專利名稱：傘噴油膜燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種采用傘噴油膜方式燃燒室是屬于直接噴射式發(fā)動機(jī)的燃燒系統(tǒng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的直噴式發(fā)動機(jī)的燃燒系統(tǒng)大都采用多孔噴油器與W型或四方形燃燒室相配合，組織空間霧化燃燒。這種燃燒方式一直存在著工作粗爆和排氣冒煙的問題。它主要表現(xiàn)為最高燃燒壓力和壓力升高率較高。為了限制最高燃燒壓力，傳統(tǒng)的措施是控制滯燃期和滯燃期內(nèi)的噴油量，但是帶來的后果是有大量的燃油在著火之后噴入缸內(nèi)，形成邊噴油、邊混合、邊燃燒的極其復(fù)雜的火包油式的擴(kuò)散燃燒，這就是冒煙的根源。為了限制后燃又不得不將著火點(diǎn)限制在上死點(diǎn)前5度曲軸轉(zhuǎn)角以上，結(jié)果使發(fā)動機(jī)的壓升率高、工作粗爆。上述燃燒的關(guān)鍵問題是油——?dú)饣旌喜痪鶆?、空氣利用率低。其原因在于燃油不易找到空氣。這除與著火后噴油量過多直接有關(guān)外，還受到多孔噴油器的噴霧僅分布在局部空間的影響。
本實用新型的目的是設(shè)計一種燃燒系統(tǒng)，以便于有效地解決混合氣形成不均勻的問題。該燃燒系統(tǒng)采用軸針式傘噴噴油器和燃燒室相配合。在缸內(nèi)著火前，全部燃油以傘形細(xì)粒周向均勻地噴入燃燒室內(nèi)。在噴油器斜置于缸蓋內(nèi)時，則以半傘形將細(xì)粒燃油噴入燃燒室內(nèi)的外圍，利用高速渦流，使油粒在燃燒室內(nèi)外圍均勻分布，并在一定程度上于外圍壁面形成薄而勻的油膜分布。不論直立或斜立的噴油器，其噴射的油霧首先在上死點(diǎn)前進(jìn)行預(yù)熱混合，達(dá)到上死點(diǎn)或以后2～3°曲軸轉(zhuǎn)角，才開始著火燃燒，以達(dá)到最高爆發(fā)壓力接近壓縮壓力的近似等壓燃燒，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)提高壓縮比，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)性和起動性。這就是本實用新型所要遵循的熱予混合三原則的傘噴油膜燃燒系統(tǒng)。
本實用新型技術(shù)解決方案是一種傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，它主要由設(shè)置在發(fā)動機(jī)活塞頂部的燃燒室與傘噴噴油器組成。本技術(shù)方案的特殊之處在于在傘噴噴油器從缸蓋底平面伸出的位置有一個導(dǎo)流環(huán)，傘噴噴油器的噴油端位于導(dǎo)流環(huán)的中心，上述導(dǎo)流環(huán)的直徑dr＝(0.15～0.20)D，厚度tr＝4～5毫米，傾角α＝25～30度。
當(dāng)傘噴噴油器直立時，采用淺盆形或淺W形，中間凸起的燃燒室，燃燒室上口的直徑DK＝(0.7～0.8)D，深度HA＝(0.10～0.15)D，頂隙S0＝1毫米，采用淺盆形燃燒室時，燃燒室底面是平的，采用淺W形燃燒室時，中間凸起ha＝(0.3～0.4)HA。
采用軸針式傘噴噴油器。
當(dāng)傘噴噴油器斜置時，采用收口形燃燒室，燃燒室上口的直徑DK＝(0.4～0.5)D，下底直徑DB＝(1.2～1.4)DK，深度HA＝(0.15～0.17)D，頂隙S0＝1毫米，噴油器安裝位置離氣缸中心的距離dn＝(0.05～0.07)D。
采用半傘形或過半傘形噴油器。
