[发明专利]一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统

说明书

一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统属于发动机技术领域，本发明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。本发明还通过废气再循环、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。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种稀燃发动机热射流机构及其燃烧系统。

背景技术

随着石油资源的日益枯竭和环境污染问题越来越严重，人们对传统车用动力提出了越来越高的要求，推动能源多元化和新型节能减排技术的发展已成为当前其关键挑战。天然气、石油气、煤气、甲烷、氢气、沼气等气体燃料由于具有来源广泛、生产制造成本低等优势，应用日趋广泛。稀释燃烧由于具有能够降低发动机泵气损失、传热损失，提高比热比等优势，也成为了车用发动机的一种极具应用潜力的节能和减排技术措施。

当发动机采用稀释燃烧技术时，随着混合气稀释程度的提升，通常也会引发燃烧过程滞后和延长、燃烧稳定性变差及燃烧不完全性提升等问题，进而使得稀燃技术对发动机实际改善效果有限。热射流点火一种有效提高发动机稀释技术应用效果的技术途径，其将传统火花点火发动机火花塞替换为预燃室射流点火装置，当火花点火发动机需要点火时，预燃室内火花塞先行点火，预燃室内气体温度和压力的快速升高使得预燃室内的高温已燃混合物以热射流的形态喷入发动机汽缸内，从而点燃缸内混合气。相较于传统的点火方式，射流点火装置拥有更大的汽缸内混合气点火能量以及更快的火焰传播速度，进而可有效提高发动机稀燃稀燃极限和燃烧速度，更大幅度地提升发动机热效率以及降低有害污染物排放。

常见射流点火装置目前主要有两类，一类为有燃料单独供给的，一类为无燃料单独供给的。对于无燃料单独供给的射流点火装置，其预燃室内的混合气来源于发动机压缩冲程自汽缸压入预燃室内的混合气，当发动机采用稀释燃烧技术时，其预燃室内的混合气燃料浓度也会非常低，进而使得热射流形成及引燃能力显著减弱，对稀燃技术的性能改善潜力有限。对于有燃料单独供给的射流点火装置，虽然通过外部预混或直接喷射形式会使预燃室内形成燃料浓度较高混合气，但是其结构复杂性和应用成本会大幅度增加，特别经常还需要对发动机本体进行较大幅度的改动。鉴于此，本发明提出了一种适用于气体燃料发动机的热射流点火系统及稀释燃烧系统，一方面实现了热射流点火系统的独立进气，能够获得燃油浓度较高的混合气，提升热射流形成及引燃性能，另一方面，系统复杂性和应用成本显著降低，并且基本无需对发动机本体进行改动；此外，还在发动机气缸组织实现了适合于发动机稀释燃烧的混合气分布模式。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明对现有的预燃室射流点火装置进行升级，调整了预燃室射流点火装置预燃室内可燃混合气的制备过程，通过对传统主动式预燃室射流点火结构改进实现了预燃室内扫气，并通过进气分层系统，提高发动机燃烧稳定性的同时抑制爆震，进一步优化发动机性能。

本发明由热射流点火系统A、废气再循环系统B、节气门1、燃料喷射器2、进气总管3、接头a4、导流板5、预燃室进气管6、进气门7、接头b8、螺栓组9、排气门10、发动机缸盖11、排气总管12和燃烧室13组成，其中，节气门1、燃料喷射器2和导流板5由外到内安装于进气总管3中； 预燃室进气管6出口端经接头b8与热射流点火系统A中支撑块C的孔a27连通，预燃室进气管6入口端经接头a4与进气总管3连通，预燃室进气管6用于获取进气总管3中燃料喷射器2附近的较浓混合气。

螺栓组9经热射流点火系统A中支撑块C的孔组a26、压板D的孔组b34，将热射流点火系统A固接于缸盖11中心。热射流点火系统A中机构下体F的射流喷孔组50的1-6个射流喷孔与燃烧室13连通；进气门7和排气门10对称固接于发动机缸盖11中心左右两侧；废气再循环系统B 的废气回流管a51 上端与排气总管12连通； 废气再循环系统B的废气回流管c55上端与进气总管3连通。