專利名稱：一種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油機燃燒系統(tǒng)，主要應(yīng)用于輕型高速柴油機，具體涉及一 種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
世界范圍內(nèi)的能源危機使柴油發(fā)動機日益受到重視，尤其是轎車柴油機技 術(shù)在近些年得到了迅猛發(fā)展。但是伴隨著日益嚴格的排放法規(guī)的出臺，柴油機 技術(shù)仍面臨巨大的挑戰(zhàn)，高污染物排放以及高昂的后處理成本，使柴油機發(fā)展 前景不容樂觀。如何挖掘柴油機機內(nèi)凈化潛力，通過優(yōu)化燃燒過程來減少原始 排放是內(nèi)燃機界一直關(guān)注的焦點。
柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機相比，具有低油耗、二氧化碳排放量少、工作可 靠性高、低速高扭矩等優(yōu)點。但是相對與汽油機，柴油發(fā)動機的氮氧化物和顆 粒排放較高，限制了其發(fā)展。近些年，世界范圍內(nèi)的能源危機問題，使柴油機 的發(fā)展前景看好，但是其發(fā)展需要解決高排放的問題，微渦流燃燒室可以解決 柴油機霧化效果差的問題。
隨著高壓共軌技術(shù)的日益成熟和新型噴油器的出現(xiàn)，已經(jīng)可以實現(xiàn)更加精 確的噴油控制、更高的噴油壓力和更小的噴油孔徑。這為微渦流式燃燒系統(tǒng)研 發(fā)提供了條件。利用燃燒室內(nèi)的多個獨立小燃燒室內(nèi)的氣流組織，可以有效改 善燃燒過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化的柴油機燃燒系統(tǒng)，拓展機內(nèi)凈化能力， 解決柴油機高排放問題，在對傳統(tǒng)直噴柴油機改動較小的情況下通過優(yōu)化燃燒
系統(tǒng)，促進燃燒組織，降低發(fā)動機噪音、氮氧化物排放和顆粒排放。 為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
該燃燒系統(tǒng)綜合考慮了傳統(tǒng)柴油機N0X和PM排放較高的因素，從燃燒根源 上解決柴油發(fā)動機排放問題。傳統(tǒng)柴油機燃燒過程是典型的擴散燃燒。在燃燒 過程中油束逐漸擴展，這樣就使柴油機燃燒時存在油濃區(qū)域和稀油區(qū)域，在油
濃區(qū)域產(chǎn)生PM而在稀油區(qū)域產(chǎn)生大量的N0x。針對以上問題，本發(fā)明的燃燒系
統(tǒng)燃油油束對著交界面噴射，它最先通過低速大渦流區(qū)，然后通過湍流區(qū)，最 后到達下部高速大渦流區(qū)。由于油束直接噴向交界面，所以通過湍流區(qū)的時間 最長、油氣混合最好，加上燃燒室被分割成多個小型燃燒室，所以在燃燒室內(nèi) 到處存在渦流，空氣運動充分，能保證獲得較高的燃燒效率。與常規(guī)w形燃燒
室相比，燃油消耗率下降，PM排放降低，可以使發(fā)動機的低速性能得到改善。
采用微渦流式燃燒室；采用可以產(chǎn)生1500 2200bar噴油壓力的高壓共軌 系統(tǒng)；可變進氣渦流控制系統(tǒng)。通過多孔噴油器，高壓共軌系統(tǒng)、螺旋式進氣 道以及燃燒室優(yōu)化等技術(shù)的綜合應(yīng)用，優(yōu)化柴油機燃燒過程。從而實現(xiàn)柴油在 缸內(nèi)的充分霧化，可以解決氮氧化物和顆粒排放高的問題，并可以進一步改善 油耗。
具體技術(shù)方案如下
一種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，包括進氣道，噴油器，排氣道,活塞，燃燒室， 其中，進氣道為螺旋式進氣道；燃燒室為微渦流式燃燒室；噴油器為多孔型 噴油器。
可在兩個進氣道之間裝有一電加熱塞。
所述進氣道為螺旋式進氣道，在進氣門處呈螺旋狀；該螺旋氣道產(chǎn)生的 渦流比在1. 0到3. 0之間。所述燃燒室為微渦流式燃燒室，其在底部被平均分
割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)；燃燒室的中心線豎截面處為co形。所述噴油器為多 孔型噴油器，其與燃燒室相匹配，每個噴孔正對一個小燃燒室結(jié)構(gòu)進行噴油。 多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓 力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160°。
當發(fā)動機工作，燃油直接噴入氣缸內(nèi)，噴油時刻在壓縮上止點前60°至 壓縮上止點后10°之間，燃油油束對著交界面噴射，先通過低速大渦流區(qū)， 然后通過湍流區(qū)，最后到達下部高速大渦流區(qū)，噴油嘴噴油后大部油霧集中 在燃燒室內(nèi)。
一種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，包括進氣道，噴油器，排氣道，活塞，燃燒室， 電加熱塞，其中，進氣道為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微渦流 式燃燒室，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)，其中心線豎截面處為w 形；噴油器為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒 室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° ;電加熱塞安裝在兩個進氣道之間。
