CN204851510U - 一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器，属于涡流室式柴油机领域，包括喷油器主体、针阀、针阀体、紧固螺套、垫圈、喷油器安装底面和喷孔面。喷油器安装底面到喷孔面的长度L1为6-8mm，所述喷油器安装底面与所述喷孔面之间的圆柱体直径D1为7-9mm，并且喷孔面与涡流室球面相切；本实用新型的喷油器的喷油量与柴油机的单缸排量成正比例变化，并且本实用新型的喷油器最大升程时几何流通面积在0.13-0.32mm²。本实用新型的喷油器能减小涡流室有害容积，降低柴油机热负荷对喷油器工作性能的影响，解决了喷油嘴过热导致咬死的问题、喷油器的喷油量与柴油机的单缸气缸排量匹配不合理的问题，同时能降低柴油机排放、提高经济性。

Description

一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器

技术领域

本发明涉及涡流室式柴油机，尤其涉及缸径为60-90毫米的单缸风冷、水冷涡流室式柴油机用喷油器。

背景技术

小型柴油机年产量大，已占世界年产量的90％以上，是我国内燃机行业的一大特色。其中缸径≤80mm的小缸径柴油机，年产量超过200万台，约占国内单缸柴油机总产量的30％，由于受结构限制，多数小缸径柴油机仍采用涡流室燃烧系统。受传统教科书所述以及与直喷式燃烧方式相比，涡流室燃烧方式对喷油系统要求相对较低的影响，目前国内不同缸径机型都使用同一种喷油流量的喷油器(小缸径涡流室柴油机绝大部分都是沿用S195柴油机的S系列短型轴针式喷油器，见图2)。传统S系列短型轴针式喷油器在小缸径柴油机使用中存在如下缺陷：一是小缸径柴油机的涡流室容积小，涡流室直径与传统S系列短型轴针式喷油器油嘴头部外圆直径(14mm)相当，两者相贯涡流室形状不规则，有害容积增大，气体流动阻力大，形成涡流能力受到影响；二是传统S系列短型轴针式喷油器安装底面到喷孔面的长度和此长度外圆柱直径尺寸大，导致其在涡流室内与高温燃气接触的受热面积大，热量传递到针阀与针阀体轴向密封面的间隙配合处，其配合处的温度不均匀或超过油嘴正常工作温度使针阀轴向密封面配合面处间隙变化，出现针阀卡死在针阀体内的故障，严重影响柴油机的工作性能；三是传统S系列短型轴针式喷油器油嘴头部喷孔尺寸过大，对小排量柴油机而言匹配不合理，造成喷油过程中针阀不能全部开启，柴油机的怠速稳定性以及柴油机经济性、排放、燃烧噪声性能恶化。

针对以上小缸径涡流室柴油机存在的问题，发明者在自己已有的一种小缸径涡流室式柴油机用长型喷油嘴发明(专利号：201210431803.3)基础上对喷油器结构进行分析研究，进行了结构创新设计，能减小涡流室有害容积，降低柴油机热负荷对喷油器工作性能的影响，解决了喷油嘴过热导致咬死的问题，解决了喷油器的喷油量与柴油机的单缸气缸排量匹配不合理的问题，同时能降低柴油机排放、提高经济性，能提高涡流室柴油机的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡流室柴油机用的长型短结构喷油器，解决目前涡流室柴油机排放性能差、经济性差、油嘴易卡死，喷油器的喷油量与柴油机的单缸气缸排量匹配不合理，整机可靠性差的技术问题。采用的技术方案为：

一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器，包括喷油器体、紧固螺套；

所述喷油器体的顶端设有回油管接头，所述喷油器体的底端与所述紧固螺套相连接，所述喷油器体内部自上而下依次设有调压螺钉、调压弹簧、顶杆；所述紧固螺套内部由内而外依次设有针阀、针阀体；所述针阀和所述针阀体均伸出所述紧固螺套的底端，所述紧固螺套的底端为喷油器安装底面，所述喷油器安装底面上设有垫片，所述针阀体的底端为喷孔面；

所述喷油器安装底面到所述喷孔面的长度L1为6-8mm，所述喷油器安装底面与所述喷孔面之间的圆柱体直径D1为7-9mm，所述喷孔面与涡流室球面相切；所述涡流室式柴油机用长型短结构喷油器的喷油量与柴油机的单缸排量成正比例变化。

