[发明专利]一种实现火焰加速传播抑制爆震的燃烧室

说明书

本发明公开了一种实现火焰加速传播抑制爆震的燃烧室，包括气缸壁、活塞、排气门和排气阀，所述燃烧室的顶部设置至少两个孔板，孔板上均匀布满有通孔，燃烧室通过所述孔板连接有预燃室，预燃室连接喷油器，喷油器喷入燃料后引燃预燃室内的可燃混合气，火焰经过孔板加速形成湍流火焰，使火焰在燃烧室内的末端气体自燃之前传播至末端区域，实现对爆震的抑制。本发明主要解决船用大缸径低速双燃料发动机爆震的抑制及后燃问题，预燃室内喷入少量柴油引燃天然气，天然气燃烧产生的火焰通过孔板加速传播到主燃烧室，形成高速湍流火焰，对主燃烧室的爆震和后燃进行有效地抑制，并有效提高发动机的负荷。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及大缸径低速内燃机主、预燃烧室之间的火焰传播，主要用于研究预燃室天然气燃烧后，火焰加速传播过程，高速湍流火焰对主燃烧室燃烧过程的影响，具体为一种实现火焰加速传播抑制爆震的燃烧室。

背景技术

随着船舶发动机的发展，排放污染越来越受到人们的关注，排放限值也逐渐增强。IMO(International Maritime Organization联合国国际海事组织)、EU、USA等地区都制定了相应的标准控制船舶的排放。按照IMO排放法规的新要求，TierⅡ阶段，NOx的排放限制从2011年起比2010年减少2.5g/kWh；Tier III阶段，从2016年起NOx在2010年的基础上降低80％。同时能源紧张一直是当前国际上面临的共同问题。所以发展清洁、储备量大的替代燃料迫在眉睫。天然气的主要成分是甲烷，甲烷在所有化石燃料中碳氢比最低，能有效降低CO₂的排放，对NOx的排放它也具有明显的降低作用，同时能产生接近零的PM和碳烟排放。因此选用储备量丰富、清洁的天然气作为柴油的替代燃料是解决能源紧张及降低船机NOx排放的有效措施。

但是，由于低速船机具有缸径大、转速低、湍流弱的特点，在火焰向未燃区传播过程中，天然气燃烧的火焰传播速度比较慢，会导致末端混合气自燃导致发动机爆震，爆震成为了制约压缩比和增压压力进一步提高的主要因素，从而限制了天然气发动机热效率的提高。爆震发生时在正常火焰到来之前末端混合气发生自燃，产生较大的压力波和缸内压力震荡，对发动机造成一定程度的损害，严重的爆震还会使发动机的热效率和输出功率严重降低。

同时，当前船用天然气发动机普遍采用均质混合气燃烧方式，稀燃能力较差。因此开发新的燃烧系统，拓展稀燃能力，是提升相关产品性能的必由之路。预燃室结构的微小改变就有可能导致燃烧性能的很大差异，合适的预燃室结构可以实现天然气的快速燃烧；反之则会出现后燃严重及排温过高的现象，热效率下降。

当前国内外预燃室与主燃烧室通道大多采用多个等角度均布圆管设计方案，其能实现一定的火焰加速，但采用多个圆管设计方案，即预燃室和主燃烧室之间采用多个通道连接，结构复杂而且火焰加速效果有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种实现火焰加速传播抑制爆震的燃烧室，主要解决船用大缸径低速双燃料发动机爆震的抑制及后燃问题，预燃室内喷入少量柴油引燃天然气，天然气燃烧产生的火焰通过孔板加速传播到主燃烧室，形成高速湍流火焰，对主燃烧室的爆震和后燃进行有效地抑制，并有效提高发动机的负荷。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种实现火焰加速传播抑制爆震的燃烧室，包括气缸壁、活塞、排气门和排气阀，所述燃烧室的顶部设置至少两个孔板，孔板上均匀布满有通孔，燃烧室通过所述孔板连接有预燃室，预燃室连接喷油器，喷油器喷入燃料后引燃预燃室内的可燃混合气，火焰经过孔板加速形成湍流火焰，使火焰在燃烧室内的末端气体自燃之前传播至末端区域，实现对爆震的抑制。

所述预燃室为球形结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：