重油发动机的缸头及航空发动机的制作方法

文档序号:15579000发布日期:2018-09-29 06:21

本发明涉及发动机及应用,特别涉及一种重油发动机的缸头及航空发动机。



背景技术:

重油作为发动机的燃料,将成为中小型无人机的动力趋势;但重油黏度高,低温流动性差,导致雾化效果要比普通的轻质油差,影响了燃烧效果,甚至导致发动机启动困难以及排放不达标。

现有技术中,为了保证重油发动机能够具有良好的雾化以及启动,具有采用化油器+辅助预热技术、机械喷射(燃油直喷)、电控燃油喷射等供油方式;其中电控燃油喷射采用辅助空气,利用高压空气对燃油颗粒进行冲击,实现燃油的充分雾化,效果优于前两种方式。但是,没能优化空气加入的时机、总体结构和空气参与程度,结构上依然是原始的电喷方式,则无法实现重油的可靠雾化以及无法组织混合燃料高效的燃烧,也就使得重油应用于发动机的动力性、经济性和排放性无法达到期待的效果,从而使重油的应用无法大范围普及。

因此,需要对现有的重油发动机进行改进,能够使得重油实现较为充分的混合,并能够组织燃料高效的燃烧,保证重油在应用于发动机的动力性、经济性和排放性,实现重油应用于发动机后的节能、环保以及低成本。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的是提供一种重油发动机的缸头以及重油发动机,燃烧室构造能够使得重油实现较为充分的混合,并能够组织燃料高效的燃烧,保证重油在应用于发动机的动力性、经济性和排放性,实现重油应用于发动机后的节能、环保以及低成本。

本发明的重油发动机的缸头,所述缸头上加工有预燃烧室,所述预燃烧室具有连通于燃烧室的喷射口,且火花塞点火电极位于预燃烧室内,当然,火花塞的点火点位于预燃烧室内;采用预燃烧室结构,可利用预燃烧室内的燃烧气流进一步混合、雾化以及匀化混合燃料,配合以辅助低压空气雾化以及缸内直喷结构,保证后期直喷进入燃烧室后形成较为更充分的雾化,从而实现重油的充分燃烧和利用;不但保证了燃油雾滴的进一步雾化,还能保证辅助空气与雾滴之间的均匀混合,最终能够均匀燃烧。

进一步,所述预燃烧室为拉瓦尔喷管结构,所述拉瓦尔喷管结构直接形成于缸头且喷射口连通燃烧室;预燃烧室工作过程是,在燃料被喷入燃烧室后,同时进入预燃烧室,被火花塞(点火点位于拉瓦尔喷管的进气端,该进气端是相对于拉瓦尔喷管而言,而不是与燃烧室连通的口)点火后,膨胀并通过拉瓦尔喷管急速通过喉部由拉瓦尔喷管的喷射口喷出(比燃烧爆炸更高的速度),利于燃烧室内其他混合气的进一步充分混合以及燃烧,从而更利于且更适应于重油的燃烧。

进一步,所述预燃烧室为沿着火花塞点火方向的拉瓦尔喷管结构,结构上进一步适应燃烧及喷射过程,避免燃烧方向和喷射方向的不一致而干涉或者降低喷射效果。

进一步,所述缸头上安装由火花塞Ⅰ和火花塞Ⅱ形成的双火花塞,采用双火花塞提供点火,具有高能点火的特性,结合前述的空气辅助雾化以及预混方案,保证发动机在各种工况和条件下可靠安全的点火,相对于传统的重油压燃式发动机,进一步减小发动机体积和重量,适合于无人机使用;且所述火花塞Ⅰ位于燃烧室顶部的中间位置或附近;由于火花塞Ⅰ位于中间位置或附近,保证了火花塞Ⅱ也位于中线,点火后利于重油的充分混合以及充分的燃烧。

进一步,所述预燃烧室设置于火花塞Ⅰ处且所述火花塞Ⅰ点火电极伸入预燃烧室;主火花塞处于燃烧室中部或附近,预燃烧室喷出的燃烧气体更利于对整个燃烧室的混合气形成扰动以及充分燃烧。

进一步,所述火花塞Ⅱ的点火夹角为40°-50°;该结构使得进入的燃烧混合气与火花塞的点火方位相对应,在火花塞附近形成浓燃气混合区,利于与燃烧空气进一步混合,从而组织燃料高效的燃烧。

进一步,所述火花塞Ⅰ和火花塞Ⅱ的中心线基本共面,且该共面与进、排气门所在的平面在空间上基本垂直,共面布置指的是火花塞Ⅱ和火花塞Ⅰ的中心轴线位于同一面上,进、排气门所在的平面指的是进排气门的轴线位于同一平面,基本共面和基本垂直是指允许具有一定的误差,比如较小的倾斜和错位,并不影响对本方案共面以及垂直的理解;该结构保证了缸头上各个部件的简单布置,同时利于进气与燃气的充分混合,利于形成滚流而进一步雾化,保证了均匀高效的燃烧。

