專利名稱：直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其屬于發(fā)動機混合氣形成和燃燒領域。
背景技術：
目前，直噴式柴油機的過量空氣系數(shù)大，卻易冒黑煙。其主要原因是多孔噴霧在圓周方向上分布不均勻，以及在噴霧落點處產生過濃區(qū)。一部分噴霧堆積在落點及附近、或形成油膜，另一部分反彈后向四周擴散，因為緊貼燃燒室壁，卷入的空氣量少，而在噴霧的落點處形成過濃區(qū)。這就使得柴油機空氣利用率低，燃燒不完全，油耗高、碳煙排放量大
發(fā)明內容

為了解決多孔噴霧的落點處混合氣過濃和燃燒室周向分布不均，以及燃燒室內空氣利用率低的問題。本發(fā)明提供一種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)。該雙層分流燃燒系統(tǒng)減少了活塞頂面和氣缸蓋底面之間的空間。噴霧一部分被碰撞臺反彈，一部分沿著導向面向上下兩側迅速分流，實現(xiàn)雙層分流，同時使噴霧實現(xiàn)二次霧化，提高噴霧霧化性能，擴大噴霧空間分布范圍、減少噴霧在落點及附近的堆積。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，噴油嘴以多油束方式把高壓燃油以霧狀噴入由氣缸蓋、氣缸套和活塞組成的燃燒室中。所述燃燒室分成上下兩層，燃燒室上層的直徑D1大于燃燒室下層的直徑D2，在燃燒室上層和燃燒室下層的結合處設有噴霧碰撞臺；在所述噴油嘴的主噴油階段噴出的霧狀油束噴射到噴霧碰撞臺上，在噴霧碰撞臺上設有適合噴霧流動的型面，霧狀油束一部分被反彈，一部分沿著噴霧碰撞臺的導向面向碰撞臺的上方和碰撞臺的下方迅速展開，實現(xiàn)雙層分流。所述噴霧碰撞臺由噴霧碰撞面、噴霧上導向面和噴霧下導向面組成。所述噴霧碰撞面的結構包括噴霧碰撞錐面、第一上過渡曲面和第一下過渡曲面。所述噴霧碰撞面的結構包括噴霧碰撞曲面、第二上過渡曲面和第二下過渡曲面。所述噴霧碰撞面的結構包括上噴霧碰撞曲面和下噴霧碰撞曲面。所述噴霧上導向面采用第一上導向平面。所述噴霧上導向面采用第一上導向環(huán)形面和第二上導向平面。所述噴霧上導向面采用第一上導向環(huán)形面和第二上導向環(huán)形面。所述噴霧上導向面采用上導向環(huán)形面。所述噴霧下導向面采用第一下導向環(huán)形面和第二下導向環(huán)形面。所述噴霧下導向面米用第一下導向圓錐面和第二下導向環(huán)形面。所述噴霧下導向面采用第三下導向環(huán)形面。雙層分流燃燒室的噴霧碰撞面有三種方案。第一種方案碰撞面為圓錐面；第二種方案碰撞面為環(huán)形面；第三種方案碰撞面是由兩個圓錐面組合而成。雙層分流燃燒室碰撞臺上層的導向面有四種方案。第一種方案雙層分流燃燒室碰撞臺上層的導向面為平面；第二種方案雙層分流燃燒室碰撞臺上層的導向面為平面和環(huán)形面組成的組合面。第三種方案雙層分流燃燒室碰撞臺上層的導向面為兩個環(huán)形面組成的組合面；第四種方案雙層分流燃燒室碰撞臺上層的導向面為一個環(huán)形面。雙層分流燃燒室碰撞臺下層的導向面有三種方案。第一種方案雙層分流燃燒室碰撞臺的下層導向面為兩個環(huán)形面組成；第二種方案雙層分流燃燒室碰撞臺的下層導向面為圓錐面和環(huán)形面組成；第三種方案雙層分流燃燒室碰撞臺的下層導向面只有一個環(huán)形面。碰撞臺不同的碰撞面、不同的上層導向面和不同的下層導向面可以進行組合，形成不同形式的碰撞臺。燃油噴射過程中，噴霧撞擊到碰撞臺上，一部分被反彈，一部分沿著碰撞臺的上下導向面迅速向兩側分流。因為噴霧向燃燒室的上下兩層迅速分流，分布的空間范圍變大，又 不貼近壁面，空氣的卷入量增多，能充分利用燃燒室上下兩層的空氣，因而能較快地形成相對均勻的混合氣。本發(fā)明的有益效果是這種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，多孔噴油器噴出的油束撞擊到碰撞臺上，油束一部分被反彈，一部分沿著導向面迅速向上下兩側分流。通過雙層分流，減少了噴霧在落點及附近的堆積，擴散速度快，空間分布廣，空氣卷吸量增加，因而能較快地形成相對均勻的混合氣，改善柴油機燃燒，提高經(jīng)濟性和排放性能。在標定工況下，雙層分流燃燒系統(tǒng)與原機燃燒系統(tǒng)相比油耗率下降了 3%，碳煙排放量下降了 50%。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖I是一種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)的結構示意圖。圖2是圖I中A部放大圖。圖3表示碰撞臺的第二種碰撞面。圖4表不碰撞臺的第三種碰撞面。圖5表示碰撞臺的第二種上層導向面。圖6表不碰撞臺的第三種上層導向面。圖7表示碰撞臺的第四種上層導向面。圖8表示碰撞臺的第二種下層導向面。圖9表不碰撞臺的第三種下層導向面。圖中1、氣缸蓋，2、氣缸套，3、活塞，3a、活塞頂面，4、燃燒室，5、噴油器，6、霧狀油束，7、噴霧碰撞臺，8、燃燒室上層，9、燃燒室下層，10、噴霧碰撞錐面，10a、第一上過渡曲面，10b、第一下過渡曲面，11、噴霧碰撞曲面，11a、第二上過渡曲面，lib、第二下過渡曲面，12a、上噴霧碰撞曲面，12b、下噴霧碰撞曲面，13、第一下導向環(huán)形面，14、第二下導向環(huán)形面，15、第一上導向平面，16、第一上導向環(huán)形面，17、第二上導向平面，18、第二上導向環(huán)形面，19、上導向環(huán)形面,20、第一下導向圓錐面,21、第三下導向環(huán)形面。