进一步，所述涡流室式柴油机用长型短结构喷油器最大升程时几何流通面积在0.13-0.32mm²。

进一步，所述涡流室式柴油机用长型短结构喷油器结构尺寸为S系列喷油器。

进一步，所述喷油器安装底面到涡流室内表面的距离与涡流室要求的壁厚相当。

进一步，所述针阀体上部的内径和针阀的针阀导向段的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的轴向密封面；所述针阀体下部和针阀下部椎体形成喷油嘴的座面密封锥面；针阀导向段和座面密封锥面之间增加燃油流通段。

本发明和现有技术相比，有益效果为：

(1)本发明长型短结构喷油器结构尺寸仍为S系列喷油器(针阀直径6mm)，相比于P系列(针阀直径4mm)喷油器，可以大大降低喷油器针阀与针阀体偶件的加工难度和成本。

(2)与传统S系列短型轴针式喷油器相比，本发明提出的长型短结构喷油器安装底面到喷孔面之间圆柱体的长度和直径都减小，且喷油器喷孔面与涡流室球面相切。喷孔面外圆柱直径小一方面可以有效减小喷油嘴与涡流室相贯容积，降低涡流室的有害容积，有利于涡流室内喷油嘴附近的气体流动，有利于燃油的雾化与混合；另一方面可以减少喷油嘴在涡流室内与高温燃气接触面积，有利于减小喷油嘴的热负荷，减少针阀卡死在针阀体内的故障，喷油器可靠性提高。

(3)与已有发明“一种小缸径涡流室式柴油机用长型喷油嘴”(专利号：201210431803.3)的加长型喷油嘴喷油器相比，本发明的长型短结构喷油器安装底面到喷孔面的长度进一步减小，除保留了加长型喷油嘴的特点外，还有以下优点：可以减小针阀质量，使得针阀冲击力减小，有利于提高喷油器的可靠性；喷油器安装底面到喷孔面的长度的合理设计使柴油机气缸盖的喷油器安装孔长度减少、同时喷油器安装底面到涡流室内表面距离与涡流室要求的壁厚相当，使得气缸盖结构设计更合理，且节省了材料。

(3)喷油器安装底面到喷孔面的长度的合理设计经对柴油机安装校核表明，仍可使用原短型轴针式喷油器用的高压油管，不需要对高压油管加长。

(4)针阀体上部的内径和针阀的针阀导向段的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的轴向密封面；针阀体下部和针阀下部椎体形成喷油嘴的座面密封锥面；针阀导向段和座面密封锥面之间增加燃油流通段；该设计在柴油机工作时，针阀导向段和座面密封锥面之间增加的燃油流通段内流动的燃油对针阀进行冷却，这样靠近燃烧室处的喷油嘴部分热负荷大大降低，能明显减小针阀卡死在针阀体的故障问题。

(5)本发明喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面远离针阀和针阀体上部的轴向密封面。该设计使得针阀与针阀体轴向密封面远离燃烧室的高温燃气、远离喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面，可以有效避免和减少喷油嘴卡死现象。

(6)已有传统资料所述对喷油嘴头部的结构设计强调的是最大升程、喷孔直径、轴针的形状对喷雾锥角的影响，本发明经对小缸径柴油机计算与试验表明，与柴油机性能有关的主要因素是针阀最大升程时的流通面积，即此喷油器在一定试验条件下的最大流量，不同机型试验得出最大针阀升程时流通面积与柴油机单缸排量的大小成正比例关系，提出依据涡流室柴油机单缸排量的大小设计喷油器的性能达到柴油机低排放高性能的方法：涡流室柴油机根据不同单缸排量计算标定功率的喷油量来设计喷油嘴最大升程下的流通面积，喷油器的喷油流量与柴油机的单缸排量成比例变化，对于气缸直径在60-90mm涡流室柴油机，喷油器最大升程时的流通面积在0.13-0.32mm2，满足小缸径涡流室式柴油机的性能匹配要求，使柴油机动力性、经济性、排放及起动性能等综合性能最优。

