專利名稱:內燃機燃燒室的制作方法
本發(fā)明涉及一種內燃機燃燒室，采用這種燃燒室的內燃機不僅能燒用粗柴油，而且也能燒用揮發(fā)性燃油和低十六烷值燃油。尤其是本發(fā)明是一種用于改善發(fā)動機的起動性能和低負荷運轉性能的內燃機燃燒室。
作為一種燃燒燃油(例如粗柴油)的燃燒室，人們都知道日本實用新型公開號為150702/79的專利中描述了其在柴油發(fā)動機中的燃燒情況。如附圖5所示，在這種常規(guī)的燃燒室結構中，一個主燃燒室(c)和一個副燃燒室(e)相互聯(lián)通地作于一個活塞(a)頂部內，主燃燒室中插有一個噴油器(b)，副燃燒室中插有一個輔助點火裝置(d)，而在兩個燃燒室(c)和(e)相聯(lián)通的部分有一個隆起部分(f)。
在上述結構中，主副燃燒室相互聯(lián)通是考慮到難于將噴油器和輔助點火裝置布置得都對著一個單獨的燃燒室的內部。按照上面這種結構，可以獲得布置上的靈活(自由)性并可以防止輔助點火裝置不受熱負荷的影響。
但是，從燃燒性的觀點考慮，上述這種常規(guī)結構有以下缺陷。
其中所使用的噴油器將燃油噴入主副燃燒室時與發(fā)動機的負荷和轉速無關，且噴油器有數(shù)個噴孔，如圖5所示。因此，在低轉速低負荷以及發(fā)動機怠速運轉的情況下，副燃燒室中的主要用于產(chǎn)生火核的空氣燃油混合氣變得稀薄。結果，即使輔助點火裝置點火，混合氣也很難燃燒，而且由于火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷?，從而有熄火的可能?br>上述問題與用粗柴油作為燃油有關。在使用低十六烷值的燃油即揮發(fā)性強的燃油，如汽油和酒精時，因為主燃燒室中空氣燃油混合氣稀，噴入副燃燒室內的燃油朝主燃燒室內擴散，從而導致副燃燒室內的混合氣變得更稀。解決這個問題的方法之一是對進氣節(jié)流，但是由此引起的發(fā)動機泵氣功的增加而導致?lián)p失發(fā)動機輸出特性并使燃油經(jīng)濟性變壞。因此，這種方法并不被認為是好的，故人們希望開發(fā)一種燃燒特性更優(yōu)越的燃燒室。
本發(fā)明的目的是提供一種能滿足以下要求的內燃機燃燒室。
(1)在包括發(fā)動機持續(xù)負荷的所有負荷工況下，不僅能使用粗柴油而且也能使用如汽油和酒精等低十六烷值的揮發(fā)性燃油。
(2)在燃燒期間，可抑制未燃物的形成和噪音、振動的增加。
(3)可以獲得在輸出特性和燃油經(jīng)濟性兩方面相同于或優(yōu)于汽油發(fā)動機的燃燒特性。
上述目的通過以下的結構來實現(xiàn)。
在活塞的頂部有一個相對活塞頂表面沿軸向凹下去的主燃燒室。而且，在活塞的上部，構成主燃燒室的周向側壁部分地沿徑向在上部邊緣處向外凹入，從而形成一個與主燃燒相鄰接通的副燃燒室。
按照與這兩個燃燒室的相互關系，在其中布置了一個噴油裝置，該裝置有數(shù)個副噴油孔將燃油在霧化狀態(tài)下噴入副燃燒室和一個主噴油孔將燃油霧化噴入主燃燒室。
在副燃燒室中布置了一個用于加快副燃燒室內空氣燃油混合氣著火的點火裝置。
