[发明专利]一种直喷式柴油机燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机燃烧系统，主要应用于轻型高速柴油机，具体涉及一种直喷式柴油机燃烧系统。

背景技术

世界范围内的能源危机使柴油发动机日益受到重视，尤其是轿车柴油机技术在近些年得到了迅猛发展。但是伴随着日益严格的排放法规的出台，柴油机技术仍面临巨大的挑战，高污染物排放以及高昂的后处理成本，使柴油机发展前景不容乐观。如何挖掘柴油机机内净化潜力，通过优化燃烧过程来减少原始排放是内燃机界一直关注的焦点。

柴油发动机与汽油发动机相比，具有低油耗、二氧化碳排放量少、工作可靠性高、低速高扭矩等优点。但是相对与汽油机，柴油发动机的氮氧化物和颗粒排放较高，限制了其发展。近些年，世界范围内的能源危机问题，使柴油机的发展前景看好，但是其发展需要解决高排放的问题，微涡流燃烧室可以解决柴油机雾化效果差的问题。

随着高压共轨技术的日益成熟和新型喷油器的出现，已经可以实现更加精确的喷油控制、更高的喷油压力和更小的喷油孔径。这为微涡流式燃烧系统研发提供了条件。利用燃烧室内的多个独立小燃烧室内的气流组织，可以有效改善燃烧过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化的柴油机燃烧系统，拓展机内净化能力，解决柴油机高排放问题，在对传统直喷柴油机改动较小的情况下通过优化燃烧系统，促进燃烧组织，降低发动机噪音、氮氧化物排放和颗粒排放。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

该燃烧系统综合考虑了传统柴油机NOX和PM排放较高的因素，从燃烧根源上解决柴油发动机排放问题。传统柴油机燃烧过程是典型的扩散燃烧。在燃烧过程中油束逐渐扩展，这样就使柴油机燃烧时存在油浓区域和稀油区域，在油浓区域产生PM而在稀油区域产生大量的NO_X。针对以上问题，本发明的燃烧系统燃油油束对着交界面喷射，它最先通过低速大涡流区，然后通过湍流区，最后到达下部高速大涡流区。由于油束直接喷向交界面，所以通过湍流区的时间最长、油气混合最好，加上燃烧室被分割成多个小型燃烧室，所以在燃烧室内到处存在涡流，空气运动充分，能保证获得较高的燃烧效率。与常规ω形燃烧室相比，燃油消耗率下降，PM排放降低，可以使发动机的低速性能得到改善。

采用微涡流式燃烧室；采用可以产生1500～2200bar喷油压力的高压共轨系统；可变进气涡流控制系统。通过多孔喷油器，高压共轨系统、螺旋式进气道以及燃烧室优化等技术的综合应用，优化柴油机燃烧过程。从而实现柴油在缸内的充分雾化，可以解决氮氧化物和颗粒排放高的问题，并可以进一步改善油耗。

具体技术方案如下：

一种直喷式柴油机燃烧系统，包括进气道，喷油器，排气道，活塞，燃烧室，其中，进气道为螺旋式进气道；燃烧室为微涡流式燃烧室；喷油器为多孔型喷油器。

可在两个进气道之间装有一电加热塞。

所述进气道为螺旋式进气道，在进气门处呈螺旋状；该螺旋气道产生的涡流比在1.0到3.0之间。所述燃烧室为微涡流式燃烧室，其在底部被平均分割成多个小燃烧室结构；燃烧室的中心线竖截面处为ω形。所述喷油器为多孔型喷油器，其与燃烧室相匹配，每个喷孔正对一个小燃烧室结构进行喷油。多孔型喷油器安装在燃烧室中心，每个喷孔正对一个小燃烧室中心，喷油压力范围为1500～2200bar；喷束锥角范围为100°～160°。

当发动机工作，燃油直接喷入气缸内，喷油时刻在压缩上止点前60°至压缩上止点后10°之间，燃油油束对着交界面喷射，先通过低速大涡流区，然后通过湍流区，最后到达下部高速大涡流区，喷油嘴喷油后大部油雾集中在燃烧室内。

一种直喷式柴油机燃烧系统，包括进气道，喷油器，排气道，活塞，燃烧室，电加热塞，其中，进气道为螺旋式，在进气门处呈螺旋状；燃烧室为微涡流式燃烧室，其在底部被平均分割成多个小燃烧室结构，其中心线竖截面处为ω形；喷油器为多孔型喷油器，安装在燃烧室中心，每个喷孔正对一个小燃烧室进行喷油，每个喷孔正对一个小燃烧室中心，喷油压力范围为1500～2200bar；喷束锥角范围为100°～160°；电加热塞安装在两个进气道之间。

喷油器采用高压共轨喷射系统，其包括高压油泵、压力传感器和电控单元ECU，由公共油轨送油至喷油器，由电磁阀根据内燃油压差控制喷油器的开启，由电控单元ECU根据负荷转速信号控制喷油压力和时刻。

与目前现有技术相比，本发明的有益效果体现在：