專利名稱:車用汽油機(jī)螺旋進(jìn)氣分層燃燒系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明屬于車用汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)。
現(xiàn)有的通用車用汽油機(jī)存在比油耗高、排放性能差等缺點(diǎn)，為解決這些缺點(diǎn)，目前的技術(shù)是采用汽油高壓噴射分層燃燒系統(tǒng)或三氣伐火焰噴射分層燃燒系統(tǒng)代替常規(guī)的汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)。前者的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用汽油高壓噴射(Pφ＞40bar)系統(tǒng)在上死點(diǎn)前將汽油噴入燃燒室混合和保持分層，它的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)的磨損問題難以解決，驅(qū)動(dòng)消耗的功率大、成本也高。后者的特點(diǎn)是利用第二進(jìn)氣伐向付室供應(yīng)濃混合氣，第一進(jìn)氣伐向主室供應(yīng)稀混合氣，裝在付室的火花塞點(diǎn)火后由付室噴出的火焰燃燒主室的稀混合氣。這種系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要能同時(shí)供應(yīng)二種濃度混合氣的化油器和熱損失，節(jié)流損失較大等等。
本發(fā)明的目的在于克服上述燃燒系統(tǒng)的缺點(diǎn)，作了改進(jìn)，提出了車用汽油機(jī)螺旋進(jìn)氣分層燃燒系統(tǒng)。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于車用汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)的進(jìn)氣管為具有分支結(jié)構(gòu)的雙層進(jìn)氣管，進(jìn)氣道為雙層螺旋進(jìn)氣道，燃燒室為布置在活塞頂部靠近中央的半分開式燃燒室。所說的分支結(jié)構(gòu)的雙層進(jìn)氣管一路可經(jīng)空氣節(jié)流閥與大氣相通，另一路可經(jīng)化油器節(jié)流閥與化油器相接，空氣節(jié)流閥與化油器節(jié)流閥可同步操作。在活塞頂部的燃燒室與活塞頂之間可鑲有陶瓷噴管，它可與燃燒室中的順氣流方向相切，可與活塞頂成傾角。它的雙層進(jìn)氣管的隔板可將空氣與濃混合氣的進(jìn)氣截面積之比分為3∶1至1∶1。它的雙層螺旋進(jìn)氣道的螺旋形隔板也可將螺旋進(jìn)氣道分成截面比為3∶1至1∶1的二個(gè)螺旋進(jìn)氣道。二個(gè)螺旋進(jìn)氣道的渦流比均為2到2.5。雙層進(jìn)氣管的濃混合氣分支管與排氣管接觸，充分予熱。
本發(fā)明原理在于，如圖1所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣時(shí)利用螺旋進(jìn)氣產(chǎn)生的螺旋進(jìn)氣渦流及其在汽缸中產(chǎn)生的角動(dòng)量不守恒的動(dòng)量矩效應(yīng)，使通過雙層進(jìn)氣管和雙層螺旋進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸的空氣和濃混合氣二股氣流分層，形成周圍低速高壓空氣區(qū)和中央高速低壓的濃混合氣區(qū)，由于空氣壓力大于濃混合氣的壓力，所以只能發(fā)生空氣向濃混合氣擴(kuò)散而不會(huì)發(fā)生濃混合氣向周圍空氣擴(kuò)散，使吸氣過程分層穩(wěn)定。為避免濃混合氣中存在油滴質(zhì)量大，離心力大，可能向周圍空氣運(yùn)動(dòng)，濃混合氣的混合質(zhì)量和予熱十分重要。如圖2所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮時(shí)，濃混合氣首先由周圍空氣擠入燃燒室。然后，后至的外圍空氣，通過燃燒室喉口和切向通道擠入燃燒室，在擠氣渦流和由切向通道擠氣加速的進(jìn)氣渦流合成渦流作用下與先進(jìn)入燃燒室的濃混合氣混合成均勻的空燃比為13～15左右的易燃混合氣。在活塞頂與缸頭間則為純空氣，繼續(xù)保持分層。而且在不同工況時(shí)，以上吸氣和壓縮過程的分層可保持不變。在布置在燃燒室頂部中央附近的火花塞點(diǎn)火后，由于火焰?zhèn)鞑季嚯x短和合成渦流的作用，使燃燒過程在上死點(diǎn)附近迅速完成，此外，經(jīng)4個(gè)切向噴孔(即通道)噴至活塞頂部的已燃和未燃混合氣與間隙中的空氣進(jìn)一步混合燃燒，使燃料的燃燒和空氣的利用更為完善。另外，因?yàn)閴嚎s終了時(shí)活塞缸頭間隙中的末端氣體為純空氣，在火焰?zhèn)鞑嫉竭_(dá)前不會(huì)發(fā)生自燃。所以，在理論上它的壓縮比可接近柴油機(jī)的壓縮比。本發(fā)明考慮各種因素推薦取壓縮比為12～16。就這樣使汽油機(jī)迅速燃燒。充分燃燒、充分膨脹，發(fā)出最大功率，降低排溫，最終達(dá)到比油耗小于265克/瓩.小時(shí)，排氣中有害成分較少與柴油機(jī)相近。
