专利名称：双涡流室涵道副燃烧室柴油机的制作方法
技术领域：
木发明涉及活塞式内燃柴油发动机，特别是使用气门进行配气工作的发动机。
背景技术：
目前的四冲程活塞式柴油发动机，为了适应较高的转速，以及小排量柴油 机，采用涡流室的工作方式，但涡流室存在着气体不够通畅的瓶颈问题。
在以往的涡轮室柴油机，涡轮室与主燃烧室的通道较小，如果通道较大不 利于涡流的效果，但通道较小不利于气体的通过，成为发动机做功时的通道瓶颈， 影响了做功。而直喷式喷射的射程长但缺少涡流室，有涡流室的又有瓶颈，为此 需要一种射程长的通道瓶颈影响小的涡流室。
目前的四冲程活塞式柴油发动机，工作方式为连续进行吸气、压縮、做功、 排气四个冲程，采用凸轮轴等方式驱动进气门、排气门，实现对进气、排气的控 制。四个冲程中只有做功冲程的输出是我们所需要的，其他三个冲程是为了实现 做功冲程而存在的，吸气冲程中，将汽油和空气的混合气吸入燃烧室。其吸气、 压縮、排气占工作循环中四分之三，而做功过程在工作循环中只占四分之一，在 考虑提前点火角和排气门提前开启角等因素后，这个比例会更小，因此减少冲程 会利于单位输出功率的提高，如果采用进排气门的两冲程柴油机，需要指向性进 气以便于排除废气，较大排量的柴油机越来越需要采用两冲程的工作方式。
发动机的输出，随着转速升高而升高，需要提高发动机的转速和点燃燃烧速度。
发明内容
为了提高柴油机的性能，本发明采用了气门和凸轮配气的活塞式柴油发动机 的基础上，其配气驱动采用上置单凸轮无摇臂驱动气门，采用涵道副燃烧室，同 时这个副燃烧室为双涡轮结构，压縮时为两个涡流室内相反方向的旋转，而喷射 燃油的时候为"8"字形走向。这种发动机为了提高涡流室向主燃烧室的通畅，采 用了阔口技术。这种在以往四冲程柴油机的基础上，采用了单凸轮轴、无摇臂、 "8"字型双涡流室、阔口涡流室技术的发动机，是一种高性能双涡流室柴油机， 关于涵道副燃烧室发动机，已经向知识产权局申报(申请号200610114124.8)。
这种双涡流室涵道副燃烧室柴油机执行每个循环吸气、压縮、喷油、做功四 个步骤。在排气之后，排气门关闭，活塞下行同时进气门打开，空气通过进气管 进入双涡流室涵道副燃烧室，进入副燃烧室时，空气是通过进气门后四散进入副 燃烧室，进入副燃烧室的空气只有一个出口，就是主副燃烧室的通道，空气通过 这个通道进入主燃烧室(参见图5c)。四冲程柴油机活塞转过下止点后，关闭进 气门，活塞上行压縮燃烧室的空气，空气压縮时，主燃烧室容积逐渐减小，而副 燃烧室容积不变，主燃烧室内的空气被挤压入福燃烧室(参见图5d)。挤压如副 燃烧室的空气的气流冲向副燃烧室的导流尖，导流尖将这股气流分成两半，分别 向两个涡流室对称对反方向地旋转(如图5d所示)。当活塞继续上行，活塞顶部 设置配合块，这个配合块进入副燃烧室的通道，挡住了大部分副燃烧室与主燃烧 室的通道，只留下配合块两边与通道两边的很狭窄的通道，这时由于活塞上行使 主燃烧室内的气体继续向副燃烧室内挤压，因此只能从这两个狭窄的通道向副燃 烧室内进入。这两个狭窄的通道随着活塞上行而逐渐縮小越来越窄，在活塞的上 行产生的压力下，通过狭窄通道的气流流速越来越快，加速气流的旋转，是副燃 烧室内形成快速的涡流，对称的结构使副燃烧室内为两股方向旋转相反的涡流。
在压縮后期，副燃烧室内的空气压縮后温度升高，喷油器喷油，喷射的燃油 以雾化射流射入副燃烧室，此时副燃烧室内为两股方向旋转相反的涡流，使雾化 燃油射流加速与空气的混合，而此副燃烧室的结构，是射流沿着"8"方向运动， 连续的运动增加了射流的与空气混合的路径(参见5f、图5g)。图5f中喷油器喷 射的燃油喷射到左边的涡流室下部后，受左边涡流室结构的影响，射流顺时针旋 转至涡流室上部，继续行进到达导流尖后沿直线方向跑到右边的涡流室的下边， 然后在右边的涡流室内沿着逆时针方向旋转，转至涡流室上部，继续行进到达导 流尖后沿直线方向跑到左边的涡流室的下边，这样几次循环后，已经燃烧的燃油
