專利名稱：95系列節(jié)能柴油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種95系列柴油機(jī)的燃燒系統(tǒng)、配氣機(jī)構(gòu)、燃油供給系的設(shè)計(jì)。
我國(guó)現(xiàn)有95系列柴油機(jī)，是60年代設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，燃燒系統(tǒng)采用了當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的渦流予燃室結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是高壓縮比、低容積比，選用高壓縮比來(lái)改善起動(dòng)性，采用低容積比提高壓縮比，燃油供給系采用大直徑單孔噴油器，低壓噴油，又無(wú)油量調(diào)整機(jī)構(gòu)；與當(dāng)時(shí)國(guó)情工業(yè)化水平相適應(yīng)，活塞環(huán)配置采用三氣二油環(huán)組，設(shè)計(jì)耗油率為195克／馬力小時(shí)，轉(zhuǎn)速為中低速(1500－2000轉(zhuǎn)／分)。隨著內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展在實(shí)際使用中，表現(xiàn)出了它的先天性不足，耗油率高，輸出功率不足，冷起動(dòng)性能差、耗水量大，用戶迫切要求改進(jìn)。
本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之外而提供了一種直噴式燃燒系統(tǒng)與多孔噴油器，蝸殼螺旋進(jìn)氣道相配合組成的燃凈率高、功率大、耗油率低，冷起動(dòng)性好的節(jié)能柴油機(jī)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，95系列節(jié)能柴油機(jī)是在95系列柴油機(jī)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的，為了提高柴油機(jī)熱效率和機(jī)械效率對(duì)現(xiàn)有柴油機(jī)的燃燒系統(tǒng)，燃油供給系，配氣機(jī)構(gòu)和活塞等進(jìn)行了重新研究設(shè)計(jì)。該機(jī)包括氣缸體、氣缸蓋、活塞連桿組、燃燒系統(tǒng)、燃油供給系、配氣機(jī)構(gòu)等，活塞連桿組裝在氣缸體內(nèi)，活塞頂部與對(duì)應(yīng)的氣缸蓋頂部組成燃燒室，燃油供給系的噴油器裝在缸蓋上通過(guò)油管與高壓油泵相連，配氣機(jī)構(gòu)的氣門，搖臂裝在缸蓋頂部，其特征是95系列節(jié)能柴油機(jī)為直噴式燃燒系統(tǒng)，燃燒室由氣缸蓋的底平面和活塞頂部之間的空間所組成，混合氣直接在氣缸中形成，主燃燒室為紊流型，紊流區(qū)由四個(gè)內(nèi)接圓弧相接處構(gòu)成的四個(gè)邊角棱組成，主燃燒室的中心位置相對(duì)氣缸中心向噴油器方向位移量S1為5－10mm，向排氣門方向偏置S2為2mm的交點(diǎn)上；主燃燒室外接圓弧的中心線相對(duì)活塞的中心線夾角為逆向3－17°，本實(shí)用新型改為直噴式燃燒系統(tǒng)，吸取了直噴式燃燒系統(tǒng)熱效率高的優(yōu)勢(shì)，克服了燃燒壓力升高率大，暴發(fā)力高，工作粗暴等不利因素而設(shè)計(jì)的，這種形式的燃燒室可組織燃燒室內(nèi)的合理氣流和強(qiáng)化燃期的氣體流動(dòng)改善，提高了可燃混合氣的品質(zhì)和油束在燃燒室內(nèi)的分布，從而提高了燃燒過(guò)程的完善程度。其容積比為80－86％，有利于降低壓縮負(fù)功，提高柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