以下描述上述燃燒室結構中的工作情況。在輕載工況下，低十六烷值的油以霧化狀態(tài)由副噴油孔噴入副燃燒室中。由于副燃燒室的容積小于主燃燒室的容積，故副燃燒室內的混合氣變得較濃，從而使得即使在這種輕載工況下也能產(chǎn)生迅速燃燒。在中高負荷工況下，油滴直徑大于副噴油孔霧化的燃油油滴直徑的燃油經(jīng)主噴油孔噴出。
這樣噴入燃燒室的燃油油霧吸收高溫燃燒室壁的熱量和壓縮空氣的熱量而蒸發(fā)。蒸發(fā)的燃油與空氣混合，形成混合氣，并借助于副燃燒室內產(chǎn)生的熱能和火焰在火焰?zhèn)鞑ハ氯紵?。結果獲得這樣一種燃燒性能，即著火遲燃期、藍白色煙的形成量以及噪音都大大降低。
附圖的簡單說明圖1是本發(fā)明的一個最佳實施例的內燃機燃燒室的縱剖面示意圖。
圖2是一個燃燒室的俯視簡圖。
圖3和圖4分別是表示燃油噴霧和燃油蒸氣層的縱剖面示意圖和俯視圖。
圖5是表示柴油機上用的一種常規(guī)燃燒室結構的縱剖面示意圖。
最佳實施例的說明本發(fā)明的內燃機燃燒室的最佳實施例參照附圖描述如下。
在圖1和圖2中，編號1指安裝在內燃機氣缸(圖中未畫出)內并可沿氣缸作往復運動的活塞;編號2指形成活塞1頂表面的活塞頂;編號3和編號4分別指一個主燃燒室和一個副燃燒室。
如圖1和圖2所示，主燃燒室3沿活塞1的軸向凹入活塞頂2中。此外相對于主燃燒室3沿徑向向外的位置在活塞頂2中凹入的部分是副燃燒室。在該實施例中，通過活塞1的軸線O1的一個主燃燒室3的垂直剖面呈現(xiàn)為一個截去頂?shù)慕貓A形狀，而垂直于活塞1軸向方向的主燃燒室3和副燃燒室4的兩個橫向剖面都是圓形的。
至于凹坑的深度，副燃燒室4比主燃燒室3淺，且副燃燒室4的容積小于主燃燒室3的容積。
主燃燒室3的內周壁3a和副燃燒室4的內周壁4a在位于兩燃燒室之間的相關部分是徑向敞開的。這個開口作為通道7，用來以鄰接的方式聯(lián)通兩個燃燒室。通過靠近主燃燒室3的軸線O1作副燃燒室4的軸線O2使兩燃燒室部分重疊而形成通道7。隨著兩軸之間距離減小，副燃燒室4與主燃燒室3的重疊度增加，而通道7的開口面積由所述的重疊度來確定。
因此，副燃燒室4是與主燃燒室3的上邊側壁連接而形成的。用于燃燒的空氣旋流進入燃燒室3和4中，在燃燒室3和4中分別形成獨立的渦流S1和S2。
主燃燒室3的上部沿周向伸展，并沿徑向向內突出到一個適當?shù)某潭仁沟弥魅紵?的上部開口處產(chǎn)生節(jié)流。用編號5表示的該節(jié)流部分產(chǎn)生擠流，該擠流被強迫擠入主燃燒室。
在主燃燒室3和副燃燒室4之間的連接通道7附近裝有一個對著通道7的噴油器裝置6。噴油器裝置6封裝在氣缸頭8內，使得它的一個噴油孔面6a正對燃燒室側面。噴油器裝置6主要由封裝在氣缸頭8內的一個噴油器體9，一個可以相對于在噴油器體9內的一個閥座(圖中未畫出)作垂直移動的針閥(圖中未畫出)，以及通過閥座形成的許多副噴油孔10和一個由針閥節(jié)流部分進行開閉的主噴油孔11所組成。所述的針閥被高壓油泵(圖中未畫出)提供的高壓燃油的壓力推起。更具體地說，當針閥升程值低于某一予先確定的升程值時，副噴油孔10開啟，而當升程值高于所述予先確定的升程值時，主噴油孔11才開啟，因此噴油器裝置6是一個所謂的倒錐形副噴孔軸針(pintaux)型噴油器裝置。
