[發明專利]一種具備高擾動復合通道的發動機點火室系統

在審

• 申請號: 201910492734.9
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110131031A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 隆武強;冷先銀
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;江蘇大學
• 主分類號: F02B19/10
• 分類號: F02B19/10;F02B19/16;F02M21/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明公開了一種具備高擾動復合通道的發動機點火室系統，包括殼體、殼體蓋和點火室，殼體的底端伸進發動機主燃燒室，殼體底端附近設置了若干路通道，用于連通點火室和發動機主燃燒室；上述通道中，至少一路通道采用由N條子通道交叉匯聚而成的高擾動復合通道結構，這里N≥3；其中，第1條至第N?1條子通道連通點火室，構成高擾動復合通道的分流區；第N條子通道連通主燃燒室，構成高擾動復合通道的擾動區。本發明的目的是為大缸徑的點燃式發動機提供一種新的點火室系統，在一定的點火室射流速率下，提高點火室射流對主燃燒室的湍流擾動，以加速主燃燒室的燃燒，改善發動機性能和排放。

技術領域

本發明屬于發動機技術領域，具體涉及一種具備高擾動復合通道的發動機點火室系統。

背景技術

隨著科技的不斷發展，發動機的性能越來越先進，就目前而言，采用稀燃可以提高點燃式發動機熱效率并降低有害排放物。但是，在發動機缸內實施稀燃存在兩個難點：其一，稀薄混合氣點火困難，因而需要采用高能點火裝置；其二，稀薄混合氣火焰傳播速率低，容易造成不完全燃燒，降低發動機的效率，增加未燃碳氫排放。尤其是對于大缸徑的發動機而言，如缸徑大于150mm的發動機，由于其所需的火焰傳播距離更長，這些非正常燃燒現象出現的概率就更高。

為了解決發動機尤其是大缸徑發動機稀燃實施困難的問題，一種可行的方法是，在發動機的氣缸蓋中設置一種通常被稱為點火室或預燃室的小容量副室，由若干通道與主燃燒室連通，使流體工質可以在主燃燒室和點火室之間自由流動。發動機工作時，在點火室中通過獨立的燃料供給形成適宜點燃的濃混合氣，而在氣缸內形成稀薄混合氣，在壓縮上止點之前，由火花塞點燃點火室內的濃混合氣，隨著點火室內的燃燒和熱量釋放，點火室內工質的壓力迅速升高，驅使點火室內的未燃的、部分燃燒的和已燃的工質經通道流入主燃燒室，形成湍流火焰射流，起到高能點火裝置的作用，點燃主燃燒室內的稀薄混合氣，并在主燃燒室內形成一定程度的湍流激擾，加速主燃燒室內火焰的傳播，從而實現快速而充分的燃燒。這種方式，在以LNG、CNG和LPG等物質為燃料的大缸徑的固定電站用發動機和船用發動機上已經得到了成功的應用。

在此類點火室式發動機中，點火室系統的設計對發動機性能具有重要影響。例如，連接點火室與主燃燒室的通道，其幾何結構的微小改變就可能使發動機缸內流動和燃燒特性產生很大的變化，進而影響發動機熱效率等性能指標。現有技術中，發動機點火室系統的通道一般采用圓形的孔狀結構，此種通道結構的局限性在于，在一定的點火室湍流火焰射流速率下，向主燃燒室提供的湍流擾動強度有限，影響發動機的性能和排放。

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種具備高擾動復合通道的發動機點火室系統，目的是為大缸徑的點燃式發動機(缸徑大于150mm)提供一種新的點火室系統，在一定的點火室射流速率下，提高點火室射流對主燃燒室的湍流擾動，以加速主燃燒室的燃燒，改善發動機性能和排放。

為此，本發明采用了以下技術方案：

一種具備高擾動復合通道的發動機點火室系統，包括殼體、殼體蓋和點火室，所述殼體和殼體蓋之間的內部空間構成所述點火室，所述殼體蓋上設置了燃料供給裝置和點火裝置伸入點火室，所述殼體的底端伸進發動機主燃燒室，殼體底端附近設置了若干路通道，用于連通點火室和發動機主燃燒室；上述通道中，至少一路通道采用由N條子通道交叉匯聚而成的高擾動復合通道結構，這里N≥3；其中，第1條至第N-1條子通道連通點火室，構成高擾動復合通道的分流區；第N條子通道連通主燃燒室，構成高擾動復合通道的擾動區。

優選地，所述子通道的壁面交界處采用圓角過渡，所述子通道采用圓柱形或圓錐形結構。

優選地，這里3≤N≤5。

優選地，所述點火室的容積占氣缸壓縮容積的比例為0.5％-5.0％，所述氣缸壓縮容積為活塞在上止點位置時燃燒室的容積。

優選地，所述高擾動復合通道的分流區中任意兩條子通道的軸線之間的夾角的取值范圍為5°-100°。