專利名稱：往復(fù)活塞式柴油內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種往復(fù)活塞式柴油內(nèi)燃機(jī)，至少包括一個(gè)氣缸，氣缸包括一個(gè)活塞、一個(gè)蓋住氣缸，并與活塞一起確定燃燒室界限的氣缸蓋，以及至少兩個(gè)燃料噴射閥，其中每個(gè)閥至少有一個(gè)噴咀孔，燃料經(jīng)過該噴咀孔間歇地噴進(jìn)燃燒室。
在這種大型內(nèi)燃機(jī)中，由于每個(gè)氣缸中至少有兩個(gè)燃料噴射閥，所以燃料噴射閥位于相對(duì)于氣缸軸線橫向延伸的公共平面內(nèi)。在燃料噴射閥內(nèi)制成的噴嘴孔以這種方法鉆成，使從噴嘴孔射出的燃料射流在盤形燃燒室內(nèi)與壓縮燃燒空氣盡可能好地混合。然而，沿氣缸軸線方向看，在具有長(zhǎng)燃燒室的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，很難實(shí)現(xiàn)均勻的混合，因?yàn)槿剂仙淞骺赡懿灰走_(dá)到存在于燃燒室的兩個(gè)軸向最外區(qū)域內(nèi)的燃燒空氣。此外，在燃燒空氣在其中獲得渦流運(yùn)動(dòng)的燃燒室內(nèi)，由于空氣渦流運(yùn)動(dòng)的偏移，使燃料射流沿氣缸軸線方向很難擴(kuò)散。這導(dǎo)致燃燒室中心有高的燃料濃度，從而使混合物形式很差。這使燃燒過程減慢，從而使熱效率降低，并由此影響燃料消耗。如果改變噴咀孔的軸線使它們以更大的角度延伸至燃料噴射閥所處的平面，就會(huì)有火焰達(dá)到確定燃燒室邊界的活塞頂部和活塞的擠氣表面或設(shè)置在氣缸蓋上的排氣和進(jìn)氣閥的危險(xiǎn)，這會(huì)燒毀它們或油焦沉積于其上，在局部截荷情況下尤其如此，這可以導(dǎo)致腐蝕和磨損的增加。
本發(fā)明的目的是改善所述類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，從而即使在燃燒室的軸向尺寸很大時(shí)，在部分負(fù)荷期間也可以獲得盡可能均勻的混合結(jié)構(gòu)，達(dá)到低磨損地運(yùn)轉(zhuǎn)。
此目的是根據(jù)本發(fā)明達(dá)到的，其中，沿氣缸軸線的方向觀測(cè)，燃料噴射閥間隔配置，并且將每個(gè)燃料噴射閥分配給燃燒室的某一盤形區(qū)，該區(qū)域相對(duì)于氣缸軸線橫向延伸，并且被噴咀孔射出的燃料射流所充滿。這保證了即使在燃燒室的軸向方向很大的情況下，即使在部分負(fù)荷時(shí)，也可以達(dá)到以兩層噴入的燃料與壓縮燃燒空氣有良好的混合。這種新的結(jié)構(gòu)布局無須使噴咀孔軸線相當(dāng)對(duì)準(zhǔn)活塞頂部以及擠氣表面，以及可能還有設(shè)置在氣缸蓋上的排氣閥和進(jìn)氣閥。這避免了在部分負(fù)荷下，在活塞和/或氣缸以及可能在閥上的燒毀和油焦沉積。此外，還得到壓縮燃燒空氣和噴射燃料的均勻混合物，以及因此而未受干擾的燃燒。本發(fā)明可以用于二沖程循環(huán)和四沖程循環(huán)的兩種大型內(nèi)燃機(jī)。
參照各附圖，在下面敘述中，將作為例子詳細(xì)說明本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施例。所有附圖均為示意性的，表示如下

圖1是通過帶有一個(gè)氣缸蓋的氣缸上端所作的軸向剖視圖，圖2是圖1中氣缸蓋的平面視圖(由氣缸側(cè)看);
圖3是通過氣缸上端的一部分和氣缸蓋所做的軸向剖視圖，其中燃燒室的形狀與圖1相比有所改動(dòng)，圖3a和圖3b是在燃料供應(yīng)管中的分配元件的兩個(gè)不同的操作位置，以及圖4是圖3中的氣缸蓋自氣缸側(cè)看的平面視圖，其比例較圖3中的為小;
根據(jù)圖1，活塞2處于一個(gè)未詳細(xì)示出的兩沖程柴油機(jī)的氣缸套1內(nèi)。圖1所示的位于其上死點(diǎn)的活塞2在氣缸套1內(nèi)被導(dǎo)向，作上下移動(dòng)。為了這個(gè)目的，活塞2以其本來已知的方式，通過一個(gè)活塞桿與一個(gè)十字頭連接，一個(gè)由曲柄驅(qū)動(dòng)的連桿與該十字頭連接。氣缸缸套1被氣缸蓋3所蓋住，該氣缸蓋與活塞2一起限定了一個(gè)大體為圓柱形的盤形燃料室4，燃燒空氣經(jīng)過在活塞下死點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的氣缸套內(nèi)制成的未示出的氣口進(jìn)入氣缸缸套1。空氣伴有渦流運(yùn)動(dòng)進(jìn)入，這種運(yùn)動(dòng)是在活塞的壓縮沖程期間被保存的;在圖2中，該運(yùn)動(dòng)由箭頭B表示。在氣缸蓋3的中心設(shè)置一個(gè)排氣閥5，當(dāng)在壓縮沖程的初始部分期間該閥開啟時(shí)，廢氣從燃燒室經(jīng)過排氣閥5流向排氣歧管。這樣，該內(nèi)燃機(jī)以直流掃氣運(yùn)行。標(biāo)號(hào)6表示氣缸套1和活塞2的公共軸線，在面對(duì)燃燒室的活塞2的頂部有一個(gè)盆形凹陷2′。