與主噴油孔11相比，副噴油孔10的每一個孔的孔徑都很小，以致于當噴油孔打開時，具有良好的著火性的燃油油霧F1以霧化狀態(tài)噴成細小的油粒。另一方面，具有油粒直徑比油霧F1的油粒直徑大的油霧F2，其貫穿性和擴散性優(yōu)良，而從主噴孔11中噴出。
此外，在該實施例中，副燃燒室4內設有一個由火花塞或其它類似物構成的點火裝置12，并使它的點火部件13正對著副燃燒室4的內部。副噴油孔10布置得使其既能對著渦流S2上游面又可對著渦流S2的下游面，而使點火部件13位于它們的中間。這樣，副噴油孔10布置在對著點火部件13的附近，并指向裝點火裝置的副燃燒室4的內壁4a。另一方面，主噴油孔11指向主燃燒室3的內壁3a，并指向在主燃燒室3內形成的渦流S1的下游面。
本發(fā)明的內燃機燃燒室中的工作情況參照如下。
如圖1到圖4所示，由螺旋氣道(圖中未示出)提供和形成的渦流S1和S2在壓縮時借助于流體慣性分別在主副燃燒室3和4中獨立地旋轉。
在發(fā)動機起動或發(fā)動機處于低負荷工況時，一種低十六烷值的霧化了的燃油油霧F1由噴油器裝置6的副噴油孔10噴入副燃燒室4中。由此噴入的燃油油霧F1的一部分與副燃燒室4的內壁4a相撞，而使其剩余的部分形成一層油膜H1，油膜H1可沿著內壁4a發(fā)展。
噴入的低十六烷值燃油的一部分因其油粒尺寸小而立刻被高溫壓縮空氣的熱量所蒸發(fā)，并與空氣混合，在副燃燒室4中形成易著火和易燃燒的燃油蒸氣層F3。而油膜H1吸收壓縮空氣和燃燒室壁面的熱量而蒸發(fā)。
因此，一旦由點火裝置12點火，燃油蒸氣層F3就著火并迅速燃燒。產(chǎn)生的火焰?zhèn)鞑サ窖刂比紵?的內壁4a發(fā)展和蒸發(fā)的油膜H1處，而使之燃燒。當發(fā)動機低溫起動時，對點火裝置12的工作情況有影響的燃油的著火性可以通過調節(jié)空燃比來控制。
這樣，由于來自副噴油孔10的細微液滴狀油霧F1指向副燃燒室4的內壁4a，故許多燃油分布在內壁4a上。并且，該部分分布在壁面上的燃油由著火產(chǎn)生的熱量逐漸使其蒸發(fā)而燃燒掉。在副燃燒室4中的大部分燃燒氣體被其中的渦流S2所包圍，所以當發(fā)動機負荷低時，燃燒是在副燃燒室4內進行的。結果使燃燒室4中的燃燒溫度上升，從而有可能抑制藍白煙和未燃物(HC)的形成。因此，在低負荷工況下，副燃燒室4中的平均燃燒溫度增加，從而防止了藍白煙和未燃物質(HC)的形成。
當發(fā)動機處于高負荷時，霧化了的燃油或油霧F2也從主燃油孔10噴向主燃燒室3的內壁3a和渦流S1的下游面。結果，油膜層H2和燃油蒸氣層F4以副燃燒室4中相同的狀態(tài)在主燃燒室3中形成。此時，副燃燒室4中的一部分燃燒氣體流入主燃燒室3中，從而使火焰?zhèn)鞑サ街魅紵?中的燃油蒸氣層F4，由此點燃主燃燒室3中的油膜H2并使之燃燒掉。由此而論，因為主噴油孔11噴射和霧化的這部分燃油的油粒直徑大于副噴油孔10在霧化條件下噴射的那部分燃油的油粒直徑，且具有大的貫穿度，同時也因為由渦流S1攪動所蒸發(fā)的那部分燃油與空氣混合后形成燃油蒸氣層F4的油氣量不太多，故在主燃燒室3中進行燃燒的速度是低的。