附圖1表示車用汽油機(jī)螺旋進(jìn)氣分層燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理示意圖。圖2為壓縮時(shí)混合與分層過程示意圖。圖3為鑲?cè)胩沾蓢姽芮邢蛏淞骺椎幕钊敳堪敕珠_式燃燒室示意圖。圖4為雙層螺旋進(jìn)氣管的螺旋形隔板示意圖。
圖上符號(hào)表示1.帶分支結(jié)構(gòu)的雙層進(jìn)氣管2.雙層螺旋進(jìn)氣道3.火花塞4.汽缸5.活塞6.燃燒室7.切向噴孔(通道)8.空氣9.化油氣節(jié)流閥10.化油器11.空氣節(jié)流閥12.濃混合氣13.進(jìn)氣管隔板14.螺旋進(jìn)氣道的螺旋形隔板15.中央高速低壓濃混合氣氣流16.周圍低速高壓空氣氣流17.陶瓷噴管18.易燃混合氣如前所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要在于具有類似柴油機(jī)的工作過程和良好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。另外，由于它能采用常規(guī)汽油機(jī)結(jié)構(gòu)和附件，以及其螺旋進(jìn)氣道和布置在活塞頂部的半分開式燃燒室也是當(dāng)前柴油機(jī)經(jīng)常采用的成熟的結(jié)構(gòu)，有利于推廣和使用。
實(shí)施例某汽油機(jī)、S/D為115/100，采用渦流比為2的螺旋進(jìn)氣道。取壓縮比為16。
若取濃混合氣螺旋通道占螺旋進(jìn)氣道截面的1/3，空氣螺旋通道的截面積為2/3。若濃混合氣的空燃比為6，則進(jìn)入汽缸混合氣的總空燃比為18。(因?yàn)槿暨M(jìn)入汽缸的空氣量為GA，則由1/3進(jìn)氣管截面進(jìn)入的燃料量為Gf＝GA/18)。若間隙中的空氣，在一般壓縮終了時(shí)近似取10CC計(jì)，而壓縮終了時(shí)氣缸容積為Vc＝86.4/15≈57.60CC，則實(shí)際燃燒室中混合氣的空燃比應(yīng)為(A/F)實(shí)＝47.6×18/57.6＝14.875。大致為易燃的當(dāng)量的濃度混合氣。
權(quán)利要求
1.一種車用汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)，它具有化油器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道、火花塞、燃燒室，其特征在于所說的進(jìn)氣管為分支結(jié)構(gòu)的雙層進(jìn)氣管[1]，所說的進(jìn)氣道為雙層螺旋進(jìn)氣道[2]，所說的燃燒室為布置在活塞頂部靠近中央的半分開式燃燒室[6]；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的一種車用汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于所說的分支結(jié)構(gòu)的雙層進(jìn)氣管的一路經(jīng)空氣節(jié)流閥〔11〕與大氣相通，另一路經(jīng)化油器節(jié)流閥〔9〕與化油器〔10〕相接?？諝夤?jié)流閥與化油器節(jié)流閥同步操作;
3.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的一種車用汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于在活塞頂部的燃燒室〔6〕與活塞頂之間鑲有陶瓷噴管〔17〕，它與燃燒室順氣流方向相切，與活塞頂成傾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的一種車用汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)，其特征在于所說的雙層進(jìn)氣管的隔板〔13〕將空氣與濃混合氣的進(jìn)氣截面積之比分為3∶1至1∶1，所說的雙層螺旋進(jìn)氣道的隔板為螺旋形隔板〔14〕也將螺旋進(jìn)氣道分成截面積之比為3∶1至1∶1的兩個(gè)螺旋進(jìn)氣道，二個(gè)螺旋進(jìn)氣道的渦流比均為2到2.5。
專利摘要
車用汽油機(jī)螺旋進(jìn)氣分層燃燒系統(tǒng)，屬于車用汽油機(jī)燃燒系統(tǒng)。它由分支雙層進(jìn)氣管(以下簡稱雙層進(jìn)氣管)，雙層螺旋進(jìn)氣道，常規(guī)車用化油器，常規(guī)火花塞和布置在活塞頂部的燃燒室所組成。它能利用化油器等常規(guī)供油系統(tǒng)代替汽油高壓噴射系統(tǒng)組成分層燃燒系統(tǒng)，以達(dá)到汽油機(jī)提高壓縮比、降低比油耗和減少排氣中主要有害成分的目的。它適用各種功率和轉(zhuǎn)速的車用汽油機(jī)。
文檔編號(hào)F02M55/00GK86103904SQ86103904
公開日1987年12月23日 申請(qǐng)日期1986年6月10日
發(fā)明者胡大公 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan