氢气发动机及燃烧控制方法与流程

本公开属于内燃机，具体涉及一种氢气发动机及燃烧控制方法。

背景技术：

1、在车用发动机或者大缸径的天然气发动机中，稀薄燃烧是公认的提高发动机热效率和降低排放的有效手段，而且在一定的稀释范围内，发动机的热效率逐渐升高。

2、使用氢气作为燃料的氢气发动机，可以拓展稀燃极限，加速燃烧，提高火焰稳定性。但是目前的氢气发动机多是有汽油机或柴油机直接改造而成，使用氢气作为燃料，容易发生爆震，散热损失大，燃烧效率不高。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种氢气发动机及燃烧控制方法，能够降低爆震趋势，提高燃烧效率。

2、本申请第一方面公开了氢气发动机，包括：缸盖，所述缸盖上设置有进气门、出气门、燃料喷嘴及火花塞；缸体，连接于所述缸盖下方，所述缸体内设置有活塞，所述活塞的周侧与所述缸体的内周壁密封贴合，并沿竖向可滑动的设置于所述缸体内；所述缸盖内表面向上凹设以形成第一球面，所述活塞顶面向下凹设以形成第二球面，所述缸盖与所述活塞之间形成燃烧室。

3、在本公开的一种示范性实施例中，所述第二球面对应的半径是第一球面对应的半径的1.2倍～1.5倍。

4、在本公开的一种示范性实施例中，所述第二球面对应的弧度为120度～150度。

5、在本公开的一种示范性实施例中，所述火花塞包括安装于所述缸盖上的火花塞本体、和设置于所述火花塞本体上的多个电极，多个所述电极沿火花塞本体的周向分布，所述电极背离所述火花塞本体的一端伸入所述燃烧室中，并能够在所述电极放电时与所述缸盖内表面形成放电通道。

6、在本公开的一种示范性实施例中，多个所述电极绕所述燃烧室的中轴线均匀分布，以使所述多个电极背离所述火花塞本体的一端与所述缸盖内表面的最短距离相等。

7、在本公开的一种示范性实施例中，所述电极在从上而下的方向上包括依次连接的竖向段、弯折段和水平段，所述竖向段沿竖向延伸并与所述火花塞本体连接，所述弯折段在从上至下的方向上沿逐渐远离所述燃烧室中轴线的方向延伸，所述水平段沿水平延伸。

8、在本公开的一种示范性实施例中，所述电极背离所述火花塞本体的一端与所述缸盖内表面间的最短距离为0.4mm～0.9mm。

9、在本公开的一种示范性实施例中，所述电极数量为4～6个。

10、在本公开的一种示范性实施例中，所述燃烧室表面涂覆有铂涂层。

11、本申请第二方面公开了一种燃烧控制方法，应用于所述氢气发动机，包括：

12、所述进气门控制所述燃烧室内的空气供给量，以及所述燃料喷嘴控制所述燃烧室内的燃料供给量，使所述燃烧室内的过量空气系数大于3，且所述火花塞在所述活塞的曲轴转角处于10°～-3°之间进行点火。

13、本申请方案具有以下有益效果：

14、本申请中通过优化布置燃烧室结构，使缸盖内表面向上凹设形成第一球面，活塞顶面向下凹设形成第二球面，导致燃烧室整体呈球形，在同等表面积下燃烧室容积更大，燃烧室的面容比更小，从而可以减小散热损失及壁面淬熄效应，提高燃烧效率，以及缩短火焰传播距离，降低发生爆震的几率。采用本申请的燃烧控制方法，可以降低燃烧温度，减小氮氧化物的排放。

15、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

16、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种氢气发动机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氢气发动机，其特征在于，所述第二球面对应的半径是第一球面对应的半径的1.2倍～1.5倍。

3.根据权利要求1或2所述的氢气发动机，其特征在于，所述第二球面对应的弧度为120度～150度。

4.根据权利要求1所述的氢气发动机，其特征在于，所述火花塞包括安装于所述缸盖上的火花塞本体、和设置于所述火花塞本体上的多个电极，多个所述电极沿火花塞本体的周向分布，所述电极背离所述火花塞本体的一端伸入所述燃烧室中，并能够在所述电极放电时与所述缸盖内表面形成放电通道。

5.根据权利要求4所述的氢气发动机，其特征在于，多个所述电极绕所述燃烧室的中轴线均匀分布，以使所述多个电极背离所述火花塞本体的一端与所述缸盖内表面的最短距离相等。

6.根据权利要求5所述的氢气发动机，其特征在于，所述电极在从上而下的方向上包括依次连接的竖向段、弯折段和水平段，所述竖向段沿竖向延伸并与所述火花塞本体连接，所述弯折段在从上至下的方向上沿逐渐远离所述燃烧室中轴线的方向延伸，所述水平段沿水平延伸。

7.根据权利要求5或6所述的氢气发动机，其特征在于，所述电极背离所述火花塞本体的一端与所述缸盖内表面间的最短距离为0.4mm～0.9mm。

8.根据权利要求5所述的氢气发动机，其特征在于，所述电极数量为4～6个。

9.根据权利要求1所述的氢气发动机，其特征在于，所述燃烧室表面涂覆有铂涂层。

10.一种燃烧控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1～9中任一项所述氢气发动机，包括：

技术总结本申请公开了一种氢气发动机及燃烧控制方法，其中，氢气发动机包括：缸盖，所述缸盖上设置有进气门、出气门、燃料喷嘴及火花塞；缸体，连接于所述缸盖下方，所述缸体内设置有活塞，所述活塞的周侧与所述缸体的内周壁密封贴合，并沿竖向可滑动的设置于所述缸体内；所述缸盖内表面向上凹设以形成第一球面，所述活塞顶面向下凹设以形成第二球面，所述缸盖与所述活塞之间形成燃烧室。本申请能够降低爆震趋势，提高燃烧效率。技术研发人员：陈泓,张双,杜家坤,吴威龙,江枭枭,李钰怀受保护的技术使用者：广州汽车集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11