中心线共平面。
[0010]根据本专利技术的实施例，每个所述进气支管包括沿进气方向依次连接的第一管段和第二管段，所述第一管段水平设置，所述第二管段与水平方向倾斜设置，所述第一通孔设置在所述第二管段远离所述主燃烧室的一侧；所述进气控制组件包括：进气阀杆，经所述第一通孔伸入所述第二管段；以及进气门，连接在所述进气阀杆伸入所述第二管段的一端，以在所述进气阀杆的驱动下，连通或者阻断所述进气支管与所述主燃烧室。
[0011]根据本专利技术的实施例，所述第二管段的中心线与水平面的夹角γ为30
‑
50
°
。
[0012]根据本专利技术的实施例，所述预燃室的顶部安装有火花塞，以点燃所述预燃室内的燃烧介质，形成射流火焰，经所述第二开孔向所述主燃烧室喷射射流火焰，以点燃所述主燃烧室内的燃烧介质。
[0013]根据本专利技术的实施例，所述第一开孔的直径大于所述第二开孔的直径，使得外部气流能够顺畅地流入所述预燃室，以及使得所述预燃室内形成的射流火焰快速喷向所述主燃烧室。
[0014]根据本专利技术的实施例，每个所述排气支管包括沿排气方向依次连接的第三管段和第四管段，所述第三管段与水平方向倾斜设置，所述第四管段水平设置，所述第三管段远离所述主燃烧室的一侧设置有用于连接排气阀杆的第二通孔，所述排气阀杆经所述第二通孔伸入所述第三管段，所述排气阀杆伸入所述第三管段的一端连接有排气门，以在所述排气阀杆的驱动下，连通或者阻断所述排气支管与所述主燃烧室。
[0015]根据本专利技术的实施例，所述第二管段的横截面形状呈圆形或者不规则圆形；并且/或者，所述第三管段的横截面形状呈圆形或者不规则圆形；并且/或者，沿外部气流流入所述主燃烧室的方向，所述第二管段的横截面积逐渐减小或者大致不变；并且/或者，沿气流从所述主燃烧室向外部流出的方向，所述第三管段的横截面积逐渐减小或者大致不变；并且/或者，两个所述进气支管关于所述缸盖顶部的第一中心线对称设置，两个所述排气支管关于所述第一中心线对称设置。
[0016]根据本专利技术的上述实施例的发动机燃烧系统，通过将预燃室设置在进气管道与排气管道之间，且预燃室底部靠近进气管道一侧的第一开孔的中心线与水平面的夹角β等于垂直于第一通孔的中心线的平面与水平面的夹角α，使得外部气流经第一开孔对预燃室进行扫气，并在预燃室内的燃烧介质被点燃后经第二开孔向主燃烧室喷射射流火焰，以点燃主燃烧室内的燃烧介质，一方面能够提高发动机燃烧系统的点火能量，加快缸内的燃烧速度，另一方面利用外部气流对预燃室进行充分扫气，以减少预燃室内的残余废气，有利于预燃室内的燃烧介质充分燃烧。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的发动机燃烧系统沿预燃室轴线剖开的剖视图；
[0018]图2是图1沿A
‑
A方向的剖视图；以及
[0019]图3是图1沿A
‑
A方向剖开的预燃室的剖视图。
[0020]图中：
[0021]1‑
主燃烧室；
[0022]11
‑
活塞；
[0023]12
‑
气缸；
[0024]13
‑
缸盖；131
‑
第一盖体；132
‑
第二盖体；133
‑
第一中心线；
[0025]2‑
进气管道；
[0026]21
‑
第一通孔；
[0027]22
‑
进气支管；221
‑
第一管段；222本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机燃烧系统，包括：主燃烧室(1)；进气管道(2)，设置在所述主燃烧室(1)上方，所述主燃烧室(1)被构造成使得外部气流经所述进气管道(2)进入所述主燃烧室(1)内形成滚流气流，所述进气管道(2)上设置有用于连接进气控制组件(3)的第一通孔(21)；排气管道(4)，设置在所述主燃烧室(1)上方且与所述进气管道(2)邻近设置，适用于排出所述主燃烧室(1)内的气流；以及预燃室(5)，设置在所述进气管道(2)与所述排气管道(4)之间，且与所述主燃烧室(1)连通，所述预燃室(5)的底部靠近所述进气管道(2)的一侧设置有第一开孔(51)且远离所述进气管道(2)的一侧设置有多个第二开孔(52)，所述第一开孔(51)的中心线与水平面的夹角β等于垂直于所述第一通孔(21)的中心线的平面与水平面的夹角α，使得外部气流经所述第一开孔(51)对所述预燃室(5)进行扫气，并在所述预燃室(5)内的燃烧介质被点燃后经所述第二开孔(52)向所述主燃烧室(1)喷射射流火焰，以点燃所述主燃烧室(1)内的燃烧介质。2.根据权利要求1所述的发动机燃烧系统，其中，所述主燃烧室(1)由活塞(11)的顶面、气缸(12)的侧壁以及缸盖(13)的底部共同围成；其中，所述缸盖(13)安装在所述气缸(12)的顶部，所述缸盖(13)包括一体成型的且分别与水平面倾斜设置的第一盖体(131)和第二盖体(132)；所述活塞(11)被构造成倒楔形，设置在所述气缸(12)内部；使得外部气流经所述进气管道(2)进入所述主燃烧室(1)形成滚流气流。3.根据权利要求2所述的发动机燃烧系统，其中，所述进气管道(2)包括两个进气支管(22)，分别设置在所述第一盖体(131)上方，每个所述进气支管(22)被构造成相对于所述进气支管(22)的进气口(223)弯曲；所述排气管道(4)包括两个排气支管(41)，分别设置在所述第二盖体(132)上方，每个所述排气支管(41)被构造成相对于所述排气支管(41)的排气口(413)弯曲；其中，两个所述进气支管(22)分别与两个所述排气支管(41)相对设置，所述预燃室(5)设置在相对设置的一个所述进气支管(22)与一个所述排气支管(41)之间，每个所述进气支管(22)上均设置有所述第一通孔(21)。4.根据权利要求3所述的发动机燃烧系统，其中，所述预燃室(5)在竖直方向的中心线、与所述预燃室(5)相邻的所述进气支管(22)在竖直方向的中心线以及与所述预燃室(5)相邻的所述排气支管(41)在竖直方向的中心线共平面。5.根据权利要求3所述的发动机燃烧系统，其中，每个所述进气支管(22)包括沿进气方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：尧命发，李元昊，张守振，李佳男，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：