阅读说明：本技术 一种双燃料内燃机分区燃烧结构 (Dual-fuel internal combustion engine partition combustion structure ) 是由 张建明 姬广存 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双燃料内燃机分区燃烧结构,包括喷射器和燃烧室,所述喷射器安装在燃烧室上部,所述喷射器下端设有置于燃烧室内部顶端的喷嘴部件,所述喷嘴部件主要由针阀、气阀和阀体组成,所述针阀置于气阀内,且所述针阀与气阀之间设有柴油入口通道和柴油压力室,所述阀体与气阀之间设有天然气入口通道和天然气压力室。本发明涉及一种内燃机燃烧方式,特别涉及一种双燃料内燃机分区燃烧结构,属于内燃机技术领域。本发明确保双燃料内燃机的正常引燃和燃烧,方便燃烧控制；本发明简化喷嘴部件的结构设计,优化加工工艺,降低零部件加工难度,提升产品合格率,降低生产成本；本发明中的分区燃烧法,使得喷射器可以进行整体紧凑化设计,优化产品结构。(The invention discloses a dual-fuel internal combustion engine zoned combustion structure, which comprises an injector and a combustion chamber, wherein the injector is arranged at the upper part of the combustion chamber, the lower end of the injector is provided with a nozzle component arranged at the top end in the combustion chamber, the nozzle component mainly comprises a needle valve, an air valve and a valve body, the needle valve is arranged in the air valve, a diesel inlet channel and a diesel pressure chamber are arranged between the needle valve and the air valve, and a natural gas inlet channel and a natural gas pressure chamber are arranged between the valve body and the air valve. The invention relates to a combustion mode of an internal combustion engine, in particular to a partitioned combustion structure of a dual-fuel internal combustion engine, and belongs to the technical field of internal combustion engines. The invention ensures the normal ignition and combustion of the dual-fuel internal combustion engine, and is convenient for combustion control; the invention simplifies the structural design of the nozzle part, optimizes the processing technology, reduces the processing difficulty of parts, improves the product percent of pass and reduces the production cost; the zone combustion method in the invention enables the ejector to be designed compactly as a whole and optimizes the product structure.)

一种双燃料内燃机分区燃烧结构

技术领域

本发明涉及一种内燃机燃烧方式，特别涉及一种双燃料内燃机分区燃烧结构，属于内燃机技术领域。

背景技术

随着排放标准的逐渐升级，传统的以汽油和柴油为燃烧介质的内燃机，越来越难满足未来燃烧技术的要求。伴随着国家能源结构的调整，可用的内燃机燃料逐渐多样化，包括天然气，液化石油气，甲醇等诸多的清洁燃料。以柴油为介质的内燃机是通过压燃点火的方式进行燃烧的，具备高压缩比，高热效率，高扭矩输出等诸多的优点，天然气、液化石油气、甲醇等清洁燃料不易于被压燃。为充分发挥柴油和清洁燃料的自身优势，涌现了很多的双燃料直喷技术，即先向内燃机燃烧室中喷入一定量的柴油，再向燃烧室中喷入清洁燃料，柴油喷入燃烧室后会自燃，形成自燃区域，后喷入的燃料若喷入自燃区域会被点燃，从而实现内燃机的燃烧做功。

柴油喷入燃烧室的量比较少，主要起到引燃的作用，但内燃机燃烧室内的涡流强度不同，柴油喷孔和清洁燃料喷孔相对角度不同，自燃区域会有变化，当柴油喷射轨迹和后喷入的清洁燃料喷射轨迹重合较多时，后喷入的燃料会降低自燃区域的温度，自燃的柴油有被吹熄的风险，从而导致后喷入的燃料点火延迟或无法点火，导致内燃机无法正常着火工作。在目前的双燃料内燃机技术中，采取的技术方法是固定柴油喷孔和清洁燃料喷孔的相对角度，使柴油喷孔和清洁燃料喷孔不在同一个喷射轨迹上，从而避免压燃的柴油被吹熄。但内燃机整体结构设计非常紧凑，用于喷射器安装的空间很小，固定柴油喷孔和清洁燃料喷孔的结构设计会使喷射器喷嘴的壁厚变薄，零部件加工困难，工作可靠性变差，且喷射器整体尺寸偏大，不能进行合理紧凑的设计，对内燃机上的安装造成一定的困难。

