[发明专利]一种直喷发动机火焰射流点火系统及方法

说明书

本发明涉及一种直喷发动机火焰射流点火系统及方法，包括集成式火焰射流点火系统和发动机，发动机包括缸体、缸盖、活塞、进气道和排气道，缸体、缸盖和活塞之间形成主燃烧室，进气道和排气道与主燃烧室连通；集成式火焰射流点火系统安装在缸盖上，包括缸内直喷喷嘴、预燃室喷嘴和火花塞，缸内直喷喷嘴连通主燃烧室，在缸内直喷喷嘴外设有环绕缸内直喷喷嘴的预燃室，预燃室连通主燃烧室，预燃室喷嘴和火花塞安装在预燃室内。与现有技术相比，本发明利用集成式布置将缸内直喷技术及预燃室射流点火技术融合为直喷发动机火焰射流点火系统，布置空间需求小、燃料供给及点火设计灵活，兼具两种技术的优势。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种直喷发动机火焰射流点火系统及方法。

背景技术

发动机的稀薄燃烧技术是提升发动机热效率的关键技术，预燃室发动机在稀薄燃烧方面拥有更高的技术潜力。在发动机运行过程中，预燃室式发动机可以通过预燃室混合气点燃后形成的火焰锋面从预燃室表面的小孔流出，并点燃主燃室中的可燃混合气。燃烧室内的多个点火位置可使混合气更快且更充分地进行燃烧，从而在发动机小负荷需求的情况下进一步提升过量空气系数和燃料经济性。

近年来，缸内直喷式发动机逐渐成为发动机的主流设计方向，而由于缸内直喷喷嘴与传统射流点火的预燃室结构在布置上有所干涉，导致DI直喷技术与JI射流点火的稀薄燃烧技术无法兼容，现有的射流点火预燃室均结合PFI进气道喷射式的燃料供给方式设计。

现有技术中，专利201810933593.5公开了一种甲醇/醇氢燃料内燃机的燃烧组织方法，根据专利描述，其主燃料可以通过缸内早喷射进入主燃烧室后再利用预燃室射流点火，与现有的优良缸内直喷技术，即气缸内中置喷嘴的高压直接喷射技术不同。专利201910637544.1公开了一种水冷式发动机射流点火器，其布置中包含冷却水道环绕布置的冷却方法，但只包含了一个射流点火的喷油器，不包含缸内主燃料的供给。专利202011626786.X公开了用于点燃式发动机的双喷射式湍流射流点火预燃室装置，通过双喷射器设计，在预燃室内喷射新鲜空气以增加氧气充量，而后进行喷油，可保证预燃室内稳定着火，但不包含主燃烧室内的燃料供给过程。专利202110725577.9公开了一种共轨式预燃室射流点火系统，其结构设置为可以利用高压共轨进行直喷，但是只包含了预燃室的射流火焰形成部分，不包含气缸内主燃料供给的描述。专利202111063378.2公开了一种发动机及车辆，改变了预燃室的喷射方式，利用多组喷嘴进行预燃室的喷射，改善了预燃室内的湍流及火焰射流形式，但不包含对主燃烧室的燃料供给喷射，不涉及缸内直喷技术。专利202111528712.7公开了点火装置及燃烧系统，其缸内燃料供给形式为直喷，且依靠额外的预燃室布置形成火焰射流点火，但在预燃室布置形式上为偏置，其劣势表现为火焰射流可以完成，但在主燃烧室内无法形成中心对称、较为均为的点火情况。专利202111494422.5公开了一种预燃室射流点火缸内直喷氢内燃机及控制方法，其燃料指明为氢气(气体燃料)，且预燃室与缸内直喷喷嘴相较于主燃烧室均为偏置，没有集成的特点。此外，专利202110976360.5、202111012234.4等公开了预燃室结构、射流点火技术改良，但均不涉及缸内直喷技术。

综上，有必要提供一种结构和方法改进，为DI缸内直喷发动机提供稀薄燃烧技术条件下射流点火解决方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直喷发动机火焰射流点火系统，实现缸内直喷技术的同时，又可以利用预燃室射流点火完成主燃烧室的稀薄燃烧，布置空间需求小、燃料供给及点火设计灵活，使得两种技术优势兼备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种直喷发动机火焰射流点火系统，包括集成式火焰射流点火系统和发动机，所述发动机包括缸体、缸盖、活塞、进气道和排气道，缸体具有至少一个缸膛，缸盖设置在缸膛一端，所述活塞在缸膛内往复运动，缸体、缸盖和活塞之间形成主燃烧室，进气道和排气道与主燃烧室连通；