專利名稱：雙渦流室涵道副燃燒室柴油機的制作方法
技術領域：
木發(fā)明涉及活塞式內燃柴油發(fā)動機，特別是使用氣門進行配氣工作的發(fā)動機。
背景技術：
目前的四沖程活塞式柴油發(fā)動機，為了適應較高的轉速，以及小排量柴油 機，采用渦流室的工作方式，但渦流室存在著氣體不夠通暢的瓶頸問題。
在以往的渦輪室柴油機，渦輪室與主燃燒室的通道較小，如果通道較大不 利于渦流的效果，但通道較小不利于氣體的通過，成為發(fā)動機做功時的通道瓶頸， 影響了做功。而直噴式噴射的射程長但缺少渦流室，有渦流室的又有瓶頸，為此 需要一種射程長的通道瓶頸影響小的渦流室。
目前的四沖程活塞式柴油發(fā)動機，工作方式為連續(xù)進行吸氣、壓縮、做功、 排氣四個沖程，采用凸輪軸等方式驅動進氣門、排氣門，實現(xiàn)對進氣、排氣的控 制。四個沖程中只有做功沖程的輸出是我們所需要的，其他三個沖程是為了實現(xiàn) 做功沖程而存在的，吸氣沖程中，將汽油和空氣的混合氣吸入燃燒室。其吸氣、 壓縮、排氣占工作循環(huán)中四分之三，而做功過程在工作循環(huán)中只占四分之一，在 考慮提前點火角和排氣門提前開啟角等因素后，這個比例會更小，因此減少沖程 會利于單位輸出功率的提高，如果采用進排氣門的兩沖程柴油機，需要指向性進 氣以便于排除廢氣，較大排量的柴油機越來越需要采用兩沖程的工作方式。
發(fā)動機的輸出，隨著轉速升高而升高，需要提高發(fā)動機的轉速和點燃燃燒速度。
發(fā)明內容
為了提高柴油機的性能，本發(fā)明采用了氣門和凸輪配氣的活塞式柴油發(fā)動機 的基礎上，其配氣驅動采用上置單凸輪無搖臂驅動氣門，采用涵道副燃燒室，同 時這個副燃燒室為雙渦輪結構，壓縮時為兩個渦流室內相反方向的旋轉，而噴射 燃油的時候為"8"字形走向。這種發(fā)動機為了提高渦流室向主燃燒室的通暢，采 用了闊口技術。這種在以往四沖程柴油機的基礎上，采用了單凸輪軸、無搖臂、 "8"字型雙渦流室、闊口渦流室技術的發(fā)動機，是一種高性能雙渦流室柴油機， 關于涵道副燃燒室發(fā)動機，已經向知識產權局申報(申請?zhí)?00610114124.8)。
這種雙渦流室涵道副燃燒室柴油機執(zhí)行每個循環(huán)吸氣、壓縮、噴油、做功四 個步驟。在排氣之后，排氣門關閉，活塞下行同時進氣門打開，空氣通過進氣管 進入雙渦流室涵道副燃燒室，進入副燃燒室時，空氣是通過進氣門后四散進入副 燃燒室，進入副燃燒室的空氣只有一個出口，就是主副燃燒室的通道，空氣通過 這個通道進入主燃燒室(參見圖5c)。四沖程柴油機活塞轉過下止點后，關閉進 氣門，活塞上行壓縮燃燒室的空氣，空氣壓縮時，主燃燒室容積逐漸減小，而副 燃燒室容積不變，主燃燒室內的空氣被擠壓入福燃燒室(參見圖5d)。擠壓如副 燃燒室的空氣的氣流沖向副燃燒室的導流尖，導流尖將這股氣流分成兩半，分別 向兩個渦流室對稱對反方向地旋轉(如圖5d所示)。當活塞繼續(xù)上行，活塞頂部 設置配合塊，這個配合塊進入副燃燒室的通道，擋住了大部分副燃燒室與主燃燒 室的通道，只留下配合塊兩邊與通道兩邊的很狹窄的通道，這時由于活塞上行使 主燃燒室內的氣體繼續(xù)向副燃燒室內擠壓，因此只能從這兩個狹窄的通道向副燃 燒室內進入。這兩個狹窄的通道隨著活塞上行而逐漸縮小越來越窄，在活塞的上 行產生的壓力下，通過狹窄通道的氣流流速越來越快，加速氣流的旋轉，是副燃 燒室內形成快速的渦流，對稱的結構使副燃燒室內為兩股方向旋轉相反的渦流。
