專利名稱：：小缸徑水冷高速直噴式柴油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種小缸徑水冷高速噴式柴油機(jī)。直噴式柴油機(jī)為獲得好的燃燒性能，要求噴油嘴的布置盡量在氣缸中心上或偏離氣缸中心10%D(D為氣缸直徑)以內(nèi)，偏離越小越能獲得好的燃燒效果。而噴油嘴的安裝角(指噴油嘴軸心線與缸蓋底平面垂直線間的夾角)則越小越好，以使各個方向噴孔噴出的油柱具有盡量一致的噴霧特性。此安裝角一般需在25°以內(nèi)。小缸徑發(fā)動機(jī)系指缸徑100mm以內(nèi)的發(fā)動機(jī)，只能采用兩氣門機(jī)構(gòu)，而高速發(fā)動機(jī)的氣門直徑又必須同足夠地大，以保證高速時有良好的充氣效率。為了保證缸蓋上的噴嘴孔與進(jìn)、排氣門座孔間有足夠的耐熱疲勞強(qiáng)度，又必須在噴嘴孔與進(jìn)排氣門座孔間留出足夠的距離。因此，在小缸徑高速噴式柴油機(jī)上要做到為一布置是很困難的。在國外，主要采用直徑小的噴油嘴及噴油器體，來解決這一難題，如日本五十鈴4JB系列柴油機(jī)，采用了頸部直徑為7mm的P系列噴油嘴，及直徑減小到Φ17mm的特殊的噴油器體，做到了在93mm缸徑的高速柴油機(jī)上，噴油嘴的偏移量為8.25%D而噴油嘴的安裝角為10°，從而獲得了優(yōu)良的燃燒性能。在我國，小缸徑水冷高速直噴式柴油機(jī)也有采用P系列噴油嘴的設(shè)計的，但由于小尺寸的噴油嘴及噴油器體制造難度大，目前國內(nèi)尚未能穩(wěn)定大批量生產(chǎn)，可靠性尚達(dá)不到頸部直徑為9mm的S系列噴油嘴的水平，而且價格比S系列高得多，因此這類柴油機(jī)，如北京內(nèi)燃機(jī)總廠、成都發(fā)動機(jī)公司、江西汽車廠生產(chǎn)的493柴油機(jī)目前只能采用進(jìn)口噴油嘴才能穩(wěn)定生產(chǎn)。另有一些廠家直接采用尺寸較大而性能可靠的S系列噴油嘴，但由于尺寸大，用傳統(tǒng)設(shè)計難以滿足噴油嘴偏移小、安裝角小的布置要求，因此燃燒性能偏低，如杭州柴油機(jī)總廠的190B柴油機(jī)。這一問題是當(dāng)前我國小缸徑高速直噴式柴油機(jī)不能獲得應(yīng)有發(fā)展的主要障礙。本發(fā)明的目的在于提供一種缸蓋上噴油嘴孔與進(jìn)、排氣孔緊密布置，使噴油孔獲得小偏移，小安裝角布置，同時又使噴油嘴及缸蓋獲得良好的冷卻條件，噴油嘴孔與空門座孔之間具有足夠?qū)挼目组g距離的小缸徑水冷高速直噴式柴油機(jī)。本發(fā)明包括布置在氣缸蓋上的進(jìn)氣門座孔、排氣門座孔、噴油嘴以及與噴油嘴連接的噴油器體，氣缸蓋上鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套，進(jìn)氣道的喉部內(nèi)腔與所述噴油器銅套相應(yīng)處有一凸入部，所述噴油器銅套緊靠所述凸入部布置，所述凸入部具有用氣道臺實驗確定的、與喉部無凸入的氣道同樣的性能參數(shù)的形狀。頭部不伸到底的噴油器銅套作為噴油嘴孔，其作用是改善噴嘴部冷卻且不減小噴嘴孔與進(jìn)排氣門座孔間隔距離。通常的觀念認(rèn)為，為獲得優(yōu)良的進(jìn)氣道性能，進(jìn)氣道喉部不應(yīng)該存在影響氣流的凸起物。但是通過氣道試驗臺實驗，我們發(fā)現(xiàn)螺旋進(jìn)氣道的喉部各處對氣流的影響是極不一樣的，可以用氣道臺實驗的方法來獲得此處合適的凸入形狀，使所獲得的進(jìn)氣道具有與喉部無凸入的進(jìn)氣道同樣的渦流強(qiáng)度及流量系數(shù)。