[實(shí)用新型]缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820217166.9
• 申請日: 2008-12-02
• 公開（公告）號: CN201306206Y
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅福強(qiáng);湯東;王子玉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: F02B23/10
• 分類號: F02B23/10;F02F3/26;F02M21/02;F02P13/00
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所
• 代理人: 汪旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，特指一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著新世紀(jì)的到來，人類面臨著經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，改變能源的生產(chǎn)和消費(fèi)方式，用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)利用天然氣等新能源，對建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善以及擺脫對化石能源的依賴都具有重大意義。

天然氣以其價(jià)格便宜、排放污染低的突出優(yōu)點(diǎn)倍受人們的青睞，被認(rèn)為是最有潛力的發(fā)動(dòng)機(jī)替代燃料。目前天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作方式有兩種：一是利用柴油引燃天然氣均質(zhì)混合氣的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，二是火花點(diǎn)火的均質(zhì)混合氣的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。第一種方式需要兩套燃料供給系統(tǒng)并且低負(fù)荷時(shí)HC排放高；火花點(diǎn)火的均質(zhì)混合氣天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)CNG已經(jīng)與空氣均勻混合，由于進(jìn)氣空氣量減少，輸出功率下降，單點(diǎn)著火火焰?zhèn)鞑ミ^程緩慢，低、中負(fù)荷時(shí)熱效率低，稀燃能力差。雖然采用高能點(diǎn)火系統(tǒng)可以一定程度提高稀燃極限，但效果有限。1994年三菱汽車公司開發(fā)了缸內(nèi)直接噴射汽油機(jī)，采用縱向氣道在缸內(nèi)形成強(qiáng)烈的滾流，火花塞周圍形成濃混合氣，火花塞至燃燒室空間形成由濃至稀的混合氣分層現(xiàn)象，可以降低20％的燃油消耗和提高6％-8％的最大轉(zhuǎn)矩，然而，由于燃料分層，濃混合氣區(qū)燃燒仍然存在著碳煙排放問題。

目前，國內(nèi)外已開展了直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性和不同噴射時(shí)刻下缸內(nèi)直噴大然氣燃燒特性的研究。形成了有關(guān)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣系統(tǒng)等方面的實(shí)用新型、實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)專利，但有關(guān)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的專利很少，只有公開號為CN2559802的“燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的改進(jìn)”這一實(shí)用新型專利，其特征是在機(jī)體與氣缸蓋之間加設(shè)一個(gè)擴(kuò)容塊，這個(gè)擴(kuò)容塊上的燃燒室、冷卻道、油道和固定孔分別與機(jī)體上的燃燒室、冷卻道、油道及固定孔對應(yīng)連通且?guī)缀纬叽缦嗤Ｔ摳倪M(jìn)的結(jié)構(gòu)實(shí)際上等于加長了機(jī)體尺寸和增加了燃燒室的容積，不用縮短活塞尺寸也可達(dá)到燃燒室擴(kuò)容、減小壓縮比的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，由于采用直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了火花塞附近較濃混合氣的分層燃燒和可靠的點(diǎn)火燃燒，采用普通火花塞時(shí)也可確保在稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能可靠點(diǎn)火燃燒，大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)中低負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，排放低，實(shí)現(xiàn)了天然氣噴射、空氣運(yùn)動(dòng)和燃燒室形狀三者間的良好匹配，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。

一種缸內(nèi)直噴大然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，包括活塞、氣缸蓋、氣缸體、進(jìn)氣門和排氣門，其特征在于：活塞頂面設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流凹坑，大然氣噴嘴部分安裝在氣缸蓋上，靠近導(dǎo)流凹坑的曲率半徑較大部分；火花塞也安裝在氣缸蓋上，位置與天然氣噴嘴相對，火花塞靠近導(dǎo)流凹坑曲率半徑較小的部分。

上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于：燃燒室容積包括活塞頂面導(dǎo)流凹坑的容積和余隙容積，活塞頂面導(dǎo)流凹坑的容積占整個(gè)燃燒室總?cè)莘e的60％～70％。

上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于：燃燒室凹坑的曲率半徑最大部分的深度為2-6mm范圍，曲率半徑最小部分的深度為12-18mm范圍。

上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于：天然氣噴嘴部分以與氣缸蓋底面成30～40°的角度斜置安裝在氣缸蓋上。

上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于：火花塞的電極伸進(jìn)燃燒室里的距離為3～6mm。

當(dāng)天然氣噴嘴噴射時(shí)，與活塞頂上導(dǎo)流凹坑相配合，利用氣體壓縮擠流運(yùn)動(dòng)，使分布在火花塞附近的天然氣混合氣濃度較高，遠(yuǎn)離火花塞附近的天然氣混合氣濃度較低，實(shí)現(xiàn)分層效果，采用普通火花塞時(shí)也可確保在稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能可靠點(diǎn)火燃燒，大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)中低負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，排放低。本實(shí)用新型采用傳統(tǒng)的每缸二氣門機(jī)構(gòu)，在活塞頂部設(shè)計(jì)導(dǎo)流凹坑的曲率半徑較小部分靠近天然氣噴嘴部分，稀薄燃燒時(shí)與噴射時(shí)間相配合，利用其導(dǎo)流作用及氣體壓縮擠流運(yùn)動(dòng)使火花塞附近行成較濃可燃混合氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠點(diǎn)火和燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率高，動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性好，排放低。天然氣主要成分為甲烷CH₄，來源豐富，成木較低，加強(qiáng)其利用可減少環(huán)境的污染，還可減少對石油資源的依賴，是一種清潔能源，節(jié)能環(huán)保。

附圖說明

圖1燃燒系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖2火花塞和噴油嘴示意圖

圖3活塞頂面