[實(shí)用新型]用于發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)燃室組件的噴嘴及燃料燃燒系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201620103343.5
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN205370741U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·C·金姆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號(hào): F02B19/00
• 分類號(hào): F02B19/00
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 37101
• 代理人: 崔濱生

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型通常涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料燃燒系統(tǒng)，且尤其涉及一用于內(nèi)燃機(jī)預(yù)燃室組件的噴嘴。

背景技術(shù)

一種類型的內(nèi)燃機(jī)通常使用多個(gè)汽缸，所述汽缸用來壓縮燃料和空氣的混合物，使得在與每個(gè)汽缸都相連的火花塞點(diǎn)火后，點(diǎn)燃?jí)嚎s的混合物。由此所得的膨脹燃燒氣體使汽缸內(nèi)的活塞移動(dòng)。當(dāng)活塞在汽缸內(nèi)沿著一個(gè)方向行進(jìn)到止點(diǎn)后，活塞反向來壓縮另一體積的燃料和空氣混合物。所得的機(jī)械動(dòng)能可進(jìn)行轉(zhuǎn)換以用于各種應(yīng)用，舉例來說，例如驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛或發(fā)電。

另一種類型的內(nèi)燃機(jī)，稱作壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，其使用高壓縮氣體（如，空氣）在一個(gè)壓縮沖程內(nèi)點(diǎn)燃通過噴射到汽缸中的燃料。在這種內(nèi)燃機(jī)中，空氣被壓縮到一接觸燃料就會(huì)實(shí)現(xiàn)燃料自動(dòng)點(diǎn)燃的水平。柴油燃料的化學(xué)特性特別適合這種自動(dòng)點(diǎn)燃情況。

自動(dòng)點(diǎn)燃的方式并不限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，然而，并且其同樣已經(jīng)被應(yīng)用在其他類型的內(nèi)燃機(jī)中。例如，自燃往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)可以配置成通過往復(fù)式活塞來壓縮主燃燒室內(nèi)的燃料。為了便于啟動(dòng)，每個(gè)主燃燒室都與預(yù)燃室相連，尤其在啟動(dòng)低溫發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)特別有用。燃料不僅注入到主燃燒室內(nèi)，還注入到預(yù)燃室的燃燒室內(nèi)，這樣，通過活塞的壓縮使兩個(gè)腔室內(nèi)的燃料與空氣混合物都被壓縮。預(yù)燃室內(nèi)布置電熱塞或其它類型的加熱器，用于充分提升預(yù)燃室內(nèi)的溫度以便點(diǎn)燃?jí)嚎s的燃料與空氣混合物。隨后，預(yù)燃室內(nèi)由點(diǎn)燃所得的燃燒氣體與主燃燒室連通。

其它類型的內(nèi)燃機(jī)使用天然氣作為燃料源，并且包括在各自汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)活塞。在與每個(gè)汽缸相連的汽缸蓋內(nèi)布置有火花塞，并且火花塞在一個(gè)時(shí)序電路上被點(diǎn)燃，這樣，當(dāng)活塞達(dá)到壓縮沖程末端的時(shí)候，火花塞被點(diǎn)燃，以此來點(diǎn)燃?jí)嚎s的燃料與空氣混合物。

在又一些類型的內(nèi)燃機(jī)中，預(yù)燃室與天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)配合使用。由于天然氣與空氣混合物的自動(dòng)點(diǎn)燃需要極高的溫度，所以電熱塞或其它熱源，如應(yīng)用在典型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的熱源，可能不起作用。更確切地說，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的每一個(gè)汽缸都與預(yù)燃室相連，所述預(yù)燃室設(shè)有火花塞來啟動(dòng)預(yù)燃室內(nèi)的燃燒，所述預(yù)燃室隨后可與主燃燒室連通。這種火花塞點(diǎn)燃型的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)燃室布置在例如3600系列天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，該系列發(fā)動(dòng)機(jī)可從位于美國(guó)伊利諾斯州皮奧瑞亞市的卡特彼勒公司購得。

在稀薄燃燒條件下操作這些發(fā)動(dòng)機(jī)是未來的發(fā)展趨勢(shì)。稀薄燃燒是指燃料在內(nèi)燃機(jī)中有過量空氣的情況下進(jìn)行燃燒（即低燃料/空氣比）。在稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，過量的空氣會(huì)使更多的燃料燃燒，并且減少不希望產(chǎn)生的物質(zhì)的排放。然而，低燃料/空氣比使得主燃燒室內(nèi)難以持續(xù)達(dá)到完全和徹底的燃燒。

美國(guó)專利第6,854,439號(hào)發(fā)明名稱為“預(yù)燃室燃燒系統(tǒng)”（PrechamberCombustionSystem）并且針對(duì)具體用于大型柴油機(jī)的燃燒系統(tǒng)，其特征在于預(yù)燃室具有面向發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室的大體為杯形的底端尖部，并且具有與預(yù)燃室中心線基本對(duì)齊的中心傳輸通道，以及具有圍繞預(yù)燃室中心線周向布置的多個(gè)附加傳輸通道。燃燒系統(tǒng)采用的活塞在活塞頂部形成有深碗部，中心傳輸通道將預(yù)燃室的燃燒產(chǎn)物直接有力地填充進(jìn)該深碗部中。

然而本技術(shù)中持續(xù)需要另外的解決方案來加強(qiáng)預(yù)燃室內(nèi)的燃燒以提高燃燒效率。例如，持續(xù)需要通過采用增加預(yù)燃室內(nèi)的混合物來提高預(yù)燃室內(nèi)的燃燒效率。

應(yīng)當(dāng)理解為，發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行背景技術(shù)說明來幫助讀者，并不能將該背景技術(shù)說明視為指示，即任何指出的問題都是本領(lǐng)域所認(rèn)識(shí)到的問題。在某些方面和實(shí)施例中，所描述的原理可以緩解其它系統(tǒng)所存在的問題，將理解為由附加的權(quán)利要求來限定實(shí)用新型所保護(hù)的范圍，而不是由任何公開的特征所具有的解決本文所提到的任何具體問題的能力來限定。

實(shí)用新型內(nèi)容

在一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)燃室組件的噴嘴。噴嘴包括具有安裝端和遠(yuǎn)側(cè)尖端的噴嘴主體。噴嘴主體限定了在安裝端和遠(yuǎn)側(cè)尖端之間延伸的中心縱向軸線。噴嘴主體為中空，且包括外表面和內(nèi)表面。外表面限定了第一外開口和第二外開口。內(nèi)表面限定了內(nèi)燃室、第一內(nèi)開口和第二內(nèi)開口。

噴嘴主體限定了與內(nèi)部腔室連通的第一孔口。第一孔口在第一外開口和第一內(nèi)開口之間呈第一孔口構(gòu)型延伸。噴嘴主體限定了與內(nèi)部腔室連通的第二孔口。第二孔口在第二外開口和第二內(nèi)開口之間呈第二孔口構(gòu)型延伸。第一孔口的第一孔口構(gòu)型限定了從第一內(nèi)開口延伸到內(nèi)部腔室中的第一入口投射路徑。第二孔口的第二孔口構(gòu)型限定了從第二外開口延伸到內(nèi)部腔室中的第二出口投射路徑。第一孔口的第一入口投射路徑和第二孔口的第二入口投射路徑在內(nèi)部腔室中的沖擊區(qū)域相交。沖擊區(qū)域在基本上垂直于中心縱向軸線的徑向平面中徑向偏離中心縱向軸線。