科创中国
用于活塞发动机的组合式燃烧室
成果类型：: 新技术
发布时间: 2022-11-07 14:59:58
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”智能技术体系化应用专业科技服务团| 毕光元 | 2022-11-09 14:38:20
现有技术中所涉及的重油发动机燃烧室按结构和燃烧过程的特点不同可分为开式、半开式、涡流式和预燃式燃烧室。其中，传统的开式与半开式燃烧室，虽然在四冲程发动机中应用能达到较好的性能，但由于所用喷油器的起喷压力、起喷速度和喷射贯穿度不够，所以难以满足两冲程发动机高速燃烧的要求；涡流式燃烧室，虽然能预先产生涡流，但是未经过预燃，燃烧速度也跟不上两冲程发动机高速化的发展；现有传统的预燃式燃烧室，在副燃烧室和主燃烧室之间只有一个通道，导致节流损失大，而且无法产生高强度涡流，导致燃油消耗率高、经济性较差。
该项目研发出一种用于活塞发动机的组合式燃烧室，来显著提高活塞发动机的燃烧速度，控制最高爆发压力，改善燃油经济性，适应航空发动机高安全性的要求。其结构包括：气缸盖，形成于所述气缸盖中的副燃烧室，以及形成于所述气缸盖、所述副燃烧室和活塞之间的主燃烧室，其中，所述副燃烧室和所述主燃烧室之间通过设置于所述副燃烧室的底部的多个第一通道互相连通，各所述第一通道的中心线相对于所述副燃烧室的中心线径向偏置。在活塞上行过程中，气缸内形成的压缩空气通过上述多个径向偏置通道，可以在副燃烧室中强制产生强涡流，与副燃烧室中喷油器喷出的燃油充分掺混，由此促进副燃烧室中的燃油充分雾化，发生预燃，从而提高燃油的经济性、改善排放。在燃烧过程中，副燃烧室中预燃后的油气混合物通过该多个偏置通道，可以进一步帮助主燃烧室提高旋流强度，提高主燃烧室的燃烧速度，控制发动机的最高爆发压力，从而减薄发动机缸体结构，增大发动机的功重比。另外，该多个偏置通道可以使副燃烧室和主燃烧室之间的流道相对面积增大，减少节流损失。
本实用新型涉及一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，属于发动机技术领域。
背景技术：
在当今社会中，汽车已经广泛的融入人们的生产生活中，随之带来的能源问题和环境问题日益突出，逐渐成为全世界各地汽车行业从事者研究的重点。在各种新兴技术中，自由活塞发动机以其结构紧凑、质量轻、燃料适用性强和热效率高等优点，成为近年来研究的热点。
自由活塞式中央燃烧室取消了曲柄连杆、凸轮等机构，对置的进气活塞和排气活塞的顶面与气缸体壁面组成燃烧室。由于自由活塞式中央燃烧室长期工作于高速运转模式，且没有独立的进排气冲程，换气过程废气无法完全排出，新鲜空气易发生短路，使得换气效率低于传统发动机。自由活塞式发动机在排气口关闭后喷油，油气混合时间短，混合气形成受缸内气流影响大。设置进气口倾角可以在缸内组织滚流，改善换气过程、加速油气混合、促进燃料在缸内均匀分布，同时影响燃烧的平稳性。因此，对燃烧室进气口结构的合理设计，可以提高燃油利用率和降低排放，对自由活塞式中央燃烧室内燃机的发展有很大的促进作用。
北航工研院相关研发团队
本实用新型提供一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构用来克服现有技术中自由活塞式中央燃烧室内燃机燃油利用率低和排放较大的缺陷。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：
本实用新型公开了一种自由活塞式发动机中央燃烧室滚流进气结构，包括气缸体，所述气缸体腔内的两侧设有进气活塞与排气活塞，所述进气活塞与所述排气活塞之间为燃烧室，所述气缸体的顶端设有喷油器，其底部设有火花塞，同一铅垂线上的所述喷油器和火花塞的两侧分别设有进气口与排气口。
进一步的，进气口的上侧气口向喷油器的方向倾斜，下侧气口向喷油器的相反方向倾斜；排气口轴线与气缸体的轴线垂直。
进一步的，进气活塞和排气活塞同时到达外止点时，进气口与排气口完全开启；其二者同时到达内止点时，进气口与排气口完全关闭。
进一步的，整体结构呈对称设计，燃烧室的气缸体沿轴线水平放置，燃烧室设置在气缸体的中间位置。
进一步的，燃烧室的进排气方式是：双进气口、双排气口的“气口—气口”直流扫气。
本实用新型所达到的有益效果是：
(1)结构简单、油气混合均匀度好、燃油利用效率高，该燃烧室整体结构相对气缸体中心轴线呈对称分布，取消了曲柄连杆、凸轮等机械装置；
(2)换气效率高，采用双进气口、双排气口的“气口—气口”直流扫气方式，换气更彻底；
(3)混合气形成好，沿气缸体轴线倾斜的进气口可以在气缸内组织滚流，促进油气混合；
(4)燃烧效率高，点火装置采用火花塞直接点火，同时缸内滚流加速火焰传播，能够加快燃烧速度，使混合气燃烧的更加充分；
(5)燃料的适应性强，能满足不同燃料的工作要求，具有更好的燃油经济性和动力性。
本成果可支持技术转让，技术合作，技术咨询等方式合作。
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