[发明专利]一种内燃机点火装置、燃烧系统及燃烧方法

说明书

本发明涉及内燃机领域，公开了一种内燃机点火装置、燃烧系统及燃烧方法，其中点火装置包括射流室和点火机构；射流室的内部设有点火机构，射流室的一端插入主燃烧室且通过射流喷孔与主燃烧室连通，射流喷孔包括第一喷孔和第二喷孔，第一喷孔的孔径大于第二喷孔的孔径，第一喷孔用于在点火后向主燃烧室喷射火焰射流，第二喷孔用于在点火后向主燃烧室喷射自由基射流。本发明实施例提供的一种内燃机点火装置、燃烧系统及燃烧方法，通过射流火焰和活性自由基快速稳定的点燃主燃烧室内的稀薄混合气；还可有利于控制主燃烧室内的燃烧温度，有利于实现氮氧化物的近零排放，提高热效率。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种内燃机点火装置、燃烧系统及燃烧方法。

背景技术

内燃机作为交通运输领域最主要的动力源，在经济发展和社会进步的过程中扮演着十分重要的角色。然而，近年来随着内燃机保有量的不断增长，化石能源的消耗急剧上升，大气污染和温室效应等环境问题也变得日益严重。因此，能源和环境问题使得内燃机节能减排技术的转型升级越来越迫切。对内燃机而言，采用高过量空气系数的稀燃策略是提高热效率，降低排放的有效路径。

然而，在高过量空气系数的稀燃条件下，可燃混合气的层流火焰速度慢，火焰厚度增大，点火能量有限的传统火花塞难以建立接近火焰厚度的微小火核，并难以维持火核稳定的生长，从而容易导致失火。

发明内容

本发明实施例提供一种内燃机点火装置、燃烧系统及燃烧方法，用于解决或部分解决现有高过量空气系数的稀燃条件下，传统火花塞难以建立接近火焰厚度的微小火核，容易导致失火的问题。

本发明实施例提供一种内燃机点火装置，包括射流室和点火机构；所述射流室的内部设有点火机构，所述射流室的一端插入主燃烧室且通过射流喷孔与所述主燃烧室连通，所述射流喷孔包括第一喷孔和第二喷孔，所述第一喷孔的孔径大于所述第二喷孔的孔径，所述第一喷孔用于在点火后向主燃烧室喷射火焰射流，所述第二喷孔用于在点火后向主燃烧室喷射自由基射流。

在上述方案的基础上，所述射流室的另一端外部连接有空腔腔体，所述空腔腔体的一端与直喷喷嘴相连通，所述直喷喷嘴用于向所述空腔腔体中喷入点火燃料，所述空腔腔体在另一端设有汽化喷孔且通过所述汽化喷孔与所述射流室连通。

在上述方案的基础上，所述第二喷孔位于所述射流室的一端端面的中间部位，所述第一喷孔位于所述第二喷孔的外围，且所述第一喷孔的射流方向向外倾斜。

在上述方案的基础上，所述第一喷孔沿所述射流室的一端的周向均匀分布；或者所述第一喷孔两两为一组，多组沿所述射流室的一端的周向均匀分布，且任一组中的两个所述第一喷孔的射流方向相交。

在上述方案的基础上，所述第一喷孔的孔径为1.5-2.5mm；所述第二喷孔的孔径为0.5-1.0mm；所述射流室的容积与所述主燃烧室的容积之比小于等于3％。

在上述方案的基础上，所述汽化喷孔关于所述点火机构对称分布；所述点火燃料包括气体燃料或液体燃料。

本发明实施例提供一种内燃机燃烧系统，包括上述内燃机点火装置，还包括与所述主燃烧室相连通的进气喷嘴，其中，所述进气喷嘴用于向所述主燃烧室内喷入燃烧燃料，所述主燃烧室活动连接有活塞。

本发明实施例提供一种基于上述内燃机点火装置的内燃机燃烧方法，包括：向主燃烧室内通入燃烧燃料，在主燃烧室中形成稀薄混合气；将点火燃料以气态或雾态的形式喷入射流室；在射流室中进行点火；通过控制射流室上射流喷孔的孔径，使得从射流室向主燃烧室喷射火焰射流和自由基射流两种射流。

在上述方案的基础上，在将点火燃料以气态或雾态的形式喷入射流室之后、在射流室中进行点火之前还包括：对主燃烧室内部的稀薄混合气进行压缩。

在上述方案的基础上，所述稀薄混合气的过量空气系数大于等于1.5。