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CN115614144A - 对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统 - Google Patents

对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统 Download PDF

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CN115614144A
CN115614144A CN202211006553.9A CN202211006553A CN115614144A CN 115614144 A CN115614144 A CN 115614144A CN 202211006553 A CN202211006553 A CN 202211006553A CN 115614144 A CN115614144 A CN 115614144A
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CN
China
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piston
combustion chamber
spark plug
chamber
opposed
Prior art date
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Pending
Application number
CN202211006553.9A
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English (en)
Inventor
郝彩凤
陈金昊
李扬
郭瑾朋
王占广
李耀宗
白洪林
李海鹰
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China North Engine Research Institute Tianjin
Original Assignee
China North Engine Research Institute Tianjin
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12—Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，包括上活塞、缸套、预燃室、火花塞、下活塞、喷油器，缸套内部安装上活塞和下活塞，缸套的同一侧固定安装火花塞、喷油器，且火花塞与喷油器均位于缸套中的中心面上，火花塞的中心线与喷油器的中心线之间形成夹角，上活塞和下活塞顶部分别设有预燃室避让坑，预燃室靠近气缸一侧设有径向喷孔通道、倾斜喷孔通道，火花塞电极位于预燃室内，火花塞与预燃室的中心线重合，预燃室避让坑关于预燃室对称。本发明所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，解决了火花塞位于气缸壁一侧导致的火焰传播距离增加、火焰传播速度较慢等问题。

