CN2756841Y

CN2756841Y - 涡轮增压柴油机可变工质喷射装置

Info

Publication number: CN2756841Y
Application number: CN 200420071921
Authority: CN
Inventors: 邱伟光
Original assignee: Zhanjiang Marine University
Current assignee: Zhanjiang Marine University
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2014-07-21

Abstract

一种涡轮增压柴油机可变工质喷射装置，由喷液装置和喷气装置两部分组成，喷液装置的柱塞开有宽的直槽和窄的斜槽，用于调节喷液量，柱塞顶面与柱塞套筒构成的柱塞腔与喷射器直接连通，中间不设出液阀。柴油机高工况时向气缸内喷射液体，降低柴油机的热负荷和机械负荷，减少柴油机的有害排放，低工况时向气缸内喷入空气，增加气缸的空气量，改善燃烧，提高柴油机的热效率。此外，在降低了热负荷和机械负荷后，柴油机可以采用高的压缩比，使柴油机的热效率和功率得到提高。本实用新型设计合理，具有结构简单、成本低、工作可靠、适应性好的优点。既可用于新柴油机上，又可用在旧柴油机上。

Description

涡轮增压柴油机可变工质喷射装置

技术领域

本实用新型属于一种涡轮增压柴油机可变工质喷射装置。

背景技术

柴油机是应用最广的一种动力机械。涡轮增压柴油机的一大技术难题是：高工况时柴油机的热负荷和机械负荷较高；低工况时增压空气压力和流量不足，造成燃料燃烧不良，柴油机的性能变差。目前采用低的压缩比来限制柴油机的热负荷和机械负荷，但降低压缩比会降低柴油机的热效率和功率。目前解决柴油机低工况性能差问题的方法主要有：旁通补燃(需要外加燃料燃烧)、高工况放气(浪费排气能量)、相继增压(增加一台增压器)等，这些方法均存在不足之处。目前还没有一种方法可以同时解决柴油机上述的高工况和低工况问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涡轮增压柴油机可变工质喷射装置，柴油机高工况时向气缸内喷射液体，喷入的液体吸收气缸内气体的热量而汽化，使气缸内的温度降低，从而降低柴油机的热负荷和机械负荷，减少柴油机的有害排放，低工况时向气缸内喷入空气，喷入的空气一方面可以改善燃烧，提高柴油机的热效率；另一方面使涡轮功增大也即增大了压气机功率，从而使增压空气的压力升高和流量增加，进一步改善燃烧。此外，应用本实用新型降低了热负荷和机械负荷后，柴油机可以采用高的压缩比，使柴油机的热效率和功率得到提高。

本实用新型由喷液装置和喷气装置两部分组成，喷液装置主要由凸轮轴、凸轮、滚轮、柱塞、柱塞套筒、高压管、喷射器组成，在凸轮轴(1)上装有凸轮(2)，柱塞套筒(4)与柱塞(5)配合，柱塞(5)通过滚轮(3)与凸轮(2)配合，柱塞套筒(4)上的密封面装有高压管(6)，高压管(6)的另一端与喷射器(8)相连，喷射器(8)内装有针阀(9)、针阀弹簧(7)，针阀(9)与针阀弹簧(7)相连，喷射器(8)下端带有喷嘴(10)，针阀(9)与喷嘴(10)配合，在柱塞套筒(4)中部开有进液孔A、回液孔B，柱塞(5)上开有直槽(11)、斜槽(12)；喷气装置由喷气阀、喷气阀体、喷气阀弹簧、凸轮轴、喷气凸轮、起动凸轮、键、滚轮、滑阀、滑阀体和滑阀弹簧组成，喷气阀(1’)与喷气阀体(2’)配合，喷气阀(1’)顶部为启阀活塞，喷气阀弹簧(3’)与喷气阀(1’)相连，凸轮轴(4’)上装有键(11’)、喷气凸轮(5’)和起动凸轮(10’)，喷气凸轮(5’)和起动凸轮(10’)可以在凸轮轴(4’)上轴向移动，滑阀(6’)与滑阀体(7’)配合，滑阀(6’)上装有滑阀弹簧(8’)，滑阀(6’)通过滚轮(9’)与喷气凸轮(5’)配合。

本实用新型设计合理，实现了喷气装置与起动机构合二为一，具有结构简单、成本低、工作可靠、不浪费柴油机的排气能量、适应性好优点。既可用于新柴油机上，又可用在旧柴油机上。

