專利名稱：熱預(yù)混合油膜燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于直噴式燃燒室柴油機(jī)的熱預(yù)混合燃燒系統(tǒng)，特別是噴油器帶導(dǎo)流環(huán)的熱預(yù)混合燃燒系統(tǒng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的柴油機(jī)在活塞上行時(shí)，活塞頂上的環(huán)形空氣被壓縮形成向氣缸中心流動(dòng)的氣流，并相互撞擊造成流動(dòng)損失。同時(shí)，給向外噴射的油束一阻力，從而防礙其向外噴射，特別是細(xì)油粒，故使噴油器設(shè)計(jì)孔數(shù)少，孔徑大，油粒粗，以抵抗這種阻力。這就是長(zhǎng)期以來多孔噴油器的噴孔數(shù)少的主要原因。
為了消除氣缸中心氣流相互撞擊造成的流動(dòng)損失及其對(duì)油束的阻力，本發(fā)明人在中國(guó)專利88100693.9中提出了一種裝于柴油機(jī)直噴式燃燒室內(nèi)的導(dǎo)流環(huán)。該導(dǎo)流環(huán)具有導(dǎo)流面，將氣流導(dǎo)向需要的方向，從而減少了氣流之流動(dòng)損失和對(duì)油束之阻力。但由于在該發(fā)明中，導(dǎo)流環(huán)是相對(duì)傳統(tǒng)的孔數(shù)少，孔徑大，油粒粗的噴油器而提出來的。盡管其用在傳統(tǒng)噴孔之噴油器上產(chǎn)生積極效果，但由于沒有認(rèn)識(shí)到導(dǎo)流環(huán)的另一方面更顯著的作用，從而限制了其作用的發(fā)揮。
本發(fā)明之目的就是在于提出一種與上述導(dǎo)流環(huán)更有效地配合使用的預(yù)混合油膜燃燒系統(tǒng)。
本發(fā)明之目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，在由缸蓋、缸套、活塞圍成的燃燒空間中，燃燒室設(shè)置于活塞頭部，帶導(dǎo)流面的導(dǎo)流環(huán)固定在缸蓋圍成燃燒空間的平面上，本發(fā)明所述的噴霧粒子細(xì)噴射期短的噴油器頭部穿過該導(dǎo)流環(huán)，伸入燃燒空間或燃燒室中，與該導(dǎo)流環(huán)進(jìn)行更有效地配合，以實(shí)現(xiàn)預(yù)混合油膜燃燒。
眾所周知，在傳統(tǒng)的燃燒系統(tǒng)中，由于空氣相撞擊及流動(dòng)阻力的防礙，噴霧油粒子粗，又由于滯燃期很短，油粒子無法蒸發(fā)完畢形成預(yù)混合氣，故其中之燃燒大都是擴(kuò)散性燃燒，從而使排放及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均不理想。但本發(fā)明之燃燒系統(tǒng)一改傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)之?dāng)U散燃燒為預(yù)混合燃燒，使發(fā)動(dòng)機(jī)之排放，經(jīng)濟(jì)性及爆發(fā)壓力均得到極大之改善。
由于導(dǎo)流環(huán)之存在，燃燒空間之氣流被擠壓向中心流動(dòng)，并被導(dǎo)流環(huán)之導(dǎo)流面引導(dǎo)向互不干擾的缸蓋下方的一定方向流動(dòng)，并在燃燒空間或燃燒室之外圍形成一低壓區(qū)。由于這一低壓區(qū)的存在，燃燒空間或燃燒室中部的空氣就向外流動(dòng)，從而幫助油霧向外流出而不受壓抑。故使油霧得以與充裕的外圍空氣充分地均勻混合，噴油器之噴霧粒子就可細(xì)化，而不應(yīng)擔(dān)心象傳統(tǒng)噴油器那樣，噴霧粒子細(xì)了，噴不出去，聚集在中部，從而使燃燒惡化的危險(xiǎn)。這就為采用極細(xì)噴霧粒子的噴油器創(chuàng)造了條件。
另一方面，本發(fā)明之噴油器將一部分燃油噴射到燃燒室壁面上，形成均勻而薄的油膜，一部分油均勻地散布于燃燒室空間。由于噴霧粒子細(xì)，其與空氣之混合就相對(duì)均勻稀薄，從而滯燃期長(zhǎng)。再增加單位時(shí)間的噴油量，縮短噴射期(這在本發(fā)明之細(xì)粒子短噴射期噴油器上是很容易實(shí)現(xiàn)的)，使噴油在滯燃期內(nèi)結(jié)束。
