[發明專利]一種帶有滾流燃燒室的天然氣缸內直噴雙燃料發動機燃燒系統

有效

• 申請號: 201811017332.5
• 申請日: 2018-09-01
• 公開（公告）號: CN109339943B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 楊立平;朱月櫻;王立媛;宋恩哲;姚崇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02B69/04
• 分類號: F02B69/04;F02B23/10;F02F3/28;F02F1/24;F02D41/40
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1.一種帶有滾流燃燒室的天然氣缸內直噴雙燃料發動機燃燒系統，其結構包括：高壓燃氣噴射閥(1)，進氣門(2)，噴油器(3)，排氣門(4)，氣缸蓋(5)，氣缸(6)，活塞(7)，凸臺(8)以及凹坑(9)，其特征在于：滾流燃燒室是由氣缸蓋(5)上的帳篷形的凹坑(9)，氣缸(6)和凸起活塞(7)頂面所圍成的空間，所述的活塞(7)頂面一側設置有一半錐形凸臺(8)，凸臺(8)錐面角度與凹坑(9)錐面角度相同，活塞(7)頂面另一側為一個傾斜的半球形凹坑(9)，凹坑(9)壁面與凸臺(8)錐面圓滑相接，高壓燃氣噴射閥(1)噴出的燃氣在滾流燃燒室的特殊結構和滾流運動綜合作用下與空氣充分混合，同時根據發動機的運行狀況控制缸內直噴天然氣的噴射正時和噴射次數，形成不同梯度的混合氣濃度分層，所述的高壓燃氣噴射閥(1)安裝在氣缸蓋(5)內，位于進氣門(2)的右側，其中心位置軸線與氣缸蓋(5)下表面呈空間25°-35°，所述的滾流燃燒室便于四氣門布置，使噴油器(3)安裝在燃燒室中央，且其中心軸線與水平面成75°-80°，噴油器(3)噴出的柴油分布在燃燒室的中心，噴油器(3)具有多孔結構，噴孔直徑為0.15-0.25mm，所述的噴油器(3)的孔數和孔徑根據發動機的功率進行匹配，所述的高壓燃氣噴射閥(1)具有單孔噴嘴結構，控制系統針對發動機不同的運行工況，靈活得控制高壓燃氣噴射閥(1)的噴射次數，噴射正時和噴射持續期，在氣缸(6)內形成不同濃度的混合氣分層。

2.根據權利要求1所述一種帶有滾流燃燒室的天然氣缸內直噴雙燃料發動機燃燒系統，其特征在于：所述的噴油器(3)為多孔噴油器(3)，噴油器(3)上的多個噴孔呈現出軸對稱布置。

3.根據權利要求1所述一種帶有滾流燃燒室的天然氣缸內直噴雙燃料發動機燃燒系統，其特征在于，噴油器(3)的工作過程為：

(1)在氣體模式時，液壓系統和燃油噴射控制系統控制噴油器(3)噴射微量柴油，引燃缸內混合氣；

(2)當氣體模式出現故障時，發動機切換到柴油模式，燃油噴射控制系統延長噴油器(3)噴射持續期，增大柴油噴射量，以保證汽車或船舶在30％負荷下繼續運行。

4.根據權利要求3所述的一種帶有滾流燃燒室的天然氣缸內直噴雙燃料發動機燃燒系統，其特征在于：所述的燃氣噴射控制系統包括傳感器和主控芯片，在發動機進氣和壓縮過程中，傳感器檢測發動機進氣道內空氣的溫度和壓力，冷卻液溫度，轉速，節氣門開度，燃氣供給管路內燃氣的溫度和壓力，同時結合上止點信號、點火提前角等信息，由主控芯片產生控制信號，再由控制信號產生方波信號，方波信號作為高壓燃氣噴射閥(1)開關的控制信號控制調節燃料供給模式。

5.根據權利要求4所述的一種帶有滾流燃燒室的天然氣缸內直噴雙燃料發動機燃燒系統，其特征在于，燃氣噴射控制系統的控制方案分為以下兩個方面：

(1)當發動機處于低負荷時，高壓燃氣噴射閥(1)在壓縮沖程中進行單次噴氣，在壓縮上止點附近噴射，噴氣到壓燃的時間短且缸內氣體壓力高，天然氣和空氣混合被限制在缸內局部區域，在噴油時刻燃燒室內形成噴油嘴附近濃而周圍稀的分層混合氣；

(2)當發動機處于中高負荷時，高壓燃氣噴射閥(1)在進氣和壓縮過程中進行兩次噴氣，且兩次燃料噴射比為3:5，天然氣和空氣混合時間長，混合氣接近均質狀態，在噴油時刻呈現出多點同時著火的現象，而無火焰傳播放熱的過程，缸內溫度梯度較低。