CN201496140U - 主动差量式预燃燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种主动差量式预燃燃烧系统，包括主燃烧室、燃气稳压管，在主燃烧室中间设置预燃室，在预燃室中间设置火花塞，在火花塞柱侧部设置预燃室进气柱塞，预燃室进气柱塞端部设置摇臂，摇臂与发动机进气凸轮相接触。本实用新型的优点是：从根本上解决了发动机失火、不能充分快速燃烧、稳定运转、降低热负荷、排放、安全性问题，使燃气机达到空燃比为1.6～2的稀薄混合气燃烧要求，从而使燃气机的工作柔和、不容易产生爆震，提高了发动机强化水平、热效率、降低排放及发动机热负荷，使发动机运用更加安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种主动差量式预燃燃烧系统。
背景技术
目前纯燃气机的燃烧技术有开式燃烧技术及预燃燃烧技术两种模式。开式燃烧技术就是火花塞直接点燃开式燃烧室内的混合气的燃烧方式，由于燃烧室为开式而得名，没有预燃烧室结构，其燃烧系统简单、成本低，但经济指标、性能较差。预燃燃烧技术是用预燃室作为火源放大器来引燃发动机主燃烧室内混合气的燃烧技术，即在发动机上止点前，用火花塞点燃预燃室内混合气燃烧后，扩大能量多点喷入主燃室引燃主燃烧室内混合气的预燃燃烧技术，机型采用预燃烧室而得名，包括预燃室单独进浓燃气或浓混合气的差量式预燃燃烧技术，预燃室不单独进燃气的当量式预燃燃烧技术(此处预燃室内混合气浓度与主燃烧室内混和气一致)。预燃燃烧技术实施主要是基于从理论上可保证混合气着火可靠性、提高混合气燃烧速度使之充分燃烧，增大完全燃烧的混合气量，使发动机稀薄燃烧、降低发动机缸温、排温、提高发动机强化水平、热效率、可靠性及增加发动机安全性。
众所周知燃气机燃烧好坏，不仅取决于燃烧方式，还取决于燃烧室内的混合气混合均匀程度，而这些受到气道、预燃室、主燃烧室结构的影响。在采用预燃燃烧技术的机型中，预燃烧室起到能量放大器的作用，其燃气进气方式、内部混合气的二次混合、喷孔位置、大小、容积，确定了发动机能否可靠点燃预燃室内混合气及多点喷射出强力火焰使主燃室内混合气充分燃烧。主燃室影响混合气混合、充分燃烧、扫气及预燃室内稀混合气的进入、扫气完善程度。
国外缸径200mm以上燃气机目前采用被动差量式预燃燃烧系统，其结构原理见图1，包括：燃气进气导管31、燃气稳压管32、火花塞34、预燃室35、主燃室36，在燃气进气导管31内设置预燃室进气单向阀33。其燃烧机理是：预燃室内通过设置有两个预燃室进气单向阀33的燃气进气导管31，直接引入浓混合气、与在发动机压缩过程中从喷孔压进去的稀混合气混合成空燃比为0.7～1.1的、非常容易着火的混合气，然后在发动机压缩上止点37前，火花塞小的能量稳定容易点燃其混合气，再把扩大点火能量后的强力火焰从预燃室喷孔直接多点喷射入主燃室，使主燃烧室内空燃比为1.6～2的稀混合气快速充分燃烧。
该现有技术虽然采用了预燃室浓混合气点燃后引燃主燃室稀混合气的预燃燃烧技术，但供气是被动随机的，无法进行燃气量调整，开启时间及范围是随机及被动的，因此无法控制预燃室内的空燃比，同时由于被动式单向阀的结构造成动作随机不可靠，容易卡死、烧结，造成发动机失火、工作不稳定、安全性降低，没有达到目的。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了一种主动差量式预燃燃烧系统，能有效解决缸径200mm以上燃气发动机排温高、运转稳定性差、热效低、可靠性低等根本性问题，从根本上解决发动机失火、不能充分快速燃烧、稳定运转、热负荷高等问题。
本实用新型的技术方案是：一种主动差量式预燃燃烧系统，包括主燃烧室、燃气稳压管，在主燃烧室中间设置预燃室，在预燃室中间设置火花塞，在火花塞柱侧部设置预燃室进气柱塞，预燃室进气柱塞端部设置摇臂，摇臂与发动机进气凸轮相接触。
在所述预燃室燃气稳压管道上设置频率阀，在燃气稳压管与发动机增压混合气管道上设置压力比较传感器，在发动机飞轮处设置转速传感器，频率阀、压力比较传感器和转速传感器均与控制器相连，控制器与计算机相连。
