一种点燃式重油发动机燃烧系统及点燃式重油发动机的制作方法

1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种点燃式重油发动机燃烧系统及点燃式重油发动机。


背景技术：

2.目前，在重油发动机基于汽油活塞发动机改制时，通常继承汽油发动机燃烧系统所采用的中心对称燃烧室以及单火花塞点火装置，高压缩比。
3.现有技术中，点燃重油发动机燃烧系统基本采用中心对称的燃烧室，以及单火花塞，高压缩比，固定式预热塞结构实现重油发动机燃烧系统的工作。
4.采用传统的汽油机燃烧系统的重油发动机中，由于重油发动机所采用的重油具有不易挥发、雾化效果差、辛烷值低等特点，重油与空气的混合速度低，容易导致燃烧慢、发动机失火(即，发动机打不着火)等情况的发生，使得重油发动机燃料燃烧效果不佳。
5.尤其是在高寒地区执行任务的飞行器的航空重油发动机，由于环境温度低，发动机燃烧系统不但起动点火更加困难，更容易因重油粘度大、雾化不充分而使燃烧室油气燃烧不充分，导致重油发动机不能满足即时起飞需要，重油发动机在飞行过程中工作效率较低。
6.航空用重油发动机燃烧系统急需解决由于重油燃料引起的上述缸内燃烧问题。


技术实现要素：

7.鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种点燃式重油发动机燃烧系统及点燃式重油发动机，用以解决重油雾化效果差、不利于油气混合，导致燃烧室燃烧效率低、重油发动机飞行性能差的技术问题。
8.本发明通过如下技术方案实现：
9.一种点燃式重油发动机燃烧系统，包括机体部件、传感器部件和机体控制部件；所述机体部件包括缸盖组件和燃油夹气喷射组件；所述缸盖组件包括缸盖体，所述缸盖体上设置有可调位预热塞；所述燃油夹气喷射组件包括加热体；所述传感器部件包括进气温度传感器和曲轴转速传感器；所述机体控制部件能够接收并存储所述进气温度传感器采集的温度值和所述曲轴转速传感器采集的曲轴转速值并向所述加热体和可调位预热塞发出控制指令。
10.进一步的，所述缸盖体设置有燃烧室，所述可调位预热塞活动连接在所述缸盖体上。
11.进一步的，所述进气温度传感器设置在所述点燃式重油发动机的进气管管路上；所述机体控制部件根据所述温度值，向所述加热体发出加热控制指令以及向可调位预热塞发出进入所述燃烧室并加热的控制指令。
12.进一步的，所述曲轴转速传感器设置在所述点燃式重油发动机的曲轴处；所述机体控制部件根据所述曲轴转速值，向所述加热体发出停止加热控制指令以及向可调位预热
塞发出退出所述燃烧室并停止加热的控制指令。
13.进一步的，所述燃油夹气喷射组件包括夹气块和夹气喷射单元；所述夹气块上设置有喷油器通道和高压气稳压轨道；所述加热体设置在高压气稳压轨道内；所述夹气喷射单元设置在喷油器通道内。
14.进一步的，所述夹气喷射单元包括第一旋流器、第二旋流器和旋流器胶圈；所述旋流器胶圈设置在所述第一旋流器和第二旋流器之间。
15.进一步的，所述缸盖体上设置有缸盖喷油嘴和火花塞；2个所述火花塞径向对称设置在所述缸盖喷油嘴两侧180
°
的范围内；所述可调位预热塞设置在缸盖喷油嘴侧边。
16.进一步的，所述缸盖喷油嘴设置在相对发动机中心偏向进气口的方位，形成偏置的燃烧室。
17.进一步的，2个所述火花塞的点火位置相隔20
°
。
18.进一步的，所述机体控制部件包括电子控制单元，所述电子控制单元内置有控制策略软件单元，能够对所述可调位预热塞和加热体进行同时综合调控。
19.一种点燃式重油发动机，包括所述点燃式重油发动机燃烧系统。
20.进一步的，所述点燃式重油发动机的控制部件还包括线束、继电器、执行器；所述传感器部件还包括爆震传感器和排气氧传感器。
21.进一步的，所述爆震传感器连接在缸盖体上，所述排气氧传感器设置在发动机排气管上。
22.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果：
23.本发明的点燃式重油发动机燃烧系统能够通过机体控制部件中内置有控制策略的电子控制单元，控制可调位预热塞和加热体对重油发动机进行加热状态下的二次雾化过程，明显提升了重油雾化效果。