而此凸入形狀是為安裝此噴油器銅套而不致使氣道壁穿透所必需的。必要時，也可以對排氣道采取同樣的措施，以使這種結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用于更小缸徑的直噴式柴油機(jī)。氣道壁內(nèi)腔內(nèi)凹后，噴油嘴孔就可獲得向氣缸蓋中心靠攏的空間，從而獲得小偏移，小安裝角，以及良好的燃燒性能。本發(fā)明的優(yōu)點是保證足夠大的氣門直徑以及噴嘴孔與進(jìn)排氣門座孔間的距離前提下，減小了噴油嘴的偏移量和安裝角，提高了柴油機(jī)的燃燒性能，同時使尺寸較大而可靠性較好的S系列噴油嘴做到了小缸徑高速直噴式柴油機(jī)上，實現(xiàn)噴油嘴偏移量小于10%D，安裝角小于20°的布置，經(jīng)實驗測試，該柴油機(jī)性能不低于同型的使用P系列噴油噴的柴油機(jī)，解決了因我國不能穩(wěn)定大批量生產(chǎn)P系列噴油嘴而必須從國外進(jìn)口的難題，也相應(yīng)降低了生產(chǎn)成本。本結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用于裝有P系列噴油嘴的小缸徑高速直噴式柴油機(jī)上，能進(jìn)一步提高此類柴油機(jī)的燃燒性能。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明圖1是本發(fā)明的氣缸蓋氣道喉部的橫剖面圖。圖2是噴油嘴及氣缸蓋的縱剖面圖。參照附圖本發(fā)明包括布置在氣缸蓋1上的進(jìn)氣門座孔2、排氣門座孔3、噴油嘴孔5，以及與噴油嘴連接的噴油器體，氣缸蓋上還鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套6，用作改善噴油嘴冷卻且不減小噴油嘴孔與進(jìn)排氣門座孔間隔距離之用。在進(jìn)氣門座孔2的喉部內(nèi)腔與所述噴油器銅套6相應(yīng)處有一凸入部4，噴油器銅套6緊靠所述的凸入部4布置，與原有設(shè)計相比，噴嘴孔5獲得了更加靠近氣缸蓋中心的布置設(shè)置位置。凸入部4的形狀由氣道試驗臺實驗確定，所獲得的進(jìn)氣道具有與無喉部凸入的進(jìn)氣道相等的渦流強(qiáng)度和流量系數(shù)。在H493柴油機(jī)系列，采用頸部為9mm的S系列噴油嘴及直徑為Φ21.4mm的普通噴油器體，在氣門直徑和位置與日本五十鈴4JB系列柴油機(jī)相同的情況下，實現(xiàn)了與4JB系列柴油采用頸部直徑為Φ7mm的P系列噴油嘴及直徑為Φ17mm的特殊開發(fā)的噴油器的相同的布置，即噴油嘴的偏移量8.25%D，噴油嘴的安裝角10°，并獲得了優(yōu)良的燃燒性能?，F(xiàn)將采用本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的H493系列柴油機(jī)、日本五十鈴4JB系列柴油機(jī)、未采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計而直接在直噴柴油機(jī)上采用S系列噴油嘴的190B柴油機(jī)的試驗數(shù)據(jù)對比陳列如下H493柴油機(jī)試驗性能指標(biāo)如下額定功率46.3KW/3000r/min平均有效壓力Pe為668KPa最大扭矩170Nm/2000r/minPe為771KPa最低比油耗225g/KWh噴油嘴布置位置相同，采用P系列小噴油嘴的日本五十鈴4JB的性能指標(biāo)(按成都發(fā)動機(jī)公司的說明書)如下現(