为避免压燃的柴油被吹熄，减少零部件的设计和加工难度，合理紧凑的设计喷射器结构，需要一种双燃料内燃机分区燃烧方法来解决此问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双燃料内燃机分区燃烧结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双燃料内燃机分区燃烧结构，包括喷射器和燃烧室，所述喷射器安装在燃烧室上部，所述喷射器下端设有置于燃烧室内部顶端的喷嘴部件，所述喷嘴部件主要由针阀、气阀和阀体组成，所述针阀置于气阀内，且所述针阀与气阀之间设有柴油入口通道和柴油压力室，所述柴油压力室置于针阀下端，所述针阀和气阀之间设有置于柴油入口通道下端的针阀密封面，所述气阀置于阀体内，且所述气阀与阀体之间设有天然气入口通道，所述气阀和阀体之间设有置于天然气入口通道下端的气阀密封面，所述气阀和阀体之间设有置于气阀密封面下端的天然气压力室，所述气阀下端上下活动插接在阀体下端头处，所述气阀下端开设有多个与柴油压力室相贯通的多个喷油孔，所述阀体下端开设有与天然气压力室相贯通的多个喷气孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述喷气孔喷射气束，所述喷油孔喷射油束，所述喷油孔总数量与喷气孔总数量之间存在最大公约数，根据最大公约数数值将燃烧室内分为相应数量的燃烧区，在每个燃烧区中，所述气束和油束具有相同的数量，且气束总数量和油束总数量之间不能进行整除。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气束喷射区域不能完全覆盖油束喷射区域，油束能在燃烧室内进行自燃。

作为本发明的一种优选技术方案，所述喷气孔和喷油孔，与喷嘴部件中心以一定角度布置，且分别呈环形分布在阀体和气阀头部位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明确保双燃料内燃机的正常引燃和燃烧，方便燃烧控制；

本发明简化喷嘴部件的结构设计，优化加工工艺，降低零部件加工难度，提升产品合格率，降低生产成本；

本发明中的分区燃烧法，使得喷射器可以进行整体紧凑化设计，优化产品结构。

附图说明

附图1为喷嘴部件结构示意图；

附图2为分区燃烧法一区分布示意图；

附图3为分区燃烧法二区分布示意图；

附图4为分区燃烧法三区分布示意图；

附图5为分区燃烧法四区分布示意图；

附图6为分区燃烧法五区分布示意图；

附图7为分区燃烧法六区分布示意图；

附图8为分区燃烧法七区分布示意图；

附图9为分区燃烧法八区分布示意图；

附图10为分区燃烧法九区分布示意图。

图中：01、针阀，02、气阀，03、阀体，04、天然气入口通道，05、柴油入口通道，06、气阀密封面，07、针阀密封面，08、天然气压力室，09、喷气孔，10、柴油压力室，11、喷油孔，12 、喷嘴部件，13、气束，14、油束，15、燃烧室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，

本发明中，双燃料内燃机的引燃燃料为柴油，进行主燃烧的清洁燃料可以为天然气，液化石油气，甲烷气，乙烷气，甲醇等多种形式的燃料，本文为表述方便，下文内容的清洁燃料以天然气为代表来表述。

本发明提供了一种双燃料内燃机分区燃烧结构，包括喷射器和燃烧室15，喷射器安装在燃烧室15上部，喷射器下端设有置于燃烧室15内部顶端的喷嘴部件12，喷嘴部件12主要由针阀01、气阀02和阀体03组成，针阀01置于气阀02内，且针阀01与气阀02之间设有柴油入口通道05和柴油压力室10，柴油压力室10置于针阀01下端，针阀01和气阀02之间设有置于柴油入口通道05下端的针阀密封面07，气阀02置于阀体03内，且气阀02与阀体03之间设有天然气入口通道04，气阀02和阀体03之间设有置于天然气入口通道04下端的气阀密封面06，气阀02和阀体03之间设有置于气阀密封面6下端的天然气压力室08，气阀02下端上下活动插接在阀体03下端头处，气阀02下端开设有多个与柴油压力室10相贯通的多个喷油孔11，阀体03下端开设有与天然气压力室08相贯通的多个喷气孔09，喷气孔09和喷油孔11均呈倾斜设置，且分别呈环形分布在阀体03和气阀02端头处，喷气孔09置于喷油孔11上方。

其中，喷气孔09喷射气束13，喷油孔11喷射油束14，喷油孔11总数量与喷气孔09总数量之间存在最大公约数，根据最大公约数数值将燃烧室15内分为相应数量的燃烧区，在每个燃烧区中，气束13和油束14具有相同的数量，且气束13总数量和油束14总数量之间不能进行整除，气束13喷射区域不能完全覆盖油束14喷射区域，油束14能在燃烧室15内进行自燃。

