二甲醚可控預混合氣燃燒系統的製作方法
2023-06-02 22:09:26 2
專利名稱：二甲醚可控預混合氣燃燒系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種二甲醚燃料的燃燒系統，特別是一種二甲醚可控預混合氣燃燒系統，屬於內燃機研究領域。
從環保角度看，二甲醚被認為是柴油的理想代用燃料，但其物理性質類似液化石油氣，常溫下為氣態，加壓液化後，粘度低，壓縮性隨溫度變化很大。因此，對燃燒系統設計提出的要求很高，燃料洩漏與潤滑性是首先要考慮的問題。在已有的技術中，文獻SAE981158介紹的由二甲醚高壓共軌燃油噴射系統傳統柴油機直噴式燃燒室組成的燃燒系統較為典型。首先由高壓泵將二甲醚加壓至30．0MPa左右打入高壓軌道，再由電磁閥控制，將軌道中的燃料通過噴油嘴向缸內直接噴射。系統還設置有漏氣收集罐等裝置。整個燃燒系統的結構相當複雜，製造成本昂貴，故障檢測和維修困難。
本發明的目的在於克服已有技術的不足和缺陷，解決二甲醚燃料的洩漏和潤滑問題，降低製造成本。將發動機燃燒室分為主燃燒室和預混合室兩部分，兩室之間通道由一控制閥門來控制。壓力為3．0MPa左右的二甲醚燃料通過噴油嘴噴入低壓力的預混合室。在控制閥門作用下，使噴入預混合室的燃料進行三次混合燃燒。由於採用低壓燃油系統，並且不使用高壓泵，燃料洩漏與偶件磨損問題可得到有效解決。
本發明的技術方案本發明主要包括主燃燒室、預混合室、控制閥、凸輪機構、回位彈簧、噴油嘴、電控單元、電磁閥、壓力表、調壓閥、高壓氮氣瓶、二甲醚燃料罐、燃料罐開關閥門、單向閥和管路等。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。高壓氮氣瓶上部通過管路與二甲醚燃料罐上部接通，二甲醚燃料罐下部出口處通過管路與電磁閥的一端連接，電磁閥的另一端通過管路與單向閥的前端連接，單向閥的後端通過管路與噴油嘴進口端相接。噴油嘴與預混合室用壓板連接。在高壓氮氣瓶上端的管路中裝有調壓閥，調節調壓閥，可將二甲醚燃料罐內的壓力穩定在3．0MPa左右。這一方面可使二甲醚保持液態，另一方面便於實現二甲醚燃料的噴射。在二甲醚燃料罐上方裝有壓力表，用來監測二甲醚燃料罐內壓力變化情況。在二甲醚燃料罐出口處管路中裝有燃料罐開關閥門，停機時，該閥門關閉，可防止二甲醚洩漏。電控單元與電磁閥之間通過電路連接。在發動機吸氣衝程後期或壓縮行程初期，在回位彈簧作用下，凸輪機構已將控制閥控制在關閉位置；此時，由電控單元發出指令，開、關電磁閥，將一定量壓力為3．0MPa左右的液態二甲醚燃料通過噴油嘴噴入預混合室。噴入預混合室的二甲醚燃料快速汽化，並與預混合室內空氣及部分廢氣進行均勻預混合，即第一次混合，形成濃預混合氣，同時進行部分焰前反應；在壓縮行程當活塞上行至上止點附近時，通過凸輪機構和回位彈簧的作用打開控制閥，由於主燃燒室和預混合室之間存在較大的壓差，主燃燒室的高溫空氣迅速進入預混合室，與濃混合氣進行第二次混合，在局部形成可燃混合氣，並開始著火燃燒。由於預混合室內的溫度、壓力急劇升高，未然氣體、空氣和燃氣衝入主燃燒室，與主燃燒室內的新鮮空氣進行第三次混合，完成主燃燒。管路中安裝的單向閥的作用是阻止高溫燃氣回流到燃油系統。
本發明的有益效果本發明提出了新的二甲醚可控預混合燃燒系統，巧妙地利用了二甲醚高蒸汽壓、低沸點和混合氣形成容易的特性，使二甲醚在較低噴射壓力下噴入預混合室，並歷經三次混合。由於控制閥的作用，解決了著火控制問題和均勻濃預混合氣製備問題。通過燃燒系統結構優化，還可解決高負荷適應性問題。這是當今二甲醚代用燃料可控預混合燃燒新構思。
下面結合附圖對本發明作進一步描述