由上分析可知，由于油霧與空氣均勻混合，從而著火前燃空混合氣基本上處于預(yù)混合狀態(tài);又由于滯燃期長(zhǎng)，故著火點(diǎn)可選擇在上死點(diǎn)或其后某一角度，如2或3度(曲柄轉(zhuǎn)角)，使爆壓近似壓縮壓力，實(shí)現(xiàn)近似等壓燃燒，并消除了傳統(tǒng)預(yù)混合燃燒工作粗爆之危險(xiǎn)。
本發(fā)明之細(xì)粒子噴射期短的噴油器可采用超多孔噴油器或傘噴噴油器。所述超多孔噴油器這噴孔至少比傳統(tǒng)噴油器噴孔多一倍。對(duì)小型發(fā)動(dòng)機(jī)而言，噴孔至少為8個(gè)，最好為8至16個(gè);對(duì)中大型機(jī)而言，噴孔至少為16個(gè)，最好為16至30個(gè)。
所述導(dǎo)流環(huán)選擇以下結(jié)構(gòu)參數(shù)較優(yōu)導(dǎo)流面相對(duì)于氣缸蓋底平面成向外傾斜狀，其角度α＝45°至65°。用于氣缸直徑D＝150至250毫米的柴油機(jī)中，導(dǎo)流環(huán)的直徑d1＝14至20毫米，厚度h＝3.5～4.5毫米。導(dǎo)流環(huán)可隨缸徑大小而適當(dāng)放大或縮小。
由上述可看出，本發(fā)明之燃燒系統(tǒng)由于采用預(yù)混合燃燒，故燃燒較完善，故經(jīng)濟(jì)性好，排放低，又由于采用近似等壓燃燒，故壓升小，爆壓低，并解決了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)爆壓與經(jīng)濟(jì)性二者之間之矛盾。為柴油機(jī)組織燃燒研究開辟了一條新途徑。


圖1是本發(fā)明的預(yù)混合油膜燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明之導(dǎo)流環(huán)之結(jié)構(gòu)圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
如圖1所示活塞2裝在缸套7中，缸蓋1裝在缸蓋上方與缸套緊緊接觸實(shí)現(xiàn)密封，燃燒室5設(shè)置在活塞頂部并與缸套、缸蓋、活塞一起圍成一燃燒空間。導(dǎo)流環(huán)4裝在缸蓋底平面上，噴油器3裝在缸蓋上，噴油器頭部穿過導(dǎo)流環(huán)伸入燃燒空間或燃燒室，將燃油部分噴向燃燒室空間，部分噴到燃燒室壁面形成均勻而薄的油膜。本發(fā)明所采用的噴油器為細(xì)噴霧粒子噴射期短的噴油器，例如超多孔噴油器和傘噴噴油器。超多孔噴油器的孔至少比傳統(tǒng)噴油器的孔數(shù)多一倍，對(duì)小型發(fā)動(dòng)機(jī)而言，孔數(shù)至少為8個(gè)，最好是8至16個(gè)。對(duì)中大型機(jī)而言，孔數(shù)至少為16個(gè)，最好是16至30個(gè)。所述超多孔噴油器之孔徑比傳統(tǒng)噴油器小，至少小1/3，從而噴霧粒子細(xì)。由于導(dǎo)流環(huán)4之作用，缸內(nèi)氣流從中部向外圍低壓區(qū)運(yùn)動(dòng)，并將細(xì)的油霧粒子帶離中部，所以中部之油粒濃度相對(duì)降低，并趨向于與外圍濃度相一致，最終使整個(gè)燃燒室內(nèi)燃空混合氣處于基本預(yù)混合狀態(tài)，再進(jìn)行燃燒。傳統(tǒng)的噴油器是不可能做到這一點(diǎn)的，從而這也是本發(fā)明之關(guān)鍵所在。
如圖2所示導(dǎo)流環(huán)4有一中孔，允許噴油器從中伸出，還有一與氣缸蓋底面相連接的連接面，導(dǎo)流環(huán)之底部為錐形或平面形，錐形最好;導(dǎo)流環(huán)外圓周面為斜的導(dǎo)流面，相對(duì)氣缸蓋1成向外傾狀，傾角α最好為45°～65°，以引導(dǎo)氣流C向圖2中所示B向流動(dòng)。所述導(dǎo)流環(huán)最大直徑為dr，厚度為h，導(dǎo)流傾面的上下邊緣各有一小園周，周角半徑r≥0.05毫米。對(duì)缸徑小于150毫米的柴油機(jī)而言，dr＝14～毫米，h＝3～3.5毫米，但隨缸徑之增大或減少，這兩個(gè)值可適當(dāng)增大或縮小。