噴油器采用高壓共軌噴射系統(tǒng)，其包括高壓油泵、壓力傳感器和電控單 元ECU,由公共油軌送油至噴油器，由電磁閥根據(jù)內(nèi)燃油壓差控制噴油器的 開啟，由電控單元ECU根據(jù)負荷轉(zhuǎn)速信號控制噴油壓力和時刻。 與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在
(1) 通過燃燒室、進氣道和噴油器的合理匹配，使得柴油和空氣在氣缸 內(nèi)能充分混合均勻，并通過氣流運動來促進燃燒，減少擴散燃燒， 以降低排放；
(2) 可以減小柴油發(fā)動機噪聲；
(3) 能使燃燒更充分，降低油耗；
(4) 縮短燃燒過程，有效抑制柴油機氮氧化物和顆粒排放。


圖h本發(fā)明燃燒系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2:本發(fā)明螺旋式進氣道示意圖3:燃燒室在底部被平均分割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種 優(yōu)選實施例。
本發(fā)明公開了一種直噴柴油機燃燒系統(tǒng)，特別涉及到一種采用多孔噴油器、 微渦流式燃燒室、屬于汽車發(fā)動機、內(nèi)燃機燃燒技術(shù)領(lǐng)域。它包括燃油系統(tǒng)、 燃燒室、氣道、活塞等，適合用于高速小型柴油機。
(1) 采用微渦流式燃燒室(如圖3所示)，可以將燃燒室均分成多個小型 燃燒室，燃燒系統(tǒng)如圖l所示，包括在進氣道l、多孔型噴油器2、排氣道3、 活塞4上的微渦流式燃燒室5、電加熱塞6;該直噴柴油機進氣道為螺旋式，在 進氣門處呈螺旋狀；多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃 燒室中心，噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° 。
(2) 當發(fā)動機工作時，燃料直接噴入氣缸內(nèi)，噴油時刻在壓縮上止點前60 。至壓縮上止點后10。之間調(diào)節(jié)，噴油嘴噴油后大部分油霧都集中在燃燒室內(nèi)。
(3) 在不同工況的進氣過程中，螺旋氣道產(chǎn)生的渦流比在1. 0到3. 0之間。
(4) 當活塞壓縮混合氣至上止點附近時產(chǎn)生自燃，燃油在經(jīng)過多重氣流區(qū) 后，與空氣達到充分混合，所以燃燒幾乎同時發(fā)生，有較高熱效率和較好的排 放效果。
本發(fā)明主要由進氣道1，噴油器2，排氣道3，活塞4，微渦流式燃燒室5，電加熱塞6，組成，如圖1所示。是一種均質(zhì)充量型缸內(nèi)直噴柴油機燃燒系統(tǒng)，通過螺旋
進氣道進氣，在氣門處，氣道呈螺旋狀(如圖2所示)，使氣流在缸內(nèi)形成渦流， 促使均勻混合氣的形成。在兩個進道之間裝有一電加熱裝置，便于發(fā)動機冷啟 動。燃燒室在底部被平均分割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)(如圖3所示)，其中心線豎 截面處仍"形(如圖l所示)，采用與燃燒室相匹配的多孔型噴油器，每個噴孔 正對一個小燃燒室進行噴油，在大尺度渦流+局部微渦流和湍流的作用下，可 以有效改善燃燒效果，解決低速渦流太弱而高速過強的問題，減少N0x和PM生 成。
詳細結(jié)構(gòu)如下 一種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，包括進氣道(1),噴油器(2), 排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，其中，進氣道(1)為螺旋式進氣道；燃燒室 為微渦流式燃燒室(5);噴油器(2)為多孔型噴油器，在兩個進氣道之間裝有 一電加熱塞(6)。
所述進氣道(1)為螺旋式進氣道，在進氣門處呈螺旋狀，該螺旋氣道產(chǎn) 生的渦流比在1. 0到3. 0之間。所述燃燒室為微渦流式燃燒室(5)，其 在底部被平均分割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)，燃燒室的中心線豎截面處為"形。 所述噴油器(2)為多孔型噴油器，其與燃燒室相匹配，每個噴孔正對一個小 燃燒室結(jié)構(gòu)進行噴油，該多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一 個小燃燒室中心，噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160。。
當發(fā)動機工作，燃油直接噴入氣缸內(nèi)，噴油時刻在壓縮上止點前60°至 壓縮上止點后10°之間，燃油油束對著交界面噴射，先通過低速大渦流區(qū)， 然后通過湍流區(qū)，最后到達下部高速大渦流區(qū)，噴油嘴噴油后大部油霧集中 在燃燒室內(nèi)。
包括進氣道(1)，噴油器(2),排氣道(3),活塞(4)，燃燒室，電加
熱塞(6),其中，進氣道(1)為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微
渦流式燃燒室(5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)，其中心線豎 截面處為"形；噴油器(2)為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔 正對一個小燃燒室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓力范 圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° ;電加熱塞(6)安裝在兩 個進氣道之間。