附图说明

图1是本实用新型喷液装置的结构示意图；

图2是本实用新型喷气装置的结构原理图。

具体实施方式

如图1所示，在本实用新型的喷液装置中，凸轮(2)随凸轮轴(1)由柴油机的曲轴通过传动机构按一定的传动比带动旋转，柱塞(5)通过滚轮(3)由凸轮(2)顶动。设柱塞(5)由最低点开始向上运动，当柱塞(5)上行至上缘封闭进液孔A时，柱塞(5)顶面、高压管(6)内及喷射器(8)的压力室形成一个封闭空间，柱塞(5)继续上行，封闭空间内的液体被压缩，液体的压力迅速升高，液体的高压作用于针阀(9)的锥面上，当液体的压力升高达到针阀(9)的启阀压力时，针阀(9)打开，高压液体经喷嘴(10)以雾注形式喷射入气缸内，柱塞(5)继续上行，当柱塞(5)上的斜槽(12)打开回液孔B时，柱塞(5)顶面空间、进液孔A和回液孔B相通，液体压力迅速降低，当液体压力低于针阀落座压力时，针阀(9)在针阀弹簧(7)的作用下迅速关闭，结束喷液。此时柴油机该气缸内燃油正在燃烧，喷入的液体吸收气缸内气体的热量而汽化，使气缸内气体的温度降低，从而降低柴油机的热负荷和机械负荷，减少柴油机的有害排放。转动柱塞(5)，可以改变斜槽(12)打开回液孔B的时刻，从而调整喷液量。以上是柴油机处于高工况时向气缸内喷射液体的情形。当柴油机处于中低工况时，柱塞(5)上的直槽(11)正对回液孔B，柱塞(5)顶面空间与回液孔B保持相通，不喷射液体。当柴油机处于低工况时，气源打开，压缩空气分两路，一路为主气路，从喷气阀体(2’)的进气口A进入喷气阀的气腔内，在那里等候；另一路为控制气路，从滑阀体(7’)进气口B进入，如图2所示，凸轮轴(4’)带动喷气凸轮(5’)转动，当滚轮(9’)落在喷气凸轮(5’)的凹面时，滑阀(6’)将滑阀体(7’)气口B和C连通，控制气路压缩空气从喷气阀体(2’)进气口E进入，驱动喷气阀顶部的启阀活塞，将喷气阀(1’)打开，向气缸喷入空气，此时，该气缸正处于压缩冲程初期。当喷气凸轮(5’)转过一个角度，滚轮(9’)落在喷气凸轮(5’)的外圆面时，滑阀(6’)将滑阀体(7’)的气口C和D连通，喷气阀(1’)顶部启阀活塞腔内的压缩空气通过泄气口D泄放，喷气阀(1’)在喷气阀弹簧(3’)的作用下关闭，停止向气缸内喷气。当起动柴油机时，滑阀(6’)由起动凸轮(10’)控制。当柴油机处于低工况时喷入的空气一方面可以改善燃油的燃烧，提高柴油机的热效率，减少柴油机的有害排放，减小环境污染；另一方面使涡轮功增大也即增大了压气机功率，从而使增压空气和压力升高和流量增加，进一步改善燃烧，改善柴油机的低工况性能，形成良性循环。此外，应用本装置降低了热负荷和机械负荷后，柴油机可以采用高的压缩比，一方面使柴油机的热效率、功率和起动性能得到提高；另一方面使柴油机低工况时也能保持较高的最高燃烧压力和最高燃烧温度，增加排气能量，增大涡轮功率和压气机功率，使增压空气的压力升高和流量增加，进一步改善柴油机的低工况性能。

在喷液装置部分，采用柱塞上的直槽比斜槽宽的结构，适应喷液工况窄而不喷液工况宽的要求。柱塞顶面与柱塞套筒构成的柱塞腔与喷射器直接连通，中间不设出液阀。在喷气装置部分，采用喷气凸轮和起动凸轮双凸轮结构，且凸轮可在凸轮轴上作轴向移动，具有喷气和起动两种功能。本实用新型高工况时自动喷射液体，且喷液量随负荷的增大而增加；中工况时不喷射；低工况时自动喷射空气。

Claims

1、一种涡轮增压柴油机可变工质喷射装置，由喷液装置和喷气装置两部分组成，其特征是喷液装置由凸轮轴、凸轮、滚轮、柱塞、柱塞套筒、高压管、喷射器组成，在凸轮轴(1)上装有凸轮(2)，柱塞套筒(4)与柱塞(5)配合，柱塞(5)通过滚轮(3)与凸轮(2)配合，柱塞套筒(4)上的密封面装有高压管(6)，高压管(6)的另一端与喷射器(8)相连，喷射器(8)内装有针阀(9)、针阀弹簧(7)，针阀(9)与针阀弹簧(7)相连，喷射器(8)下端带有喷嘴(10)，针阀(9)与喷嘴(10)配合，在柱塞套筒(4)中部开有进液孔A、回液孔B，柱塞(5)上开有直槽(11)、斜槽(12)；喷气装置由喷气阀、喷气阀体、喷气阀弹簧、凸轮轴、喷气凸轮、起动凸轮、键、滚轮、滑阀、滑阀体和滑阀弹簧组成，喷气阀(1’)与喷气阀体(2’)配合，喷气阀(1’)顶部为启阀活塞，喷气阀弹簧(3’)与喷气阀(1’)相连，凸轮轴(4’)上装有键(11’)、喷气凸轮(5’)和起动凸轮(10’)，喷气凸轮(5’)和起动凸轮(10’)可以在凸轮轴(4’)上轴向移动，滑阀(6’)与滑阀体(7’)配合，滑阀(6’)上装有滑阀弹簧(8’)，滑阀(6’)通过滚轮(9’)与喷气凸轮(5’)配合。

2、据权利要求1所述的涡轮增压柴油机可变工质喷射装置，其特征是在喷液装置部分中柱塞(5)上的直槽(11)比斜槽(12)宽。

3、据权利要求1所述的涡轮增压柴油机可变工质喷射装置，其特征是在喷液装置部分中，柱塞(5)顶面与柱塞套筒(4)构成的柱塞腔与喷射器(8)直接连通，中间不设出液阀。