上面結(jié)合超多孔噴油器說明了本發(fā)明之燃燒系統(tǒng)。但本發(fā)明不僅之適用超多孔噴油器，只要噴油器噴出的粒子細(xì)，分布更均勻，噴射速度更快，以便于達(dá)到預(yù)混合燃燒之條件，則這些噴油器均可用，例如傘噴噴油器。由于傘噴噴油器之噴霧極細(xì)且均勻，其顯示了與導(dǎo)流環(huán)配合使用更良好的性能。由于在本發(fā)明中，只須將傘噴噴油器簡(jiǎn)單地置換超多孔噴油器，就可實(shí)現(xiàn)所述的熱預(yù)混合油膜燃燒，故該燃燒系統(tǒng)之具體結(jié)構(gòu)就不必贅述了。至于傘噴噴油器的特定結(jié)構(gòu)已在本發(fā)明人申請(qǐng)有中國(guó)專利CN86104090中記載清楚，與本發(fā)明無關(guān)，這里沒有必要詳述。
權(quán)利要求
1.一種熱預(yù)混合油膜燃燒系統(tǒng)，其包括由氣缸蓋(1)，缸套(7)，活塞(2)圍成的空間，活塞頭部上形成的燃燒室(5)及噴油器(3)，導(dǎo)流環(huán)(4)，所述導(dǎo)流環(huán)裝在氣缸蓋圍成燃燒空間的底平面上，所述噴油器裝在缸蓋上，噴油器頭部穿過導(dǎo)流環(huán)中間并伸入燃燒室，所述導(dǎo)流環(huán)有一外圓周導(dǎo)流面引導(dǎo)氣流各自按一定的方向流動(dòng)；其特征在于所述噴油器為超多孔噴油器，所述孔數(shù)至少比傳統(tǒng)噴油器孔數(shù)多一倍。
2.如權(quán)利要求1所述燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述噴油器的孔數(shù)，對(duì)小型發(fā)動(dòng)機(jī)至少為8個(gè)，對(duì)中、大型發(fā)動(dòng)機(jī)，至少為16個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述噴孔孔數(shù)對(duì)小型機(jī)為8至16個(gè)，對(duì)大型機(jī)為16至30個(gè)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述導(dǎo)流環(huán)導(dǎo)流面斜面α＝45～65度。
5.一種熱預(yù)混合油膜燃燒系統(tǒng)，其包括由缸蓋(1)，缸套(7)，活塞(2)圍成的燃燒空間，活塞頭部上形成的燃燒室(5)及噴油器(3)，導(dǎo)流環(huán)(4)，所述導(dǎo)流環(huán)裝在氣缸蓋圍成燃燒空間的底平面上，所述噴油器裝在缸蓋上，噴油器頭部穿過導(dǎo)流環(huán)中間并伸入燃燒室，所述導(dǎo)流環(huán)有一外圓周導(dǎo)流面引導(dǎo)氣流各自向一定方向流動(dòng)，其特征在于所述噴油器為傘噴油器。
6.如權(quán)利要求5所述燃燒系統(tǒng)，其特在于導(dǎo)流環(huán)外圓周導(dǎo)流斜面角α＝45～65度。
全文摘要
本發(fā)明涉及熱預(yù)混合油膜燃燒系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中缸內(nèi)流場(chǎng)不利于混合氣形成的問題。本發(fā)明在導(dǎo)流環(huán)的基礎(chǔ)上采用超多孔噴油器或傘噴噴油器，使射油快，噴霧粒子細(xì)，從而更有效地與空氣混合，同時(shí)在燃燒室部分壁面形成一層薄而均勻的油膜，實(shí)現(xiàn)熱預(yù)混合油膜燃燒，并達(dá)到三低的效果，即油耗低、排放低、爆壓低。
文檔編號(hào)F23R7/00GK1058464SQ9010472
公開日1992年2月5日 申請(qǐng)日期1990年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月23日
發(fā)明者胡國(guó)棟 申請(qǐng)人:胡國(guó)棟