本實用新型技術(shù)解決方案的另一個特殊之處在于在缸蓋底平面上的燃燒室中心處裝一導(dǎo)流柱，導(dǎo)流柱的長度LA＝HA－(1～1.5)毫米，下端直徑dc＝(0.2～0.25)Dk，噴油器離導(dǎo)流柱中心的距離dn＝(0.2～0.25)D。
采用收口形燃燒室，在安裝噴油器的位置，燃燒室上有一圓弧形缺口，其半徑R＝1.5C，燃燒室上口的直徑DK＝(0.35～0.45)D，下底的直徑DB＝(0.6～0.62)D，側(cè)壁的錐角為120°，下底為平底結(jié)構(gòu)，截錐型燃燒室的高度HA＝(0.18～0.22)D。
本實用新型的指導(dǎo)思想在于設(shè)置在發(fā)動機(jī)活塞頂部的燃燒室。通常有兩種形式一種燃燒室適用于直立式或傾斜5°以內(nèi)噴油器，無進(jìn)氣渦流；另一種燃燒室適用于斜立式(傾斜15°以上)噴油器，有較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流。這兩種燃燒室有明顯的不同。用于直立式噴油器的燃燒室是一種平底或中部凸起較低的淺W形燃燒室。一般采用的相當(dāng)于3毫秒滯燃角為射油提前角，使傘噴的油霧能落在燃燒室外圍，形成一圈薄而均的油膜分布。用于斜立式噴油器的燃燒室，它的上口、側(cè)壁和下底形成的圓弧過渡連接是為了在室內(nèi)形成一定程度的擠流。燃燒室上口的直徑遠(yuǎn)比下底的直徑小，以滿足不同燃燒方式的需要。斜立式噴油器位于缸蓋上的位置設(shè)在燃燒室的一側(cè)。為了噴油器噴射的需要，在活塞頂相對于噴油器處開了一個比喉口直徑稍小的缺口，它與喉口相接處適當(dāng)?shù)箞A。使用的傘噴噴油器噴射油霧呈超半或半傘形，其噴出的油霧只能噴向燃燒室外圍的一側(cè)，而無油霧噴射到燃燒室中部。噴向缺口一側(cè)的油霧，在渦流作用下，沿著外壁旋轉(zhuǎn)，并在外圍壁面上形成一層薄而勻的油膜。
為了發(fā)揮這兩種形式燃燒室的效果，在缸蓋上還裝置了引導(dǎo)壓縮空氣流動的導(dǎo)流環(huán)或?qū)Я髦?，以促進(jìn)形成燃燒室內(nèi)的擠流。對直立式噴油器，在缸蓋上噴油器伸入氣缸的端部裝了導(dǎo)流環(huán)。對斜立式噴油器，因它的位置在燃燒室的一側(cè)，當(dāng)不便按導(dǎo)流環(huán)時，則在缸蓋上直對燃燒室喉口的中部處裝一個導(dǎo)流柱。


附圖1是用于直立式噴油器裝有導(dǎo)流環(huán)的傘噴油膜燃燒室。
附圖2是用于斜立式噴油器裝有導(dǎo)流環(huán)的傘噴油膜燃燒室。
附圖3是用于斜立式噴油器裝有導(dǎo)流柱的傘噴油膜燃燒室。
附圖4是附圖3的俯視圖。
下面是本實用新型的實施例。通過對該實施例的描述和附圖給出本實用新型的細(xì)節(jié)。
圖1是用于直立式噴油器的傘噴油膜燃燒室。圖中，D表示活塞直徑，燃燒室〔1〕上面的直徑DK＝(0.7～0.8)D，視機(jī)器速度及有關(guān)條件而定。例如開始射油時缸蓋的底面離活塞頂?shù)木嚯xC是隨著滯燃期及轉(zhuǎn)速而定的。一般在傘噴條件下配合油膜的形式，滯燃期約為3毫秒，要求開始射出的油霧落到燃燒室凹坑外圍壁面的上部。當(dāng)活塞在上死點(diǎn)位置時，頂隙S0≈1毫米。燃燒室的深度HA＝(0.1～0.15)D。燃燒室底面可以是平的或稍凸起的，ha＜0.33HA。組織燃燒原則，應(yīng)按上述C值確定，使開始噴射的油霧落到燃燒室凹坑外圍壁面的上部直至射油結(jié)束，達(dá)到外圍壁面上形成環(huán)形油膜的需要。
適應(yīng)熱予混合傘噴燃燒室的需要，在缸蓋上噴油器〔2〕的下端裝置了一個導(dǎo)流環(huán)〔3〕。當(dāng)活塞上行接近上死點(diǎn)前，活塞頂上被壓縮的空氣從四周向中部流動時，由于環(huán)的引導(dǎo)，各個方面向中間流動的空氣彼此不相碰，同時在環(huán)的作用下，向室內(nèi)流動沿著由環(huán)的α角決定的方向，從而形成圖示的擠流，促進(jìn)油～氣的混合。環(huán)的直徑dr＝0.2D，環(huán)的導(dǎo)流傾斜角α≈30°。
