[发明专利]火花塞点燃式内燃机预混合压燃系统

说明书

一种火花塞点燃式内燃机预混合压燃系统，其属于内燃机燃烧技术领域。该燃烧系统采用高能火花塞点燃柴油、或者点燃柴油与其他燃料的混合物。作为预混合用燃料，在进气行程或者压缩行程喷射，使其在燃烧室内形成预混合气。采用不能让预混合气着火的有效压缩比，使缸内的预混合气不发生自燃；在压缩上止点附近，通过高能火花塞点火，点燃火花塞附近的混合气，使缸内温度和压力迅速升高，缸内其余预混合气达到自燃条件，发生大范围多点自燃，实现预混合气的快速燃烧；采用大的膨胀比，进一步提高热效率。

技术领域

本发明涉及一种火花塞点燃式内燃机预混合压燃系统，其属于内燃机燃烧技术领域。

技术背景

传统的柴油机属于非均质混合的扩散燃烧，存在着经济性和排放性、碳烟排放和NOx排放两对主要矛盾；而传统的汽油机热效率低。为此，自20世纪80年代前后，为了改善燃烧和降低排放，预混合压缩着火概念进入了人们的视野。但是，预混合压缩着火相位控制一直没有解决。

发明内容

为了有效控制内燃机预混合压缩着火相位，可以采用易于压燃的燃料引燃适合点燃的燃料。如：柴油引燃汽油、甲醇、柴汽油混合物等，。本发明基于高能火花塞点燃柴油，或者点燃柴油与其他燃料混合物时，气缸内温度和压力升高，预混合气大范围压缩着火的思想，提供一种火花塞点燃式内燃机预混合压燃系统，解决预混合压燃的着火相位控制问题，实现高效清洁的内燃机预混合压燃。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种火花塞点燃式内燃机预混合压燃系统，它包括一个气缸盖、一个燃烧室、一个高能火花塞和一个安装在缸盖上的直喷喷油嘴，所述直喷喷油嘴在进气行程或者压缩行程向燃烧室内喷射燃料，形成混合气；内燃机采用不能让混合气着火的有效压缩比，保证燃烧室内的混合气不能被压燃；在压缩上止点附近，由高能火花塞点燃其附近的混合气，缸内温度和压力迅速升高，使得混合气达到自燃条件，混合气大范围多点自燃，实现快速燃烧；所述预混合用燃料为柴油，或柴油与一种或一种以上其他燃料的混合物，其他燃料为汽油、醇类、醚类、煤油，或蒸馏范围介于柴油与汽油之间的燃料。采用大的膨胀比，保证高热效率。

所述进气道内设置一个喷油嘴，用于喷射适合点燃燃料占比较高的混合燃料。

利用降低缸内燃烧温度、控制燃烧速率的废气再循环技术。

所述直喷喷油嘴采用实现混合气分层、控制燃烧速率的多次喷射。

所述直喷喷油嘴采用提高燃油雾化质量的高扰动喷油嘴。

所述直喷喷油嘴的一束或两束燃油喷雾喷向火花塞旁边，在火花塞附近形成点火可靠性高的混合气。

在混合气较稀薄的启动及较低工况条件下，直喷喷油嘴增加一次微量晚喷，晚喷时间与火花塞点火相位配合。

使用根据预混合用燃料的着火特性调整发动机有效压缩比、保证预混合气不被提前压燃的可变气门系统。

使用普通火花塞点燃柴油与一种或一种以上适合点燃的燃料（如：汽油、甲醇等）的混合气。

上述技术方案的指导思想是：1、通过采用不能让预混合用燃料着火的有效压缩比，保证混合气不能被压燃。在压缩上止点附近由高能火花塞点燃其附近的混合气，进而引燃燃烧室内的其余混合气，实现燃烧相位可控的内燃机预混合压缩燃烧。采用高的膨胀比，有利于进一步提高内燃机的热效率。2、预混合用燃料为柴油、或为柴油与一种或一种以上其他燃料的混合物。柴油的活性较高，预混合气的燃烧速率快；若其他燃料中包含易挥发燃料，可以促使预混合用燃料快速形成预混合气，降低局部当量比，减少局部浓区；若加入足够适合点燃的燃料，可以提高预混合气的点火可靠性，并且可以使用普通火花塞点燃预混合气；在燃料中加入含氧燃料等，可以降低碳烟等排放。3、利用喷油嘴的喷雾导向作用，提高火花塞点火可靠性；通过喷油嘴的多次喷射，实现预混合气的分层分布，可以有效控制预混合气的燃烧速率；采用废气再循环技术可以降低压力升高率；采用高增压比的米勒循环可以进一步提高热效率。