24.上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
25.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
26.图1为本发明的点燃式重油发动机燃烧系统工作示意图；
27.图2为本发明的机体部件结构示意图；
28.图3为本发明的燃油夹气喷射组件整体结构示意图一；
29.图4为本发明的燃油夹气喷射组件整体结构示意图二；
30.图5为本发明的夹气喷射单元整体结构示意图；
31.图6为本发明的第一旋流器整体结构示意图；
32.图7为本发明的第二旋流器整体结构示意图；
33.图8为本发明的喷油器整体结构示意图；
34.图9为本发明的缸盖整体结构示意图；
35.图10为图9的仰视图；
36.图11为图9中a-a方向的剖视图；
37.图12为本发明可调位预热塞整体结构示意图；
38.图13为图12沿轴线剖切示意图；
39.图14为本发明高压气出气嘴结构示意图；
40.图15为本发明偏置燃烧室与中心燃烧室湍流强度对比图。
41.附图标记：
42.1.缸体组件；2.缸盖组件；21.缸盖体；211.缸盖混合气喷嘴安装孔；22.火花塞；221.进气侧火花塞；222.排气侧火花塞；23.可调位预热塞；231.预热体；2311.预热体密封安装台；232.预热塞座；233.密封罩；234.可调位预热塞加热电线；235.电磁圈通电线；236.电磁圈；237.弹簧；238.电磁铁；3.燃油夹气喷射组件；31.夹气块；32.压缩气进夹气块进气口；33.通气胶管；34.调压块；35.燃油压力调节阀；36.空气压力调节阀；37.喷油嘴；38.空气辅助喷嘴；39.加热体；310.高压气稳压轨道；311.高压气稳压轨道第一封堵；312.压缩气进高压气稳压轨道通道；313.旋流器组件进气口；314.高压气出气嘴；3141.高压气出口；3142.高压气出气嘴连接孔；315.夹气喷射单元；3151.第一旋流器；31511.高压油气混合区；31512.第一旋流器高压气进气口；3152.第二旋流器；31521.第二旋流器进气口；31522.第二旋流器混合气气流通道；31523.混合油气出口；31524.导气坡；3153.旋流器胶圈；316.压缩器进空气压力调节阀通道；317.喷油器；3171.高压油轨进配油器燃油输入口；3172.喷油器输出端；318.高压油进夹气块进油口；319.燃油压力调节阀与高压油轨通道；320.夹气块内高压油轨；4.燃烧室；5.挤流区；6.爆震传感器。
具体实施方式
43.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
44.下面结合图1-图15，更具体地描述本发明的技术方案。
45.本发明实施例以能够执行高寒地区飞行任务的飞行用双缸航空用重油发动机为例。该双缸航空用重油发动机设置有2个燃烧区。
46.实施例1
47.一种点燃式重油发动机燃烧系统。
48.如图1所示，本实施例1的点燃式重油发动机燃烧系统包括机体部件、传感器部件和机体控制部件。
49.如图2所示，机体部件包括依次连接的缸体组件1、缸盖组件2和燃油夹气喷射组件3。
50.如图11所示，缸体组件1和缸盖组件2通过螺栓连接，形成结合面。该结合面在缸盖组件2一侧形成位于发动机中心处的燃烧区，燃烧区包括燃烧室4和燃烧室4周边的挤流区5。
51.缸盖组件2包括缸盖体21、火花塞22和可调位预热塞23。缸盖体21上在燃烧室4的中心位置或附近位置设置有缸盖混合气喷嘴安装孔211，缸盖混合气喷嘴安装孔211周边设置有火花塞孔和预热塞孔。缸盖混合气喷嘴安装孔211处密封连接有缸盖混合气喷嘴。预热
塞孔处安装有可调位预热塞23。
52.结合图3和图4所示，燃油夹气喷射组件3中包括夹气块31。夹气块31上设置有高压气稳压轨道310。高压气稳压轨道310内设置有加热体39。
53.点燃式重油发动机燃烧系统的传感器部件包括气温度传感器、曲轴转速传感器。
54.点燃式重油发动机燃烧系统的机体控制部件包括电子控制单元(ecu)和继电器等。
55.传感器部件的各传感器连接电子控制单元，电子控制单元通过各继电器分别电连接加热体39和可调位预热塞23。
