[實用新型]用于分離來自燃料噴射閥的氣體燃料流的氣體燃料分流器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420106420.3
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN204061015U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設計）人: P·C·米爾沃德;W·D·坦尼;R·C·S·比茲利
• 申請（專利權(quán)）人: 西港能源有限公司
• 主分類號: F02M61/16
• 分類號: F02M61/16;F02M57/00;F02M21/02;F02M35/104;F01L3/06;F02B31/00;F02B43/04
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

技術(shù)領域

本實用新型涉及用于分離來自燃料噴射閥的氣體燃料流的氣體燃料分流器。

背景技術(shù)

進氣流對氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動機的性能具有較大影響。空氣和可能存在的排放氣體與氣體燃料的混合影響燃燒室內(nèi)的燃燒質(zhì)量。在進氣沖程期間以及隨后在壓縮沖程期間燃燒室內(nèi)的進氣運動決定氣體燃料的混合水平和質(zhì)量。在發(fā)動機圖譜的一些部分中，可能期望均質(zhì)的空氣-燃料進氣；在發(fā)動機圖譜的其它部分中，點火器件附近的分層燃料進氣改進了發(fā)動機性能；且在發(fā)動機圖譜的另外其它部分中，局部富足且全局稀薄的空氣-燃料混合物產(chǎn)生更好的性能。高湍流的產(chǎn)生是用于穩(wěn)定點火過程以及用于快速傳播火焰前緣（火焰速度）的重要因素，尤其是在稀薄燃燒的情況中。已知用于在氣缸內(nèi)建立進氣運動的兩種技術(shù)是滾流運動（tumble?motion）和渦流運動（swirl?motion）。滾流運動和渦流運動的特征可以被表征為用來量化氣缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動和角位移的無維參數(shù)，其分別已知為滾流比和渦流比。這些值都通過氣缸內(nèi)空氣運動的有效角速度除以發(fā)動機速度來計算。

已知對于在點火器件周圍利用燃料分層的直接噴射輕型汽油發(fā)動機使用滾流運動。在滾流運動（其還被稱為豎直渦流或圓筒渦流）中，氣缸中的進氣旋轉(zhuǎn)軸線與氣缸軸線正交。在本申請的上下中，輕型發(fā)動機是一種氣缸孔小于90毫米(mm)的發(fā)動機。燃料分層是延長火花點火發(fā)動機中稀薄燃燒極限且因此增加了燃料經(jīng)濟效益的有效技術(shù)，且與前述輕型汽油發(fā)動機相比減少了排放物。滾流運動可以用來甚至相對較遲地在壓縮沖程中在建立高水平的近壁流速，這可促進由撞擊燃料噴霧而形成的燃料壁膜的蒸發(fā)。

1996年9月10日頒布的Ganoung的美國專利第5,553,580號公開了一種用于汽油發(fā)動機的高擠氣區(qū)圓筒分層燃燒室，其用來減小輕型發(fā)動機的比油耗。兩個進氣閥與被構(gòu)造成滾流孔的各自進氣通道流體連通。通過將汽油引入這些進氣通道中的一個使得分層圓筒渦流形成在不對稱定位的火花塞附近而在氣缸中建立圓筒-分層進氣。圓筒渦流不會提高燃燒率，而是在火花塞點火時促進氣缸中空氣-燃料進氣的分層。大的擠氣區(qū)通過在燃燒期間增強湍流強度而提供快速燃燒率。

已知對于狄塞爾（diesel）循環(huán)（壓縮點火）重型發(fā)動機使用渦流運動。在渦流運動中，氣缸中的進氣旋轉(zhuǎn)軸線是氣缸軸線。在本申請的上下文中，重型發(fā)動機是一種氣缸孔大于120毫米(mm)的發(fā)動機。已經(jīng)表明渦流運動減少來自發(fā)動機的顆粒物質(zhì)(PM)排放。壓縮點火發(fā)動機傾向于利用較高噴射壓力，其對于液體燃料而言改進了液滴破裂，且對于液體和氣體燃料兩者而言，較高噴射壓力改進了噴霧中的空氣/燃料混合并且增大了燃燒室中的湍流強度。這是重要的，尤其是在燃燒系統(tǒng)必須處理低（較低）空氣-燃料比的條件而不產(chǎn)生高PM排放的瞬變條件期間。當利用渦流運動時，可在一些瞬變條件下——甚至是在使用高噴射壓力時——減小PM產(chǎn)物的影響。將設計用于渦流運動的發(fā)動機轉(zhuǎn)變成滾流運動需要進氣通道的不同定向，且這需要不同的缸蓋。對于中型發(fā)動機和較大發(fā)動機而言，需要新缸蓋阻礙了對這種技術(shù)的進行實驗，因為柴油發(fā)動機已經(jīng)被認為是最有效的內(nèi)燃發(fā)動機。

發(fā)動機設計的目的是縮小氣缸的排量而大致不損失性能（馬力和轉(zhuǎn)矩）。隨著燃料成本和街道堵塞增加，駕車人員需要的是提供與大型車輛相同的整體性能但具改進的燃料經(jīng)濟效益的更緊湊的車輛。在許多管轄區(qū)中，由汽油和柴油燃料發(fā)動機所主導的汽車市場區(qū)隔中代用氣體燃料日益找到新應用。在輕型應用中，氣孔噴射的天然氣發(fā)動機在配件市場區(qū)隔中具長久歷史，且這些車輛的更新近的OEM版本被引入。在重型應用中，高壓直接噴射(HPDI)發(fā)動機系統(tǒng)匹配柴油燃料發(fā)動機的性能且與氣孔噴射的天然氣發(fā)動機相比具有改進的燃料經(jīng)濟效益。

需要具有比得上較大發(fā)動機的性能但具有改進的燃料經(jīng)濟效益的氣體燃料發(fā)動機，尤其是需要至少被設計用于中型服務設施的發(fā)動機。

實用新型內(nèi)容

一種用于氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動機的改進型燃燒裝置包括由氣缸孔、缸蓋和在所述氣缸孔內(nèi)往復的活塞界定的燃燒室。氣缸孔的直徑是至少90mm且所述直徑與所述活塞的沖程長度之比是至多0.95。存在至少一個進氣通道，用于將進氣輸送到所述燃燒室，且至少一個進氣閥被構(gòu)造在所述缸蓋中并且與所述進氣通道協(xié)作以在所述燃燒室中產(chǎn)生支配性滾流運動。