CN102155326A - 内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统 - Google Patents

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王�忠
曾发林
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毛功平
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Abstract

一种内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统，属于发动机混合气形成和燃烧领域。包括一个由气缸盖（1）、气缸套（2）和活塞（3）组成的燃烧室（4），喷油嘴（5）为多孔油嘴，在活塞（3）的中央设有凸起（8），凸起(8)由以凸顶(9)为中心呈放射状连续分布的折扇面构成。由于碰撞部分使一次油束沿着碰撞面展开，不会堆积在落点，喷雾扩散速度快，分布的空间范围大，又不贴近燃烧室壁，空气卷入量增加，又因为二次雾化，使得喷雾粒径变细，在挤流作用下分布更均匀，因而能较快地形成相对均匀的混合气，有效地改善了发动机可燃混合气的质量，使燃烧迅速和完善。

Description

内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统，属于发动机混合气形成和燃烧领域。
背景技术
目前，柴油机的过量空气系数较大却易冒黑烟，其主要原因是因为多孔喷雾在圆周方向上的不均匀，以及在喷雾的落点处产生过浓区，而燃烧室中心附近少有喷雾。一部分喷雾堆积在着落点附近或形成油膜，另一部分反弹后向圆周扩散，因为紧贴燃烧室壁，卷入的空气量少。这些因素构成了尽管柴油机的过量空气系数大，但燃烧不完全，黑烟和碳氢化合物排量高，是燃烧室壁上结炭的主要原因。为了解决这个问题，产生的伞状喷雾虽雾化性能好，圆周方向均匀，但贯穿力不强。因此，在中低工况下性能较好，在高工况下因燃烧室外围空气利用不了，黑烟增加较多。
发明内容
为了解决多孔喷雾的落点处混合气过浓和圆周分布不均匀，以及伞状喷雾贯穿距短的问题，本发明提供一种内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统，该燃烧系统能够提供雾化性能好、空间分布均匀、喷雾不会堆积在落点处，而是一小部分被反弹，绝大部分顺着碰撞面迅速扩散，实现二次雾化。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：喷油嘴的每个一次油束都要直接喷射到相应的二个第一碰撞折扇面交线的顶棱上，一次油束碰撞到顶棱上后分裂开来，在顶棱两旁的第一碰撞折扇面上扩散展开，在周向形成分布更广泛，与空气接触面积更大，在燃烧室内形成均匀分布的二次油束。由于燃烧室喉口形状与大凸起结构相配合所形成的特殊的挤流通道的存在，促使燃烧室内产生的挤流在空气作用下以与扩散油束近似垂直的方向冲进燃烧室下部，形成纵向涡流而扫开燃油，能卷吸进更多的空气，使雾化更良好，这样燃烧室外围的空气就得到充分利用，从而使油、气混合更充分。而另一方案是：上述的碰撞部分由在凸起周向均匀错开分布的几个相同的扇锥组成，每个扇锥都由一个垂直折扇面和一个第二碰撞折扇面构成，每个第二碰撞折扇面与喷油嘴的一次油束相配合，利用第二碰撞折扇面让一次油束改变方向分布并扩散展开，形成与燃烧室和缸内气流更佳配合的二次油束，而且油束之间不会干涉。
本发明包括有一个由气缸盖、气缸套和活塞组成的燃烧室，喷油嘴用多油束方式把高压燃油以雾状喷入燃烧室中形成可燃混合气，在活塞的中央设有凸起。上述的凸起由以凸顶为中心呈放射状连续分布的折扇面构成，二个相邻的折扇面有一个相交的顶棱，还有一个相交的底棱；上述的喷油嘴位于凸顶的上方位置，其一次油束中心线直接指向油束导向面。
折扇面由二个第一碰撞折扇面组成，而且二个第一碰撞折扇面以顶棱为对称分布时，喷油嘴的一次油束中心线直接指向顶棱，并沿顶棱两侧的第一碰撞折扇面展开。
折扇面由一个垂直折扇面和一个第二碰撞折扇面构成时，喷油嘴的一次油束中心线直接指向第二碰撞折扇面，并沿第二碰撞折扇面展开。
折扇面的个数为喷油嘴孔数的二倍。
本发明的有益效果是：由于碰撞部分使一次油束沿着碰撞面展开，不会堆积在落点，喷雾分散速度快，分布的空间范围大，又不贴近燃烧室壁，空气卷入量增加，又因为二次雾化，使得喷雾粒径变细，在挤流作用下分布更均匀，因而能较快地形成相对均匀的混合气，有效地改善了发动机可燃混合气的质量，使燃烧迅速和完善。在标定工况下，加碰撞部分后，烟度下降0.5个波许值，油耗下降2％以上，NOx也有明显下降。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是一种内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统的纵剖面构造图。
图2是图1中凸起的三维示意图。
图3是另一种内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统的纵剖面构造图。
图4是图3中凸起的三维示意图。
图中：1、气缸盖， 2、气缸套， 3、活塞，4、燃烧室， 5、喷油嘴，  6、一次油束，7、二次油束，8、凸起，9、凸顶，10、第一碰撞折扇面，11、顶棱，12、底棱，13、第二碰撞折扇面，14、垂直折扇面。
具体实施方式
在图1、2、3、4所示的实施例中，该碰撞喷雾挤流燃烧系统主要有一个由气缸盖1、气缸套2和活塞3组成的燃烧室4，喷油嘴5用多油束方式把高压燃油以雾状喷入燃烧室4中形成可燃混合气，在活塞3的中央设有凸起8。凸起8由以凸顶9为中心呈放射状连续分布的折扇面构成，每个折扇面与相邻一侧折扇面形成一个相交的顶棱11，与相邻另一侧折扇面形成一个相交的底棱12；喷油嘴5位于凸顶9的上方位置。
图1、2示出了一种实施方案，图2是图1中凸起8的三维示意图。在活塞3的中央设有凸起8共由8个第一碰撞折扇面10组成，每二个第一碰撞折扇面10的上边相交构成4个顶棱11，下边相交构成4个底棱12，而且在顶棱11两侧的第一碰撞折扇面10以顶棱11为对称分布，喷油嘴5的4个一次油束6中心线直接指向顶棱11，并沿顶棱11两侧的第一碰撞折扇面10展开，在周向形成分布更广泛，与空气接触面积更大，在燃烧室内形成均匀分布的二次油束7。由于燃烧室喉口形状与凸起8结构相配合所形成的特殊的挤流通道的存在，促使燃烧室4内产生的挤流在空气作用下以与扩散油束近似垂直的方向冲进燃烧室4下部，形成纵向涡流而扫开燃油，能卷吸进更多的空气，使雾化更良好，这样燃烧室外围的空气就得到充分利用，从而使油、气混合更充分。上述的凸起8也可由6个、12个、16个或20个第一碰撞折扇面10组成，形成3个、6个、8个或10个顶棱11和底棱12，并配以3孔、6孔、8孔或10孔喷油嘴5。
图3、4示出了另一种实施方案，图4是活塞3的三维剖视图。在活塞3的中央设有凸起8共由6个第二碰撞折扇面13和6个垂直折扇面14组成，共构成6个顶棱11和底棱12，喷油嘴5的6个一次油束6中心线直接指向第二碰撞折扇面13，并沿第二碰撞折扇面13展开，在周向形成分布更广泛，与空气接触面积更大，在燃烧室内形成均匀分布的二次油束7，产生与上述实施例相同的技术效果。同理，上述的凸起8也可由3个、4个、8个或10个第二碰撞折扇面13和垂直折扇面14组成，形成3个、4个、8个或10个顶棱11和底棱12，并配以3孔、4孔、8孔或10孔喷油嘴5。