本實(shí)用新型的燃油供給系的噴油器安裝在氣缸蓋上的方位，相對(duì)于氣缸中心線向噴油器方向位移量S3為10－12mm，向排氣門方向偏置量S3為2mm的交點(diǎn)上，并使噴油器與氣缸蓋的底平面形成66－69°的夾角α2，以滿足油束落點(diǎn)高度差的要求，燃油供給系的性能直接影響著燃料熱能轉(zhuǎn)換的有效程度，要提高柴油機(jī)的有效熱效率，就必須合理匹配與燃燒室相適應(yīng)的燃油供給系，噴油器與氣缸蓋的夾角選擇為66°－69°，保證了ZCK154S432型噴油器的噴射油束的落點(diǎn)水平度。為了實(shí)現(xiàn)噴射油束落點(diǎn)高度的需要和減少壓縮負(fù)功的原則供油提前角應(yīng)優(yōu)選為19－21°度。
本實(shí)用新型的配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道為蝸殼螺旋形，進(jìn)氣口直徑φ140－50mm，比原設(shè)計(jì)斷面增加20％，以提高充氣效率，以滿足紊流燃燒氣的需要，渦流比2－2.5，這種進(jìn)氣道與紊流型燃燒室配合，可使燃燒室內(nèi)的油氣充分混合提高混合氣品質(zhì)，改善油膜分布。
本實(shí)用新型的主燃燒室的外圓直徑為φ52－65mm，內(nèi)接圓弧的半徑R為16－20mm，燃燒室的內(nèi)圓弧半徑R為5－12mm，深度H116－20mm，燃燒室的反射錐高度H10－12mm，頂角為60°－90°，與不同口徑的燃燒室相匹配。這種燃燒室的合理選擇，可以滿足油束落點(diǎn)高度，油霧與油膜量的比例和容積比壓縮比的要求。改善主燃燒室的油膜分布，在性能上具有方形燃燒室的邊角干涉效應(yīng)，又有ω型燃燒室強(qiáng)化混合的作用，在進(jìn)氣大渦流的作用下，燃燒室凹坑的上部和下部均有大渦流產(chǎn)生，又在四個(gè)圓弧內(nèi)形成小渦流區(qū)，在燃燒室四個(gè)圓弧的四個(gè)邊角處相接構(gòu)成的紊流區(qū)的作用下，使混合氣產(chǎn)生波浪形的運(yùn)動(dòng)，形成流速不等的紊流現(xiàn)象，并在氣流相互剪切作用下，形成許多微渦流和微紊流，大大提高了混合氣的品質(zhì)，為提高燃燒過(guò)程的完善程度提供了條件。
本實(shí)用新型的燃油供給系的噴油器座套鑲嵌在氣缸蓋的噴油器的安裝位置上，噴油器裝在座套內(nèi)，既克服了結(jié)構(gòu)限制，又改善了缸蓋的集中熱負(fù)荷對(duì)缸蓋集中應(yīng)力的制約。
本實(shí)用新型采用ZCK154S432型噴油器，直徑為φ8.5－9柱塞偶件相匹配，使噴油延續(xù)角減小，噴油速度加快，改善了燃油霧化的品質(zhì)，提高了燃燒速率，采用這種型號(hào)的噴油器，發(fā)揮多孔高壓霧化的優(yōu)勢(shì)，大大提高了燃油霧化質(zhì)量，為油氣在燃燒中的充分混合提供了條件。
本實(shí)用新型的活塞與缸筒的間隙為階梯式公差帶，公差帶的數(shù)值從活塞裙部到頂部，在－0.14～－0.06范圍內(nèi)，活塞銷孔座的外表面下凹0.3－0.5mm，活塞銷孔偏移中心線0.5mm?？朔酥魅紵移盟鶚?gòu)成的側(cè)壓力，又使活塞頂部的熱負(fù)荷造成的線膨脹量得到熱態(tài)平衡，確?；钊跓釕B(tài)下正常工作。減小了作功沖程時(shí)活塞的側(cè)壓力和提高活塞使用的壽命。


圖1為95系列節(jié)能柴油機(jī)總裝配圖；圖2為活塞主視圖；圖3為圖2俯視圖；圖4為噴油器總成安裝在缸蓋底平面上相對(duì)于氣缸中心線的方位圖；圖5為噴油器在氣缸蓋上的方位剖視圖；圖6為蝸殼螺旋進(jìn)氣道的剖視圖；圖7為原195氣缸蓋進(jìn)氣道的剖視圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1、噴油器2、氣缸蓋3、噴油器座套4、活塞5、氣缸套6、連桿7、活塞銷8、氣缸9、氣門室罩10、氣門11、氣門搖臂12、噴油頭13、進(jìn)氣道14、燃燒室15、排氣門16、進(jìn)氣門17、高壓油泵α、燃燒室的反射圓錐體頂角 α1為主燃燒室外接圓弧的中心線相對(duì)活塞中心線的夾角 α2為噴油器與氣缸蓋底平面夾角 S為活塞肖孔偏移中心線的偏移量 S1為主燃燒室中心位置在活塞中心向噴油器方向位移量 S2為主燃燒室中心位置向排氣門方向偏置量 