56.电子控制单元内置控制策略软件和数据库，结合各传感器传输的各种重油发动机运行工况，向执行元件发出指令，使得重油发动机燃烧系统工作满足设计要求。
57.下面，介绍本实施例1的点燃式重油发动机燃烧系统的传感器部件：
58.首先，介绍本实施例1传感器部件的进气温度传感器。
59.本实施例1在重油发动机进气管路上设置有进气温度传感器，具体位于进气歧管上。
60.针对燃料油为重油的发动机说，其正常冷起动需要重油以一定空油比充分混合且雾化，同时要求进入燃烧室4的混合油气达到预置的发动机冷起动温度设定参数。不论是混合油气的雾化还是在燃烧室4内的混合油气能够着车点火，都需要提升混合油气的温度。
61.重油发动机的机体控制部件设置有重油发动机各个预设参数，其中包括预设的重油发动机的冷起动时所需的混合油气温度值。
62.进气温度传感器用以采集进气歧管上的温度值。该进气温度传感器电连接机体控制部件中的电子控制单元(ecu)，并将该温度值传输给ecu。ecu通过内置控制软件以及预置的发动机冷起动温度设定参数，判断进入燃烧室4的混合油气的温度是否达到着车点火温度，并根据控制策略下达相应的控制指令。
63.本实施例1中，当进气温度传感器所采集的进气歧管上的温度小于等于10℃时，机体控制部件将冷起动执行对混合油气温度的控制策略。
64.具体的，本实施例1采用分布式二次的油气混合加温技术，设置有2个提升混合油气温度的加热单元。
65.首先，在燃油夹气喷射组件3设置有加热体39，通过对加热体39加热，对进行油气混合前的新鲜空气进行空气预热，使得在预热后的空气进入燃油夹气喷射组件3后能与高压油进行很好的混合和雾化，完成第一次预混油气加热。
66.其次，在缸盖体21上设置有可调位预热塞23
67.来的温度数据，发出两路控制指令。可调位预热塞23。被加热的可调位预热塞23的预热体231被调位进入冷起动状态下的燃烧室4，预热体231对进入燃烧室4内混合油气进行加热，以便加速燃烧室4内的油气雾化程度，并使得油气温度尽快达到着车点火的温度，提高了飞行器即时起飞的速度。
68.具体的，执行高海拔任务的飞行器冷起动出发的地点温度低。重油发动机在冷起动之初，空气和燃油温度低于重油发动机冷起动所需的混合油气温度值。
69.燃油箱控制部件的电子控制ecu单元根据进气温度传感器而
70.第一路指令为：燃油箱控制部件的ecu通过电子指令控制第一预热继电器闭合连
接，使得加热体39被加热，通过加热体39加热后的新鲜空气进入夹气喷射单元315，同高压气进行混合，完成第一次油气预混。由于新鲜空气被加热，第一次油气预混后的混合油气温度及雾化效果明显提升，并送入发动机喷油嘴。
71.第二路指令包括两个，一个是燃油箱控制部件的ecu通过电子指令控制位置继电器闭合连接，使得可调位预热塞23的预热体231产生位移，进入冷起动状态下的燃烧室4；二是燃油箱控制部件的ecu通过电子指令控制第二预热继电闭合连接，使得预热体231对进入燃烧室4内混合油气进行加热，以便加速燃烧室4内的油气雾化程度，并使得油气温度尽快达到重油发动机的冷起动温度。
72.重油发动机正常冷起动后，进气温度传感器继续对进入燃烧室4的气体温度进行监测，用以对重油发动机喷射油气的相关参数进行控制。
73.机体控制部件中电子控制单元内置的控制策略软件单元，能够对可调位预热塞23和加热体39进行同时综合调控，以匹配优化调位预热塞23和加热体39的加热时长和时刻，实现点燃式重油发动机燃烧系统的加热过程节约有效。
74.然后，介绍本实施例1传感器部件的曲轴转速传感器。
75.本实施例1传感器部件的曲轴转速传感器设置在缸体上，具体位于重油发动机输出端与冷起动盘齿盘的连接处，用以采集冷起动盘齿盘的单位时间的旋转角度，以表征重油发动机曲轴转速的大小。该重油曲轴转速传感器所采集的旋转角速度传输给机体控制部件中的ecu，ecu能够通过该旋转角速度值，判断重油发动机是否进入正常运转状态。
76.当重油发动机点火后重油发动机曲轴旋转角速度值达到预设值，重油发动机进入正常运转状态。燃油箱控制部件的ecu将通过电子指令控制第一预热继电器打开，使得加热体39断电而停止加热。燃油箱控制部件的ecu还将通过电子指令控制第二预热继电器打开，使得可调位预热塞23的预热体231断电而停止加热，并同时通过电子指令控制位置继电器打开，使得可调位预热塞23的预热体231产生位移，退出正常运转状态下的燃烧室4。