具體實施例方式圖I示出了一種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)的結構方案。圖中，噴油嘴5以多油束方式把高壓燃油以霧狀噴入由氣缸蓋I、氣缸套2和活塞3組成的燃燒室4中，在燃燒室4上下層的結合部設有噴霧碰撞臺7。在噴油嘴的噴射過程中，噴油嘴噴出的霧狀油束6噴射到碰撞臺上,在碰撞臺上設有適合噴霧流動的型面。一部分被反彈，一部分沿著碰撞臺上的導向面迅速向上下兩側分流。因為噴霧向燃燒室的上下兩層分流，分布的空間范圍變大，又不貼近壁面，空氣的卷入量增多。又因為上層燃燒室的直徑較大，減小了活塞頂3a與汽缸蓋之間的空間，能更加充分利用燃燒室上下兩層的空氣，因而能較快地形成相對均勻的混合氣。實驗結果表明在標定工況下，雙層分流燃燒系統(tǒng)與原機燃燒系統(tǒng)相比，經(jīng)濟性提高3%，碳煙下降50%。圖2、3、4示出了三種雙層分流燃燒系統(tǒng)噴霧碰撞臺的碰撞面方案。在主噴油階 段，噴油器5噴出的霧狀油束6落于噴霧碰撞臺上。油束沿著碰撞臺上的導向面向碰撞臺的上方和碰撞臺的下方迅速分散，實現(xiàn)雙層分流，形成理想分布。圖2、5、6、7不出了四種碰撞臺的上層導向面方案。圖2、8、9示出了三種碰撞臺的下層導向面方案。
權利要求
1.一種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，噴油嘴(5)以多油束方式把高壓燃油以霧狀噴入由氣缸蓋(I)、氣缸套(2)和活塞(3)組成的燃燒室(4)中，其特征是所述燃燒室(4)分成上下兩層，燃燒室上層(8 )的直徑D1大于燃燒室下層(9 )的直徑D2，在燃燒室上層(8 )和燃燒室下層(9)的結合處設有噴霧碰撞臺(7);在所述噴油嘴(5)的主噴油階段噴出的霧狀油束(6)噴射到噴霧碰撞臺(7)上，在噴霧碰撞臺(7)上設有適合噴霧流動的型面，霧狀油束(6) —部分被反彈,一部分沿著噴霧碰撞臺(7)的導向面向碰撞臺的上方和碰撞臺的下方迅速展開，實現(xiàn)雙層分流；所述噴霧碰撞臺(7)由噴霧碰撞面、噴霧上導向面和噴霧下導向面組成。
2.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧碰撞面的結構包括噴霧碰撞錐面(10)、第一上過渡曲面(IOa)和第一下過渡曲面(10b)。
3.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧碰撞面的結構包括噴霧碰撞曲面(11)、第二上過渡曲面(Ila)和第二下過渡曲面(lib)。
4.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧碰撞面的結構包括上噴霧碰撞曲面(12a)和下噴霧碰撞曲面(12b)。
5.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧上導向面米用第一上導向平面(15)。
6.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧上導向面米用第一上導向環(huán)形面(16)和第二上導向平面(17)。
7.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧上導向面米用第一上導向環(huán)形面(16)和第二上導向環(huán)形面(18)。
8.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧上導向面采用上導向環(huán)形面(19)。
9.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧下導向面采用第一下導向環(huán)形面(13)和第二下導向環(huán)形面(14)。
10.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧下導向面采用第一下導向圓錐面(20)和第二下導向環(huán)形面(14)。
11.根據(jù)權利要求I所述的直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其特征是所述噴霧下導向面米用第三下導向環(huán)形面(21)。
全文摘要
一種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，其屬于發(fā)動機混合氣形成和燃燒領域。這種直噴式柴油機雙層分流燃燒系統(tǒng)，燃燒室分成上下兩層，燃燒室上層部分的直徑大于燃燒室下層部分的直徑，減小了活塞頂面與缸蓋底面之間的空間，在上下層的結合處設有碰撞臺。多孔噴油器噴出的油束撞擊到碰撞臺上，一部分油束被反彈，實現(xiàn)二次霧化，一部分沿著導向面流向燃燒室的上層和下層。通過導向分流，減少噴霧在落點及附近的堆積，擴散速度快，空氣卷吸量增加，因而能較快地形成相對均勻的混合氣，使燃燒迅速和完善，改善柴油機的經(jīng)濟性和排放性能。在標定工況下，雙層分流燃燒系統(tǒng)與原機燃燒系統(tǒng)相比，油耗率下降3%，碳煙排放量下降50%。
文檔編號F02B23/10GK102661193SQ20121015236
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權日2012年5月16日
發(fā)明者付垚, 伊平, 王一聰, 紀森火, 董鵬博, 隆武強, 齊鯤鵬 申請人:大連理工大學