在壓縮后期，副燃燒室內的空氣壓縮后溫度升高，噴油器噴油，噴射的燃油 以霧化射流射入副燃燒室，此時副燃燒室內為兩股方向旋轉相反的渦流，使霧化 燃油射流加速與空氣的混合，而此副燃燒室的結構，是射流沿著"8"方向運動， 連續(xù)的運動增加了射流的與空氣混合的路徑(參見5f、圖5g)。圖5f中噴油器噴 射的燃油噴射到左邊的渦流室下部后，受左邊渦流室結構的影響，射流順時針旋 轉至渦流室上部，繼續(xù)行進到達導流尖后沿直線方向跑到右邊的渦流室的下邊， 然后在右邊的渦流室內沿著逆時針方向旋轉，轉至渦流室上部，繼續(xù)行進到達導 流尖后沿直線方向跑到左邊的渦流室的下邊，這樣幾次循環(huán)后，已經燃燒的燃油
徹底汽化，未燃燒的油霧"氣流"在兩個渦流市內劃著"8"字連續(xù)行進，在兩個 渦流室內旋轉氣體的配合下，提高了燃油的燃燒效率。
以往的渦流室燃油射程短，而缸內直接噴射的燃油射程長，但沒有渦流混合 能力。而采用這種"8"字型雙渦流副燃燒室，既可以實現(xiàn)渦流混合作用，又可以
增加燃油噴射的射程。
在噴油燃燒后，氣體膨脹，需要從副燃燒室內進入到主燃燒室，以便進一步 燃燒及推動活塞，而在以往的渦流室的主副燃燒室之間的通道一向是個瓶頸，為 了形成良好的渦流，進入副燃燒室的通道緊窄，以便于形成高速的氣流得以加速 渦流的旋轉，然而在燃燒后副燃燒室的氣體需要進入主燃燒室，此時那緊窄的通 道嚴重阻礙了氣流的順暢通過，為此采用了闊口方式的渦流副燃燒室的方法，在 副燃燒室內噴油燃燒后，隨著活塞下行，活塞上的配合塊離開了主副燃燒室之間 的通道，使副燃燒室與主燃燒室之間為開放性相同
雙渦流室涵道副燃燒室不僅適合四沖程柴油機，也適合使用進排氣門的兩沖 程柴油機。
關于兩沖程柴油機，在每個工作的循環(huán)，在噴油之后，霧化柴油與燃燒室內 被壓縮的空氣混合爆燃膨脹，推動活塞下行。
排氣門在活塞尚未到達下止點就提前打開，稱做排氣提前角，目前的四沖程
發(fā)動機排氣提前角有的已經達到提前80。，進氣滯后角到達滯后70° ，在此次闡 述中，所列舉的角度如圖3a和圖3b，在實際設計生產中各個發(fā)動機的不同需求， 這些角度是各不相同的，要按需要取值。 設定曲軸旋轉一周為360° ，上止點為0° ，初始設定
0-0 為排氣門開啟角，圖例示意為120。
IN-O為進氣門開啟角，圖例示意為165°
OUT-C為排氣門關閉角，圖例示意為210°
IN-C 為進氣門關閉角，圖例示意為230°
在圖3b中
圖3b-l:排氣門開啟關閉周期示意圖 圖3b-2:進氣門開啟關閉周期示意3b-3:點火周期示意圖，圖中345° ~350°噴油器為噴油動作，隨后燃
