专利名称：二甲醚燃料可控预混合气形成方法
技术领域：
本发明涉及的是一种柴油机的代用燃料——二甲醚与空气混合气的形成方法，特别是一种可控预混合气形成方法，属于内燃机研究领域。
在现有技术中，二甲醚、空气混合气形成方法，仍采用传统的柴油机混合气形成方法，如文献(SAE 1999-01-3669)介绍的二甲醚直接喷射混合气形成方法。与该混合气形成方法相对应的燃油系统是高压燃油喷射系统。但二甲醚燃料的蒸汽压高、沸点低、粘度远低于柴油，这会引起传统柴油机泵-管-嘴燃油喷射系统渗漏、运动副严重磨损和工作不正常。
本发明的目的是克服已有技术缺点，提供一种二甲醚可控预混合气形成方法。采用低压喷射，使二甲醚燃料仅喷入低压力的预混合室，在发动机预混合室和主燃烧室中，二甲醚与空气先后进行三次混合。低压喷射可大大降低对燃油系统的技术要求，减少系统出故障的可能性，降低制造成本。
本发明的技术方案本发明方法是利用二甲醚可控预混合气形成装置来实现的。该装置主要包括主燃烧室、预混合室、控制阀、回位弹簧、凸轮机构、喷油嘴等。在主燃烧室和预混合室之间有一通道，通道内装有控制阀，回位弹簧装在控制阀阀杆上，凸轮机构与控制阀机械吻合。通过凸轮机构和回位弹簧的共同作用，打开或者关闭控制阀。喷油嘴与预混合室用压板连接。
本发明的方法(1)在发动机吸气冲程后期或压缩行程初期，控制凸轮机构在回位弹簧作用下关闭控制阀；(2)关闭控制阀后，将一定量的压力为3.0MPa左右的二甲醚通过喷油嘴喷入预混合室，二甲醚燃料进入预混合室内便快速汽化，并与预混合室内的空气及部分废气进行均匀预混合，即第一次混合，形成浓混合气，同时进行部分焰前反应；
(3)在压缩行程当活塞上行至上止点附近时，控制凸轮机构打开控制阀，由于主燃烧室与预混合室之间存在较大的压差，主燃烧室的高温空气迅速冲入预混合室，与浓混合气进行混合，即第二次混合，且形成部分可燃混合气，并在局部开始着火燃烧，由于预混合室内的温度、压力急剧升高，使未燃气体、空气和燃气进一步冲入主燃烧室，与主燃烧室内的新鲜空气进行第三次混合，并完成主燃烧。
其中一项关键技术是通过调节控制阀的关闭时刻来限制预混合室中的空气量，使在整个压缩过程中预混合室的混合气燃空比大于着火极限上限，从而保证预混合室内的二甲醚燃料与空气的混合气在控制阀打开之前不发生着火。否则预混合室的混合气着火时刻就会失控。
本发明的有益效果解决了二甲醚燃料预混合燃烧着火控制和均匀浓预混合气制备问题。控制阀将浓混合气与主燃烧室空气隔开，可避免过早着火，为形成均匀浓混合气创造有利条件；二甲醚在很低的压力下喷入预混合室，这可大大降低对燃油喷射系统的技术要求，从而大大简化其构造。
以下结合附图对本发明方法作进一步描述
图1是本发明方法实现装置的结构原理图如图1所示，实现本发明方法的装置主要包括主燃烧室1、预混合室2、控制阀3、回位弹簧14、凸轮机构4、喷油嘴5等。在主燃烧室1和预混合室2之间有一通道，通道内装有控制阀3，回位弹簧14装在控制阀3阀杆上，凸轮机构4与控制阀3机械吻合。通过凸轮机构4和回位弹簧14的共同作用，打开或者关闭控制阀3。喷油嘴5与预混合室2用压板连接。
本发明的方法(1)在发动机吸气冲程后期或压缩行程初期，控制凸轮机构4在回位弹簧14作用下关闭控制阀3；(2)关闭控制阀3后，将一定量的压力为3.0MPa左右的二甲醚通过喷油嘴5喷入预混合室2，二甲醚燃料进入预混合室2内便快速汽化，并与预混合室2内的空气及部分废气进行均匀预混合，即第一次混合，形成浓混合气，同时进行部分焰前反应；(3)在压缩行程当活塞上行至上止点附近时，控制凸轮机构4打开控制阀3，由于主燃烧室1与预混合室2之间存在较大的压差，主燃烧室1的高温空气迅速冲入预混合室2，与浓混合气进行混合，即第二次混合，且形成部分可燃混合气，并在局部开始着火燃烧。由于预混合室内的温度、压力急剧升高，未燃气体、空气和燃气冲入主燃烧室1，与主燃烧室1内的新鲜空气进行第三次混合，并完成主燃烧。
权利要求
1.一种二甲醚燃料可控预混合气形成方法，其特征在于(1) 在发动机吸气冲程后期或压缩行程初期，控制凸轮机构(4)在回位弹簧(14)作用下关闭控制阀(3)；(2) 关闭控制阀(3)后，将一定量压力为3.0MPa左右的二甲醚通过喷油嘴(5)喷入预混合室(2)，在发动机预混合室(2)和主燃烧室(1)中，二甲醚燃料与空气先后进行三次混合；(3) 在压缩行程当活塞上行至上止点附近时，控制凸轮机构(4)打开控制阀(3)。
全文摘要
本发明是利用二甲醚可控预混合气形成装置来实现的。在发动机吸气冲程后期或压缩行程初期,关闭控制阀,通过喷油嘴将一定量压力为3.0MPa左右的二甲醚喷入预混合室,在压缩行程当活塞上行至上止点附近时,打开控制阀。在发动机预混合室和主燃烧室中,二甲醚先后与空气进行三次混合。通过调节控制阀关闭时刻来限制预混合室中空气量,保证预混合室内的混合气在控制阀打开前不发生着火,解决了均匀浓混合气的制备问题。
文档编号F23D14/46GK1287243SQ0011943
公开日2001年3月14日 申请日期2000年7月11日 优先权日2000年7月11日
发明者黄震, 张光德, 乔信起, 付克阳, 童澄教 申请人:上海交通大学