[实用新型]伞喷油膜燃烧系统

说明书

一种采用伞喷油膜方式燃烧室是属于直接喷射式发动机的燃烧系统。

在现有技术中，公知的直喷式发动机的燃烧系统大都采用多孔喷油器与W型或四方形燃烧室相配合，组织空间雾化燃烧。这种燃烧方式一直存在着工作粗爆和排气冒烟的问题。它主要表现为最高燃烧压力和压力升高率较高。为了限制最高燃烧压力，传统的措施是控制滞燃期和滞燃期内的喷油量，但是带来的后果是有大量的燃油在着火之后喷入缸内，形成边喷油、边混合、边燃烧的极其复杂的火包油式的扩散燃烧，这就是冒烟的根源。为了限制后燃又不得不将着火点限制在上死点前5度曲轴转角以上，结果使发动机的压升率高、工作粗爆。上述燃烧的关键问题是油——气混合不均匀、空气利用率低。其原因在于燃油不易找到空气。这除与着火后喷油量过多直接有关外，还受到多孔喷油器的喷雾仅分布在局部空间的影响。

本实用新型的目的是设计一种燃烧系统，以便于有效地解决混合气形成不均匀的问题。该燃烧系统采用轴针式伞喷喷油器和燃烧室相配合。在缸内着火前，全部燃油以伞形细粒周向均匀地喷入燃烧室内。在喷油器斜置于缸盖内时，则以半伞形将细粒燃油喷入燃烧室内的外围，利用高速涡流，使油粒在燃烧室内外围均匀分布，并在一定程度上于外围壁面形成薄而匀的油膜分布。不论直立或斜立的喷油器，其喷射的油雾首先在上死点前进行预热混合，达到上死点或以后2～3°曲轴转角，才开始着火燃烧，以达到最高爆发压力接近压缩压力的近似等压燃烧，在此基础上适当提高压缩比，进一步提高经济性和起动性。这就是本实用新型所要遵循的热予混合三原则的伞喷油膜燃烧系统。

本实用新型技术解决方案是：一种伞喷油膜燃烧系统，它主要由设置在发动机活塞顶部的燃烧室与伞喷喷油器组成。本技术方案的特殊之处在于：在伞喷喷油器从缸盖底平面伸出的位置有一个导流环，伞喷喷油器的喷油端位于导流环的中心，上述导流环的直径dr＝（0.15～0.20）D，厚度tr＝4～5毫米，倾角α＝25～30度。

当伞喷喷油器直立时，采用浅盆形或浅W形，中间凸起的燃烧室，燃烧室上口的直径DK＝（0.7～0.8）D，深度HA＝（0.10～0.15）D，顶隙S₀＝1毫米，采用浅盆形燃烧室时，燃烧室底面是平的，采用浅W形燃烧室时，中间凸起ha＝（0.3～0.4）HA。

采用轴针式伞喷喷油器。

当伞喷喷油器斜置时，采用收口形燃烧室，燃烧室上口的直径DK＝（0.4～0.5）D，下底直径DB＝（1.2～1.4）DK，深度HA＝（0.15～0.17）D，顶隙S₀＝1毫米，喷油器安装位置离气缸中心的距离dn＝（0.05～0.07）D。

采用半伞形或过半伞形喷油器。

本实用新型技术解决方案的另一个特殊之处在于：在缸盖底平面上的燃烧室中心处装一导流柱，导流柱的长度LA＝HA－（1～1.5）毫米，下端直径dc＝（0.2～0.25）Dk，喷油器离导流柱中心的距离dn＝（0.2～0.25）D。

采用收口形燃烧室，在安装喷油器的位置，燃烧室上有一圆弧形缺口，其半径R＝1.5C，燃烧室上口的直径DK＝（0.35～0.45）D，下底的直径DB＝（0.6～0.62）D，侧壁的锥角为120°，下底为平底结构，截锥型燃烧室的高度HA＝（0.18～0.22）D。

本实用新型的指导思想在于设置在发动机活塞顶部的燃烧室。通常有两种形式：一种燃烧室适用于直立式或倾斜5°以内喷油器，无进气涡流；另一种燃烧室适用于斜立式（倾斜15°以上）喷油器，有较强的进气涡流。这两种燃烧室有明显的不同。用于直立式喷油器的燃烧室是一种平底或中部凸起较低的浅W形燃烧室。一般采用的相当于3毫秒滞燃角为射油提前角，使伞喷的油雾能落在燃烧室外围，形成一圈薄而均的油膜分布。用于斜立式喷油器的燃烧室，它的上口、侧壁和下底形成的圆弧过渡连接是为了在室内形成一定程度的挤流。燃烧室上口的直径远比下底的直径小，以满足不同燃烧方式的需要。斜立式喷油器位于缸盖上的位置设在燃烧室的一侧。为了喷油器喷射的需要，在活塞顶相对于喷油器处开了一个比喉口直径稍小的缺口，它与喉口相接处适当倒圆。使用的伞喷喷油器喷射油雾呈超半或半伞形，其喷出的油雾只能喷向燃烧室外围的一侧，而无油雾喷射到燃烧室中部。喷向缺口一侧的油雾，在涡流作用下，沿着外壁旋转，并在外围壁面上形成一层薄而匀的油膜。