[发明专利]活塞式航空重油发动机的预燃室射流火焰点火燃烧系统

说明书

本发明涉及一种活塞式航空重油发动机的预燃室射流火焰点火燃烧系统，用于包括主燃烧室、进气道、在进气道内设置的喷油器和预燃室部件，主燃烧室是由活塞顶面、缸套、进气门、排气门以及缸盖所围成的空间，预燃室部件设置在主燃烧室周边，在主燃烧室靠近排气门一侧的燃烧室末端设置有启动辅助火花塞；预燃室部件包括预燃室外壳和预燃室火花塞，预燃室外壳与预燃室火花塞之间密封，预燃室外壳内壁与预燃室火花塞下端面合围形成相对独立的预燃室，射流喷孔贯穿预燃室外壳的底部，将预燃室与主燃烧室连通。本发明可以提高活塞式航空重油发动机的启动性能和燃油经济性。

技术领域

本发明属于活塞式航空发动机领域，涉及一种活塞式航空发动机。

背景技术

传统的活塞式航空发动机以点燃式汽油发动机为主，具有技术成熟，生产成本低，燃油经济性好，使用成本低等优点，仍然广泛作为通用航空及无人机动力设备使用，特别是作为军用无人机动力依然被广泛使用。由于存储使用的安全性及后勤保障简便性方面的考虑，在军用燃料领域出现了燃料重油化和单一化的趋势。在活塞式航空发动机领域，重油主要指平均分子质量比汽油更大的航空煤油。以闪点高、安全性好的航空煤油燃料取代闪点低、易挥发、易失火、安全性差的航空汽油燃料成为活塞式航空发动机研究领域的一个重要课题。

然而航空煤油与航空汽油的性质有很大的差异，其粘性比汽油高、饱和蒸汽压低，蒸发雾化比较困难，燃烧稳定性差，并且航空煤油自燃温度低，燃烧速率慢，这些特性导致航空煤油在使用与汽油发动机相同的火花塞点燃燃烧模式时具有严重的爆震倾向，从而导致发动机的爆震极限大大降低，发动机动力性与经济性恶化。

因此想要基于活塞式航空汽油发动机开发能够燃烧航空煤油的活塞式航空重油发动机，需要对发动机的燃烧系统进行重新设计，以适应航空煤油蒸发雾化困难，自然温度低，燃烧速度慢，热效率低，容易爆震的特性。

预燃室被证明具有一定的加强火焰传播过程，加快燃烧速度的作用，因此有已经有一些研究将预燃室应用在稀燃发动机之中，来拓展发动机的稀薄燃烧极限。但还没有相关研究将其引入活塞式航空重油发动机，用来解决航空煤油燃烧速度低，热效率低，爆震倾向严重的问题。

如何利用好预燃室加速燃烧的特性，同时考虑航空煤蒸发雾化困难的特点，开发出适合活塞式航空重油发动机的燃烧系统，是本发明要解决的主要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种预燃室射流火焰点火燃烧系统，适用于活塞式航空重油发动机，也可用在其他应用场合。技术要点如下：

一种活塞式航空重油发动机的预燃室射流火焰点火燃烧系统，用于包括主燃烧室、进气道、在进气道内设置的喷油器和预燃室部件，主燃烧室是由活塞顶面、缸套、进气门、排气门以及缸盖所围成的空间，其特征在于，预燃室部件设置在主燃烧室周边，在主燃烧室靠近排气门一侧的燃烧室末端设置有启动辅助火花塞；预燃室部件包括预燃室外壳和预燃室火花塞，预燃室外壳与预燃室火花塞之间密封，预燃室外壳内壁与预燃室火花塞下端面合围形成相对独立的燃烧室，射流喷孔贯穿预燃室外壳的底部，将预燃室与主燃烧室连通。

预燃室的体积为2-5mL。射流喷孔的直径为1-2mm。射流喷孔数量与喷孔方向根据燃烧室形状及预燃室安装位置决定，原则是使得射流火焰尽可能达到燃烧室的末端。所述的喷油器为电控高压喷油器。

以射流火焰点火取代传统火花塞点火，可以极大地提高活塞式航空发动机燃烧航空煤油的火焰发展速度及燃烧稳定性，降低发动机的爆震倾向，显著恢复活塞式航空重油发动机的动力性与经济性；并且该预燃室结构简单、重量轻，能够十分简便地应用在现有的点燃式航空活塞发动机中。该燃烧系统引入的启动辅助火花塞和电控高压喷油器，可以有效地应对航空煤油蒸发雾化困难的问题，提高活塞式航空重油发动机的启动性能和燃油经济性。

附图说明

图1燃烧室布置示意图

图2预燃室部件详细结构示意图