[0001] 本发明是一种适用于解决高原高寒气候下柴油机冷启动困难的射流火焰辅助着火装置。属于内燃机燃烧领域。

[0002] 我国幅员辽阔，季节跨度大。尤其在冬季，多地平均温度可达-10℃以下，而在东北，内蒙古东北部等地，冬季平均温度更是会达到-25～-35℃之间。在高原高寒地区，柴油机面临着冷启动困难的问题。其主要原因在于在低温状态下，柴油的雾化性能变差并且缸内初始热力学条件不足导致燃烧的不充分。这不仅使得柴油机在冬季启动困难，并且会导致其启动过程中燃油经济性与排放恶化。因此在高原高寒环境下，解决柴油机冷启动问题在于解决燃油雾化与着火问题。

[0003] 柴油雾化不充分与着火的不稳定性，可通过增强燃烧室内部的湍流强度、缸内热力学条件与燃料反应活性解决。传统冷启动的辅助方式采用主燃室内加装金属加热塞充当额外热点促进工质着火或通过进气加热方式。但主燃室混合气量大，单纯依靠加热塞无法迅速提升缸内初始热力学条件与湍流强度，其解决能力有限。而通过进气加热方式能耗较高，在高原高寒地区寒冷气温下电池效率不高，因此效果也不理想。因此本发明提出一种新的柴油机冷启动辅助方式，通过在小体积的预燃室内部用金属加热塞创造高温高压着火环境，进而预燃室内混合工质先行着火喷出射流火焰，用预燃室燃料燃烧获得的热量来提升主燃烧室内热力学条件与湍流强度。

[0004] 根据William P.Attard的相关研究表明，射流火焰有三个作用，分别为增强主燃烧室混合气热力学状态，湍流强度与混合气反应活性。火焰经喷孔喷出的过程中存在部分淬息现象，淬息的火焰中含有大量反应中间产物，这些活性基团可以极大的促进主燃烧室混合气的燃烧。因此通过射流火焰可以强化在冷启动工况下主燃烧室内部燃油混合程度与缸内热力学条件，并提升主燃烧室内部工质的反应活性。从而使得在高原高寒气候下柴油机冷启动困难的问题得到解决。

[0021] 下面结合附图与本专利涉及的具体实例之一来对本发明专利作具体的描述：

[0022] 如图1所示，本发明的用于柴油机冷启动的射流火焰辅助着火装置,包括喷油器1，小型预燃室主体2，预燃室密封圈3，预燃室喷嘴压紧件4，预燃室喷嘴5，喷嘴密封圈6，金属加热塞8。

[0023] 本发明通过小体积预燃室与加热塞配合实现预燃室内部燃料混合气的良好雾化与可靠压缩着火。预燃室内部燃料着火喷出火焰进而为主燃烧室混合气创造合适的雾化与着火条件。从而使得发动机在高原高寒地区实现可靠的冷启动。

[0024] 首先将预燃室喷油器1与金属加热塞8安装在小型预燃室主体2上，随后将预燃室喷嘴5通过喷嘴压紧件4压紧在小型预燃室主体2上，预燃室的密封通过预燃室密封圈3实现。所述的预燃室喷油器1为单孔喷油器，且喷射方向朝向金属加热塞8，如图1所示。

[0025] 最后将整体结构通过预燃室喷嘴5上的螺纹拧紧在气缸盖上。喷嘴为侧置并且位于进气门13一侧。喷嘴为多孔结构，如图2所示。喷嘴5与气缸盖之间的密封通过喷嘴密封圈6实现。金属密封圈为铜制,利用铜所具有的良好的延展性,在发生轻微变形时刻实现密封，如喷嘴5的喷射方向不垂直于活塞运动方向则通过增加或减少喷嘴密封圈6的数量以调整喷嘴5的旋入角度从而改变喷孔的喷射方向。

[0026] 控制策略：

[0027] 一、冷启动工况：首先控制金属加热塞8预热使其达到工作温度。随后在发动机压缩行程活塞运行到上止点之前30-40°之间(具体根据不同发动机参数进行标定)预燃室喷油器1喷油，预燃室喷油方向朝向金属加热塞8。并根据预燃室容积确定预燃室内部喷油量，控制预燃室内部过量空气系数为0.8-1.0之间。

[0028] 如图3所示，由于金属加热塞8的加热作用，因此预燃室内部会首先着火，随后由小孔喷出多束射流火焰，提升主燃烧室温度，压力和湍流强度。如图4所示，第二步主燃烧室喷油器14在活塞上止点前20-30°之间开始喷油(具体根据不同发动机参数进行标定)，由于主燃烧室初始温度与压力已经合适，因此主燃烧室喷油即可着火。待柴油机运行稳定后，预燃室喷油器1与金属加热塞8停止工作。

[0029] 二、正常工况：正常工况即只有主燃室喷油器14工作，预燃室金属加热塞8不工作，预燃室喷油器1不喷油。

[0030] 综上，本发明专利通过向柴油机主燃烧室引入射流火焰来提升主燃烧室热力学条件与湍流强度。由于射流火焰的主要能量来自于燃油燃烧，因此对电池要求不高，系统可靠性更高，且冷启动的稳定性也更好。