附图说明

图1是本发明的长型短结构喷油器剖视图；

图2是传统S系列短型轴针式喷油器剖视图；

图3是加长型喷油嘴喷油器器剖视图。

图中标记：1-喷油器体，2-紧固螺套，3-垫片，4-针阀，5-针阀体，6-喷油器安装底面，7-喷孔面。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，喷油器包括：回油管接头、垫圈、调压螺钉、调压弹簧、顶杆、喷油器体1、紧固螺套2、垫片3、针阀4、针阀体5、喷油器安装底面6和喷孔面7。所述回油管接头位于所述喷油器体1顶端上面、所述回油管接头与所述喷油器体1连接，所述回油管接头与所述喷油器体1之间设有垫圈；所述调压螺钉、所述调压弹簧、所述顶杆自上而下地位于所述喷油器体1内部，所述紧固螺套2、所述针阀4和所述针阀体5均位于喷油器体1下面；所述调压弹簧顶端与所述调压螺钉连接，所述调压弹簧底端与所述顶杆的一端连接，所述顶杆另一端与所述针阀4连接，所述针阀4外部包有针阀体5，所述针阀体5外部设有紧固螺套2并且针阀体5下端伸出紧固螺套2，所述紧固螺套2顶端与所述喷油器体1相连接；所述喷油器安装底面6设置在所述紧固螺套2底端，所述垫片3设在所述喷油器安装底面6上；所述喷孔面7设置在针阀体5的底端、所述喷孔面7与所述针阀体5的喷孔在同一平面上。

本发明实施以气缸直径60-90mm涡流室式柴油机配套使用喷油器为例。对喷油器进行如下创新设计，其结构见图1：喷油器安装底面到喷孔面的长度L1在6-8mm，此段外圆柱直径D1为7-9mm，且喷油器喷孔面与涡流室球面相切；喷油器针阀体上部的内径和针阀上部的导向段的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的轴向密封面；针阀体的下部和针阀下部椎体形成喷油嘴的座面密封锥面，针阀导向段和座面密封锥面之间增加燃油流通段；油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面远离针阀和针阀体上部的轴向密封面；喷油器最大升程时几何流通面积在0.13-0.32mm²，喷油器的喷油流量与柴油机的单缸排量成正比例变化。该设计在柴油机上安装使用时，可以有效避免传统喷油器喷油嘴头部与涡流室球形的大面积相贯，减少涡流室有害容积，改善涡流室内喷油嘴附近的气体流动性能；可以减小针阀质量，使得针阀冲击力减小，喷油器可靠性增强；可以减少喷油嘴头部的大面积受热产生的油嘴卡死故障；可以保证气缸盖涡流室周边壁厚均匀性，不易产生铸造应力，且该喷油器与传统喷油器尺寸一致方便安装，无需重新加长高压油管；可以有效解决喷油器喷油流量与柴油机的单缸气缸排量匹配不合理的问题。如按本发明设计的喷油器，分别匹配180涡流室柴油机(0.40L单缸排量)和170F风冷涡流室柴油机(0.22L单缸排量)，在180柴油机上试验结果表明：柴油机标定工况燃油消耗率下降11g/kWh，烟度下降1.8FSU以上；在170F柴油机上试验结果表明：柴油机标定工况燃油消耗率下降26g/kWh，烟度下降3.2FSU以上，同时试验样机怠速性能明显改善，排放也达到了现行国家标准要求。

以上所述仅用于描述本发明的技术方案和具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，所应理解，在不违背本发明精神和实质内容的前提下，所作任何修改、改进或等同替换等都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器，包括喷油器体(1)、紧固螺套(2)；

所述喷油器体(1)的顶端设有回油管接头，所述喷油器体(1)的底端与所述紧固螺套(2)相连接，所述喷油器体(1)内部自上而下依次设有调压螺钉、调压弹簧、顶杆；所述紧固螺套(2)内部由内而外依次设有针阀(4)、针阀体(5)；所述针阀(4)和所述针阀体(5)均伸出所述紧固螺套(2)的底端，所述紧固螺套(2)的底端为喷油器安装底面(6)，所述喷油器安装底面(6)上设有垫片(3)，所述针阀体(5)的底端为喷孔面(7)；

其特征在于，所述喷油器安装底面(6)到所述喷孔面(7)的长度L1为6-8mm，所述喷油器安装底面(6)与所述喷孔面(7)之间的圆柱针阀体的直径D1为7-9mm，所述喷孔面(7)与涡流室球面相切；所述涡流室式柴油机用长型短结构喷油器的喷油量与柴油机的单缸排量成正比例变化。

2.根据权利要求1所述的一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器，其特征在于，所述涡流室式柴油机用长型短结构喷油器最大升程时几何流通面积在0.13-0.32mm²。

3.根据权利要求1所述的一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器，其特征在于，所述涡流室式柴油机用长型短结构喷油器结构尺寸为S系列喷油器。

4.根据权利要求1所述的一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器，其特征在于，所述喷油器安装底面(6)到涡流室内表面的距离与涡流室要求的壁厚相当。

5.根据权利要求1所述的一种涡流室式柴油机用长型短结构喷油器，其特征在于，所述针阀体(5)上部的内径和针阀(4)的针阀导向段的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的轴向密封面；所述针阀体(5)下部和针阀(4)下部椎体形成喷油嘴的座面密封锥面；针阀导向段和座面密封锥面之间增加燃油流通段。