CN85108366B - 液体燃料喷射离散燃烧内燃机 - Google Patents

Abstract

一种液体燃料喷射离散燃烧内燃机，在其气缸盖底部或在活塞头部的燃烧室里设置用耐热材料制成的横截面的基本形状为锥形的燃油喷柱离散块，使来自喷油器喷嘴孔的每一燃油喷柱对着每一燃油喷柱离散块喷射，把燃油喷柱离散成若干部分并引向燃烧室中最适当的位置，改善内燃机的工质形成和燃烧过程，使内燃机具有低油耗、低污染和良好的动力性能。本发明适用于低、中和高速的大、中、小功率的直喷式内燃机，容易改进现有各种类型内燃机的性能。

Description

液体燃料喷射离散燃烧内燃机

本发明属于液体燃料直喷式内燃机。

在液体燃料喷射压燃式内燃机的活塞头部的深坑燃烧室中，设置表面具有凸台或凹槽的并覆盖催化剂的圆锥形镶块结构是改善工质形成和燃烧过程的一种方法，这种内燃机在GB2129489中已经被提出，该专利文献专门介绍了这种内燃机燃烧室中的催化装置，它是靠螺钉紧固在活塞头部深坑燃烧室中的圆锥形组合式镶块，用耐热材料制成，它的表面呈一连串的等距离螺旋形的凸台或凹槽，并镀有象白金合金那样的催化剂。在这种内燃机气缸头部布置一喷油器，其轴线与圆锥形镶块的轴线几乎重合。在这种内燃机压缩期间，活塞顶面与气缸盖底面之间的空气被挤入深坑燃烧室，被挤入燃烧室中的空气的大部分是流经圆锥形镶块的凸台或凹槽，而受到干扰，呈旋转状态。燃油一般是沿着喷油器轴线方向喷入燃烧室，并被圆锥形镶块离散，与流经此处的空气充分地混合、加热和催化，从而改善工质形成和燃烧过程。

但这种涂有催化剂的圆锥形燃油喷柱离散镶块的内燃机，其活塞头部的燃烧室只能是回转体式的深坑燃烧室，不可能是浅盆形燃烧室因无法在燃烧室中产生挤压旋流，所以该技术无法应用于具有浅盆形燃烧室的高、中和低速内燃机;另外，该技术因深坑燃烧室的热损失比较大，故其燃油消耗率较高。

本发明所提供的内燃机可以克服上述不足之处。

本发明是一种液体燃料喷射离散燃烧内燃机。这种内燃机是以设置在气缸盖底部或设置在活塞头部浅盆式、深坑式燃烧室中的燃油喷柱离散块为主要形式。

在这种内燃机的气缸盖中布置一只喷油器，在每一个喷孔的前缘适当距离1处设置一个横截面形状一般呈锥形的燃油喷柱离散块，每一燃油喷柱对着每一个燃油喷柱离散块喷射，而被离散成一部分或几部分，并被引向燃烧室适当处，使更多的空气与燃油混合，增加燃油与空气的混合速度，改善油气当量比在燃烧室中的时空分布，提高燃烧速度，改善了内燃机的工质形成和燃烧过程，提高了内燃机的经济性。

本发明的优点是：不仅保持了这种圆锥形离散块离散燃油喷柱所取得的效果，而且改进了这种燃油喷柱离散块的结构形式，能广泛地应用于活塞头部呈浅盆式、深坑式的高、中和低速内燃机，并使其有高的经济性。

本发明的内燃机包含两种基本形式。第一种基本形式是关于汽缸内的进气无旋流的液体燃料直喷式内燃机，它具有轴向单孔、轴针式单孔或多孔的喷油器，它被布置在气缸盖的汽缸边缘处，整个燃烧室布置在活塞头部，且以“半ω”形为最佳形状，在气缸盖底部或“半ω”燃烧室中距喷孔1处设置燃油喷柱离散块。第二种基本形式的直喷式内燃机是关于汽缸内的进气是无旋流或弱旋流的，它具有多孔喷油器，喷油器的喷嘴一般设置在气缸盖的中央位置，整个燃烧室设置在活塞头部，呈浅盆形或深坑形，在气缸盖底部或在活塞头部的燃烧室中设置燃油喷柱离散块。

在本发明的内燃机里，燃油喷柱离散块的横截面形状、离散角θ、离散槽宽W和前缘距离1是影响燃油空气比在燃烧室中分布的主要参数之一。燃油喷柱离散块的横截面形状一般呈锥形或单面斜边形，锥角两边的型线或单面斜边形的型线一般是直线、折线、弧线或它们的组合型;离散角0°＜θ＜180°;前缘距离5毫米＜1＜L₁（L₁为无燃油喷柱离散块时燃油喷柱的核心长度）;离散槽宽度0≤W≤4/10φ1（φ1为在前缘距离1处的燃油喷柱横截面的最大直径）。