在確定燃燒室4界限的氣缸蓋3的圓柱部分設(shè)置兩個(gè)燃料噴射閥10和12，每個(gè)燃料噴射閥以其噴嘴頭10′或12′伸入在氣缸內(nèi)制成的并通向燃燒室的孔11或13內(nèi)。沿軸線6的方向觀測(cè)，燃料噴射閥10和12互相偏置的距離為A。它們也在燃燒室4的圓周方向互相偏置180°。噴油嘴10′有5個(gè)噴咀孔，它們按這樣的方式被鉆孔，使從這些噴咀孔噴出的燃料射流在圖1上部只充滿半個(gè)燃燒室4，同樣，噴油嘴12′也有5個(gè)噴咀孔，它們按這樣的方式被鉆孔，使從這些噴咀孔噴入出的燃料射流在圖1下部只充滿半個(gè)燃燒室4。用這種方法，將相對(duì)于軸線6橫向延伸的燃燒室的盤形區(qū)分配給兩個(gè)燃料噴射閥10和12中的每一個(gè);這樣，如圖1中的虛線15所示，燃燒室4大體上被分成一上一下兩個(gè)區(qū)。
在圖3和圖4所示的實(shí)施例中，在氣缸蓋3中的燃燒室4被一個(gè)表面確定邊界，該表面在圖3下部處在也是圓柱形的并與具有和氣缸套1的直徑相同的部分內(nèi)，在圓柱形部分的頂端連接一個(gè)錐形部分，該錐形部分向著排氣閥5的方向收窄。氣缸蓋3共設(shè)置有四個(gè)燃料噴射閥20和22，在圖3中僅僅表示出配置在一個(gè)共同徑向平面內(nèi)的兩個(gè)閥。其它兩個(gè)燃料噴射閥的布置從圖4中可清楚看到。噴油嘴20′和22′分別伸入孔23和25，孔23和25被分別制成氣缸蓋的錐形部分和圓柱部分。位于一個(gè)徑向平面內(nèi)的燃料噴射閥相互間隔的距離仍為A，它相當(dāng)于氣缸套1內(nèi)徑的26%?；蛳喈?dāng)于活塞沖程的6.5%。每個(gè)設(shè)有5個(gè)噴咀孔的噴嘴頭仍以這種式被鉆孔，使從這些噴嘴孔噴出的燃料射流分別分配給燃燒室4的上、下兩個(gè)區(qū)域。燃料噴射閥22的噴咀孔可具有比燃料噴射閥20的噴咀孔更大的橫截面積。從圖3中看得更清楚，處在一個(gè)徑向平面內(nèi)的兩個(gè)燃料噴射閥總是與一個(gè)燃料供應(yīng)總管24連通，該管分叉為兩個(gè)支管24′和24″，其中支管24′通向燃料噴射閥20，而支管24″通向燃料噴射閥22。在管24的分叉處設(shè)置一個(gè)帶有T形孔的分配閥26，該孔可被轉(zhuǎn)到三個(gè)不同的操作位置上。位于圖4中軸線6左邊的兩個(gè)燃料噴射閥也以相同的方式與設(shè)有一分配閥的燃料供應(yīng)總管相連。這樣，下述的操作位置也適用于其它兩個(gè)噴射閥。
在圖3所示的分配閥26的操作位置上，燃料流入支管24′和24″，從而兩噴閥20、22可以工作，而發(fā)動(dòng)機(jī)以滿足荷工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷下工作時(shí)，對(duì)噴射閥20和22的燃料供應(yīng)是以理想方式由分配閥26切斷的，因此相應(yīng)的燃料噴咀出口的橫截面積與滿負(fù)荷的狀態(tài)相比被減少。由于供應(yīng)的燃料量保持相同，在部分負(fù)荷下導(dǎo)致更高的噴射壓力和更長(zhǎng)的噴射時(shí)間。在圖3a所示的操作位置上，只有支管24″接收燃料，從而只有噴射閥22可以工作。根據(jù)圖3a，發(fā)動(dòng)機(jī)在高的部分負(fù)荷下工作，噴射閥20關(guān)閉，噴射閥22上游的燃料壓力略高于滿負(fù)荷工作時(shí)的壓力。在圖3b所示的分配閥26的工作位置上，對(duì)噴射閥22的燃料供應(yīng)是被切斷的，而燃料從管24經(jīng)支管24′只流至噴射閥20。由于噴咀孔的橫截面積較小，這個(gè)噴射閥上游的燃料壓力進(jìn)一步增加。此外，噴射時(shí)間延長(zhǎng)。發(fā)動(dòng)機(jī)處在低的部分負(fù)荷下。由于分配閥26的三種所述的操作模式也在其它兩個(gè)噴射閥的分配閥上同時(shí)發(fā)生，燃燒室4中的燃燒過程在全部三種工作負(fù)荷期間保持平衡。但是，可以有區(qū)別地操作該兩分配閥，因此，如果在每個(gè)盤形區(qū)設(shè)置兩個(gè)噴射閥，便會(huì)產(chǎn)生類似于圖1所示方案的噴射狀況。
