本發(fā)明涉及車(chē)輛，尤其涉及氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

1、氫能作為綠色、高效的二次能源，具有單位質(zhì)量熱值高、來(lái)源多樣、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，是推動(dòng)零碳可再生能源大規(guī)模應(yīng)用和多領(lǐng)域深度清潔脫碳的重要載體，也是全球能源技術(shù)革命和轉(zhuǎn)型發(fā)展的重大戰(zhàn)略方向。目前氫氣作為汽車(chē)能源有兩種方式，一種是氫燃料電池，另一種是將氫氣作為燃料供內(nèi)燃機(jī)燃燒，即氫內(nèi)燃機(jī)。氫內(nèi)燃機(jī)不需要貴金屬催化劑并且對(duì)氫氣純度的要求低于氫燃料電池，可以降低燃料使用成本。同時(shí)，氫內(nèi)燃機(jī)的原理與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相似，保留了其主要結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，大部分零部件可以通用，從而大幅降低發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本。未來(lái)，氫內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景將更寬廣，更具成本和推廣優(yōu)勢(shì)。

2、目前氫內(nèi)燃機(jī)多以點(diǎn)燃式為主，由于氫氣體積密度小、點(diǎn)火能力低、著火極限寬等特性，使得進(jìn)氣道噴射氫內(nèi)燃機(jī)容易發(fā)生早燃、回火等異常燃燒現(xiàn)象，為了提高充氣效率和規(guī)避氫氣異常燃燒，氫氣供給方式從進(jìn)氣道噴射改為向缸內(nèi)直噴。氫氣缸內(nèi)直噴雖能有效解決回火問(wèn)題，但存在氫氣與空氣混合時(shí)間短，導(dǎo)致缸內(nèi)混合氣濃度分布不均。缸內(nèi)混合氣的均勻性將影響點(diǎn)火穩(wěn)定性、燃燒充分性和氫氣爆震傾向性。

3、因此，亟需氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：提供氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決相關(guān)技術(shù)中氫氣缸內(nèi)直噴存在氫氣與空氣混合時(shí)間短，導(dǎo)致缸內(nèi)混合氣濃度分布不均，缸內(nèi)混合氣的均勻性將影響點(diǎn)火穩(wěn)定性、燃燒充分性和氫氣爆震傾向性的問(wèn)題。

2、一方面，本發(fā)明提供氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，該氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)包括：

3、缸套，所述缸套內(nèi)設(shè)置有活塞；

4、缸蓋，所述缸蓋設(shè)置于所述缸套的上表面，所述缸套、所述缸蓋和所述活塞圍設(shè)成燃燒室，所述缸蓋設(shè)置有連通所述燃燒室的兩個(gè)進(jìn)氣口和安裝孔，所述缸蓋具有第一基準(zhǔn)面，所述缸套的軸線(xiàn)位于所述第一基準(zhǔn)面，所述安裝孔的軸線(xiàn)位于所述第一基準(zhǔn)面，所述安裝孔與所述缸套的軸線(xiàn)間隔設(shè)置，所述進(jìn)氣口設(shè)置于所述第一基準(zhǔn)面的一側(cè)；

5、進(jìn)氣管，包括切向氣道和螺旋氣道，所述切向氣道和所述螺旋氣道分別與兩個(gè)所述進(jìn)氣口連通；

6、噴氫組件，插設(shè)于所述安裝孔，所述噴氫組件用于向所述燃燒室內(nèi)噴射氫氣。

7、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述噴氫組件包括氫氣噴嘴和導(dǎo)向帽，所述導(dǎo)向帽插設(shè)于所述安裝孔，所述氫氣噴嘴的噴射端插設(shè)于所述導(dǎo)向帽，所述氫氣噴嘴和所述導(dǎo)向帽圍設(shè)成氣腔；

8、所述缸蓋具有第二基準(zhǔn)面，所述缸套的軸線(xiàn)位于所述第二基準(zhǔn)面，所述第一基準(zhǔn)面和所述第二基準(zhǔn)面垂直，所述導(dǎo)向帽設(shè)置有連通所述氣腔和所述燃燒室的導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)與所述第二基準(zhǔn)面呈夾角設(shè)置。

9、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述導(dǎo)向孔設(shè)置有至少兩個(gè)。

10、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述導(dǎo)向孔設(shè)置有三個(gè)且分別為第一導(dǎo)向孔、第二導(dǎo)向孔和第三導(dǎo)向孔，所述第一導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)位于所述第一基準(zhǔn)面，所述第二導(dǎo)向孔和所述第三導(dǎo)向孔對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述第一導(dǎo)向孔的兩側(cè)。

11、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一導(dǎo)向孔和所述第二導(dǎo)向孔之間的間距為a，所述第一導(dǎo)向孔和所述第三導(dǎo)向孔之間的間距為a，a≥0.5mm。

12、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)位于第三基準(zhǔn)面，且所述導(dǎo)向帽的軸線(xiàn)與所述第三基準(zhǔn)面平行，所述第二導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)位于第四基準(zhǔn)面，且所述導(dǎo)向帽的軸線(xiàn)與所述第四基準(zhǔn)面平行，所述第三基準(zhǔn)面和所述第四基準(zhǔn)面呈預(yù)設(shè)夾角α，30°≤α≤50°。

13、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)與所述導(dǎo)向帽的軸線(xiàn)的夾角為β，所述第二導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)與所述導(dǎo)向帽的軸線(xiàn)的夾角為β，所述第三導(dǎo)向孔的軸線(xiàn)與所述導(dǎo)向帽的軸線(xiàn)的夾角為β，40°≤β≤50°。

14、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述缸蓋位于所述第一基準(zhǔn)面的另一側(cè)設(shè)置有兩個(gè)排氣口；

15、還包括排氣管，所述排氣管的一端分別與兩個(gè)所述排氣口連通。

16、作為氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述導(dǎo)向孔與所述燃燒室相對(duì)的一端設(shè)置有倒圓角。

17、另一方面，本發(fā)明提供發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸體和上述任一方案中的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，所述缸套插設(shè)于所述缸體，所述缸蓋與所述缸體的上表面固接。