彻底汽化，未燃烧的油雾"气流"在两个涡流市内划着"8"字连续行进，在两个 涡流室内旋转气体的配合下，提高了燃油的燃烧效率。
以往的涡流室燃油射程短，而缸内直接喷射的燃油射程长，但没有涡流混合 能力。而采用这种"8"字型双涡流副燃烧室，既可以实现涡流混合作用，又可以
增加燃油喷射的射程。
在喷油燃烧后，气体膨胀，需要从副燃烧室内进入到主燃烧室，以便进一步 燃烧及推动活塞，而在以往的涡流室的主副燃烧室之间的通道一向是个瓶颈，为 了形成良好的涡流，进入副燃烧室的通道紧窄，以便于形成高速的气流得以加速 涡流的旋转，然而在燃烧后副燃烧室的气体需要进入主燃烧室，此时那紧窄的通 道严重阻碍了气流的顺畅通过，为此采用了阔口方式的涡流副燃烧室的方法，在 副燃烧室内喷油燃烧后，随着活塞下行，活塞上的配合块离开了主副燃烧室之间 的通道，使副燃烧室与主燃烧室之间为开放性相同
双涡流室涵道副燃烧室不仅适合四冲程柴油机，也适合使用进排气门的两冲 程柴油机。
关于两冲程柴油机，在每个工作的循环，在喷油之后，雾化柴油与燃烧室内 被压縮的空气混合爆燃膨胀，推动活塞下行。
排气门在活塞尚未到达下止点就提前打开，称做排气提前角，目前的四冲程
发动机排气提前角有的已经达到提前80。，进气滞后角到达滞后70° ，在此次阐 述中，所列举的角度如图3a和图3b，在实际设计生产中各个发动机的不同需求， 这些角度是各不相同的，要按需要取值。 设定曲轴旋转一周为360° ，上止点为0° ，初始设定
0-0 为排气门开启角，图例示意为120。
IN-O为进气门开启角，图例示意为165°
OUT-C为排气门关闭角，图例示意为210°
IN-C 为进气门关闭角，图例示意为230°
在图3b中
图3b-l:排气门开启关闭周期示意图 图3b-2:进气门开启关闭周期示意3b-3:点火周期示意图，图中345° ~350°喷油器为喷油动作，随后燃
烧做功。
在燃烧室内的高温高压气体推动活塞下行到曲轴转角120°时，相当于排 气提前角6(T ，这个角度可以加大到7(T 、80° ，要根据具体情况去做最优选择。 排气门开启，利用燃烧室的气体的压力让燃烧后的废气自行向排气管弹出，当曲 轴转角达到165°时，进气门开启，将增压的空气压入燃烧室。这里要说明的是， 虽然离心增压可以将风压升到很高，如果没有先打开排气门将较高的废气压力卸 掉，需要的离心增压的压力太高，不仅消耗太多的功率，而且难以保障可靠，尤 其是离心增压的压力是与转速的平方成正比，在低速阶段的压力和高速阶段的压 力差值的调节带来了沉重的负担。
在165°打开进气门时，增压的气体通过涵道副燃烧室进入主燃烧室，由于 涵道的作用，进入主燃烧室的气流不是散射状态，而是以气流倾斜地吹向活塞方 向，到达活塞后受活塞的阻挡在活塞顶部盘旋堆积后，新鲜气体的体积逐渐堆积 抬高将废气通过排气门拱出燃烧室，从排气管出去。
当曲轴转角达到210°时，排气门关闭，进气门仍然开，新鲜的气体随着压 力和气体惯性继续往燃烧室内灌，达到230°时，进气门关闭，活塞上行进行压 縮，直至上止点喷油燃烧并做功。
尤其两冲程需要增压进气关于气体运动的流程，参见图4b，空气通过空滤 —电动增压风机一可调自动风阀一曲轴上增压风机一储气罐自动风阀一发动机进 气道一涵道副燃烧室一主燃烧室一排气管。
其中储气罐自动风阀是个旁通性质的阀门，其作用是在高转速压力高的时 候调整高气压的流量，因为输气压力由于一端的开放，如进气门的打开，致使压 力减少过快，而且是压力的不同，降低的速度、范围也不同。通过储气罐的自动 调整阀门的控制，使储气罐参与进气压力、流量参与进气管内lt备的量得到控制。 关于电动风机，可采用12伏特的车上的电源，目前市场上已有现成的产品， 其控制可以通过加入压力传感器来实现。风压、压力传感器的也已经是很普及的产品，品牌种类很多。
