CN101915153A - 一种甲醇直喷发动机燃烧系统及其喷醇策略 - Google Patents
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Abstract
本发明一种甲醇直喷发动机燃烧系统及其喷醇策略，其中的甲醇直喷发动机燃烧系统包括气缸盖、缸体和活塞，该气缸盖上开设进气门和排气门，在该气缸盖、缸体和活塞之间形成与所述进气门贯通的挤气区、与所述排气门贯通的燃烧室；所述的燃烧室和所述挤气区沿所述活塞径向分布在所述气缸盖的两侧。由于采用燃烧室偏于气缸盖一侧、挤气区偏于另一侧的设置，能大大的加强挤流的作用，配合相应的喷醇策略，可在各种复杂工况下，实现甲醇的合理分层、稳定燃烧；此外，与排气门贯通的燃烧室位于所述气缸盖的一侧，能有利于排气门的冷却以及燃料的快速蒸发混合和点火，从而解决了点火不稳定、甲醇无法完全燃烧的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机，尤其涉及一种甲醇直喷发动机燃烧系统及其喷醇策略。
背景技术
目前的内燃机所使用的燃料主要来源于石油，而石油是一种不可再生资源，随着石油供应的日益短缺和国际原油价格的持续走高，一方面需要积极探索替代能源，另一方面就是通过先进技术提高汽车发动机的经济性。
甲醇的生产技术成熟、资源丰富、价格便宜，如采用煤合成氨联产获得的甲醇不仅生产成本低，而且环境效益好，非常有利于用作汽车燃料。而且甲醇的物化特性决定，相对于汽油其在发动机上使用时还具有CO2和NOX排放低、抗爆性好、着火极限宽更利于稀燃、火焰传播速度快等优点。缸内直喷分层燃烧系统因其热效率高、瞬时响应快、燃料适应性好，一直被认为是最有应用前景的新技术。
将纯甲醇应用于直喷分层燃烧系统对于提高甲醇利用率以缓解当前的能源紧缺具有十分重要的意义，虽然这方面的研究已经展开并且取得了不错的进展，但依然存在点火不稳定、甲醇无法完全燃烧、燃烧效率低等诸多问题，使其一直无法投入实用。
发明内容
本发明的目的是提供一种甲醇直喷发动机燃烧系统及其喷醇策略，解决点火不稳定、甲醇无法完全燃烧的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
甲醇直喷发动机燃烧系统，包括气缸盖、缸体和活塞，该气缸盖、上开设进气门、排气门，在该气缸盖、缸体和活塞之间形成与所述进气门贯通的挤气区、与所述排气门贯通的燃烧室；所述的燃烧室和所述挤气区沿所述活塞径向分布在所述气缸盖的两侧。
还提供上述甲醇直喷发动机燃烧系统的喷醇策略，包括：在压缩上止点前20°到50°曲轴转角喷油器开始喷醇。
本发明的有益效果：由于采用燃烧室偏于气缸盖一侧、挤气区偏于另一侧的设置，能大大的加强挤流的作用，配合相应的喷醇策略，可在各种复杂工况下，实现甲醇的合理分层、稳定燃烧；此外，与排气门贯通的燃烧室位于所述气缸盖的一侧，能有利于排气门的冷却以及燃料的快速蒸发混合和点火，从而解决了点火不稳定、甲醇无法完全燃烧的问题。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本实施方式的甲醇直喷发动机燃烧系统的俯视图；
图2为图1的A-A向剖视图。
图中：1.气缸盖、2.活塞、3.缸体、4.燃烧室、5.喷油器、6.排气门、7.火花塞、8.进气门、9.挤气区。
具体实施方式
本实施方式的甲醇直喷发动机燃烧系统，如图1所示，包括气缸盖1、活塞2(活塞2顶部优选为平面)、缸体3，该气缸盖1上开设进气门8、排气门6，在气缸盖1、缸体3和活塞2之间形成与进气门8贯通的挤气区9、与排气门6贯通的燃烧室4；燃烧室4优选为浴盆形，所述的燃烧室4和所述挤气区9沿活塞径向分布在所述气缸盖1的两侧。较之传统的技术中燃烧室4位于气缸盖1的中部、挤气区9位于燃烧室4四周的设置形式，将燃烧室4偏于气缸盖1一侧、挤气区9偏于另一侧的设置，能大大的加强挤流的作用，配合相应的喷醇策略，可在各种复杂工况下，实现甲醇的合理分层、稳定燃烧；此外，与排气门6贯通的燃烧室4位于所述气缸盖1的一侧，能有利于排气门6的冷却以及燃料的快速蒸发混合和点火。