在所述预燃室外围设置冷却水腔；所述主燃烧室为浅盆形；所述预燃室为上大下小葫芦形。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：由于设置了预燃室进气柱塞和与发动机进气凸轮相接触的摇臂，使柱塞运动和发动机转动联系在一起，进气角度在发动机空气进气角度范围内，而调整摇臂与柱塞之间的间隙可调整开启时刻和范围，其运动长短、开度决定了进气量大小和防止燃气倒串，柱塞设计的和发动机进气门一致，行程和凸轮行程一致，动作可靠。同时，燃气管路中燃气量的大小控制是根据控制器获取发动机转速、压差信号后，通过控制频率阀开度实现的。主燃烧室为浅盆形，预燃室为上大下小葫芦形，安装在主燃烧室中间，喷孔设置在预燃室底部的中心并且均匀分布，和气道、进排气门位置、配气相位匹配，使主燃室、预燃室混合气混合得更加均匀。本实用新型有效地解决了被动差量式预燃燃烧系统无法控制预燃室内的空燃比，及单向阀结构造成动作随机不可靠，容易卡死、烧结问题，同时预燃室及主燃室匹配更完善，从根本上解决了发动机失火、不能充分快速燃烧、稳定运转等问题，使燃气机达到空燃比为1.6～2的稀薄燃烧要求，从而使燃气机的工作柔和、不容易产生爆震，提高了发动机热效率及强化水平、降低发动机排放及热负荷，使发动机运用更加安全。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是被动差量式预燃燃烧系统的结构示意图；
图2是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图2所示，一种主动差量式预燃燃烧系统，包括预燃室13、主燃烧室14、火花塞12、预燃室进气柱塞11、发动机进气凸轮6、燃气进气导管7、燃气稳压管8。
预燃室13为上大下小葫芦形，容积占主燃烧室14容积按4％左右，安装在主燃烧室14中间，喷孔16设置在预燃室13底部的中心，外围为冷却水腔17，有利于降低热负荷，并且均匀分布。
主燃烧室14为浅盆形，和气道、进排气门位置、配气相位匹配。
火花塞12设置在靠向预燃室13中间偏离预燃进气口的位置，处在容易着火稳定混合气的地方；在火花塞柱侧部设置预燃室进气柱塞11，预燃室进气柱塞11端部设置摇臂18，摇臂18由发动机进气凸轮6带动运动，因此柱塞运动和发动机转动联系在一起，进气角度在发动机空气进气角度范围内，而调整摇臂18与预燃室进气柱塞11之间的间隙可调整开启时刻和范围，其运动长短、开度决定了进气量大小和防止燃气倒串，柱塞设计的和发动机进气门一致，行程和凸轮行程一致，动作可靠。
燃气进气导管7一端接进气通道，另一端接燃气稳压管8，燃气稳压管8通过频率阀9接预燃室燃气，控制器4与频率阀9相连，在燃气稳压管8与发动机增压混合气管道设置压力比较传感器3，压力比较传感器3将所测压力差信号传输给控制器4，同时在发动机飞轮1处设置转速传感器2，转速传感器2亦将发动机转速信号传输给控制器4，控制器4根据发动机状态运算后输出频率信号给频率阀9，使其动作，达到对燃气管路中燃气量大小的控制，同时控制器4可与计算机5相连，通过计算机监控、更改控制器参数、程序。
本实用新型的工作原理是：预燃室13内直接引入可进行控制的浓燃气或浓混合气，与在发动机压缩过程从喷孔16压进去的稀混合气混合成空燃比为0.8～1.2的非常容易着火的混合气，然后在发动机压缩上止点15前，火花塞小的能量稳定容易点燃此混合气，再把扩大点火能量后的强力火焰从预燃室喷孔16直接多点喷射入主燃室，使主燃烧室内空燃比为1.6～2的稀混合气快速充分燃烧，同时实现了实时控制预燃室13内空燃比。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种主动差量式预燃燃烧系统，包括主燃烧室、燃气稳压管，在主燃烧室中间设置预燃室，在预燃室中间设置火花塞，其特征在于：在火花塞柱侧部设置预燃室进气柱塞，预燃室进气柱塞端部设置摇臂，摇臂与发动机进气凸轮相接触。
2.根据权利要求1所述的主动差量式预燃燃烧系统，其特征在于：在预燃室燃气稳压管道上设置频率阀，在燃气稳压管与发动机增压混合气管道上设置压力比较传感器，在发动机飞轮处设置转速传感器，频率阀、压力比较传感器和转速传感器均与控制器相连，控制器与计算机相连。
3.根据权利要求1或2所述的主动差量式预燃燃烧系统，其特征在于：在预燃室外围设置冷却水腔。
4.根据权利要求3所述的主动差量式预燃燃烧系统，其特征在于：主燃烧室为浅盆形。
5.根据权利要求4所述的主动差量式预燃燃烧系统，其特征在于：预燃室为上大下小葫芦形。
6.根据权利要求3所述的主动差量式预燃燃烧系统，其特征在于：预燃室为上大下小葫芦形。
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