图示说明
图1侧视图
图2俯视图
图3双涡流涵道副燃烧室发动机模型示意图，其MN线请参见图5a 图5g
图3a 两冲程工作时的曲轴转角的配气角度
图3b 两冲程工作时的曲轴转角的配气角度矢量示意图
图4a进气增压风机正视示意图
图4b进气排气过程示意图
图5a配合块未进入副燃烧室通道时，双涡流涵道副燃烧室示意图 图5b双涡流涵道副燃烧室示意图上部为正视图，下部为侧视图 图5c双涡流涵道副燃烧室进气示意图
图5d活塞上行压缩，配合块未进入副燃烧室通道时，双涡流涵道副燃烧室进气示
意图，图中的箭头为空气的行进方向。 图5e活塞上行压縮，配合块进入副燃烧室通道时，双涡流涵道副燃烧室进气示意
图，图中的箭头为空气的行进方向。 图5f双涡流涵道副燃烧室内喷油器喷油后燃油走向示意图(l)，图中的箭头为燃油
的行进方向。
图5g双涡流涵道副燃烧室内喷油器喷油后燃油走向示意图(2)，图中的箭头为燃 油的行进方向。
图中号码说明-1，汽缸壁 2，活塞 3，曲轴 4，连杆 5,副燃烧室6，主燃烧室
7，进气管
8，排气管
9，进气门
10，排气门
11，凸轮轴
12，进气凸头
13，排气凸头
14，喷油器
15，进气方向
16，排气方向
17，凸轮轴齿盘
18，涵道通道
19，涵道通道口
20，机械增压机进气口
21，增压风机叶轮扇叶
22，增压风机叶轮
23，机械增压机出气口
24，配合块
25，导流尖
31，空气滤清器
32，电动风机
33，曲轴上增压风机进气口前风阀
34,曲轴上增压风机
35，曲轴上增压风机的出风口
36，储气罐调整阀
37，储气罐
38，排气消音器39，增压风机反馈风压给进气道调整风阀的反馈管
41，压力调整螺丝
42，螺丝固定口
43,弹簧
44，通气孔
45，主通气道
46，阻风板
47，压力调整器与主风阀转盘连杆 48，牛.风阀
49，固定在风阀上转轴的转盘 50，风阀上的转轴 51，输出反馈的风压
这种双涡流室涵道副燃烧室适合单缸、双缸形式，也适合多缸发动机。适合 四冲程也适合使用进排气门的两冲程发动机。其阔口技术解决了涡流室的瓶颈， 而双向涡流室，以及"8"字型燃油喷射行进方式，利于燃油的良好燃烧，是柴油 机更适合提高转速，增大功率，双涡流室涵道副燃烧室柴油机是一种高性能的柴 油机，有着广泛应用和市场。
权利要求
1，一种使用气门配气机构活塞式柴油发动机，其特征是采用单凸轮轴无摇臂多气门的配气机构，采用涵道“8”字型双涡流副燃烧室技术，配以涡流室阔口技术的发动机。
2，根据权利要求l，双涡轮结构，压縮时为两个涡流室内相反方向的旋转，而 喷射燃油的时候为"8"字形走向。
3，根据权利要求1，其配气驱动采用上置单凸轮无摇臂驱动气门，驱动排气门 外还驱动在副燃烧室进气门，同时排气门在主燃烧室，进气门安装在副燃烧室。 4，根据权利要求l，涵道"8"字型双涡流室副燃烧室，进气过程中这个副燃烧 室是个指向性通道，压缩时这个副燃烧室是双向旋转的涡流室，在喷油时，发 燃烧室使喷射的燃油沿着双旋转走向。
全文摘要
本发明涉及使用气门和凸轮配气的活塞式柴油发动机，其配气驱动采用上置单凸轮无摇臂驱动气门，采用涵道副燃烧室，同时这个副燃烧室为双涡轮结构，压缩时为两个涡流室内相反方向的旋转，而喷射燃油的时候为“8”字形走向。这种发动机为了提高涡流室向主燃烧室的通畅，采用了阔口技术。这种在以往四冲程柴油机的基础上，采用了单凸轮轴、无摇臂、“8”字型双涡流室、阔口涡流室技术的发动机，是一种高性能双涡流室柴油机，适合单缸、多缸；适合两冲、四冲；适合风冷、水冷等，尤其是特别适合在大功率柴油机上使用的技术，因此有利于今后柴油机的设计制造及推广使用。
文档编号F02B19/04GK101182799SQ20061011450
公开日2008年5月21日 申请日期2006年11月13日 优先权日2006年11月13日
发明者王治平 申请人:王治平