[發(fā)明專利]一種分卷流燃燒系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510436998.4
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN105134370B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李向榮;周海琴;蘇立旺;劉福水
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: F02B55/14
• 分類號: F02B55/14
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,楊志兵

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種燃燒系統(tǒng)，具體涉及一種分卷流燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代柴油機(jī)的燃油破碎、油氣混合過程直接影響著燃燒性能及排放特性。因此，使燃油在燃燒室空間范圍內(nèi)分布更廣，提高與空氣的混合速度，減少燃燒室中出現(xiàn)燃油的極濃極稀區(qū)，都可以明顯改善柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性能。

現(xiàn)代柴油機(jī)中應(yīng)用了各種方法來改善燃油、空氣、燃燒室的匹配，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒及排放性能，但這些技術(shù)在一定程度上仍存在油氣分布不均、空氣利用率不高等問題。為了更好地說明，下面結(jié)合圖1和圖2分別分析幾種典型燃燒室存在的問題。圖1是ω型燃燒室的造型，A、B、C、D區(qū)分別為燃燒室的不同空間位置；采用燃油高壓噴射技術(shù)可使燃油在B、C區(qū)內(nèi)快速霧化，提高油氣混合速度，但是燃燒室遠(yuǎn)端的D區(qū)及油束下面的A區(qū)空間僅有少量燃油，空氣利用率較低。圖2是雙卷流燃燒室造型，油束雖然在弧脊位置處分開形成雙卷流，改善了圖1中A區(qū)的燃油分布，但D區(qū)仍然存在燃油分布較少的問題，特別是活塞下行時(shí)，這部分的空間也迅速擴(kuò)大，但燃油卻較少。

綜上所述，這些技術(shù)雖然注重了燃燒室部分空間內(nèi)的油氣混合，但沒有辦法實(shí)現(xiàn)整個(gè)燃燒室空間內(nèi)燃油的均勻分布及空氣的充分利用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種分卷流燃燒系統(tǒng)，通過在雙卷流燃燒室的基礎(chǔ)上，增加分卷室，并設(shè)置對應(yīng)的噴油孔，能夠提高燃燒室遠(yuǎn)端的空氣利用率，充分利用燃燒室整個(gè)空間內(nèi)的空氣，改善發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性能。

該分卷流燃燒系統(tǒng)，包括燃燒室和噴油器；所述燃燒室的基礎(chǔ)為雙卷流燃燒室，所述雙卷流燃燒包括內(nèi)室、外室和頂隙區(qū)域；所述內(nèi)室和外室之間過渡的圓弧為第一弧脊；其特征在于，在所述外室與頂隙區(qū)域之間設(shè)置環(huán)形凸起，形成分卷室；所述分卷室與外室之間過渡的圓弧為第二弧脊。

所述噴油器上設(shè)置有兩排噴油孔，分別為上噴孔和下噴孔，所述上噴孔和下噴孔沿圓周方向均勻間隔分布，其中所述上噴孔與第二弧脊對應(yīng)，所述下噴孔與第一弧脊對應(yīng)。

所述分卷室長度L1＝(0.076-0.087)D，分卷室最低點(diǎn)距活塞頂?shù)木嚯xH1＝(0.047-0.062)D，分卷室與內(nèi)室之間的過渡圓弧R1＝(0.013-0.021)D，分卷室與頂隙區(qū)域之間的過渡圓弧R2＝(0.012—0.019)D，分卷室的底面錐角α＝8°-14°；其中D為活塞直徑。

上噴孔噴孔徑d₁與下噴孔孔徑d₂之間的比例關(guān)系為d₁²/d₂²＝(1.16—1.19)。

有益效果：

通過在雙卷流燃燒室的基礎(chǔ)上，增加分卷室，由此形成兩個(gè)弧脊，每個(gè)弧脊對應(yīng)一排噴油孔，使得一部分燃油在第一弧脊作用下在內(nèi)、外室形成方向相反的卷流，在燃燒室內(nèi)空間空氣的利用率提高的基礎(chǔ)上，另一部分燃油由于第二弧脊的作用下發(fā)生了分流，使燃油在更短的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散到燃燒室全空間內(nèi)，這樣燃燒室遠(yuǎn)端的空氣利用率提高，充分地利用燃燒室整個(gè)空間內(nèi)的空氣，能夠有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放性能。且由于本發(fā)明可在原有雙卷流燃燒室的基礎(chǔ)上進(jìn)行匹配，簡便易行。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的ω型燃燒室空間分區(qū)圖；

圖2為現(xiàn)有的雙卷流燃燒室示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的分卷流燃燒室示意圖；

圖4為噴油器噴孔的布局示意圖；

圖5為分卷流燃燒室對應(yīng)一對噴孔時(shí)氣體的運(yùn)動(dòng)示意圖；

圖6為雙卷流燃燒室和分卷流燃燒室指示功率對比圖；

圖7為雙卷流燃燒室和分卷流燃燒室缸內(nèi)平均壓力曲線；

圖8為雙卷流燃燒室和分卷流燃燒室缸內(nèi)平均溫度曲線；

圖9為雙卷流燃燒室和分卷流燃燒室瞬時(shí)放熱率曲線；

圖10為雙卷流燃燒室和分卷流燃燒室累計(jì)放熱量曲線；

圖11為雙卷流燃燒室和分卷流燃燒室未然當(dāng)量比曲線；

圖12為雙卷流燃燒室和分卷流燃燒室Soot質(zhì)量分?jǐn)?shù)對比曲線。

其中：1-內(nèi)室，2-外室，3-分卷室，4-頂隙區(qū)域，5-第一弧脊，6-第二弧脊，7-上噴孔，8-下噴孔

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。