77.本实施例1通过设定冷起动状态下二次加热，明显提升了重油发动机冷起动过程中燃烧室4外油气预混合以及燃烧室4内油气二次混合的雾化效果，使得燃烧室4内的混合油气迅速达到点火温度。提升了重油发动机的冷起动速度。同时，可调位预热塞23的预热体231深入燃烧室4能提升对燃烧室4内的油气加热效率，可调位预热塞23的预热体231在加热完成后退出燃烧室4，不侵占燃烧室4内油气爆炸的有效空间，有利于提高缸内燃烧效率。
78.下面，介绍本实施例1的点燃式重油发动机燃烧系统的机体部件：
79.如图2所示，本实施例1的点燃式重油发动机机体部件包括依次连接的缸体组件1、缸盖组件2和燃油夹气喷射组件3。
80.如图11所示，缸体组件1和缸盖组件2通过螺栓连接，形成结合面。该结合面在缸盖组件2一侧形成位于发动机中心处的燃烧区，燃烧区包括燃烧室4和燃烧室4周边的挤流区5。
81.如图9所示，缸盖组件2包括缸盖体21、火花塞22和可调位预热塞23。缸盖体21上的燃烧室4的中心位置或附近位置设置有缸盖混合气喷嘴安装孔211，缸盖混合气喷嘴安装孔211周边设置有火花塞孔和预热塞孔。缸盖混合气喷嘴安装孔211处密封连接有缸盖混合气喷嘴。
82.本实施例1的双缸发动机的缸盖体21上并列设置有2个燃烧区，每个燃烧区处设置
有2个点火装置安装位和一个可调位预热塞安装位，具体为，2个火花塞孔和一个预热塞孔。火花塞孔处密封连接有火花塞22，分别为进气侧火花塞221和排气侧火花塞222；预热塞孔处密封连接有可调位预热塞23。
83.相对于汽油机单火花塞，本发明的双火花塞设置，能克服重油燃点高、不易被点燃的技术问题，降低了因火花塞失火即，火花塞打不着火导致动力丢失的风险。
84.优选的，2个火花塞22为分步点火。具体到本实施例1，2个火花塞22设置在上止点前20
°
ca-40
°
ca曲轴转角单位，相间20
°
。排气侧火花塞222首先点火，进气侧火花塞221相对于排气侧火花塞222在间隔20
°
ca曲轴转角单位后点火。该设置可以使得缸内燃烧火焰前锋面能在更短时间内快速充满整个燃烧室4。该设置能缩短燃烧室内火焰传播的时间，有效降低发动机爆震发生的几率。
85.进一步优选的，火花塞22采用高能火花塞，具体为100mj高能火花塞。100mj高能火花塞能提高单次点火的成功率，提升发动机的可靠性。
86.提升重油发动机的功率输出；2个高能火花塞点火降低了火花塞失火的风险，提升发动机运转的可靠性。
87.进一步优选的，2个火花塞22径向对称设置在缸盖喷油嘴两侧180
°
的范围内，该设置能够使得火花塞22尽可能接近缸盖喷油嘴，有利于提高发动机点火成功概率。具体的，燃烧室4为类半球体形状，挤流区5为环绕燃烧室4狭长的类环形回转体区域。
88.进一步优选的，2个火花塞22布置在小于或等于180
°
的范围内，可调位预热塞23设置在该范围能。可调位预热塞23的位置设置能够使得加热油气有效接近火花塞22布，提高加热效率。
89.如图10所示，类半球体形状的燃烧室4上背离缸体组件1的上方所设置的缸盖混合气喷嘴安装孔211中心位置b相对于发动机中心位置c偏置设置，具体为偏向进气侧，偏移量为h。h值的确定依据燃烧室4的湍流最大定位点。
90.缸盖混合气喷嘴安装孔211中心相对发动机中心偏向温度较低的进气侧，能够有效增加温度较高排气侧的空间，使得燃烧室4的有效油气混合与燃烧空间相对增大，以增加发动机的输出动力。
91.同时，偏置燃烧室4结合与活塞顶面之间预留的挤流区5空间，并配合2个高能的火花塞22点火，能够有效提高发动机气缸内的燃烧效率。
92.优选的，本实施例1将缸盖混合气喷嘴安装孔211中心相对发动机中心偏偏置7.5mm，并结合压缩比优化燃烧室形状，利用气缸内挤流区5中空气向燃烧室4中心的运动，增强气缸内气体的湍流强度。
93.图15示出了试验得出的本发明偏置燃烧室和其他结构相同的中心燃烧室湍流强度对比图。可见，通过偏置燃烧室，本发明的燃烧室4的湍流动能明显增强，有利于提高火焰传播速度和油气燃烧效率，使得燃油经济性好，油耗明显降低。