換言之，燃油蒸氣層F4著火產(chǎn)生的熱量使得剩下的油膜H2迅速蒸發(fā)，但燃油蒸氣卻慢慢燃燒，從而獲得這樣一種緩慢的燃燒方式，這樣就防止了主燃燒室3中的快速燃燒，因此抑制了主燃燒室3中的壓力增加并進一步減小了噪音。此外，噴油器裝置6的結構設計成負荷越高，從主噴油孔11中噴出的燃油也越多，尤其是在發(fā)動機高負荷工況下能噴射出最大燃油噴射量的90%或更多。因而，上述的作用無疑能夠達到，而且燃油油霧F2形成的燃油蒸氣層F4和油膜H2無疑能被從副燃燒室4流入主燃燒室5中的火焰所點燃。
雖然以上使用了一種低十六烷值的燃油作為本發(fā)明噴油器裝置6噴射燃油的一個例子，但根據(jù)本發(fā)明，各種高十六烷值的燃油，例如粗柴油也能很好地燃燒。
權利要求
1.一種內燃機燃燒室，包括如下部分一個在活塞頂部沿軸向凹入的主燃燒室，一個在所述的主燃燒室的上邊緣的一側沿徑向向外凹入的副燃燒室，所述的副燃燒室與所述的主燃燒室相鄰接通，一個加速著火的點火裝置，所述的點火裝置布置在接近所述活塞上死點位置的副燃燒室中，和一個噴油器裝置，所述噴油器裝置具有使燃油霧化并將燃油噴入所述主燃燒室中的主噴油孔和使燃油霧化并將燃油噴入所述副燃燒室中的副噴油孔。
2.如權利要求
1所述的一種內燃機燃燒室，其特征在于所述副燃燒室是由一凹入部分構成的，該凹入部分的開口直徑從所述主燃燒室的上邊緣部分沿著所述的主燃燒室凹下的方向向下逐漸變小。
3.如權利要求
1所述的一種內燃機燃燒室，其特征在于所述副燃燒室的容積小于所述主燃燒室的容積。
4.如權利要求
1所述的一種內燃機燃燒室，其特征在于所述噴油器裝置的結構設計成當針閥升程值低于某個予先確定的升程值時，噴射霧化燃油的副噴油孔打開，而當針閥的升程值高于所述予先確定的升程值時，噴射霧化燃油的主噴油孔才打開。
5.如權利要求
1所述的一種內燃機燃燒室，其特征在于所述點火裝置由一個火花塞組成。
6.如權利要求
1所述的一種內燃機燃燒室，其特征在于所述主燃燒室的上部環(huán)形開口部分沿徑向向內突出，形成一個節(jié)流部分。
7.一種內燃機的燃燒室，包括如下部分一個在活塞頂部沿軸向凹入的主燃燒室，一個在所述的主燃燒室的上邊緣的一側沿徑向向外凹入的副燃燒室，所述的副燃燒室與所述的主燃燒室相鄰接通，一個加速著火的點火裝置，所述的點火裝置布置在接近所述活塞上死點位置的副燃燒室中，和一個使燃油霧化并將燃油噴入所述的主燃燒室和所述的副燃燒室中的噴油器裝置。
專利摘要
一種內燃機燃燒室，它有一個主燃燒室和一個副燃燒室相互聯(lián)通地位于一個活塞的頂部。它可燒粗柴油，也可燒如汽油和酒精等低十六烷值的揮發(fā)性燃油。燃油以細微霧化狀噴入主副燃燒室中且粘附在室壁上形成液態(tài)油膜。每個燃燒室中都形成一個渦流，副燃燒室中設有一個點火裝置，保證在所有負荷工況下都能著火并使燃燒室壁面上的油膜蒸發(fā)和燃燒。從而可以獲得一種低燃燒噪音、低振動且產(chǎn)生的未燃物也少的燃燒性能。
文檔編號F02B23/04GK86108006SQ86108006
公開日1987年7月22日 申請日期1986年11月21日
發(fā)明者石田史郎 申請人:五十鈴自動車株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan