[实用新型]基于环形电极的稀燃天然气发动机燃烧系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机领域，尤其涉及一种基于环形电极的稀燃天然气发动机燃烧系统。

背景技术

全球气候变暖，能源短缺，使天然气作为一种储量丰富、高效清洁的燃料受到越来越广泛的关注。而随着排放法规的日益严格，天然气发动机高效清洁燃烧技术的开发成为了当今世界天然气应用技术的焦点之一。

目前，稀燃被认为是降低天然气发动机排放的有效措施，然而，由于天然气燃烧火焰传播速度远低于柴油机，特别是过量空气系数大于1.8时，天然气的层流火焰传播速度极为缓慢，极易导致燃烧不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于环形电极的稀燃天然气发动机燃烧系统，采用外加电极电场的方式，利用电场产生的热效应、电化学效应和离子风效应，拓展了天然气发动机的稀燃极限，提高了火焰传播速率，提高了发动机的效率并降低排放，提高了稀燃天然气发动机的燃烧稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于环形电极的稀燃天然气发动机燃烧系统，包括天然气供给喷射系统；

所述天然气供给喷射系统为发动机提供不同过量空气系数、混合均匀的天然气和空气混合气；智能点火装置按照电子控制单元ECU指令点燃气缸内的混合气；

空气经过气体循环系统进入天然气供给喷射系统中的天然气和空气混合器中与天然气混合；

气缸套上设有环形电极，所述环形电极与燃烧室壁面形成电场；电场电源在电子控制单元ECU的控制下为环形电极施加合适的电压，环形电极与燃烧室壁面形成交流电场，提高火焰的传播速率。

所述天然气供给喷射系统包括天然气罐，所述天然气罐通过天然气管道连接缓冲罐，所述缓冲罐的输出管道上依次设有天然气减压稳压器、天然气喷射模块；所述天然气喷射模块通过天然气管道与所述天然气和空气混合器连接；

所述天然气喷射模块在电子控制单元ECU的控制下喷射天然气；

所述天然气和空气混合器通过进气管连接气缸的进气道，所述气缸的进气管上设有节气门；

所述节气门在电子控制单元ECU的控制下控制进入气缸的混合气量。

所述智能点火装置包括智能点火模块，所述智能点火模块的输入端连接电子控制单元ECU的输出端，所述智能点火模块的输出端连接火花塞；智能点火模块在电子控制单元ECU的控制下为火花塞提供点火信号，以点燃混合气体。

所述气体循环系统包括增压器，所述增压器压气机的输出端通过进气管连接中冷器；

所述中冷器的输出端通过进气管连接天然气和空气混合器；

气缸的排气道通过排气管连接增压器中涡轮机的进气口；

所述增压器中涡轮机的出气口设有排气氧传感器，所述排气氧传感器连接电子控制单元ECU的输入端。

所述节气门之后、气缸进气道之前的进气管内设有进气温度、压力传感器，所述进气温度、压力传感器连接电子控制单元ECU的输入端。

所述气缸内设有转速传感器，所述转速传感器连接电子控制单元ECU的输入端。

所述电场电源为交流电源，交流电源控制模块在电子控制单元ECU的控制下控制交流电源输出电压、频率能变的交流电。

所述环形电极为平板型，安装于高于活塞上止点处的气缸套上，外环直径小于气缸套内径，避免与气缸套内壁接触，内环直径根据发动机结构参数确定，环形电极底部在发动机整个运行过程中与活塞始终无接触。环形电极要保证环形面积不过于大，以免影响发动机气流运动，环形电极的厚度应在保证可靠性和使用需要的前提下尽量薄。

所述环形电极设有两处突出的固定位置，两处突出的固定位置经绝缘套包裹后穿过气缸套固定于发动机机体；所述环形电极的两处固定位置同时也是电压的施加位置，通过导线与电场电源相连。

适当的外加电场可以提高火焰的传播速率，而外加电场过弱会降低本措施的有效性，外加电场过强会使燃烧不稳定，甚至导致火焰熄灭，并且电场电压和频率的适用范围随运行工况的改变而改变，因此所施加的交流电压和频率应在一定范围内灵活调节，发动机的工况变化时，根据预先标定好的MAP图，电子控制单元ECU通过控制交流电源控制模块控制电场电源的电压和频率大小，基本规律是随着过量空气系数的增大，所加电压值增大，电压频率增大，低速低负荷工况要比高速高负荷工况应用更高的电压及更高的频率。

本实用新型的有益效果：