二甲醚燃料可控預混合氣形成方法
2023-06-14 02:45:11 2
專利名稱：二甲醚燃料可控預混合氣形成方法
技術領域：
本發明涉及的是一種柴油機的代用燃料——二甲醚與空氣混合氣的形成方法，特別是一種可控預混合氣形成方法，屬於內燃機研究領域。
在現有技術中，二甲醚、空氣混合氣形成方法，仍採用傳統的柴油機混合氣形成方法，如文獻(SAE 1999-01-3669)介紹的二甲醚直接噴射混合氣形成方法。與該混合氣形成方法相對應的燃油系統是高壓燃油噴射系統。但二甲醚燃料的蒸汽壓高、沸點低、粘度遠低於柴油，這會引起傳統柴油機泵-管-嘴燃油噴射系統滲漏、運動副嚴重磨損和工作不正常。
本發明的目的是克服已有技術缺點，提供一種二甲醚可控預混合氣形成方法。採用低壓噴射，使二甲醚燃料僅噴入低壓力的預混合室，在發動機預混合室和主燃燒室中，二甲醚與空氣先後進行三次混合。低壓噴射可大大降低對燃油系統的技術要求，減少系統出故障的可能性，降低製造成本。
本發明的技術方案本發明方法是利用二甲醚可控預混合氣形成裝置來實現的。該裝置主要包括主燃燒室、預混合室、控制閥、回位彈簧、凸輪機構、噴油嘴等。在主燃燒室和預混合室之間有一通道，通道內裝有控制閥，回位彈簧裝在控制閥閥杆上，凸輪機構與控制閥機械吻合。通過凸輪機構和回位彈簧的共同作用，打開或者關閉控制閥。噴油嘴與預混合室用壓板連接。
本發明的方法(1)在發動機吸氣衝程後期或壓縮行程初期，控制凸輪機構在回位彈簧作用下關閉控制閥；(2)關閉控制閥後，將一定量的壓力為3.0MPa左右的二甲醚通過噴油嘴噴入預混合室，二甲醚燃料進入預混合室內便快速汽化，並與預混合室內的空氣及部分廢氣進行均勻預混合，即第一次混合，形成濃混合氣，同時進行部分焰前反應；
(3)在壓縮行程當活塞上行至上止點附近時，控制凸輪機構打開控制閥，由於主燃燒室與預混合室之間存在較大的壓差，主燃燒室的高溫空氣迅速衝入預混合室，與濃混合氣進行混合，即第二次混合，且形成部分可燃混合氣，並在局部開始著火燃燒，由於預混合室內的溫度、壓力急劇升高，使未燃氣體、空氣和燃氣進一步衝入主燃燒室，與主燃燒室內的新鮮空氣進行第三次混合，並完成主燃燒。
其中一項關鍵技術是通過調節控制閥的關閉時刻來限制預混合室中的空氣量，使在整個壓縮過程中預混合室的混合氣燃空比大於著火極限上限，從而保證預混合室內的二甲醚燃料與空氣的混合氣在控制閥打開之前不發生著火。否則預混合室的混合氣著火時刻就會失控。
本發明的有益效果解決了二甲醚燃料預混合燃燒著火控制和均勻濃預混合氣製備問題。控制閥將濃混合氣與主燃燒室空氣隔開，可避免過早著火，為形成均勻濃混合氣創造有利條件；二甲醚在很低的壓力下噴入預混合室，這可大大降低對燃油噴射系統的技術要求，從而大大簡化其構造。
以下結合附圖對本發明方法作進一步描述
圖1是本發明方法實現裝置的結構原理圖如圖1所示，實現本發明方法的裝置主要包括主燃燒室1、預混合室2、控制閥3、回位彈簧14、凸輪機構4、噴油嘴5等。在主燃燒室1和預混合室2之間有一通道，通道內裝有控制閥3，回位彈簧14裝在控制閥3閥杆上，凸輪機構4與控制閥3機械吻合。通過凸輪機構4和回位彈簧14的共同作用，打開或者關閉控制閥3。噴油嘴5與預混合室2用壓板連接。
本發明的方法(1)在發動機吸氣衝程後期或壓縮行程初期，控制凸輪機構4在回位彈簧14作用下關閉控制閥3；(2)關閉控制閥3後，將一定量的壓力為3.0MPa左右的二甲醚通過噴油嘴5噴入預混合室2，二甲醚燃料進入預混合室2內便快速汽化，並與預混合室2內的空氣及部分廢氣進行均勻預混合，即第一次混合，形成濃混合氣，同時進行部分焰前反應；(3)在壓縮行程當活塞上行至上止點附近時，控制凸輪機構4打開控制閥3，由於主燃燒室1與預混合室2之間存在較大的壓差，主燃燒室1的高溫空氣迅速衝入預混合室2，與濃混合氣進行混合，即第二次混合，且形成部分可燃混合氣，並在局部開始著火燃燒。由於預混合室內的溫度、壓力急劇升高，未燃氣體、空氣和燃氣衝入主燃燒室1，與主燃燒室1內的新鮮空氣進行第三次混合，並完成主燃燒。
權利要求
1.一種二甲醚燃料可控預混合氣形成方法，其特徵在於(1) 在發動機吸氣衝程後期或壓縮行程初期，控制凸輪機構(4)在回位彈簧(14)作用下關閉控制閥(3)；(2) 關閉控制閥(3)後，將一定量壓力為3.0MPa左右的二甲醚通過噴油嘴(5)噴入預混合室(2)，在發動機預混合室(2)和主燃燒室(1)中，二甲醚燃料與空氣先後進行三次混合；(3) 在壓縮行程當活塞上行至上止點附近時，控制凸輪機構(4)打開控制閥(3)。
全文摘要
本發明是利用二甲醚可控預混合氣形成裝置來實現的。在發動機吸氣衝程後期或壓縮行程初期,關閉控制閥,通過噴油嘴將一定量壓力為3.0MPa左右的二甲醚噴入預混合室,在壓縮行程當活塞上行至上止點附近時,打開控制閥。在發動機預混合室和主燃燒室中,二甲醚先後與空氣進行三次混合。通過調節控制閥關閉時刻來限制預混合室中空氣量,保證預混合室內的混合氣在控制閥打開前不發生著火,解決了均勻濃混合氣的製備問題。
文檔編號F23D14/46GK1287243SQ0011943
公開日2001年3月14日 申請日期2000年7月11日 優先權日2000年7月11日
發明者黃震, 張光德, 喬信起, 付克陽, 童澄教 申請人:上海交通大學