上一实施方式的基础上增加喷油器5，该喷油器5设置在所述燃烧室4的靠近所述缸体3壁一侧的内壁上。喷油器5设置在燃烧室4的靠近缸体3壁一侧的内壁上，其喷嘴方向则是远离缸体3内壁的，就能从根本上避免传统直喷发动机内因燃料通过活塞2环间隙进入曲轴箱而引起的机油稀释。作为优化，所述喷油器5喷孔的数量是3到7个。喷油器5中心线位于燃烧室4中间截面A-A(图2)上，其与水平面的夹角β可根据组织混合气合理分层、稳定燃烧的需要调整，优选为30°～60°之间。
上述实施方式的基础上增加火花塞7，该火花塞7设置在偏于缸体3中心。作为优化，所述排气门6有两个，所述火花塞7设置在该两个排气门6之间。火花塞7中心线位于燃烧室4中间截面A-A(图2)上，其与水平面的夹角α可根据组织混合气合理分层、稳定燃烧的需要调整，为30°～60°之间。
还提供上述甲醇直喷发动机燃烧系统的喷醇策略，主要采用进气滚流，同时在压缩冲程末期辅以挤流促进混合气分层，主要策略包括：
当冷起动、怠速或者部分负荷工况下，为减小发动机泵气损失，提高发动机经济性，采用分层燃烧方式，在压缩上止点前20°到50°曲轴转角喷油器5开始喷醇；利用在挤流和进气滚流作用下产生的大尺度涡流，使甲醇在燃烧室4内形成火花塞7附近较浓、向四周逐渐变稀的，得到合理分层的混合气，实现甲醇的稳定点火完全燃烧，即点火稳定性好；
大负荷的工况下，在进气过程中进行喷醇；一方面可以利用甲醇汽化潜热大的特点，降低进气温度，提高充量系数，另一方面，使甲醇和空气充分混合，形成化学当量比条件下的均质混合气，将功率输出最大化。
所述喷醇采用纯甲醇；采用纯甲醇作为燃料，对于缓解当前的石油危机具有重要意义。所述气缸盖1、缸体3和活塞2组成的气缸的压缩比是12到15。
Claims (10)
1.一种甲醇直喷发动机燃烧系统，包括气缸盖、缸体和活塞，该气缸盖上开设进气门和排气门，在该气缸盖、缸体和活塞之间形成与所述进气门贯通的挤气区、与所述排气门贯通的燃烧室；其特征在于：所述的燃烧室和所述挤气区沿所述活塞径向分布在所述气缸盖的两侧。
2.如权利要求1所述的甲醇直喷发动机燃烧系统，其特征在于，还包括喷油器，该喷油器设置在所述燃烧室的靠近所述缸体壁一侧的内壁上。
3.如权利要求2所述的甲醇直喷发动机燃烧系统，其特征在于，所述喷油器喷孔的数量是3到7个。
4.如权利要求2或3所述的甲醇直喷发动机燃烧系统，其特征在于，所述喷油器中心线与所述活塞顶面夹角为30°到60°。
5.如权利要求1所述的甲醇直喷发动机燃烧系统，其特征在于：还包括设置在偏于所述缸体中心的火花塞。
6.如权利要求5所述的甲醇直喷发动机燃烧系统，其特征在于，所述排气门有两个，所述火花塞设置在该两个排气门之间。
7.如权利要求5或6所述的甲醇直喷发动机燃烧系统，其特征在于，所述火花塞中心线与所述活塞顶面夹角为30°到60°。
8.如权利要求1所述的甲醇直喷发动机燃烧系统的喷醇策略，其特征在于，包括：在压缩上止点前20°到50°曲轴转角喷油器开始喷醇。
9.如权利要求8所述的甲醇直喷发动机燃烧系统的喷醇策略，其特征在于，还包括：大负荷的工况下，在进气过程中进行喷醇。
10.如权利要求8所述的甲醇直喷发动机燃烧系统的喷醇策略，其特征在于，所述喷醇采用纯甲醇；所述气缸盖、缸体和活塞组成的气缸的压缩比是12至15。
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| US6070566A (en) * | 1998-05-22 | 2000-06-06 | Hyundai Motor Company | Piston for direct injection combustion chamber used in internal combustion engine |
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