圖2的噴油器離氣缸中心的距離較近，dn＝(0.05～0.07)D。燃燒室〔4〕上口DK較大，與燃燒室底寬DB與DK相差不大，Dk＝(0.4～0.5)D，DB＝(1.2～1.4)DK，側(cè)壁較直約為60°。HA＝0.15～0.17)D，由需要的燃燒室容積VK而定。當(dāng)活塞行至上死點(diǎn)前，噴油器開始射油時，缸蓋底面跟活塞頂B的距離為C，它相當(dāng)于滯燃期約為3毫秒的滯燃角時活塞位移的位置，頂隙S0＝1毫米。
缸蓋上噴油器〔5〕的下端部套裝一個導(dǎo)流環(huán)〔10〕，它的直徑dr＝(0.15－0.20)D，厚度tr＝(4－5)毫米(D在φ150毫米以內(nèi)時)D＞150毫米時，tr適當(dāng)增長。
導(dǎo)流環(huán)的作用，在于使活塞頂上各方被壓縮的空氣向中部流動時互不相撞，在導(dǎo)流環(huán)的作用下，按導(dǎo)流環(huán)傾角α＝30°的方向，向下向外流動，從而形成S形擠流，有利于油氣混合。
圖3是用于斜立式噴油器裝有導(dǎo)流柱的傘噴油膜燃燒室。
在圖3和圖4中，噴油器〔8〕離氣缸中心的距離較遠(yuǎn)dn≈(0.2～0.25)D。燃燒室〔6〕中心可與氣缸同中心，它是上口小、底部大的截錐形。上口直徑DK＝(0.35－0.45)D，下底的直徑DB＝(0.6－0.62)D。側(cè)壁的錐角約為120°，下底為平底結(jié)構(gòu)，截錐形燃燒室的高度HA＝(0.18－0.22)D，由燃燒室容積VK需要而定。當(dāng)活塞行至上死點(diǎn)前，噴油器開始射油時，缸蓋底面距活塞頂?shù)木嚯x為C，它相當(dāng)于滯燃期約為8毫秒的滯燃角時的活塞位移的位置。頂隙S0＝1毫米。在相對于噴油器位置的中心，于活塞頂處開出一圓弧形缺口〔9〕。中心距氣缸中心為dn。缺口圓半徑R≈R′＝1.5C，應(yīng)便于外圍油霧在缺口側(cè)面上形成油膜。
在缸蓋中部正對著燃燒室〔6〕中心處，裝一導(dǎo)流柱〔7〕，其長度LA＝HA－(1－1.5毫米)。dc＝(0.20～0.25)DK。導(dǎo)流柱的作用，在于使活塞頂面上各方被壓縮的空氣向中部流動時，互不相撞，在導(dǎo)流柱的作用下，氣流向室內(nèi)流動形成擠流。當(dāng)活塞上行，導(dǎo)流柱下底面逐漸接近燃燒室底面。它下面的空氣被壓縮向外各方流出，使S形擠流逐漸加強(qiáng)，有利于油－氣混合。
此種燃燒室使用的噴油器噴射時呈半傘形或過半傘形，使油霧在渦流作用下，沿外圍壁面運(yùn)動，部分油霧在壁上形成油膜，但無油霧射向燃燒室中部。
在圖2和圖3的方案工作時，進(jìn)氣渦流比大于2。
在本實用新型的效果是它提供了一種傘噴油膜燃燒方式并實行壁面油膜分布，從而延長滯燃期，得以進(jìn)行著火前油－氣熱予混合。通過調(diào)整射油提前角得以取得著火點(diǎn)落在上死點(diǎn)后2～3°曲軸轉(zhuǎn)角，因此在燃燒性能上取得明顯效果。主要表現(xiàn)在空氣利用率提高，排放改善，特別是NOX及微粒含量減少，煙度下降，并且發(fā)動機(jī)的油耗、爆壓、排溫、燃燒噪音等均有明顯改善。
