一种装配可变开度环形出口预燃室的内燃机及其控制方法
本发明的目的在于提供一种装配可变开度环形出口预燃室的内燃机及其控制方法，内燃机包括主燃室和预燃室，主燃室内装配有主燃料喷射器，预燃室内装配有点燃燃料喷射器、火花塞、电磁阀控制器和柱塞。柱塞与预燃室下部分构成可变开度的环形出口，通过环形出口连通预燃室与主燃室。柱塞的运动通过电磁阀控制器控制，电磁线圈通电，电磁力大于复位弹簧预紧力，柱塞下移，环形出口开度增加，通过电磁线圈电流控制柱塞运动升程。本发明分别提供了四冲程内燃机和二冲程内燃机的控制方法，实现预燃室内的稳定可控当量比、实现预燃室内高效充分换气过程、以及主燃室内最佳的射流引燃过程。
发明专利
CN202311524050.5
2023-11-16
CN117386501A
2024-01-12
F02B19/00(2006.01)
哈尔滨工程大学
礼博;毛运涛;范立云;魏云鹏;李美斯;谭巍;董伟杰
150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号
黑龙江;23
1.一种装配可变开度环形出口预燃室的内燃机，其特征是：包括气缸壁（2）、气缸盖（1）、活塞（3），活塞（3）安装在气缸壁（2）里，气缸盖（1）安装在气缸壁（2）上方，气缸壁（2）、气缸盖（1）、活塞（3）形成主燃室（4），气缸盖（1）里设置进气门（5）、排气门（6）、主燃料喷射器（7）、电磁阀控制式可变开度环形出口预燃室（8）； 所述电磁阀控制式可变开度环形出口预燃室（8）包括预燃室上部分（802）、预燃室下部分（801）、点燃燃料喷射器（804）、火花塞（805）、柱塞（806）、电磁阀上阀体（812）、电磁阀下阀体（811）、动衔铁（807），预燃室上部分（802）安装在预燃室下部分（801）上方，二者形成预燃室（803），电磁阀上阀体（812）安装在电磁阀下阀体（811）上方，电磁阀下阀体（811）的底部位于预燃室上部分（802）里，电磁阀下阀体（811）里电磁线圈（810），柱塞（806）的上部位于电磁线圈（810）里并套有复位弹簧（809），柱塞（806）的顶部与电磁阀上阀体（812）之间设置动衔铁（807），柱塞（806）的中部穿过预燃室上部分（802），柱塞（806）的底部穿过预燃室（803）并预燃室下部分（801）配合，点燃燃料喷射器（804）和火花塞（805）分别安装在预燃室上部分（802）里。 2.根据权利要求1所述的一种装配可变开度环形出口预燃室的内燃机，其特征是：初始状态下，电磁线圈（810）不通电，复位弹簧（809）顶起柱塞（806），柱塞（806）与预燃室下部分（801）贴合，使得预燃室（803）形成独立封闭空间。 3.根据权利要求1所述的一种装配可变开度环形出口预燃室的内燃机，其特征是：工作状态下，电磁线圈（810）通电后，动衔铁（807）在电磁力作用下，克服复位弹簧（809）的弹簧力，进而下移，带动柱塞（806）同时向下运动，柱塞（806）与预燃室下部分（801）之间形成环形出口，使得预燃室（803）与主燃室（4）之间连通，通过调整电磁线圈（810）的电流大小调整电磁力，进而控制环形出口的开度。 4.一种装配可变开度环形出口预燃室的内燃机控制方法，其特征是：当内燃机为四冲程内燃机时，活塞（3）向下运动，通过电磁阀控制器，控制预燃室柱塞（806）与预燃室下部分（801）之间形成环形出口的开度达到最大值，预燃室（803）与主燃室（4）通过最大开度的环形出口连通，内燃机上一个工作循环预燃室（803）内产生的燃烧废气排入主燃室（4），通过最大环形出口开度保证预燃室（803）内最佳换气效果； 压缩冲程：活塞（3）向上运动，预燃室柱塞（806）与预燃室下部分（801）之间形成环形出口的开度仍然保持最大开度，预燃室（803）内进入空气，以此对预燃室（803）内进行充分换气过程，在进气或压缩冲程内，通过主燃料喷射器（7）向燃烧室（4）内喷射燃料，在主燃室（4）内形成可燃混合气，通过点燃燃料喷射器（804）向预燃室（803）内喷入燃料，预燃室（803）内混合气达到设计当量比后，电磁线圈（810）不通电，复位弹簧（809）顶起柱塞（806），柱塞（806）与预燃室下部分（801）贴合，使得预燃室（803）形成独立封闭空间，保证主燃室（4）内的气体不再进入预燃室（803）内，即预燃室（803）内燃料与空气的混合比例保持不变，为最佳点火比例； 膨胀做功冲程：即在压缩上止点附近，控制火花塞（805）放电点火，点燃预燃室（803）内的混合气，预燃室（803）内燃烧后的压力接近最大值时，通过电磁阀控制器，控制预燃室柱塞（806）与预燃室下部分（801）之间形成环形出口的开度达到预设值，使预燃室（803）内燃烧后产生的高温高活性产物通过环形出口喷入主燃室（4）内，进而引燃主燃室（4）内的主燃料与空气的混合气，主燃室（4）内发生大范围快速燃烧，气体膨胀推动活塞（3）向下运动并对外做功。 5.一种装配可变开度环形出口预燃室的内燃机控制方法，其特征是：当内燃机为二冲程内燃机时： 扫气过程：通过电磁阀控制器，控制预燃室柱塞（806）与预燃室下部分（801）之间形成环形出口的开度达到最大值，预燃室（803）与主燃室（4）通过最大开度的环形出口连通，通过气流作用促进预燃室（803）内燃烧废气排入主燃室（4）内，进行预燃室（803）内的扫气过程。 压缩过程：活塞（3）向上运动，预燃室柱塞（806）与预燃室下部分（801）之间形成环形出口的开度仍然保持最大开度，预燃室（803）内进入新鲜空气，以此对预燃室内进行换气过程，在压缩冲程内，通过主燃料喷射器（7）向燃烧室（4）内喷射燃料，在主燃室（4）内形成可燃混合气。通过点燃燃料喷射器（804）向预燃室（803）内喷入燃料，预燃室（803）内混合气达到设计当量比后，电磁线圈（810）不通电，复位弹簧（809）顶起柱塞（806），柱塞（806）与预燃室下部分（801）贴合，使得预燃室（803）形成独立封闭空间，保证主燃室（4）内的气体不再进入预燃室（803）内，即预燃室（803）内燃料与空气的混合比例保持不变，为最佳点火比例； 膨胀做功冲程：在压缩上止点附近，控制火花塞（805）放电点火，点燃预燃室（803）内的混合气，预燃室（803）内燃烧后的压力接近最大值时，通过电磁阀控制器，控制预燃室柱塞（806）与预燃室下部分（801）之间形成环形出口的开度达到预设值，使预燃室（803）内燃烧后产生的高温高活性产物通过环形出口喷入主燃室（4）内，进而引燃主燃室（4）内的主燃料与空气的混合气，主燃室（4）内发生大范围快速燃烧，气体膨胀推动活塞（3）向下运动并对外做功。