本发明还公开了一种航空发动机,所述航空发动机安装有所述的重油发动机的缸头。

本发明的有益效果:本发明的重油发动机的缸头及航空发动机,在火花塞的点火处设置预燃烧室,且预燃烧室具有连通于燃烧室的喷射口,预燃烧室内的燃了被点燃后由喷射口喷出,对进入燃烧室的混合燃料进一步冲击具有使气体充分混合的作用,利于形成均匀的燃烧混合气,同时,预燃烧室可加速火焰的传播,提高燃烧效率,提升发动机功率并降低爆震风险,还能够组织燃料高效的燃烧,保证重油在应用于发动机的动力性、经济性和排放性,实现重油应用于发动机后的节能、环保以及低成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的剖视图(安装于发动机)。

具体实施方式

如图所示:本实施例的重油发动机的缸头,所述缸头2上加工有预燃烧室17,所述预燃烧室17具有连通于燃烧室的喷射口,且火花塞点火电极位于预燃烧室内;采用预燃烧室结构,可利用预燃烧室内的燃烧气流进一步匀化混合燃料,配合以辅助低压空气雾化以及缸内直喷结构,保证后期直喷进入燃烧室后形成较为更充分的雾化的前提下实现重油的充分燃烧和利用;不但保证了辅助空气与雾滴之间在冲击力的条件下的均匀混合,最终能够均匀而充分的燃烧。

如图所示,燃烧室上还安装有燃油喷射组件,依次由燃油喷嘴6、预混室7和油气混合喷嘴8密封连接形成,燃油喷嘴6与油气混合喷嘴8之间通过安装座密封连接形成固定,而预混室直接形成于安装座内,结构简单紧凑。

本实施例中,所述预燃烧室17为拉瓦尔喷管结构,所述拉瓦尔喷管结构直接形成于缸头且喷射口连通燃烧室;预燃烧室工作过程是,在燃料被喷入燃烧室后,同时进入预燃烧室,被火花塞(点火点位于拉瓦尔喷管的进气端,该进气端是相对于拉瓦尔喷管而言,而不是与燃烧室连通的口)点火后,膨胀并通过拉瓦尔喷管急速通过喉部由拉瓦尔喷管的喷射口喷出(比燃烧爆炸更高的速度),对进入燃烧室的混合燃料进一步冲击具有使气体充分混合的作用,利于形成均匀的燃烧混合气,同时,预燃烧室可加速火焰的传播,提高燃烧效率,提升发动机功率并降低爆震风险,还能够组织燃料高效的燃烧,保证重油在应用于发动机的动力性、经济性和排放性,实现重油应用于发动机后的节能、环保以及低成本。

本实施例中,所述预燃烧室17为沿着火花塞点火方向的拉瓦尔喷管结构,结构上进一步适应燃烧及喷射过程,避免燃烧方向和喷射方向的不一致而干涉或者降低喷射效果。

缸头2上安装由火花塞Ⅰ3和火花塞Ⅱ4形成的双火花塞,火花塞的安装结构为伸入燃烧室(预燃烧室)进行点火,安装结构在此不再赘述,采用双火花塞提供点火,具有高能点火的特性,结合前述的空气辅助雾化以及预混方案,保证发动机在各种工况和条件下可靠安全的点火,相对于传统的重油压燃式发动机,进一步减小发动机体积和重量,适合于无人机使用。

本实施例中,所述火花塞Ⅱ4的点火夹角为40°-50°;该结构使得采用缸内直喷的方式进入的混合气经活塞顶部与缸体壁面导流后,与火花塞的点火方位相对应,在火花塞附近形成浓燃气混合区,且利于与燃烧空气进一步混合,从而形成高效的组织燃烧;使用时,本发明适用于缸内直喷结构,缸头上设置依次由燃油喷嘴6、预混室7和油气混合喷嘴8密封连接形成的燃油喷射组件,且具有设定的喷射角。

本实施例中,所述火花塞Ⅰ3位于燃烧室顶部的中间位置或附近,由于火花塞Ⅰ3位于中间位置或附近,该结构保证了火花塞Ⅱ4和油气混合喷嘴8结构布置上也位于中线,喷射以及点火后利于充分混合以及充分的燃烧。

本实施例中,所述火花塞Ⅰ3的中心线和火花塞Ⅱ4(本实施例还包括油气混合喷嘴8的中心线也同面设置)的中心线基本共面,且该共面与进、排气门所在的平面在空间上基本垂直,共面布置指的是油气混合喷嘴8、火花塞Ⅱ4和火花塞Ⅰ3的中心轴线位于同一面上,进排气门所在的平面指的是进排气门的轴线位于同一平面,基本共面和基本垂直是指允许具有一定的误差,比如较小的倾斜和错位,并不影响对本方案共面的理解;该结构保证了缸头上各个部件的简单布置,同时利于进气与燃气的充分混合,利于形成滚流而进一步雾化,保证了均匀高效的燃烧。

本实施例中,预燃烧室设置于火花塞Ⅰ3处且所述火花塞Ⅰ3的点火电极伸入预燃烧室;主火花塞处于燃烧室中部或附近,预燃烧室喷出的燃烧气体更利于对整个燃烧室的混合气形成扰动以及充分燃烧。

本发明还公开了一种航空发动机,如图所示,发动机包括缸头2、缸体1和活塞组件5,所述航空发动机安装有所述的重油发动机的缸头,且该发动机适用于无人机。

最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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