專利名稱：內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)，特別是一種涉及柴油機等壓燃式內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)，屬于動力機械工程技術領域。
背景技術：
內燃機包括以柴油機為代表的壓燃式和以汽油機為代表的點燃式內燃機。它們的性能主要取決于燃燒系統(tǒng)。壓燃式內燃機燃燒系統(tǒng)主要包括噴油器、燃燒室和氣缸蓋，采用多孔噴油器向氣缸內直接噴射燃油，一般形成4～8束實心錐形燃油噴霧。這種噴霧存在著密實的、霧化不良的核心部分；由于其噴霧錐角為10度～20度，燃油沿燃燒室周向的分布極不均勻。因此，燃油與空氣混合不良，制約著柴油機性能的提高。點燃式內燃機也有采用向氣缸內直接噴射燃油的趨勢。Chengxin Bai等在論文“Development of Methodology for SprayImpingement Simulation”(SAE Paper 950283)中指出，噴霧碰壁可強化噴霧的加熱和蒸發(fā)。Gianpietro E.Cossali等在論文“Effect of Spray-WallInteraction on Air Entrainment in a Transient Diesel Spray”(SAE Paper930920)中指出，噴霧碰壁可產生強烈湍流，促進噴霧核心部分燃油與空氣的混合?？梢姡侠砝脟婌F碰壁，可形成良好的燃油-空氣混合氣。已有技術中，典型的碰壁噴霧燃燒系統(tǒng)有兩種。一種是S.Kato等在論文“New Type of DieselEngine by Impingement of Fuel Jet(OSKA-D)”(SAE Paper 901618)提出的OSKA燃燒系統(tǒng)。它采用單孔噴油器和帶中央凸臺的燃燒室。其缺點是，由于噴霧垂直碰撞凸臺，形成的圓盤狀噴霧貫穿能力太弱，其中心部分含有的燃油太多，這就使它不適合用于缸徑稍大的柴油機；著火后，后續(xù)碰壁噴霧很難突破周圍火焰的包圍，造成燃燒不充分。另一種是Ichiro Skata等在論文“Development of TOYOTAReflex Burn(TRB)System in Diesel Engine”(SAE Trans.900658)提出的豐田反射燃燒系統(tǒng)。它采用多孔噴油器和帶凸緣的燃燒室。其不足是它在柴油機上應用時，碰壁噴霧易貫穿至缸蓋底面或燃燒室底面，形成燃油堆積；為了獲得足夠的碰撞強度，只能采用小口徑的深燃燒室；相鄰噴孔的碰壁噴霧易相互干擾。

發(fā)明內容
為了克服已有技術的不足和缺陷，本發(fā)明提供了一種內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)，特別是壓燃式內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)。該燃燒系統(tǒng)主要包括多孔噴油器、缸蓋和燃燒室。多孔噴油器為傳統(tǒng)的內燃機噴油器，噴孔數(shù)為4～8個，噴孔錐角為80度～140度。噴孔錐角為噴油器所有噴孔中心線形成的錐面(噴孔錐)頂角。缸蓋為一般內燃機缸蓋。多孔噴油器固定在氣缸蓋內，二者之間裝有密封墊圈。燃燒室為直口型或縮口型，縮口可進一步強化滾流、湍流和旋流組成的復合空氣運動，促進燃油與空氣的混合和燃燒。燃燒室底壁的中央部位突起形成一回轉凸臺——中央凸臺。它將燃燒室中心線附近的部分空氣擠向外測，使之得到充分利用。中央凸臺頂部是由凹坑壁面和圓臺側面形成的回轉體。頂部凹坑可使壁面噴霧的向后貫穿部分懸空，同時為實心錐形噴霧的燃燒提供部分空氣。圓臺側面頂角(圓臺母線與圓臺中心線間夾角的兩倍)為120度～180度。當該角為180度時，圓臺側面便成為圓環(huán)面。這里把圓環(huán)面看作圓臺側面的一個特例。中央凸臺的中心線與多孔噴油器的噴孔錐中心線重合。多孔噴油器各噴孔噴出的燃油，首先在其附近形成實心錐形噴霧；實心錐形噴霧碰撞中央凸臺圓臺側面后在其上形成壁面噴霧；壁面噴霧離開圓臺側面后，向中央凸臺外側貫穿，最終形成懸空噴霧。懸空噴霧大大減小了燃油噴濕壁面的面積。壁面噴霧只含很小比例的燃油，圓臺側面上也不會形成燃油堆積。而且，由于中央凸臺位于燃燒室中部，其壁面溫度高，這對壁面噴霧的蒸發(fā)特別有利。因為圓臺側面為凸面，凸面對壁面噴霧和懸空噴霧有發(fā)散作用，所以這兩部分噴霧沿周向擴散面積大。在總體上看，全部噴孔的噴霧象一個斗笠全部噴孔的實心錐形噴霧和壁面噴霧構成斗笠頂，全部噴孔的懸空噴霧構成斗笠邊；同時，各噴孔的噴霧不連接。內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)由此得名。