94.另外，燃烧室4向进气侧偏移，能够有效降低高温区域火焰自燃传递到燃烧室4中心的距离，从而降低发动机爆震的倾向。
95.本实施例1中，优选的，通过缸盖体21的结构设计，增大图11所示的燃烧室4的容积，达到降低压缩比的目的。
96.具体到本实施例1，优化后的缸盖体21优化容积前压缩比12.2，优化容积后压缩比
降低至8.6，压缩比减小29.5％。降低压缩比有利于降低在发动机大负荷下爆震情况的发生，从而增加了缸盖混合气喷嘴喷射入燃烧室4的喷油量，提高了发动机功率输出。具体到本实施例1，降低压缩比后发动机功率输出提高57％。
97.如图9和图10所示，缸盖体21上还连接有可调位预热塞23。
98.如图12和图13所示，具体的，可调位预热塞23包括预热体231、预热塞座232、密封罩233、电磁圈236、弹簧237和电磁铁238。
99.其中，密封罩233为套筒结构，电磁铁238置于密封罩233的筒底位置，密封罩233的开口部密封连接在预热塞座232上。
100.其中，电磁圈236通过电磁圈通电线235可控通电，预热体231通过可调位预热塞加热电线可控通电。
101.其中，预热塞座232包括预热塞台座和两端设置的连接杆，
102.预热塞座232包括预热塞台座，预热塞台座第一端面上设置有台座第一连接杆，预热塞台座第二端面上设置有台座第二连接杆；台座第一连接杆连接预热塞孔；台座第二连接杆连接电磁圈236；台座第二连接杆端头处设置台座阶梯轴，弹簧237限位连接台座阶梯轴，弹簧237整体位于密封罩233内，并限位在电磁圈236和电磁铁238之间。
103.其中，预热体231为杆件，通过可调位预热塞加热电线234加电，预热体231中部设置有预热体密封安装台2311。预热体密封安装台2311双向设置锥台，分别用于密封连接缸盖体21和预热塞座232。预热塞座232设置有贯通的预热塞座中心孔。
104.具体的，预热体231的第一端深入燃烧室4，并于预热体密封安装台2311第一侧锥面匹配连接在缸盖体21的预热塞孔处所设置的阶梯轴孔的锥面处，形成和缸盖体21的密封面。
105.预热体231的第二端穿插并通过预热塞座中心孔中，进入密封罩233内。预热体231在预热体密封安装台2311第二侧锥面和预热塞座232密封连接，形成和预热塞座232的密封面。
106.预热体231第二端与电磁铁238连接。预热体231通过预热塞座中心孔活动连接在预热塞座232上。
107.其中，预热塞座232为带有中心孔的阶梯轴结构，中部的预热塞座台座的两个轴端分别为连接缸盖体21和密封罩233的定位面。预热塞座台座两端的轴端均设置有螺杆，分别为预热塞座第一螺杆和预热塞座第二螺杆。
108.预热塞座第一螺杆通过螺旋密封连接在缸盖体21的预热塞孔最外部的螺孔处；预热塞座第二螺杆螺旋连接电磁圈236的内孔，使得电磁圈236连接在预热塞座第二螺杆根部，靠紧预热塞座台座。电磁圈236整体位于密封罩233内。预热塞座232、电磁圈236和密封罩233相对于缸盖体21位置固定。
109.其中，弹簧237第一端面位于电磁铁238端面，弹簧237第二端位于预热塞座第二轴端；预热体第二端穿插过弹簧237的内圈。弹簧237限位连接在电磁圈236和电磁铁238之间；。
110.电磁圈236通电产生磁力后，吸引电磁铁238沿密封罩233轴向位移，电磁铁238带动预热体231向燃烧室4内移动，预热体231加电产生热量，对燃烧室4内的混合油气进行加热，有利于助燃2个火花塞22附近的混合油气。燃烧室4内点火成功后，电磁圈236断电，磁力
消失，在弹簧237弹力作用下，电磁铁238回撤到密封罩233筒底，带动预热体231撤离燃烧室4内，以避免预热体231对燃烧室涡流的干扰。
111.优选的，预热体231在预热塞座232中心孔内为密封性滑动。
112.本实施例1的具有双向锥度的预热体密封安装台2311能够通过在锥面增加密封垫、在缸盖体21的预热塞孔避免设置密封结构等常规技术措施，有效密封预热体231与缸盖体21的预热塞孔及预热塞座232的连接间隙。
113.密封罩233固定连接在预热塞座232上，形成相对封闭的空间，能够防止预热体密封安装台2311两端的密封失效时，混合油气不会外泄，混合油气会被限制在密封罩233内。