與根據(jù)圖1和圖2的所述實(shí)施例不同，在這種情況下，在各個(gè)區(qū)域都可能設(shè)置兩個(gè)或更多的噴射閥。這些閥圍繞燃燒室4的周圍最好均勻分布。在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的燃油閥，從軸線6方向看，可以類似于圖3實(shí)施例一高一低地處在同一徑向平面內(nèi)，或沿燃燒室的圓周方向互相偏置。也可以沿軸向一前一后地設(shè)置兩個(gè)以上的燃料閥，從而產(chǎn)生一上一下設(shè)置的三個(gè)或四個(gè)區(qū)域。可以在燃油供應(yīng)管24的每個(gè)支管上設(shè)置一個(gè)開關(guān)閥，而不是設(shè)置如圖3所示的分配閥26。
與上述實(shí)施例相反，本發(fā)明也可以用在筒形活塞式內(nèi)燃機(jī)上。本發(fā)明對(duì)于活塞沖程與缸筒內(nèi)徑之比大于3.0的內(nèi)燃機(jī)特別有意義。沿軸向觀察，同一個(gè)燃料閥的最上燃料射流與最下燃料射流之間的夾角應(yīng)不大于30°。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)活塞式柴油內(nèi)燃機(jī)，至少包括一個(gè)氣缸，氣缸包括一個(gè)活塞、一個(gè)蓋住氣缸，并與活塞一起確定燃燒室界限的氣缸蓋，以及至少兩個(gè)燃料噴射閥，其中每個(gè)閥至少有一個(gè)噴咀孔，燃料經(jīng)過該噴咀孔間歇地噴進(jìn)燃燒室，其特征在于，沿氣缸軸線的方向觀測(cè)，燃料噴射閥間隔配置，并且將每個(gè)燃料噴射閥分配給燃燒室的盤形區(qū)，該區(qū)域相對(duì)于氣缸軸線橫向延伸，并且被從噴咀孔射出的射流所充滿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，一個(gè)區(qū)的燃料噴射閥沿氣缸的圓周方向相對(duì)于相鄰區(qū)的燃料噴射閥偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)區(qū)至少有兩個(gè)燃油噴射閥，空氣在燃燒室內(nèi)繞氣缸軸線做渦流運(yùn)動(dòng)，其特征在于，在所有區(qū)內(nèi)的燃料噴射閥是這樣設(shè)置的，至少有一些燃料噴流沿與渦流運(yùn)動(dòng)相同的方向從噴嘴孔噴出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，該發(fā)動(dòng)機(jī)被制成二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，廢氣排氣閥設(shè)置在氣缸蓋的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，位于一個(gè)徑向平面內(nèi)的燃料噴射閥與燃料供給總管相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括每一燃料供應(yīng)管有兩個(gè)燃料噴射閥，其特征在于，燃料供給總管包括一個(gè)歧管，其中裝有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的分配元件，根據(jù)其設(shè)定位置，該分配元件使燃料能從供應(yīng)管流向兩個(gè)燃料噴射閥，或流向兩個(gè)燃料噴射閥中的一個(gè)，或流向兩個(gè)燃料噴射閥中的另一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，活塞沖程與氣缸內(nèi)徑之比至少是3.5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，燃料噴射閥的軸向間隔至少為活塞沖程的2%。
全文摘要
一種往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)包括一氣缸(1)，其中，在活塞(2)和氣缸蓋(3)之間形成一燃燒室(4)。至少設(shè)置兩個(gè)燃料噴射閥(10，12)，每個(gè)噴射閥至少有一個(gè)噴嘴孔，燃料經(jīng)該噴嘴孔被間隙地噴入燃燒室(4)，從氣缸的軸線方向看去，燃料噴射閥(10，12)間隔距離為(A)。燃燒室的盤形區(qū)與每個(gè)燃料噴射噴射閥相關(guān)聯(lián)；該區(qū)相對(duì)于氣缸軸線(6)橫向延伸，并且以噴咀孔噴出的燃料射流充滿這個(gè)區(qū)域。
文檔編號(hào)F02B23/06GK1113291SQ9411720
公開日1995年12月13日 申請(qǐng)日期1994年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月29日
發(fā)明者M·許茨 申請(qǐng)人:新蘇舍柴油機(jī)有限公司