18、本發(fā)明的有益效果為：

19、本發(fā)明提供氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)，該氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)包括缸套、缸蓋、進(jìn)氣管和噴氫組件，缸套內(nèi)設(shè)置有活塞；缸蓋設(shè)置于缸套的上表面，所缸套、缸蓋和活塞圍設(shè)成燃燒室，缸蓋設(shè)置有連通燃燒室的兩個(gè)進(jìn)氣口和安裝孔，缸蓋具有第一基準(zhǔn)面，缸套的軸線(xiàn)位于第一基準(zhǔn)面，安裝孔的軸線(xiàn)位于第一基準(zhǔn)面，安裝孔與缸套的軸線(xiàn)間隔設(shè)置，進(jìn)氣口設(shè)置于第一基準(zhǔn)面的一側(cè)；進(jìn)氣管包括切向氣道和螺旋氣道，切向氣道和螺旋氣道分別與兩個(gè)進(jìn)氣口連通；噴氫組件插設(shè)于安裝孔，噴氫組件用于向燃燒室內(nèi)噴氫。當(dāng)設(shè)置有該氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)氣管的切向氣道和螺旋氣道分別通過(guò)兩個(gè)進(jìn)氣口向燃燒室內(nèi)輸送空氣，由于兩個(gè)進(jìn)氣口位于第一基準(zhǔn)面的一側(cè)，所以通過(guò)切向氣道和螺旋氣道進(jìn)入燃燒室的空氣繞缸套的軸向形成渦流，此時(shí)，安裝孔的軸線(xiàn)位于第一基準(zhǔn)面，噴氫組件插設(shè)于安裝孔且用于向燃燒室內(nèi)噴氫，空氣的渦流有利于實(shí)現(xiàn)空氣和氫氣的充分混合，最終實(shí)現(xiàn)氫氣與空氣在活塞運(yùn)動(dòng)至上止點(diǎn)之前(點(diǎn)火前)，在燃燒室內(nèi)形成均勻度較高的混合氣。進(jìn)而有效地改善了燃燒室內(nèi)點(diǎn)火穩(wěn)定性差、燃燒充分性差和氫氣爆震傾向性大的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述噴氫組件(5)包括氫氣噴嘴(51)和導(dǎo)向帽(52)，所述導(dǎo)向帽(52)插設(shè)于所述安裝孔(23)，所述氫氣噴嘴(51)的噴射端插設(shè)于所述導(dǎo)向帽(52)，所述氫氣噴嘴(51)和所述導(dǎo)向帽(52)圍設(shè)成氣腔；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向孔設(shè)置有至少兩個(gè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向孔設(shè)置有三個(gè)且分別為第一導(dǎo)向孔(521)、第二導(dǎo)向孔(522)和第三導(dǎo)向孔(523)，所述第一導(dǎo)向孔(521)的軸線(xiàn)位于所述第一基準(zhǔn)面(26)，所述第二導(dǎo)向孔(522)和所述第三導(dǎo)向孔(523)對(duì)稱(chēng)設(shè)置于所述第一導(dǎo)向孔(521)的兩側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)向孔(521)和所述第二導(dǎo)向孔(522)之間的間距為a，所述第一導(dǎo)向孔(521)和所述第三導(dǎo)向孔(523)之間的間距為a，a≥0.5mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)向孔(521)的軸線(xiàn)位于第三基準(zhǔn)面(53)，且所述導(dǎo)向帽(52)的軸線(xiàn)與所述第三基準(zhǔn)面(53)平行，所述第二導(dǎo)向孔(522)的軸線(xiàn)位于第四基準(zhǔn)面(54)，且所述導(dǎo)向帽(52)的軸線(xiàn)與所述第四基準(zhǔn)面(54)平行，所述第三基準(zhǔn)面(53)和所述第四基準(zhǔn)面(54)呈預(yù)設(shè)夾角α，30°≤α≤50°。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導(dǎo)向孔(521)的軸線(xiàn)與所述導(dǎo)向帽(52)的軸線(xiàn)的夾角為β，所述第二導(dǎo)向孔(522)的軸線(xiàn)與所述導(dǎo)向帽(52)的軸線(xiàn)的夾角為β，所述第三導(dǎo)向孔(523)的軸線(xiàn)與所述導(dǎo)向帽(52)的軸線(xiàn)的夾角為β，40°≤β≤50°。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述缸蓋(2)位于所述第一基準(zhǔn)面(26)的另一側(cè)設(shè)置有兩個(gè)排氣口；

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)向孔與所述燃燒室(21)相對(duì)的一端設(shè)置有倒圓角(524)。

10.發(fā)動(dòng)機(jī)，包括缸體和權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)，所述缸套插設(shè)于所述缸體，所述缸蓋(2)與所述缸體的上表面固接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及車(chē)輛技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)，該氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)包括缸套、缸蓋、進(jìn)氣管和噴氫組件，缸套內(nèi)設(shè)置有活塞；缸蓋設(shè)置于缸套的上表面，缸套、缸蓋和活塞圍設(shè)成燃燒室，缸蓋設(shè)置有連通燃燒室的兩個(gè)進(jìn)氣口和安裝孔，缸蓋具有第一基準(zhǔn)面，缸套的軸線(xiàn)位于第一基準(zhǔn)面，安裝孔的軸線(xiàn)位于第一基準(zhǔn)面，安裝孔與缸套的軸線(xiàn)間隔設(shè)置，進(jìn)氣口設(shè)置于第一基準(zhǔn)面的一側(cè)；進(jìn)氣管包括切向氣道和螺旋氣道，切向氣道和螺旋氣道分別與兩個(gè)進(jìn)氣口連通；噴氫組件插設(shè)于安裝孔，噴氫組件用于向燃燒室內(nèi)噴射氫氣。該氫內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)有效地改善了燃燒室內(nèi)點(diǎn)火穩(wěn)定性差、燃燒充分性差和氫氣爆震傾向性大的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：施東曉,楊振國(guó),徐秀華,楊澍,蘭權(quán)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：一汽解放汽車(chē)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19