xiàn)在的標(biāo)定值(是按DIN標(biāo)準(zhǔn)的折合我國標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)降低2%左右)功率63KW/3600r/min相當(dāng)于我國標(biāo)準(zhǔn)為61.7KW/3600r/minPe為743KPe最大扭矩174Nm/2000r/min相當(dāng)于我國標(biāo)準(zhǔn)為170.5Nm/2000r/minPe為773KPa最低比油耗218g/KWh相當(dāng)于我國標(biāo)準(zhǔn)為222.5g/KWh其設(shè)計值為功率54-58KW/3600r/minPe為649-698KPa最大扭矩≥157Nm/2000r/minPe為≥712KPa最低比油耗≤235g/KWh其生產(chǎn)時的檢查值為功率≥51KW/3600r/minPe為613KPa最大扭矩≥147Nm/2000r/minPa為≥667KPa最低比油耗≤250g/KWh杭州柴油機(jī)總廠1993年研制的采用S系列噴油嘴的190B的試驗數(shù)據(jù)功率7.35KW/2200r/minPe為630KPa比油耗為232g/KWh現(xiàn)將以上三機(jī)可供比較的平均有效壓力Pe值及時比油耗值列表如下十鈴4JB1190B最大扭矩Pe771KPa標(biāo)定值773KPa最大扭矩Pe設(shè)計值≥712KPa檢查值≥667KPaPe:630KPa最低比油耗225g/KWh標(biāo)定值222.5g/KWh最低比油耗設(shè)計值≤235g／KWh檢查值≤250g/KWh比油耗232g/KWh</table></tables>從表列數(shù)據(jù)可以看出，H493在低速范圍的性能數(shù)據(jù)已達(dá)到五十鈴4JB1的設(shè)計值而接近其目前的標(biāo)定值，與杭柴總廠的190B相比，即使計入缸機(jī)比單缸機(jī)的機(jī)械效率高的因素，也可以看出是有著明顯的優(yōu)越性。其主要的原因即是實現(xiàn)了與五十鈴4JB1同樣優(yōu)良的噴油嘴的布置。權(quán)利要求1.一種小缸徑水冷高速直噴式柴油機(jī)，包括布置在氣缸蓋上的進(jìn)氣門座孔、排氣門座孔、噴油嘴，以及與噴油嘴連接的噴油器體，其特征在于氣缸蓋上鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套，進(jìn)氣道的喉部內(nèi)腔與所述噴油器銅套相應(yīng)處有一凸入部，所述噴油器銅套緊靠所述凸入部布置，所述凸入部具有用氣道臺實驗確定的、與喉部無凸入的氣道同樣性能參數(shù)的形狀。2.如權(quán)利要求1所述的小缸徑高速直噴式柴油機(jī)，其特征在于所選用的噴油嘴是S系列噴油嘴。全文摘要本發(fā)明涉及一種小缸徑水冷高速直噴式柴油機(jī)，包括布置在氣缸蓋上的進(jìn)、排氣門座孔，噴油嘴及噴油器體，氣缸蓋上鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套，進(jìn)氣道的喉部內(nèi)腔有一凸入部，噴油器銅套緊靠凸入部布置，凸入部具有同實驗方法確定的，與喉部無凸入的氣道同樣性能參數(shù)的形狀，能減小噴油嘴偏移量及安裝角。文檔編號F02B3/06GK1109550SQ9410368公開日1995年10月4日申請日期1994年4月2日優(yōu)先權(quán)日1994年4月2日發(fā)明者張直誠,胡永余,陳漢生,姚平飛申請人:杭州汽車發(fā)動機(jī)廠