權(quán)利要求1.一種傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，它主要由設(shè)置在發(fā)動機(jī)活塞頂部的燃燒室[1]與傘噴噴油器[2]組成，本實用新型的特征在于，在缸蓋底平面上，有一個導(dǎo)流環(huán)[3]，傘噴噴油器的噴油端穿過導(dǎo)流環(huán)的中心。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，其特征在于，上述導(dǎo)流環(huán)的直徑dr＝(0.15－0.20)D，厚度tr＝(4～5)毫米，傾角α＝25～30度。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)傘噴噴油器〔2〕直立時，采用淺盆形或淺W形中間凸起的燃燒室〔1〕，燃燒室上口的直徑Dk＝(0.7～0.8)D，深度HA＝(0.1～0.15)D，頂隙S0＝1毫米，采用淺盆形燃燒室時，中間凸起ha＝(0.3～0.4)HA。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，其特征在于，采用軸針式傘噴噴油器〔2〕。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)傘噴噴油器〔2〕斜置時，采用收口形燃燒室〔4〕，燃燒室上口的直徑DK＝(0.4～0.5)D，下底直徑DB＝(1.2～1.4)DK，深度HA＝(0.15～0.17)D，頂隙S0＝1毫米，噴油器安裝位置離氣缸中心的距離dn＝(0.05～0.07)D。
6.據(jù)權(quán)利要求4所述的傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，其特征在于，采用半傘形或過半傘形噴油器〔5〕。
7.一種傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，它包括設(shè)置在發(fā)動機(jī)活塞頂部的燃燒室(6)與傘噴噴油器(8)，其特征在于，在缸蓋底平面上， 裝一導(dǎo)流柱(7)，導(dǎo)流柱的長度LA＝HA－(1～1.5)毫米，下端直徑dc＝(0.2～0.25)DK，噴油器離導(dǎo)流環(huán)中心的距離dn＝(0.2～0.25)D，所述傘噴噴油器設(shè)置在燃燒室的一側(cè)，其噴霧呈半傘形，且靠近燃燒室側(cè)壁。
8.如權(quán)利要求7所述傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，其特征在于，采用收口形燃燒室(6)，在安裝噴油器(8)的位置，燃燒室(6)上有一圓弧形缺口(9)，其半徑R＝1.5C，燃燒室上口的直徑DK＝(0.35～0.45)D，下底的直徑DB＝(0.6～0.62)D，側(cè)壁的錐角為120°，下底為平面結(jié)構(gòu)，截錐形燃燒室的高度為HA＝(0.18～0.22)D。
專利摘要一種傘噴油膜燃燒系統(tǒng)，由設(shè)置在發(fā)動機(jī)活塞頂部的燃燒室1與傘噴噴油器2組成，在缸蓋底平面上，有一個導(dǎo)流環(huán)3，傘噴噴油器的噴油端穿過導(dǎo)流環(huán)的中心。對直立式設(shè)導(dǎo)流環(huán)，對斜立式設(shè)導(dǎo)流柱，有效控制壓縮后期活塞頂上空氣流動的方向，在室內(nèi)形成適當(dāng)較強(qiáng)的擠流。該燃燒系統(tǒng)兩類均實行三點(diǎn)熱預(yù)混合原則，著火前油氣均勻預(yù)混合，上死點(diǎn)后開始著火，實現(xiàn)近似等壓快速燃燒，以提高發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動力性、穩(wěn)定性和排放性。
文檔編號F02B23/06GK2084518SQ8920924
公開日1991年9月11日 申請日期1989年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月8日
發(fā)明者胡國棟 申請人:胡國棟