Claims (3)

1.一种内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统，包括一个由气缸盖（1）、气缸套（2）和活塞（3）组成的燃烧室（4），喷油嘴（5）为多孔油嘴，其特征是，在活塞（3）的中央设有凸起（8），所述凸起(8)由以凸顶(9)为中心呈放射状连续分布的折扇面构成，每个折扇面与相邻一侧折扇面形成一个相交的顶棱(11)，与相邻另一侧折扇面形成一个相交的底棱(12)；所述喷油嘴（5）位于凸顶(9)的上方位置。
2.根据权利要求1所述的内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统，其特征是：相邻所述折扇面为二个第一碰撞折扇面(10)以顶棱(11)为对称分布，喷油嘴（5）的一次油束(6)中心线直接指向顶棱(11)，折扇面的个数为喷油嘴（5）孔数的二倍。
3.根据权利要求1所述的内燃机碰撞喷雾挤流燃烧系统，其特征是：相邻所述折扇面为一个垂直折扇面(14)和一个第二碰撞折扇面(13)，喷油嘴（5）的一次油束(6)中心线直接指向第二碰撞折扇面(13)，折扇面的个数为喷油嘴（5）孔数的二倍。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112065601A (zh) * 2020-09-11 2020-12-11 潍柴动力股份有限公司 一种活塞及发动机
SE2050608A1 (en) * 2020-05-27 2021-11-28 Scania Cv Ab Piston, Internal Combustion Engine, and Vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61200322A (ja) * 1985-02-28 1986-09-04 Nippon Clean Engine Res ２サイクル圧縮着火方式内燃機関
JPS63198720A (ja) * 1987-02-12 1988-08-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 直接噴射式デイ−ゼル機関の燃焼室
CN1558094A (zh) * 2004-01-16 2004-12-29 大连理工大学 内燃机碰撞雾化燃烧系统
CN2858979Y (zh) * 2006-01-20 2007-01-17 常州亚美柯机械设备有限公司 高效大排量三段式低排放柴油机活塞燃烧室
JP2008255934A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Honda Motor Co Ltd 燃料直噴エンジン

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61200322A (ja) * 1985-02-28 1986-09-04 Nippon Clean Engine Res ２サイクル圧縮着火方式内燃機関
JPS63198720A (ja) * 1987-02-12 1988-08-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 直接噴射式デイ−ゼル機関の燃焼室
CN1558094A (zh) * 2004-01-16 2004-12-29 大连理工大学 内燃机碰撞雾化燃烧系统
CN2858979Y (zh) * 2006-01-20 2007-01-17 常州亚美柯机械设备有限公司 高效大排量三段式低排放柴油机活塞燃烧室
JP2008255934A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Honda Motor Co Ltd 燃料直噴エンジン

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《内燃机工程》 20080831 魏胜利等 直喷式柴油机涡轮室燃烧系统的模拟与试验研究 第19页至第22页 1-3 第29卷, 第4期 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE2050608A1 (en) * 2020-05-27 2021-11-28 Scania Cv Ab Piston, Internal Combustion Engine, and Vehicle
WO2021242165A1 (en) * 2020-05-27 2021-12-02 Scania Cv Ab Piston, internal combustion engine, and vehicle
SE544754C2 (en) * 2020-05-27 2022-11-01 Scania Cv Ab Internal Combustion Engine comprising piston with fuel directing surfaces
US11873755B2 (en) 2020-05-27 2024-01-16 Scania Cv Ab Piston, internal combustion engine, and vehicle
EP4158166A4 (en) * 2020-05-27 2024-08-07 Scania Cv Ab PISTONS, COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE
CN112065601A (zh) * 2020-09-11 2020-12-11 潍柴动力股份有限公司 一种活塞及发动机

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