本發(fā)明內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)與已有技術相比具有如下優(yōu)點通過多孔噴油器，利用實心錐形噴霧貫穿能力強的特點，快速將燃油噴至碰撞體的圓臺側面，這樣可在碰撞體中心線附近只布少量燃油；實心錐形噴霧與碰撞體的圓臺側面碰撞后再將絕大部分燃油以懸空噴霧輸送至碰撞體外側。這使燃油的徑向分布合理。含絕大部分燃油的懸空噴霧，擴散面積大，因而與空氣的接觸面積大，而且從上下兩側面卷吸空氣，所以空氣卷吸量大。同時，不連續(xù)斗笠狀燃油噴霧中燃油沿周向的分布相當均勻，這使燃油的周向分布合理?？傊瑑热紮C不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)綜合地充分利用了傳統(tǒng)實心錐形噴霧和碰壁噴霧的優(yōu)點，大大促進燃油與空氣的混合和燃燒，進而提高內燃機的綜合性能。


圖1為本發(fā)明的內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)結構示意圖。
圖中，1是氣缸蓋，2是密封墊圈，3是多孔噴油器，4是實心錐形噴霧，5是中央凸臺頂部凹坑壁面，6是壁面噴霧，7是中央凸臺頂部圓臺側面，8是懸空噴霧，9是密封銅墊，10是氣缸，11是活塞環(huán)，12是活塞，13是燃燒室，14是中央凸臺。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施作進一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括氣缸蓋1，密封墊圈2，多孔噴油器3，密封銅墊9，氣缸10，活塞環(huán)11，活塞12，燃燒室13，中央凸臺14。多孔噴油器3為傳統(tǒng)的內燃機噴油器，噴孔數(shù)為4～8個，噴孔錐角為80度～140度。缸蓋1為一般內燃機缸蓋。多孔噴油器3固定在氣缸蓋1內，二者之間裝有密封墊圈2。燃燒室13為直口型或縮口型，其底壁的中央部位突起形成一回轉凸臺——中央凸臺14。它將燃燒室13中心線附近的部分空氣擠向外測，使之得到充分利用。中央凸臺14頂部是由凹坑壁面5和圓臺側面7形成的回轉體。頂部凹坑可使壁面噴霧6的向后貫穿部分懸空，同時為實心錐形噴霧4的燃燒提供部分空氣。圓臺側面頂角為120度～180度。當該角為180度時，圓臺側面7便成為圓環(huán)面。圓環(huán)面是圓臺側面7的一個特例。中央凸臺14的中心線與多孔噴油器3的噴孔錐中心線重合。多孔噴油器3各噴孔噴出的燃油，首先在其附近形成實心錐形噴霧4；實心錐形噴霧4碰撞中央凸臺圓臺側面7后在其上形成壁面噴霧6；壁面噴霧6離開圓臺側面7后，向中央凸臺14外側貫穿，最終形成懸空噴霧8。懸空噴霧8大大減小了燃油噴濕壁面的面積。壁面噴霧6只含很小比例的燃油，圓臺側面7上也不會形成燃油堆積。而且，由于中央凸臺14位于燃燒室13中部，其壁面溫度高，這對壁面噴霧6的蒸發(fā)特別有利。因為圓臺側面7為凸面，凸面對壁面噴霧6和懸空噴霧8有發(fā)散作用，所以這兩部分噴霧沿周向擴散面積大。在總體上看，全部噴孔的噴霧象一個斗笠全部噴孔的實心錐形噴霧4和壁面噴霧6構成斗笠頂，全部噴孔的懸空噴霧8構成斗笠邊。同時，各噴孔的噴霧不連接。內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧由此形成。
權利要求
1.一種內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)包括氣缸蓋(1)，密封墊圈(2)，多孔噴油器(3)，密封銅墊(9)，氣缸(10)，活塞環(huán)(11)，活塞(12)，燃燒室(13)，中央凸臺(14)，其特征在于多孔噴油器(3)固定在氣缸蓋(1)內，二者之間裝有密封墊圈(2)，燃燒室(13)為直口型或縮口型，其底壁的中央部位突起形成中央凸臺(14)，中央凸臺頂部是由凹坑壁面(5)和圓臺側面(7)形成的回轉體，中央凸臺(14)的中心線與多孔噴油器(3)的噴孔錐中心線重合，氣缸蓋(1)與氣缸(10)間裝有密封銅墊(9)，活塞(12)與氣缸(10)通過活塞環(huán)(11)密封，燃燒室(13)位于活塞(12)的頂部。
2.根據(jù)權利要求1所述的內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)，其特征是多孔噴油器(3)為傳統(tǒng)的內燃機噴油器，其噴孔錐角為90度～140度，噴孔數(shù)為4～8個，中央凸臺(14)的圓臺側面頂角為120度～180度。
全文摘要
內燃機不連續(xù)斗笠狀噴霧燃燒系統(tǒng)主要包括多孔噴油器、缸蓋和燃燒室。多孔噴油器的噴孔數(shù)為4～8個，噴孔錐角為80度～140度。燃燒室為直口型或縮口型，其底壁的中央部位突起形成中央凸臺。該凸臺頂部是由凹坑壁面和圓臺側面形成的回轉體。圓臺側面頂角為120度～180度。中央凸臺中心線與噴孔錐中心線重合。各噴孔噴出的燃油所形成的實心錐形噴霧碰撞圓臺側面后形成壁面噴霧，壁面噴霧離開圓臺側面后，向外側貫穿，形成懸空噴霧。壁面噴霧和懸空噴霧沿周向擴散面積大。全部噴孔的噴霧象一個不連續(xù)斗笠。該燃燒系統(tǒng)綜合地充分利用了傳統(tǒng)實心錐形噴霧和碰壁噴霧的優(yōu)點，大大促進燃油與空氣的混合和燃燒，進而提高內燃機的綜合性能。
文檔編號F02B23/00GK1563682SQ20041001736
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權日2004年4月1日
發(fā)明者喬信起, 黃震, 李孝祿, 方俊華, 肖進 申請人:上海交通大學