114.结合图3和图4所示，燃油夹气喷射组件3中包括夹气块31。
115.夹气块31上设置有压缩气进夹气块进气口32、调压块34、高压气稳压轨道310、高压气稳压轨道第一封堵311、连气通道312、旋流器组件进气口313、高压气稳压轨道出气口、压缩器进空气压力调节阀通道316、高压油进夹气块进油口318、喷油嘴37和喷气嘴38。
116.夹气块31上连接的装置包括通气胶管33、燃油压力调节阀35、空气压力调节阀36、加热体39、夹气喷射单元315、喷油器317。
117.其中，高压气稳压轨道310第一端为高压气稳压轨道第一封堵311，具体为可密封连接的封堵螺栓。高压气稳压轨道310第二端为高压气稳压轨道出气口，高压气稳压轨道出气口处设置有高压气出气嘴314。
118.如图14所示，高压气出气嘴314上设置有高压气出口3141和高压气出气嘴连接孔3142。
119.高压气出口3141用于通过所连接的高压气泵端可控阀门可调节地释放高压气稳压轨道310内的气体，稳定高压气稳压轨道310内气体的压力处于额定值。
120.高压气出气嘴连接孔3142为盲孔，用于定位加热体39第二端。
121.加热体39贯通设置在高压气稳压轨道310内部，加热体39第一端连接在封堵螺栓上，并通过封堵螺栓与外部电连接；加热体39第二端限位连接在高压气出气嘴314上的高压气出气嘴连接孔3142上，对加热体39进行轴向限位。
122.优选的，加热体39通过局部结构搭接在高压气出气嘴314于高压气稳压轨道310内的端面上，以不妨碍高压气出口的开启时放气功能的实现。
123.使用时，通过在高压气稳压轨道第一封堵311处给加热体39通电，加热体39产生的热能对高压气稳压轨道310内部的气体进行第一次油气混合预混合前的气体加热，有利于增加混合油气的雾化效果，也有利于冷起动。
124.如图4所示，夹气块31上设置有喷油器通道，位于喷油嘴37和旋流器组件进气口313之间。喷油器317和夹气喷射单元315连接，共同设置在该喷油器通道内。
125.结合图4和图5所示，气泵压缩空气，形成具有第一额定气压的压缩气，压缩气通过压缩气进夹气块进气口32后，流经压缩器进空气压力调节阀通道316后到达空气压力调节阀36。
126.压缩气在空气压力调节阀36处经过调节被进一步增压，形成第二额定气压的压缩气，具有第二额定气压的压缩气通过空气压力调节阀36的出口，流经压缩气进高压气稳压轨道通道312，进入高压气稳压轨道310，高压气稳压轨道310内的压缩气具有稳定的第二额定气压。
127.本实施例1优选的，第二额定气压设定为6bar。
128.高压气稳压轨道310中的压缩气可控进入通气胶管33和夹气喷射单元315。
129.如图8所示，喷油器317上包括高压油轨进配油器燃油输入口3171喷油器输出端3172。
130.结合图3、图4和图5所示，燃油箱内油泵将具有第一额定压力的燃油输送至高压油进夹气块进油口318，高压油通过燃油压力调节阀与高压油轨通道319进入燃油压力调节阀35，燃油压力调节阀35将燃油压力进一步调节至更高的第二额定压力后，燃油从燃油压力调节阀35出口，流经燃油压力调节阀与高压油轨通道319,流入夹气块内高压油轨320。夹气块内高压油轨320连通喷油器317的高压油轨进配油器燃油输入口3171。
131.优选的，本实施例1的第一额定油压设置为3bar、第二额定油压设置为9bar。
132.具有第二额定压力的高压燃油通过高压油轨进配油器燃油输入口3171进入喷油器317，由喷油器317内部通道到达喷油器输出端3172，喷油器输出端3172可控开启，将高压燃油送入夹气喷射单元315。
133.如图4所示，夹气喷射单元315第一端抵触连接在旋流器组件进气口313处，夹气喷射单元315第二端连接喷油器317的喷油器输出端3172。喷油器317在夹气块31外侧的部分设置有喷油器调整片。按压喷油器调整片，能够调节喷油器317在喷油器通道内的位置，从而调整夹气喷射单元315与喷油器317间的位置关系，从而调整油气混合区域的空间大小，达到调整进入燃烧室的混合油气的密度。