在使用时，喷射器控制针阀01向上运动，针阀01脱离针阀密封面07时，针阀01开启，柴油入口通道05与柴油压力室10相通，柴油经过喷油孔11，喷向燃烧室15，喷射时形成油束14，喷射器控制气阀02向上运动，气阀02脱离气阀密封面06时，气阀02开启，天然气入口通道04与天然气压力室08相通，天然气经过喷气孔09，喷向燃烧室15，喷射时形成气束13。

在针阀01开启时，喷入燃烧室15的油束14在燃烧室15中会气化并自燃，形成自燃区域，随后气阀02开启，喷入燃烧室15的气束13在自燃区域油束14的引燃下，会开始燃烧，从而实现发动机的燃烧做功，喷入燃烧室15中的油束14燃料占比较小，喷入燃烧室15中的气束13燃料占比较大，气束13在由喷射器向燃烧室15中喷射时，气压由高压状态转变为低压状态会吸热，如果气束13区域覆盖大部分甚至全部的油束14区域时，气体膨胀吸热会降低油束14自燃区域的温度，使得油束14和气束13均达不到着火温度，发动机无法点火进行燃烧做功；本发明中，采用分区燃烧法，即喷油孔11数量和喷气孔09数量之间存在最大公约数，根据最大公约数数值，将燃烧室15分为相应数量的燃烧区，在每个燃烧区中，具有相同的油束14数量和气束13数量，且油束14总数量和气束13总数量之间不能进行整除，在喷射器的喷嘴部件12中，针阀01和气阀02之间无需形成固定的角度，通过喷油孔11和喷气孔09数量的设计，控制气束13区域不能完全覆盖油束14区域，确保柴油能正常自燃，从而引燃整体燃料的燃烧，使得发动机正常燃烧做功。

下面将介绍不同分区的实施例：

实施例一，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是1，则将燃烧室15分为一区，分区燃烧法一区分布示意见附图2，示意图中喷油孔11数量为9，喷气孔09数量为13，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，一区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为1的组合形式。

实施例二，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是2，则将燃烧室15分为二区，分区燃烧法二区分布示意见附图3，示意图中喷油孔11数量为10，喷气孔09数量为14，每个分区中喷油孔11的数量5，喷气孔09的数量为7，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，二区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为2的组合形式。

实施例三，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是3，则将燃烧室15分为三区，分区燃烧法三区分布示意见附图4，示意图中喷油孔11数量为9，喷气孔09数量为12，每个分区中喷油孔11的数量3，喷气孔09的数量为4，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，三区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为3的组合形式。

实施例四，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是4，则将燃烧室15分为四区，分区燃烧法四区分布示意见附图5，示意图中喷油孔11数量为8，喷气孔09数量为12，每个分区中喷油孔11的数量2，喷气孔09的数量为3，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，四区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为4的组合形式。

实施例五，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是5，则将燃烧室15分为五区，分区燃烧法五区分布示意见附图6，示意图中喷油孔11数量为10，喷气孔09数量为15，每个分区中喷油孔11的数量2，喷气孔09的数量为3，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，五区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为5的组合形式。

实施例六，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是6，则将燃烧室15分为六区，分区燃烧法六区分布示意见附图7，示意图中喷油孔11数量为12，喷气孔09数量为18，每个分区中喷油孔11的数量2，喷气孔09的数量为3，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，六区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为6的组合形式。

实施例七，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是7，则将燃烧室15分为七区，分区燃烧法七区分布示意见附图8，示意图中喷油孔11数量为14，喷气孔09数量为21，每个分区中喷油孔11的数量2，喷气孔09的数量为3，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，七区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为7的组合形式。

实施例八，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是8，则将燃烧室15分为八区，分区燃烧法八区分布示意见附图9，示意图中喷油孔11数量为16，喷气孔09数量为24，每个分区中喷油孔11的数量2，喷气孔09的数量为3，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，八区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为8的组合形式。

实施例九，喷油孔11数量与喷气孔09数量的最大公约数是9，则将燃烧室15分为九区，分区燃烧法九区分布示意见附图8，示意图中喷油孔11数量为18，喷气孔09数量为27，每个分区中喷油孔11的数量2，喷气孔09的数量为3，在针阀01与气阀02的各位置关系中，均可实现相应油束14区域的自燃和引燃，九区燃烧法还包括其他喷油孔11数量与喷气孔09数量最大公约数为9的组合形式。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。