圖1是本發明系統構成原理圖如圖1所示，本發明主要包括主燃燒室1、預混合室2、控制閥3、凸輪機構4、噴油嘴5、電控單元6、電磁閥7、壓力表8、調壓閥9、高壓氮氣瓶10、二甲醚燃料罐11、燃料罐開關閥門12、單向閥13、回位彈簧14及管路等。在主燃燒室1和預混合室2之間的通道內裝有控制閥3。凸輪機構4與控制閥3機械吻合，回位彈簧14裝在控制閥3的閥杆上。高壓氮氣瓶10上端通過管路與二甲醚燃料罐11上部接通，二甲醚燃料罐11下部出口處通過管路與電磁閥7的一端連接，電磁閥7的另一端通過管路與單向閥13的前端連接，單向閥13的後端通過管路與噴油嘴5進口端相接。噴油嘴5與預混合室2用壓板連接。在高壓氮氣瓶10上端的管路中裝有調壓閥9，調節調壓閥9，可將二甲醚燃料罐11內的壓力穩定在3．0MPa左右，使二甲醚保持液態並具有足夠噴射壓力。在二甲醚燃料罐11上方裝有壓力表8，用來監測二甲醚燃料罐11內壓力變化情況。在二甲醚燃料罐11出口處管路中裝有燃料罐開關閥門12，停機時，該閥門關閉，可防止二甲醚洩漏。電控單元6與電磁閥7之間通過電路連接。
在發動機吸氣衝程後期或壓縮衝程初期，在回位彈簧14作用下凸輪機構4已將控制閥3控制在關閉位置，此時由電控單元6發出指令，開、關電磁閥7，將一定量壓力為3．0MPa左右的液態二甲醚燃料通過噴油嘴5噴入預混合室2內。噴入預混合室2內的二甲醚燃料急速汽化，並與室內的空氣及部分廢氣進行均勻預混合，即第一次混合，形成濃預混合氣，同時進行部分焰前反應。在活塞上行至上止點附近時，通過凸輪機構4和回位彈簧14的作用，打開控制閥3，由於主燃燒室1與預混合室2之間較大的壓差，主燃燒室1內的高溫空氣迅速衝入預混合室2，與濃預混合氣進行第二次混合，在局部形成可燃混合氣，並開始著火燃燒。由於預混合室2內的溫度、壓力急劇升高，因此未燃氣體、空氣和燃氣衝入主燃燒室，與主燃燒室內新鮮空氣進行第三次混合，從而完成主燃燒。系統中安裝有單向閥13，其作用是阻止高溫燃氣回流到燃料系統。
權利要求
1.一種二甲醚可控預混合氣燃燒系統主要包括主燃燒室(1)、噴油嘴(5)、電磁閥(7)、二甲醚燃料罐(11)等，其特徵在於還包括預混合室(2)、控制閥(3)、凸輪機構(4)、回位彈簧(14)、電控單元(6)、壓力表(8)、調壓閥(9)、高壓氮氣瓶(10)、燃料罐開關閥門(12)、單向閥(13)。在主燃燒室(1)和預混合室(2)之間的通道內裝有控制閥(3)，凸輪機構(4)與控制閥(3)機械吻合。高壓氮氣瓶(10)上端通過管路與二甲醚燃料罐(11)接通，二甲醚燃料罐(11)下部出口處通過管路與電磁閥(7)的一端連接，電磁閥(7)的另一端通過管路與單向閥(13)的前端連接，單向閥(13)的後端通過管路與噴油嘴(5)進口端相接，噴油嘴(5)與預混合室(2)用壓板連接。電控單元(6)與電磁閥(7)之間通過電路連接；
2.一種二甲醚可控預混合氣燃燒系統，其特徵還在於在高壓氮氣瓶(10)上端的管路中裝有調壓閥(9)，在二甲醚燃料罐(11)上方裝有壓力表(8)，在二甲醚燃料罐(11)出口處管路中裝有燃料罐開關閥門(12)；
3.一種二甲醚可控預混合氣燃燒系統，其特徵還在於在控制閥(3)的閥杆上安裝有回位彈簧(14)。
全文摘要
本發明主要包括主燃燒室、預混合室、控制閥、回位彈簧、凸輪機構、噴油嘴、電控單元、電磁閥、單向閥、調壓閥、高壓氮氣瓶和二甲醚燃料罐等。主燃燒室與預混合室之間裝有控制閥,回位彈簧裝在控制閥閥杆上,凸輪機構與控制閥機械吻合。高壓氮氣瓶通過管路與二甲醚燃料罐上部接通,二甲醚燃料罐下部與電磁閥一端相接,電磁閥另一端與單向閥前端相接,單向閥的後端與噴油嘴進口相接。噴油嘴與預混合室用壓板連接。在高壓氮氣瓶上端管路中裝有調壓閥,在燃料罐上方裝有壓力表,在燃料罐出口處裝有開關閥門。
文檔編號F02M69/08GK1279346SQ0011943
公開日2001年1月10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, 喬信起, 張光德, 周校平 申請人:上海交通大學