Description

对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统
技术领域
本发明属于内燃机喷雾射流扰动技术领域，尤其是涉及一种包含预燃室的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统。
背景技术
目前车船动力领域常用的是四冲程发动机，四冲程发动机体积较大、结构较为复杂，功重比较低，紧凑型较差。对置活塞二冲程发动机取消了缸盖与气门结构，对置活塞布置于同一气缸，紧凑性、功重比大幅提高。对置活塞发动机取消了传统的气缸盖结构，燃烧室由对置活塞顶面组成，喷油器与火花塞均布置在气缸壁上，这种布置形式增加了火焰传播距离，对油气混合物的形成与火焰的传播更加苛刻。为进一步提高发动机的紧凑性与功重比，喷油器与火花塞可布置在气缸壁的同一侧，导致喷油器喷出的燃油大部分在火花塞对侧，点火时火花塞附近的油气混合物浓度较稀、外层油气混合物较浓，这导致了点火不稳定、火焰传播速度较慢等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，以解决点火时火花塞附近的油气混合物浓度较稀、外层油气混合物较浓导致的点火不稳定、火焰传播速度较慢等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，包括上活塞、缸套、预燃室、火花塞、下活塞、喷油器，缸套内部安装上活塞和下活塞，缸套的同一侧固定安装火花塞、喷油器，且火花塞与喷油器均位于缸套中的中心面上，火花塞的中心线与喷油器的中心线之间形成夹角，上活塞和下活塞顶部分别设有预燃室避让坑，预燃室靠近气缸一侧设有径向喷孔通道、倾斜喷孔通道，火花塞电极位于预燃室内，火花塞与预燃室的中心线重合，预燃室避让坑关于预燃室对称。
进一步的，所述上活塞与下活塞直径范围均为40-100mm。
进一步的，所述预燃室靠近气缸一侧设有至少1个径向喷孔通道、至少1个倾斜喷孔通道。
进一步的，所述所有径向喷孔通道和倾斜喷孔通道均可为圆形、椭圆形、矩形直孔。
进一步的，所述所有径向喷孔通道和倾斜喷孔通道的中心线均向气缸倾斜。
进一步的，所述所有径向喷孔通道中心线与预燃室中心线平行且距离相等。
进一步的，所述所有倾斜喷孔通道中心线与预燃室中心线的夹角和距离相等且相交于预燃室腔内。
相对于现有技术，本发明所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统具有以下优势：
(1)本发明所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，预燃室火花塞点火引燃预燃室内的混合气，预燃室内温度压力随着混合气的燃烧而上升，当预燃室内的压力高于发动机主燃室时，预燃室内的混合气通过喷孔通道向外流动，形成高温气体射流，扩大射流火焰覆盖面，解决了火花塞位于气缸壁一侧导致的火焰传播距离增加、火焰传播速度较慢等问题。
(2)本发明所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，预燃室内的混合气通过喷孔通道形成高温气体射流，扩大射流火焰覆盖面，进而提高火焰传播的稳定性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统的示意图；
图2为本发明实施例所述的预燃室的示意图。
附图标记说明：
1-上活塞；2-缸套；3-预燃烧；4-火花塞；5-预燃室避让坑；6-下活塞；7-喷油器；8-径向喷孔通道；9-倾斜喷孔通道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，如图1和图2所示，包括上活塞1、缸套2、预燃室3、火花塞4、火花塞避让坑5、下活塞6、喷油器7、径向喷孔通道8、倾斜喷孔通道9，缸套2内部安装上活塞1和下活塞6，缸套2的同一侧固定安装(焊接或螺栓连接)火花塞4与喷油器7，且火花塞4与喷油器7均位于缸套2中的中心面上，火花塞4的中心线与喷油器7的中心线之间形成夹角，上活塞1和下活塞6顶部分别设有预燃室避让坑5，预燃室3靠近气缸一侧设有径向喷孔通道8、倾斜喷孔通道9，火花塞4电极位于预燃室3内，火花塞4与预燃室3的中心线重合，预燃室避让坑5关于预燃室3对称。
预燃室3靠近气缸一侧设有至少1个径向喷孔通道8、至少1个倾斜喷孔通道9，所有径向喷孔通道8和倾斜喷孔通道9均可为圆形、椭圆形、矩形直孔，其中心线向气缸倾斜，所有径向喷孔通道8中心线与预燃室3中心线平行且距离相等，所有倾斜喷孔通道9中心线与预燃室3中心线的夹角和距离相等且相交于预燃室3腔内，预燃室内的混合气通过喷孔通道(所有径向喷孔通道8和倾斜喷孔通道9)向主燃室流动，形成高温气体射流，扩大射流火焰覆盖面，进而提高点火稳定性与火焰传播速度。
本方案改善了喷油器与火花塞布置在同一侧导致的火焰传播速度慢、点火不稳定的问题，在压缩冲程缸内混合气通过预燃室喷孔通道进入预燃室，火花塞点燃预燃室内的混合气，预燃室内温度压力随着混合气的燃烧而上升，当预燃室的温度压力超过主燃室时，预燃室内的混合气通过喷孔通道向主燃室流动，形成高温气体射流，扩大射流火焰覆盖面，进而提高点火稳定性与火焰传播速度。
对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统的工作原理为：
在压缩冲程中缸内混合气通过预燃室径向喷孔通道8与倾斜喷孔通道9进入预燃室3，随后火花塞4点火引燃预燃室3内的混合气，预燃室3内温度压力随着混合气的燃烧而上升，当预燃室3内的压力高于发动机主燃室时，预燃室3内的混合气通过径向喷孔通道8与倾斜喷孔通道9向外流动，形成高温气体射流，扩大射流火焰覆盖面，迅速点燃主燃室混合气，进而提高点火稳定性与火焰传播速度。预燃室避让坑5用于避免发动机工作时预燃室3与上活塞1、预燃室3与下活塞6发生干涉。
上活塞2与下活塞7直径均为40-100mm。
进一步的，所述火花塞电极位于预燃室内，火花塞与预燃室的中心线重合。
实施例1
上活塞1与下活塞6的直径均为65mm，火花塞4与喷油器7固定在缸套2上，位于缸套2中心面，火花塞4与喷油器5中心线的夹角为60°，火花塞4电极位于预燃室3内，火花塞4与预燃室3的中心线重合。上活塞1与下活塞6上均设有预燃室避让坑5，预燃室避让坑5关于预燃室3对称。预燃室避让坑5用于避免发动机工作时预燃室3与上活塞1、预燃室3与下活塞6发生干涉。预燃室3靠近气缸一侧设有1个径向喷孔通道8、4个倾斜喷孔通道9，径向喷孔通道8与倾斜喷孔通道9均为圆形直孔，径向喷孔通道8中心线与预燃室3中心线重合，倾斜喷孔通道9中心线与预燃室3中心线夹角均为60°且距离相等，倾斜喷孔通道9的中心线相交于预燃室3腔内。在压缩冲程中缸内混合气通过预燃室径向喷孔通道8与倾斜喷孔通道9进入预燃室3，随后火花塞4点火引燃预燃室3内的混合气，预燃室3内温度压力随着混合气的燃烧而上升，当预燃室3内的压力高于发动机主燃室时，预燃室3内的混合气通过径向喷孔通道8与倾斜喷孔通道9向外流动，形成高温气体射流，扩大射流火焰覆盖面，迅速点燃主燃室混合气，进而提高点火稳定性与火焰传播速度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，其特征在于：包括上活塞、缸套、预燃室、火花塞、下活塞、喷油器，缸套内部安装上活塞和下活塞，缸套的同一侧固定安装火花塞、喷油器，且火花塞与喷油器均位于缸套中的中心面上，火花塞的中心线与喷油器的中心线之间形成夹角，上活塞和下活塞顶部分别设有预燃室避让坑，预燃室靠近气缸一侧设有径向喷孔通道、倾斜喷孔通道，火花塞电极位于预燃室内，火花塞与预燃室的中心线重合，预燃室避让坑关于预燃室对称。
2.根据权利要求1所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，其特征在于：上活塞与下活塞直径范围均为40-100mm。
3.根据权利要求1所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，其特征在于：预燃室靠近气缸一侧设有至少1个径向喷孔通道、至少1个倾斜喷孔通道。
4.根据权利要求1所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，其特征在于：所有径向喷孔通道和倾斜喷孔通道均可为圆形、椭圆形、矩形直孔。
5.根据权利要求1所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，其特征在于：所有径向喷孔通道和倾斜喷孔通道的中心线均向气缸倾斜。
6.根据权利要求1所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，其特征在于：所有径向喷孔通道中心线与预燃室中心线平行且距离相等。
7.根据权利要求1所述的对置活塞发动机单侧喷雾射流多点着火燃烧系统，其特征在于：所有倾斜喷孔通道中心线与预燃室中心线的夹角和距离相等且相交于预燃室腔内。
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