燒做功。
在燃燒室內的高溫高壓氣體推動活塞下行到曲軸轉角120°時，相當于排 氣提前角6(T ，這個角度可以加大到7(T 、80° ，要根據具體情況去做最優(yōu)選擇。 排氣門開啟，利用燃燒室的氣體的壓力讓燃燒后的廢氣自行向排氣管彈出，當曲 軸轉角達到165°時，進氣門開啟，將增壓的空氣壓入燃燒室。這里要說明的是， 雖然離心增壓可以將風壓升到很高，如果沒有先打開排氣門將較高的廢氣壓力卸 掉，需要的離心增壓的壓力太高，不僅消耗太多的功率，而且難以保障可靠，尤 其是離心增壓的壓力是與轉速的平方成正比，在低速階段的壓力和高速階段的壓 力差值的調節(jié)帶來了沉重的負擔。
在165°打開進氣門時，增壓的氣體通過涵道副燃燒室進入主燃燒室，由于 涵道的作用，進入主燃燒室的氣流不是散射狀態(tài)，而是以氣流傾斜地吹向活塞方 向，到達活塞后受活塞的阻擋在活塞頂部盤旋堆積后，新鮮氣體的體積逐漸堆積 抬高將廢氣通過排氣門拱出燃燒室，從排氣管出去。
當曲軸轉角達到210°時，排氣門關閉，進氣門仍然開，新鮮的氣體隨著壓 力和氣體慣性繼續(xù)往燃燒室內灌，達到230°時，進氣門關閉，活塞上行進行壓 縮，直至上止點噴油燃燒并做功。
尤其兩沖程需要增壓進氣關于氣體運動的流程，參見圖4b，空氣通過空濾 —電動增壓風機一可調自動風閥一曲軸上增壓風機一儲氣罐自動風閥一發(fā)動機進 氣道一涵道副燃燒室一主燃燒室一排氣管。
其中儲氣罐自動風閥是個旁通性質的閥門，其作用是在高轉速壓力高的時 候調整高氣壓的流量，因為輸氣壓力由于一端的開放，如進氣門的打開，致使壓 力減少過快，而且是壓力的不同，降低的速度、范圍也不同。通過儲氣罐的自動 調整閥門的控制，使儲氣罐參與進氣壓力、流量參與進氣管內lt備的量得到控制。 關于電動風機，可采用12伏特的車上的電源，目前市場上已有現(xiàn)成的產品， 其控制可以通過加入壓力傳感器來實現(xiàn)。風壓、壓力傳感器的也已經是很普及的產品，品牌種類很多。
圖示說明
圖1側視圖
圖2俯視圖
圖3雙渦流涵道副燃燒室發(fā)動機模型示意圖，其MN線請參見圖5a 圖5g
圖3a 兩沖程工作時的曲軸轉角的配氣角度
圖3b 兩沖程工作時的曲軸轉角的配氣角度矢量示意圖
圖4a進氣增壓風機正視示意圖
圖4b進氣排氣過程示意圖
圖5a配合塊未進入副燃燒室通道時，雙渦流涵道副燃燒室示意圖 圖5b雙渦流涵道副燃燒室示意圖上部為正視圖，下部為側視圖 圖5c雙渦流涵道副燃燒室進氣示意圖
圖5d活塞上行壓縮，配合塊未進入副燃燒室通道時，雙渦流涵道副燃燒室進氣示
意圖，圖中的箭頭為空氣的行進方向。 圖5e活塞上行壓縮，配合塊進入副燃燒室通道時，雙渦流涵道副燃燒室進氣示意
圖，圖中的箭頭為空氣的行進方向。 圖5f雙渦流涵道副燃燒室內噴油器噴油后燃油走向示意圖(l)，圖中的箭頭為燃油
的行進方向。
圖5g雙渦流涵道副燃燒室內噴油器噴油后燃油走向示意圖(2)，圖中的箭頭為燃 油的行進方向。
