[發明專利]燃燒系統及對應的發動機

有效

• 申請號: 201510020506.3
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104775890B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: B.雷科德;R.J.普里穆斯;V.古馬達韋利;J.H.亞格爾;O.C.阿金耶米;A.E.克林貝爾;T.M.拉韋圖
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02B23/10
• 分類號: F02B23/10;F02D15/00;F02D41/30;F02F3/26;F02M61/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴志軍,肖日松

技術領域

例如，本發明實施例涉及一種燃燒系統及對應的發動機、發動機部件和發動機系統。

背景技術

發動機可以利用排氣后處理系統來減少受管制排放物。但是，后處理系統可能增加發動機的維護和整體成本。此外，由于排放要求更加嚴格，發動機可能需要進一步減少NO_x和微粒物質排放。發動機的燃燒系統的特性，例如壓縮比和燃料噴射參數，也可能影響NO_x和微粒物質排放水平。

發明內容

在一個實施例中，燃燒系統(例如，發動機燃燒系統)包括：活塞頂碗，所述活塞頂碗具有中心頂點；以及燃燒室，所述燃燒室可操作在約13:1到約17:1范圍內的壓縮比下。所述燃燒室至少部分由所述活塞頂碗構成。所述系統進一步包括燃料噴射器，所述燃料噴射器具有延伸到所述燃燒室的中央部分內的噴嘴，其可操作地將燃料直接噴射到所述燃燒室內。所述噴嘴具有6個到10個小孔，并且在約10,000kPa的壓力下提供具有從約90cm³/s到約95cm³/s的噴射器噴嘴流速。

其中，所述活塞頂碗形成于活塞的活塞頂中，所述活塞頂沿所述活塞所在的氣缸的中心軸居中，其中所述燃料噴射器和所述活塞頂碗沿所述中心軸居中，并且其中所述活塞頂碗圍繞所述中心軸對稱。

其中，所述燃料噴射器相對于所述中心軸軸向對齊并且設置在所述氣缸的汽缸蓋中。

其中，所述小孔圍繞所述中心軸對稱設置并且沿所述燃料噴射器的所述噴嘴的外周設置。

其中，所述小孔的幾何結構和數量在約10,000kPa壓力下提供從約92cm³/s到約94cm³/s范圍內的所述噴射器噴嘴流速。

其中，所述噴嘴僅限定八個小孔。

其中，所述燃料噴射器被配置成在以相對于穿過所述燃料噴射器的中心軸的相對小孔約135度到約140度的噴射角使用時，將燃料噴射到所述燃燒室中，所述噴射角至少部分基于所述小孔的位置和幾何結構。

其中，每個小孔具有入口直徑和出口直徑，并且所述入口直徑與所述出口直徑之間的標度差為5。

其中，每個小孔包括液壓腐蝕磨圓的圓邊，以相比于磨圓之前的流量將所述流量增加約25％到約30％。

其中，所述燃料噴射器包括密封件，所述密封件被配置成不泄漏以220,000kPa或以下壓力通過共軌燃料輸送系統供應的燃料。

其中，所述小孔中的至少兩個小孔具有彼此不同的截面輪廓。

其中，所述小孔中的至少一個小孔具有非圓形截面輪廓。

其中，具有所述非圓形截面輪廓的所述小孔中的所述至少一個小孔的截面輪廓為狹縫、新月形、橢圓形、星形、三角形或正方形中的一個。

其中,所述小孔圍繞所述中心軸對稱設置并且沿圓頂形噴嘴的外周設置，并且其中每個所述小孔的K因數為5、液壓腐蝕磨圓在從28％到29％的范圍內，所述K因數定義為每個所述小孔的入口直徑與出口直徑之間的差再除以10微米的換算系數，其中所述燃料噴射器在約10,000kPa的壓力下具有從90cm³/s到92cm³/s的噴嘴流速，所述噴嘴流速基于所述八個小孔以及所述小孔的所述K因數和所述液壓腐蝕磨圓。

所述的燃燒系統進一步包括排氣通道和控制器，所述排氣通道不具有后處理系統且不包括排氣催化劑或微粒過濾器，所述控制器包括微處理器，所述微處理器具有存儲在存儲器中的指令，用于啟動所述燃料噴射器以將燃料噴射到所述燃燒室內，以操作所述發動機(104)在15:1的壓縮比下運行。

在一個實施例中，一種燃燒系統包括氣缸、活塞頂和中央燃料噴射器。所述氣缸具有中心軸，所述活塞頂包括活塞頂碗，所述活塞頂碗具有居中在所述中心軸上的中心頂點，所述活塞頂碗形成燃燒室，所述燃燒室的體積提供15:1的壓縮比。所述中央燃料噴射器可操作地直接將燃料噴射到所述燃燒室中，所述中央燃料噴射器包括八個噴嘴孔并且沿所述中心軸軸向設置在所述氣缸的汽缸蓋中。

其中，所述活塞頂碗圍繞所述中心軸對稱，其中所述中心頂點的高度低于所述活塞頂的頂面的高度，其中所述活塞頂碗包括弧形底部，所述弧形底部凹陷到所述中心頂點的所述高度下方并且圍繞所述中心頂點對稱設置，并且其中所述中心頂點呈凸面球形，其具有從3mm到5mm范圍內的頂點半徑，所述弧形底部具有凹面形狀，其具有從16mm到20mm范圍內的底部半徑。