本发明涉及一种高速柴油机上使用的燃烧系统,它由燃烧室和喷油嘴组成。 在SU-111878A上公开了一种内燃机燃烧室。它的目的是防止燃气经活塞与气缸间的缝隙侵入活塞环,导致活塞环和缸壁的高速磨损,从而提高发动机的耐久性。它的结构是,活塞顶部有两个同心环形凸缘;与活塞的两个凸缘对应,在缸盖上有两个环形凹槽;在剖面图上,两个凸缘和两个凹槽成梯形。当活塞进入上止点时,两凸缘先后进入两凹槽,起到防止燃气侵入活塞环的作用。该燃烧室不具有提高混合气质量和燃烧效率的作用,也不涉及与喷油嘴的匹配问题。
在《车用发动机》杂志(1982年增刊P37)上公开了一种高速柴油机上使用的燃烧系统。该系统的燃烧室结构为活塞顶为一浅盆形。并与缸盖和缸壁构成燃烧室;该燃烧系统存在如下缺点:
1、这种燃烧系统采用的浅盆形燃烧室,在缸内没有专门组织空气运动,混合靠油束在燃烧室的均匀分布及喷雾质量保证。当喷油泵达不到所需要的压力,造成混合气质量不高,油耗大。
2、由于燃烧室没有专门组织空气运动,随着转速的提高,混合时间缩短,混合气质量变差。
3、当柴油机在高转速、短冲程、强化程度较高时,混合气质量差,燃烧效率不高,被迫加大提前角。增大提前角对提高混合气质量、降低油耗只能起到一定作用,却又导致了爆发压力过高,机械负荷增大。
本发明的目的在于克服上述燃烧系统混合气质量差、机械负荷大、油耗高的不足,而提供一种具有较高混合气质量,燃烧效率高,爆发压力较低,易于推广使用的燃烧系统。
本发明的技术解决方案是,采用双卷流燃烧系统,它由活塞顶部、缸盖和缸壁围成的空间构成的燃烧室与喷油嘴组成,其特征在于;活塞顶部具有内外两个环形室,外室底面园孤与内室底面圆孤相交形成尖形孤脊,尖形孤脊将活塞顶部分为两个环形室,活塞顶中心有一园锥凸台。喷油咀喷孔喷出的油束的夹角与内外环形室相匹配,使油束在内外环形室形成旋向相反的卷流。外室直径d1=(0.66~0.83)D(D为活塞直径),内室直径d2=(0.4~0.66)D,外室底面园孤半径R1=(0.05~0.093)D,内室底面园孤半径R2=(0.04~0.066)D,外室最低点距活室顶的距离H1=(0.06-0.1)D,内室最低点距离活塞顶地距离H2=(0.08-0.10)D,尖形孤脊距活塞顶的距离H3=(0.05-0.08)D,园锥凸台的直径d3=(0.05-0.08)D,园锥凸台的锥角α=120°-150°。
该燃烧系统的工作原理是,油束在喷入燃烧室后,在内外两个室内形成双涡流,两涡流旋向相反,可以充分利用燃烧室内的空气,加速了主燃期的混合与燃烧。尖形孤脊起了粉粹燃料的作用,加速了高质量混合气的形成。尖形孤脊的位置变动,可以起到控制滞燃期的作用。燃料的分配是按内外环形室中的空气量而定的,保证了燃料与空气的及时混合。
本发明与现有技术相比取得了如下积极效果:
1、可形成高质量的混合气,改善了燃烧状况,降低了油耗。
2、由于该燃烧系统可以在短时间内形成高质量的混合气,因而可以缩小供油提前角。该系统的燃烧室比浅盆形燃烧室容积增大,降低了压缩比。提前角的缩小和压缩比的降低,都使最高爆发压力和压升率下降,降低了机械负荷。
3、该燃烧系统降低了对喷油嘴的加工工艺要求,喷油嘴喷出的油束夹角可在140°-160°之间,为该燃烧的推广使用创造了有利条件。
4、该燃烧系统只需改变活塞顶部的结构,不需要改变其它部件的结构易于推广使用。
5、在燃烧室容积相同的情况下,采用该系统的燃烧室,可以增大燃烧室开口直径,减少燃烧室深度,这有利于降低热负荷,适用于高强化的增压柴油机。
附图的图面说明如下:
图1是燃烧室的结构图。
图2是活塞顶部的俯视图。
本发明将结合附图作进一步的详述。
在图1中,汽缸2与缸盖4之间装有密封圈3,缸盖上装有气阀5和喷油嘴6。活塞1的顶部结构为,中心有一园锥形凸台7,台面底于活塞顶平面,锥面与内室底面园孤相切,内室底面园孤与外室底面园孤相交,形成尖形孤脊8,尖形孤脊把燃烧室分成内、外两个环形室,外室底面园孤与活塞顶平面相交。
图2表示了活塞顶部的俯视结构。为了防止活塞与气阀干涉,在活塞顶部设置了四个均布的避阀坑9。
附图中的符号意义和取值如下:
D为活塞直径。
外室直径d1=(0.66-0.83)D。内室直径d2=(0.4-0.66)D
圆锥形凸台直径d3=(0.05-0.08)D
外室最低点距活塞顶的距离H1=(0.06-0.1)D
内室最低点距活塞顶的距离H2=(0.08-0.10)D
尖形孤脊距活塞顶的距离H3=(0.05-0.08)D
外室底面园孤半径R1=(0.05-0.093)D
内室底面园孤半径R2=(0.04-0.066)D
园锥的锥角α=120°-150°
在6V150柴油机上,当
d1=0.8D d2=0.533D d3=0.06D
H1=0.106D H2=0.086D H3=0.06D
R1=0.06D R2=0.053D α=135°
效果最佳。
与上述结构尺寸所限定的燃烧室匹配的喷油咀,其喷孔喷出的油束夹角在140-160之间,都能保证油束在内外环形室形成旋向相反的卷流。喷孔的位置处于缸盖燃烧室底平面上。