燃油喷柱离散块一般由耐热材料制成。它与气缸盖或活塞头部燃烧室的联接方式是分散组合、整体组合和整体式结构。

本发明将通过图例予以描述，参见附图，其中：图1a、2a、3a和4a表示通过活塞、燃烧室、燃油喷柱离散块、喷油器、气缸盖和汽缸体的局部纵部面图;图1b表示图1a中过中、B的局部剖面图;图2b表示图2a中通过C、D的局部剖面图;图3b表示图3a中活塞顶的俯视图;图4b表示图4a中过E、F的局部剖面图。燃油喷柱离散块在各图中的编号相同。

首先，图1是本发明的内燃机的第一种基本形式的图例。具有轴针式单孔的喷油器〔7〕倾斜地布置在气缸盖〔5〕进、排气阀之间的汽缸边缘处，这样可以获得足够长的燃油喷柱，且避免燃油喷柱离散块与进气阀相碰撞而有利于实现内燃机增压。为了迎合燃油喷柱离散后的形状和有利于组织燃烧室中的气流运动，活塞〔3〕的头部燃烧室〔4〕呈“半ω”形。燃油喷柱离散块〔1〕是镶在气缸头部的套筒〔6〕的一部分，靠喷油器〔7〕压紧和定位销定位，喷孔到燃油喷柱离散块〔1〕的距离为1，其横截面的基本形状呈锥形，离散锥角为θ，锥角的两边是弧线型〔8〕，离散槽宽度为W，燃油喷柱被分解为三部分。

图2是本发明的内燃机的第二种基本形式的图例。具有多孔喷油器〔12〕布置在气缸盖〔13〕的中央位置，活塞头部〔10〕的燃烧室〔11〕是浅盆形。燃油喷柱离散块〔1〕是整体式的象叶轮一样的结构，用螺钉紧固在气缸盖〔13〕的底部，离散块〔1〕的数目等于喷油孔的数目，每一离散块的横截面形状是锥形，锥角为θ，其两边是直线〔14〕，没有离散槽。每一燃油喷柱离散成两部分。

图3是本发明的内燃机的第二种基本形式的图例之二，与上述图2不同的是，整体式的燃油喷柱离散块〔1〕靠定位销〔10〕定位，靠螺母〔21〕紧固在活塞头部〔16〕的浅盆燃烧室〔17〕中，每一离散块〔1〕横截面形状是锥形，锥角两边是弧线形〔22〕。

图4是本发明第二种基本形式的实施例。试验内燃机为水冷、非增压、四冲程160单缸柴油机，气缸直径为160毫米，活塞冲程为225毫米，柴油机的额定转速为750转/分钟，额定功率为22.5马力。活塞头部〔24〕的燃烧室〔25〕是浅盆形，气缸盖〔30〕中分别布置一只进气阀和一只排气阀。具有7孔喷嘴的喷油器〔28〕垂直地布置在气缸盖〔30〕的中央位置。在气缸盖〔30〕底部的中央位置布置一整体式的用耐热钢制成的燃油喷柱离散块〔1〕靠螺钉〔29〕紧固，通过销子〔27〕和止口〔26〕定位。喷孔到燃油喷柱离散块〔1〕的距离1＝15毫米，其横截面形状是锥形，锥角两边是弧线形〔31〕。喷嘴的每一喷孔都对着每一燃油喷柱离散块〔1〕，使每一燃油喷柱离散为两部分。经初步的试验研究，本实施例在相同的试验条件下，额定转速和额定功率的燃油消耗率达到160克/马力小时，比原机降低5克/马力小时以下;烟度达1个波氏烟度值左右，比原机降低了1个波氏烟度值左右;排气温度和最高爆发压力都有所降低。

Claims (3)

1、在气缸盖中布置一个喷油器，活塞头部的燃烧室呈浅盆形或深坑形的液体燃料直喷式内燃机，其特征是在气缸盖底部设置横截面形状为锥形或单面斜边形的燃油喷柱离散块，喷油器喷嘴的每一个喷孔都相应地对着每一个燃油喷柱离散块。

2、根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，燃油喷柱离散块的横截面的形状呈锥形或单面斜边形，锥角的两边或单面斜边的型线是直线、拆线、弧线或它们的组合形，离散角θ＝0°～180°。

3、根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于燃油喷柱离散块用耐热材料制成，它与气缸盖底部的联接方式为组合式或整体式。

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