圖中號碼說明-1，汽缸壁 2，活塞 3，曲軸 4，連桿 5,副燃燒室6，主燃燒室
7，進氣管
8，排氣管
9，進氣門
10，排氣門
11，凸輪軸
12，進氣凸頭
13，排氣凸頭
14，噴油器
15，進氣方向
16，排氣方向
17，凸輪軸齒盤
18，涵道通道
19，涵道通道口
20，機械增壓機進氣口
21，增壓風機葉輪扇葉
22，增壓風機葉輪
23，機械增壓機出氣口
24，配合塊
25，導流尖
31，空氣濾清器
32，電動風機
33，曲軸上增壓風機進氣口前風閥
34,曲軸上增壓風機
35，曲軸上增壓風機的出風口
36，儲氣罐調整閥
37，儲氣罐
38，排氣消音器39，增壓風機反饋風壓給進氣道調整風閥的反饋管
41，壓力調整螺絲
42，螺絲固定口
43,彈簧
44，通氣孔
45，主通氣道
46，阻風板
47，壓力調整器與主風閥轉盤連桿 48，牛.風閥
49，固定在風閥上轉軸的轉盤 50，風閥上的轉軸 51，輸出反饋的風壓
這種雙渦流室涵道副燃燒室適合單缸、雙缸形式，也適合多缸發(fā)動機。適合 四沖程也適合使用進排氣門的兩沖程發(fā)動機。其闊口技術解決了渦流室的瓶頸， 而雙向渦流室，以及"8"字型燃油噴射行進方式，利于燃油的良好燃燒，是柴油 機更適合提高轉速，增大功率，雙渦流室涵道副燃燒室柴油機是一種高性能的柴 油機，有著廣泛應用和市場。
權利要求
1，一種使用氣門配氣機構活塞式柴油發(fā)動機，其特征是采用單凸輪軸無搖臂多氣門的配氣機構，采用涵道“8”字型雙渦流副燃燒室技術，配以渦流室闊口技術的發(fā)動機。
2，根據權利要求l，雙渦輪結構，壓縮時為兩個渦流室內相反方向的旋轉，而 噴射燃油的時候為"8"字形走向。
3，根據權利要求1，其配氣驅動采用上置單凸輪無搖臂驅動氣門，驅動排氣門 外還驅動在副燃燒室進氣門，同時排氣門在主燃燒室，進氣門安裝在副燃燒室。 4，根據權利要求l，涵道"8"字型雙渦流室副燃燒室，進氣過程中這個副燃燒 室是個指向性通道，壓縮時這個副燃燒室是雙向旋轉的渦流室，在噴油時，發(fā) 燃燒室使噴射的燃油沿著雙旋轉走向。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用氣門和凸輪配氣的活塞式柴油發(fā)動機，其配氣驅動采用上置單凸輪無搖臂驅動氣門，采用涵道副燃燒室，同時這個副燃燒室為雙渦輪結構，壓縮時為兩個渦流室內相反方向的旋轉，而噴射燃油的時候為“8”字形走向。這種發(fā)動機為了提高渦流室向主燃燒室的通暢，采用了闊口技術。這種在以往四沖程柴油機的基礎上，采用了單凸輪軸、無搖臂、“8”字型雙渦流室、闊口渦流室技術的發(fā)動機，是一種高性能雙渦流室柴油機，適合單缸、多缸；適合兩沖、四沖；適合風冷、水冷等，尤其是特別適合在大功率柴油機上使用的技術，因此有利于今后柴油機的設計制造及推廣使用。
文檔編號F02B19/04GK101182799SQ20061011450
公開日2008年5月21日 申請日期2006年11月13日 優(yōu)先權日2006年11月13日
發(fā)明者王治平 申請人:王治平