134.如图5所示，夹气喷射单元315包括第一旋流器3151、第二旋流器3152和旋流器胶圈3153；旋流器胶圈3153设置在第一旋流器3151和第二旋流器3152之间。
135.如图6所示，第一旋流器3151为圆柱加锥台的回转环体，回转环体的内部腔体为高压油气混合区31511；在圆柱环体和局部高度的锥台环体上均布有多个槽体的第一旋流器高压气进气口31512。喷油器317的输出端插入第一旋流器3151的圆柱回转环体内部，与第一旋流器3151卡扣连接，此时，第一旋流器高压气进气口31512仍然留有锥台回转环体部分的有效通气口，从而始终能够保证油气混合的实现。喷油器317和第一旋流器3151结合体能够在喷油器调整片的作用下沿喷油器通道轴线做位置调整。
136.如图7所示，第二旋流器3152两端分别为第二旋流器进气口31521和第二旋流器混合气气流通道31522，第二旋流器3152的外环面相对径向上分别设置有斜坡状的导气坡31524和混合油气出口31523。
137.第二旋流器混合气气流通道31522能够对接甚至插入第一旋流器3151锥台回转环体的内孔；第二旋流器进气口31521对接旋流器组件进气口313。
138.压缩气泵输出的压缩气通过空气压力调节阀36的调节形成高压气体，高压气体经过压缩器进空气压力调节阀通道316进入高压气稳压轨道310。高压气体在高压气稳压轨道310经过加热体39初步加热，经过旋流器组件进气口313进入第二旋流器3152。
139.经过加温的高压气体经过第二旋流器进气口31521沿导气坡31524进入喷油器通道经过内。
140.进入喷油器通道内的高压气体在喷油器通道内由第一旋流器高压气进气口31512的有效通气口部分进入高压油气混合区31511，与喷油器317输出端的高压重油进行混合，形成高压混合油气。
141.高压混合油气在压力作用下经由混合油气出口31523进入混合器空气辅助喷嘴38的输入端。
142.燃油夹气喷射组件3通过混合器空气辅助喷嘴38连通燃烧室4。
143.混合器空气辅助喷嘴38密封插入缸盖混合气喷嘴安装孔211，混合器空气辅助喷嘴38的输出端进入燃烧室4，高压混合油气可控地高速喷入燃烧室，进行第二次油气混合。
144.如图5所示，优选的，在第二旋流器混合气气流通道31522的外壁面设置有旋流器胶圈3153。旋流器胶圈3153夹设在第一旋流器3151和第二旋流器3152之间。
145.当喷油器317和第一旋流器3151结合体在喷油器调整片的作用下沿喷油器通道轴线做可控位置调整时，将挤压或释放具有弹性变形特性的旋流器胶圈3153，从而改变第一旋流器3151和第二旋流器3152之间的轴向位置关系，从而改变高压油气混合区31511与第二旋流器混合气气流通道31522共同形成的高压油气混合腔的容积。
146.当旋流器胶圈3153被挤压，第二旋流器3152沿轴向进入第一旋流器3151，高压油气混合腔的容积减小，使得进入高压油气混合腔的高压气减少，在喷射燃油量不变的情况下，高压油气混合腔内形成的油气混合密度增大。
147.旋流器胶圈3153被压缩和释放，是通过按压喷油器调整片以实现喷油器317自身在喷油器通道内的轴向位移实现的。
148.优选的，通过选择旋流器胶圈3153的材料并设置其相应的几何参数，使得旋流器胶圈3153在轴向最大尺寸时能够保证在喷油器通道内第一旋流器3151和第二旋流器3152不至脱离，且旋流器胶圈3153在最大压缩量时仍能保证最大混合气浓度所需的第一旋流器高压气进气口31512具有有效通气口。
149.混合器空气辅助喷嘴38和夹气喷射单元315；夹气喷射单元315中包括旋流器胶圈3153。
150.实施例2
151.一种点燃式重油发动机。
152.本实施例2的点燃式重油发动机包括实施例1的点燃式重油发动机燃烧系统。
153.本实施例2的点燃式重油发动机的控制部件中包括实施例1的ecu，还包括线束、一组继电器。线束两端分别连接ecu和继电器，继电器对应连接执行器。
154.本实施例2的点燃式重油发动机的传感器部件除了包括实施例1中的近期温度传感器和曲轴转速传感器，还包括节气门位置传感器、缸头温度传感器、凸轮轴转速传感器、进气压力传感器、冷却液温度传感器、爆震传感器6、排气温度传感器和排气氧传感器等.
155.本实施例2的点燃式重油发动机还包括除加热体39和可调位预热塞23外的多个对应相应传感器的执行单元，分别是喷油器、夹气喷嘴、火花塞、节气门电子执行器、增压器执行器、冷起动可调位预热塞、冷起动压缩空气加热器等。
156.如图1所示，其中，爆震传感器6连接在缸盖体21上。
157.其中，排气氧传感器设置在发动机排气管上。
158.具体的，本实施例2的点燃式重油发动机的爆震传感器能够用于检测发动机核心零部件处的振动信号，ecu根据爆震传感器采集到的的振动信号，适时向喷油器和夹气喷嘴下达补偿喷射信号，以及调整火花塞22点火提前角信号，以便使得发动机具有稳定运性环境。发动机爆震控制仅在稳定工况下进行，同时保证控制对点火提前角的调节范围加以限
制。
159.具体的，本实施例2的排气氧传感器用以监测排气中氧浓度，并反馈给ecu，记录发动机的实时空燃比状态。在点燃式重油发动机稳定工况下，ecu还可以根据排气氧传感器信号对喷油器喷油量实施必要的调整，以弥补发动机进气波动带来的空燃比异常偏差，达到发动机在各个工况下都能保证在理论空燃比附近，从而优化发动机的经济性。
160.实施例2由于其机体部件中具有缸盖组件2上的2个花火塞22、可调位预热塞23、燃油夹气喷射组件3上夹气喷射单元315的旋流器胶圈3153和燃油夹气喷射组件3上高压气稳压轨道310内的加热体39，从而使得点燃式重油发动机点火性能可靠、燃烧效率高。
161.实施例2的点燃式重油发动机由于其机体部件中具有偏置的燃烧室4，能够降低点燃式重油发动机产生爆震的倾向。
162.实施例2的点燃式重油发动机由于其燃烧装置中具有增大的燃烧室4容积，能够降低点燃式重油发动机压缩比，增加喷油量，进而提升发动机输出功率。
163.因此，本实施例2的点燃式重油发动机可适用于航空领域的众多类型的飞行器，尤其适用于无人飞行器。
164.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时，凡搭载了本装置的设备，以扩大应用领域并产生复合的技术效果，都属于本方法发明保护的范围。

技术特征：
1.一种点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，包括机体部件、传感器部件和机体控制部件；所述机体部件包括缸盖组件(2)和燃油夹气喷射组件(3)；所述缸盖组件(2)包括缸盖体(21)，所述缸盖体(21)上设置有可调位预热塞(23)；所述燃油夹气喷射组件(3)包括加热体(39)；所述传感器部件包括进气温度传感器和曲轴转速传感器；所述机体控制部件能够接收并存储所述进气温度传感器采集的温度值和所述曲轴转速传感器采集的曲轴转速值并向所述加热体(39)和可调位预热塞(23)发出控制指令。2.根据权利要求1所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，所述缸盖体(21)设置有燃烧室(4)，所述可调位预热塞(23)活动连接在所述缸盖体(21)上。3.根据权利要求2所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，所述进气温度传感器设置在所述点燃式重油发动机的进气管管路上；所述机体控制部件根据所述温度值，向所述加热体(39)发出加热控制指令以及向可调位预热塞(23)发出进入所述燃烧室(4)并加热的控制指令。4.根据权利要求3所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，所述曲轴转速传感器设置在所述点燃式重油发动机的曲轴处；所述机体控制部件根据所述曲轴转速值，向所述加热体(39)发出停止加热控制指令以及向可调位预热塞(23)发出退出所述燃烧室(4)并停止加热的控制指令。5.根据权利要求4所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，所述燃油夹气喷射组件(3)包括夹气块(31)和夹气喷射单元(315)；所述夹气块(31)上设置有喷油器通道和高压气稳压轨道(310)；所述加热体(39)设置在高压气稳压轨道(310)内；所述夹气喷射单元(315)设置在喷油器通道内。6.根据权利要求5所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，所述夹气喷射单元(315)包括第一旋流器(3151)、第二旋流器(3152)和旋流器胶圈(3153)；所述旋流器胶圈(3153)设置在所述第一旋流器(3151)和第二旋流器(3152)之间。7.根据权利要求1-6任一项所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，所述缸盖体(21)上设置有缸盖喷油嘴和火花塞(22)；2个所述火花塞(22)径向对称设置在所述缸盖喷油嘴两侧180
°
的范围内；所述可调位预热塞(23)设置在缸盖喷油嘴侧边。8.根据权利要求7所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，所述缸盖喷油嘴设置在相对发动机中心偏向进气口的方位，形成偏置的燃烧室(4)。9.根据权利要求8所述的点燃式重油发动机燃烧系统，其特征在于，2个所述火花塞(22)的点火位置相隔20
°
。10.一种点燃式重油发动机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的点燃式重油发动机燃烧系统。

技术总结
本发明涉及一种点燃式重油发动机燃烧系统及点燃式重油发动机，属于航空发动机技术领域，解决了重油雾化效果差、不利于油气混合，导致燃烧室燃烧效率低的问题。本发明的点燃式重油发动机燃烧系统包括机体部件、传感器部件和机体控制部件；机体部件包括缸盖组件和燃油夹气喷射组件；缸盖组件包括缸盖体，缸盖体上连接有可调位预热塞；燃油夹气喷射组件，燃油夹气喷射组件包括加热体；传感器部件包括进气温度传感器和曲轴转速传感器；机体控制部件能够接收并存储进气温度传感器采集的温度值和曲轴转速值，向加热体和可调位预热塞发出电子控制令。本发明系统能优化重油雾化效果，使得燃烧室内混合油气充分混合燃烧，提高点燃式重油发动机的燃烧效率。发动机的燃烧效率。发动机的燃烧效率。


技术研发人员：张学虎
受保护的技术使用者：北京中航智科技有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/6/28