S3噴油器安裝在氣缸蓋上的方位位移量 S4噴油器向排氣門方向偏置量 S5為活塞銷孔座外表面下凹量 φ主燃燒室外圓直徑 φ1蝸殼螺旋進(jìn)氣道口徑 H燃燒室反射圓錐體高度 H1為燃燒室深度結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳述，本實(shí)施例以195型直噴柴油機(jī)為例，該機(jī)由氣缸體、缸蓋、曲柄連桿機(jī)構(gòu)，配氣機(jī)構(gòu)、燃油供給系、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成，曲柄連桿機(jī)構(gòu)裝在缸體內(nèi)，活塞4的頂部與對(duì)應(yīng)的氣缸蓋2底部組成燃燒室14，混合氣直接在氣缸中形成，紊流型主燃燒室14的外圓直徑為φ56毫米，內(nèi)接圓弧的中心線相對(duì)活塞的中心線的夾角α1為逆向3°，內(nèi)弧半徑為R10毫米，深度H120毫米，反射圓錐體的頂角α為90°，高度H13毫米；主燃燒室14的四個(gè)內(nèi)接圓弧相接構(gòu)成四個(gè)邊、角、棱組成紊流區(qū)，主燃燒室14的中心位置位于活塞4中心向噴油器方向位移量S15mm，向排氣門方向偏置量S2為2mm的交點(diǎn)上。
燃油供給系的噴油器1安裝在氣缸蓋2上的方位相對(duì)于氣缸中心線向噴油器1方向位移量S310－12mm，向排氣門15方向偏置量S4為2mm的交點(diǎn)上，并使噴油器1與氣缸蓋2的底平面形成66－69°的夾角。噴油器1采用ZCK154S432型號(hào)為四孔噴油器，噴油壓力為175－185Kg／cm2。
配氣機(jī)構(gòu)的排氣道為直筒式，進(jìn)氣道為蝸殼螺旋形，進(jìn)氣口直徑φ1為40－50mm，渦流比為2－2.5，滿足了直噴燃燒混合氣形成的要求。
直噴式燃燒室的主燃燒室14設(shè)在活塞的頂部，相應(yīng)的使活塞頂部的熱負(fù)荷增加，線膨脹量也相應(yīng)加大，制造活塞時(shí)，活塞的間隙公差帶采用階梯形公差帶，活塞頂部為－0.40－0.60，防漏部為－0.20－0.25，裙部為－0.14－0.20，活塞銷孔座外表面下凹0.3－0.5mm，活塞銷孔偏移中心線0.5mm。解決了活塞的熱膨脹。當(dāng)柴油機(jī)工作進(jìn)氣沖程時(shí)，活塞下行，新鮮空氣通過(guò)蝸殼螺旋進(jìn)氣道，經(jīng)進(jìn)氣門被吸入到缸體內(nèi)，在缸體內(nèi)形成強(qiáng)大的渦流，分布主燃燒室的上面和底部，并由于擠壓而在四個(gè)圓弧面內(nèi)形成小渦流，這些小渦流在四個(gè)圓弧的邊、角、棱構(gòu)成的紊流區(qū)的作用下，在渦流中產(chǎn)生紊流氣團(tuán)，對(duì)渦流進(jìn)行切割，因而在燃燒室內(nèi)形成大、小渦流和強(qiáng)、微紊流氣，混合氣隨活塞的上行而被壓縮，在上止點(diǎn)前19－210，燃油經(jīng)高壓油泵17作用，通過(guò)油管、噴油器將霧化后的燃油噴在燃燒室14內(nèi)，在不同氣流作用下，使燃油與空氣充氣混合，改善了混合氣的品質(zhì)，高品質(zhì)的混合氣達(dá)到壓縮自燃溫后，便立即迅速著火推動(dòng)活塞作功。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、混合氣品質(zhì)好、燃燒速度快，燃盡率高；2、馬力大，同等耗油，可比現(xiàn)有195柴油機(jī)增加15－12％；3、節(jié)油，經(jīng)現(xiàn)有195系列柴油機(jī)節(jié)油30克／馬力小時(shí)；4、節(jié)水，經(jīng)試驗(yàn)與現(xiàn)有195柴油機(jī)冷卻水的消耗量減小3倍；5、易起動(dòng)，在氣溫零下30的情況下，不用加熱水即可順利起動(dòng)；6、減小空氣污染，與現(xiàn)有柴油機(jī)相比排氣煙下降50－60％。
