[发明专利]一种重型天然气发动机燃烧系统

说明书

本发明公开了一种重型天然气发动机燃烧系统，包括气缸和盖在气缸上的缸盖，缸盖上设置有涡流进气道与直滚流进气道组成的复合进气道并通过安装有进气阀的进气门与气缸内部相连通，进气阀安装在气门座上，进气门位于整个气门座内，两个排气道入口通过安装在缸盖上的排气阀与气缸内部相连通，缸盖底面中心位置装有火花塞装置，缸盖内设置有钢活塞，缸盖底面、气缸内壁面和活塞顶面围成空间作为缩口型燃烧室，燃气供给与喷射系统分别安装在两个进气道上或缸盖底面。本发明结构简单紧凑，制作装配方便，在采用钢活塞实现低散热同时，又可通过复合进气道使进气气流形成围绕气缸中心轴线的斜轴涡流，提高缸内湍动能，进而提高热效率。

技术领域

本发明涉及发动机燃烧系统，更确切的说，是涉及一种重型天然气发动机燃烧系统。

背景技术

重型天然气发动机在实现低碳清洁燃烧方面具有优势，但由于重型发动机燃烧室空间尺度相对较大、天然气火焰传播速率较低，加大了爆震倾向，使得压缩比提升受到限制，这些因素对热效率带来不利影响。同时，由于通常采用化学计量空燃比或略稀的混合气，缸内燃烧温度高，一方面传热损失大，影响热效率，另一方面发动机热负荷高，影响可靠性。此外，重型天然气发动机多采用铝合金活塞，传热损失大，机械负荷和热负荷承受能力差，难以满足可靠性要求。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术中的不足，提供一种提高缸内湍动能，加快火焰的传播速度，降低爆震倾向，提高热效率的重型天然气发动机燃烧系统。

为实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：

本发明的一种重型天然气发动机燃烧系统，包括气缸和盖在气缸上的缸盖，在所述缸盖上设置有两个进气道并通过安装有进气阀的进气门与气缸内部相连通，两个排气道入口通过安装在缸盖上的排气阀与气缸内部相连通，在所述缸盖的底面中心位置装有火花塞装置，在所述气缸内设置有钢活塞，所述缸盖底面、气缸内壁面和活塞顶面围成的空间作为缩口型燃烧室,所述的两个进气道分别为涡流进气道和直滚流进气道，所述的涡流进气道包括依次相连的直流段和螺旋形气门腔和进气门，所述的螺旋形气门腔的出气口和进气门入口连通，所述的螺旋形气门腔的出气口能够使进气气流在进气门处形成围绕气缸竖向中心轴线的横向涡流；

所述直滚流进气道的出气口端沿进气门入口端切向设置，所述的直滚流进气道的出气口能够使进气气流在进气门处形成围绕气缸竖向中心轴线的垂直轴方向的纵向涡流,燃气供给与喷射系统安装在涡流进气道与直滚流进气道上,或安装在缸盖底面上。

与现有技术相比，本发明的技术方案带来的有益效果是：

本发明提供的重型天然气发动机燃烧系统在采用钢活塞实现低散热同时，通过涡流和直滚流进气道实现横向和纵向涡流协同的气流运动与缩口型燃烧室结构耦合，利用横向涡流具有更好的宏观大尺度流动保持能力，可持续到膨胀行程，促进大尺度火焰面扩展；利用纵向气流在压缩过程破碎成小尺度湍流，加快小尺度火焰传播。通过ECU调整转动阀片轴改变导流阀板角度，引导缸内横向和纵向涡流运动方向，使进气气流方向尽量朝向气缸中心，形成围绕气缸中心轴线的斜轴涡流，提高缸内湍动能，加快火焰的传播速度，降低爆震倾向，提高热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明重型天然气发动机燃烧系统中进排气道整体结构及布置示意图；

图2是横向涡流在缸盖顶面俯视示意图；

图3是纵向涡流在气缸中正视示意图；

图4是各进气道中阀片轴与导流阀板结构示意图；

图5是本发明实例压缩行程气流流动状况正视剖面示意图。