噴油器(2)采用高壓共軌噴射系統(tǒng)，其包括高壓油泵、壓力傳感器和電控 單元ECU，由公共油軌送油至噴油器，由電磁閥根據(jù)內(nèi)燃油壓差控制噴油器的開 啟，由電控單元ECU根據(jù)負荷轉(zhuǎn)速信號控制噴油壓力和時刻。
權(quán)利要求
1.一種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于，包括進氣道(1)，噴油器(2)，排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，其中，進氣道(1)為螺旋式進氣道；燃燒室為微渦流式燃燒室(5)；噴油器(2)為多孔型噴油器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所 述進氣道(1)為螺旋式進氣道，在進氣門處呈螺旋狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃燒室為微渦流式燃燒室(5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒 室結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于，所 述噴油器(2)為多孔型噴油器，其與燃燒室相匹配，每個噴孔正對一個 小燃燒室結(jié)構(gòu)進行噴油。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于， 在兩個進氣道之間裝有一電加熱塞(6)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于，該 螺旋氣道產(chǎn)生的渦流比在1. 0到3. 0之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于，燃 燒室的中心線豎截面處為"形。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于， 該多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒室中心， 噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160°。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特 征在于，當發(fā)動機工作，燃油直接噴入氣缸內(nèi)，噴油時刻在壓縮上止點 前60。至壓縮上止點后10°之間，燃油油束對著交界面噴射，先通過低速大渦流區(qū)，然后通過湍流區(qū)，最后到達下部高速大渦流區(qū)，噴油嘴噴油 后大部油霧集中在燃燒室內(nèi)。
10、 一種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在于，包括進氣道(1)，噴油器(2)，排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，電加熱塞(6)，其中， 進氣道(1)為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微渦流式燃燒室 (5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)，其中心線豎截面處為 03形；噴油器(2)為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對 一個小燃燒室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓力范 圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° ;電加熱塞(6)安裝 在兩個進氣道之間。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，其特征在 于，噴油器(2)采用高壓共軌噴射系統(tǒng)，其包括高壓油泵、壓力傳感器 和電控單元ECU，由公共油軌送油至噴油器，由電磁閥根據(jù)內(nèi)燃油壓差控 制噴油器的開啟，由電控單元ECU根據(jù)負荷轉(zhuǎn)速信號控制噴油壓力和時 刻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直噴式柴油機燃燒系統(tǒng)，包括進氣道(1)，噴油器(2)，排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，電加熱塞(6)，其中，進氣道(1)為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微渦流式燃燒室(5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結(jié)構(gòu)，其中心線豎截面處為ω形；噴油器(2)為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，電加熱塞(6)安裝在兩個進氣道之間，通過燃燒室、進氣道和噴油器的合理匹配，使得柴油和空氣在氣缸內(nèi)能充分混合均勻，并通過氣流運動來促進燃燒，減少擴散燃燒，以降低排放。
文檔編號F02B23/00GK101368506SQ20081010902
公開日2009年2月18日 申請日期2008年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月10日
發(fā)明者王孟軻, 黃前海 申請人:奇瑞汽車股份有限公司