CN85105941A - 汽油机射流燃烧室 - Google Patents

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尚秀镜
刘应龙
万世雄
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Abstract

本发明涉及一种新颖的射流燃烧室，它突破了传统汽油机燃烧室的结构型式，除改变了燃烧室的形状和火花塞的位置以外，还设置了一个或两个设计独特的射流孔。于是能在燃烧室内产生特殊的紊流，其中包括大量的微涡流，大大提高火焰传播速度，使火焰能尽快通过射流孔达到距离火花塞最远处，以抑制末端气体的爆燃，并得到较理想的放热规律。本发明可以应用在所有顶置气门的汽油机上。

Description

本发明涉及一种汽油机燃烧室，属内燃机技术领域内的发明创造。
汽油机是汽车的动力装置，它性能的优化，是汽车性能优化的前提，百余年来中外专业人士一直为此奋斗。目前，国外一般车用汽油机，燃用普通标号的汽油（RON值为90～93）时，压缩比为8.5～9.0。其性能是：
最低燃油消耗率：200～205克/马力·小时
最大平均有效压力：9～9.5公斤/厘米2
但人类并不满足已有的成绩，近十余年来，人们对汽油机进行了大量研究，又取得了不小的成绩，其中特别突出的有：
①瑞士的梅氏火球燃烧室（May    Fireball    Chamber），见美国汽车工程协会（SAE）论文编号790386及810786;
②英国李卡图公司（Ricardo    Ltd）的高压缩比紧凑型（HRCC）燃烧室，见美国汽车工程协会（SAE）论文编号820166及英国汽车工程师（A.E.）杂志1982年2、3月刊;
③西德波尔舍（Porsche）公司的TOP燃烧室，见发动机技术杂志（MTZ）1984年5月刊。
在这方面正在进行工作的还有：
④日本三菱射流室（MCA-Jet），见美国汽车工程（Automotive    Engineering）杂志1978年4月刊;
⑤丹麦大学旋风燃烧室（Tornado    Chamber），见美国汽车工程协会（SAE）论文编号810786;
⑥西德奥地（Audi）燃烧系统，见西德汽车工业（Automobil    lndustrie），1982年第1、2、3期。
上述前三种燃烧室已有产品，性能最优越，但都要使用高标号（辛烷值）汽油。高标号汽油在炼制过程中，消耗能量大，从节能的观点看是不理想的。
本发明的目的在于使用较低标号的汽油（国产70号普通汽油，RON值为86），降低车用汽油机的燃油消耗率，提高经济性，节约能源。
在汽油机上燃用较稀的混合气，对降低油耗率是有利的。此外，理论和实践都证明，提高汽油机的压缩比，是降低汽油机油耗率的有效措施。但压缩比不能无限地提高，否则会带来不正常的燃烧-爆燃，将导致汽油机性能的急剧下降，并损害或毁坏机器。本发明提出的射流燃烧室的结构，就是从防止和消除爆燃入手，解决提高压缩比的困难，进而优化汽油机的性能。
本发明的汽油机射流燃烧室，突破了汽油机燃烧室的传统结构型式，它由下列几部分组成：进气门1，排气门2，燃烧室3，活塞与气缸盖之间的余隙（主室）4，火花塞5，射流孔6，气缸盖7，活塞8。从图1和图2上可以看出，燃烧室3被布置在汽油机的气缸盖7上，偏置于排气门2的下方，呈园柱形，在园柱面的侧方，开有特殊的可以产生射流的孔道6，射流燃烧室就是由此得名，射流孔道的数目，几何位置和尺寸至关重要，这要根据汽油机的气缸直径和活塞行程来确定。在燃烧开始前，利用活塞上行的挤压作用，在燃烧开始之后，利用已燃气体的膨胀，在燃烧室3及主室4内形成有不同标度的强烈紊流，特别是通过射流孔6可以产生大量的微涡流，使火焰传播速度大大提高。火焰以很高的速度到达距离火花塞5尽可能远的地方，有效地抑制了爆燃，并使燃烧后期有极高的放热速度，得到比较理想的放热规律。把它改装在国产492Q汽油机上以后，燃用RON86汽油，压缩比由原来的7.2提高到10，最低燃料消耗率每马力小时为180克，最大平均有效压力提高到9.7公斤/厘米2，达到了世界先进水平。燃烧室3形状的改变和火花塞5位置的变化，都起到了优化汽油机性能的作用，但射流孔6的独特设计是本发明的核心。射流孔中心的上端对着排气门2，射流孔的下端引向距离火花塞最远处。射流孔的主要作用是：
①利用活塞挤压，在燃烧室内火花塞附近形成大量的微涡流，有利于着火。
②混合气着火，火焰开始向外传播后，射流孔可以将火焰前锋高速地引向远处容易形成爆燃中心的区域，使爆燃来不及产生;
③在射流燃烧室3内，压缩比越高或负荷越大，射流孔6产生的微涡流的强度越大，尺寸越小，因而火焰传播速度的提高也越大，这就可以自动提高抑制爆燃的能力，而燃烧总是在压缩比较高或负荷较大时才出现;
④经过射流孔，紧随着主室内微涡流的产生，火焰前锋几乎同时到达，这样就可以在寿命极短的微涡流瞬即消失之前，充分发挥它可以大幅度提高火焰传播速度的作用;
⑤在燃烧过程中通过射流孔可以一度形成两个独立发展的燃烧区，大大地增加了火焰前锋面积，因此在燃烧后期，它的燃烧速度非常之快，可以给出很理想的放热规律，并使排气温度降低，热负荷减小。在大负荷时，由于燃烧速度极快，可以将点火提前角减小，由此带来的好处有：①有利于抑制爆燃进一步提高压缩比;②降低最高燃烧压力，减小机械负荷;③降低燃烧噪音;④减少排气中的氮氧化物的浓度。
本发明与现有技术相比，最大的特点是在使用低标号汽油的条件下提高压缩比。国产492Q汽油机改装射流燃烧室后，动力性能高于目前国外汽油机产品，经济性能与国外新研制成功的高压缩比节油汽油机相同，而国外新汽油机需要燃用高级汽油，详见附表。本发明可以移植到所有顶置气门的其它机型汽油机上。
本发明所采用的附图如下：
附图1：射流燃烧室顶视图
附图2：射流燃烧室剖视图
附表：高压缩比汽油机性能比较表
下面给出在492QS汽油机上实现本发明的具体方案：φ1＝50毫米，φ2＝40毫米，射流孔径10毫米，a＝29.5毫米，b＝15毫米，c＝5.5毫米，α＝32°，β＝38°30′。
Figure 85105941_IMG2

Claims (5)

1、一种顶置气门的汽油机燃烧室，其特征为燃烧室被布置在汽油机的气缸盖上，偏置于排气门的下方，在其侧面开有一个或两个能产生射流的孔道，孔道的中心上端对着排气门2，下端距离火花塞5尽量远。
2、一个如权力要求1所述的燃烧室，其形状基本为园柱形。小缸径汽油机园柱形有缩口或为椭园柱形。
3、一个如权利要求1所述的燃烧室，其射流孔道的直径视汽油机的排量而定，在492QS汽油机上为10～12毫米。
4、一个如权利要求1和2所述的燃烧室，在492QS上其射流孔道的α角为30～34°，β角为37～40°。
5、一个如权利要求1所述的燃烧室，其火花塞被安置在排气门2的下方。
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