本實(shí)用新型是一種95系列柴油機(jī)更新?lián)Q代的新產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種95系列節(jié)能柴油機(jī)，包括缸體、缸蓋活塞連桿組、燃燒系統(tǒng)、燃油供給系、配氣機(jī)構(gòu)，活塞連桿組4裝在氣缸體8內(nèi)，活塞4頂部與對(duì)應(yīng)的氣缸蓋2底部組成燃燒室，燃油供給系的噴油器裝在缸蓋2上通過(guò)油管與高壓油泵總成17相連，配氣機(jī)構(gòu)的氣門10、氣門搖臂11裝在缸蓋2頂部的排、進(jìn)氣道口上，其特征是(1)95系列節(jié)能柴油機(jī)為直噴式燃燒系統(tǒng)、主燃燒室14由氣缸蓋2的底平面和活塞4頂部之間的空間組成，混合氣直接在氣缸中形成，主燃燒室14為紊流型，紊流區(qū)由主燃燒室14的四個(gè)內(nèi)接圓弧相接構(gòu)成的四個(gè)邊角棱組成，主燃燒室的中心位置在活塞4中心向噴油器方向位移量S1為5-10mm，向排氣門方向偏置量S2為2mm的交點(diǎn)上，主燃燒室14外接圓弧的中心線相對(duì)活塞4中心線的夾角α1向逆向3-17°；(2)燃油供給系的噴油器1安裝在氣缸蓋2上的方位相對(duì)于氣缸中心線向噴油器方向位移量S3為10-12mm，向排氣門15方向偏置量S4為2mm的交點(diǎn)上，并使噴油器1與氣缸蓋2的底平面形成66-69的夾角α2；(3)配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道為蝸殼螺旋形、進(jìn)氣口直徑Φ1為40-50mm，渦流比為2-2.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能柴油機(jī)，其特征在于直噴式燃燒系統(tǒng)的主燃燒室14的外圓直徑φ52－65mm，內(nèi)接圓弧的半徑R16－18mm，主燃燒室14的內(nèi)圓弧半徑R5－12mm，深度H116－20mm，燃燒室的反射圓錐體高度H為10－12毫米，頂角為60度或90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能柴油機(jī)，其特征在于燃油供給系的噴油器座套3鑲鉗在氣缸蓋2上的噴油器1的安裝位置上，噴油器1裝在座套3內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的節(jié)能柴油機(jī)，其特征在于噴油器采用ZCK154S432型，柱塞偶件采用柱塞直徑為φ8.5－9。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能柴油機(jī)，其特征在于所述的活塞與缸筒的間隙為階梯式公差帶，公差帶的數(shù)值從活塞裙部到頂部，在－0.14～－0.60的范圍內(nèi)，活塞銷孔座外表面下凹值S5為0.3－0.5mm，活塞銷孔偏移中心線S為0.5mm。
專利摘要本實(shí)用新型屬于柴油機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體是一種95系列柴油機(jī)的燃燒系統(tǒng)、燃油供給系、配氣機(jī)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)。其特征是燃燒系統(tǒng)為直噴式，主燃燒室設(shè)在活塞的頂部，混合氣直接在氣缸中形成，配氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣道為蝸流螺旋式，提高燃油混合氣的品質(zhì)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有燃燒速度快，燃盡率高、節(jié)油、節(jié)水、易起動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，是一種95系列柴油機(jī)更新?lián)Q代的新產(chǎn)品。
文檔編號(hào)F02B19/00GK2090427SQ91216608
公開日1991年12月11日 申請(qǐng)日期1991年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月18日
發(fā)明者李德祥 申請(qǐng)人:李德祥