一种进气阀式涡流扫气二冲程柴油机的制作方法

文档序号:15578966发布日期:2018-09-29 06:20

本发明涉及的是一种柴油机,具体地说是二冲程柴油机。



背景技术:

内燃机是一种非常重要的动力机械,在工业生产及社会生活的很多领域都有广泛应用。其中,柴油机是内燃机的一个重要分支,在作为交通运输工具、农业机械和工程机械的动力方面有着不可替代的地位。

柴油机按冲程分有四冲程柴油机和二冲程柴油机两种结构。二冲程柴油机曲轴每转一圈完成一个工作循环,即曲轴每转一圈对外做一次功。因此与四冲程柴油机相比,二冲程柴油机在相同转速下的做功能力更强。二冲程柴油机尤其在大型船用低速柴油机等方面应用较广。

二冲程柴油机的做功能力理论上是四冲程柴油机的两倍,但是由于二冲程柴油机的一些特点,致使实际的做功能力只有四冲程柴油机的1.6到1.7倍。其中比较重要的一个影响因素就是换气质量。

二冲程柴油机每两个冲程完成一次循环,没有单独的进排气冲程,吸气和排气过程是利用压缩冲程及做功冲程的一部分来完成的,因此吸气过程和排气过程必须同时进行才能及时完成废气的排出以及新鲜空气的吸入。这样就造成了废气排出不彻底和吸入的新鲜空气直接被排走的现象,致使换气质量不高,燃料燃烧不够充分,从而降低了柴油机的做功能力。

而且由于二冲程柴油机换气质量不高,燃料燃烧不充分,所以与四冲程柴油机相比,其废气排放污染更严重,经济性差,在重视节能减排与追求高经济性的今天,这是二冲程柴油机亟待解决的问题。

二冲程柴油机常用的换气方式有横流扫气、回流扫气以及直流扫气三种形式。横流扫气的特点是扫气孔及排气孔分别布置在气缸的两侧,这种扫气方式结构简单,但换气效果不佳。因为气缸内易留扫气死角,扫、排气孔之间容易直通短路,排气孔晚关也增加了新鲜充量的逸出。回流扫气的特点是扫、排气孔均布置在气缸同侧,回流扫气的效果要比横流扫气好得多,同时又保留了结构简单的优点,所以在小型发动机上用得较多。直流扫气的特点是在缸盖上设置排气门以替代排气孔,使扫气气流沿气缸轴线运动,大大提高了换气质量,但由于增设了排气门机构,使得换气系统复杂,发动机高度增加,故主要用于低速大功率二冲程柴油机。这三种方式各有其优缺点,其中直流扫气的换气效果最佳。传统的扫气方式换气效率都比较低,所以如果想要改善二冲程柴油机的性能,就必须想办法提高其换气效率。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供解决在换气过程中的废气排出不彻底以及吸入的新鲜空气直接被排出的问题的一种进气阀式涡流扫气二冲程柴油机。

本发明的目的是这样实现的:

本发明一种进气阀式涡流扫气二冲程柴油机,其特征是:包括气缸、喷油嘴、活塞,活塞位于气缸里,喷油嘴设置在气缸的顶端,气缸上设置进气口和排气口,进气口和排气口分别位于气缸两侧,进气口位于气缸侧面上方,排气口位于气缸侧面下方,进气口连接进气道,进气道上设置进气阀。

本发明还可以包括:

1、进气道轴线与气缸法线方向夹角为60°±5°。

2、排气口在活塞运动到下止点前40°±2°打开,在活塞运动到下止点后40°±2°关闭;进气阀在活塞运动到下止点前20°±2°时打开,在活塞运动到下止后60°±2°时关闭。

本发明的优势在于:

1、本发明结合直流扫气和横流扫气两种扫气方式,吸取这两种扫气方式各自的优点,创造性地采用涡流扫气这一全新扫气方式,能够明显提高二冲程柴油机的换气质量。

2、与采用传统扫气方式的二冲程柴油机相比,本发明通过对进气口和排气口位置的选取以及进气阀的使用,可以使废气排出更加彻底以及避免进入气缸的新鲜空气直接被排出,提高换气质量。加上进气道斜向布置,可以使进入气缸的气流形成进气涡流,从而进一步提高换气质量,改善油、气的混合以及燃料燃烧,增强做功能力,减小废气排放污染,提高经济性。

3、通过进气道斜向布置而形成的进气涡流还可以对气缸内壁进行良好的冷却,降低气缸套等部件的热负荷,提高柴油机在工作过程中的稳定性和可靠程度,有利于柴油机的稳定高效运行。

4、本发明结构简单,造价低廉,在保证工作可靠和经济性好的基础上有更强的做功能力,尾气排放对环境的污染更小,有利于节能减排。

附图说明

图1为本发明气缸示意图;

图2为本发明气缸俯视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:

结合图1-2,本发明气缸的具体结构包括:涡轮增压系统、气缸、活塞、喷油嘴、排气口以及带有进气阀的进气口。进气口处于气缸侧面靠近顶部的位置,而且安装有进气阀;排气口位于气缸侧面靠下部的位置,与进气口分别位于气缸的两侧。由于有进气阀的存在,排气口能够先于进气口打开进行排气,等排气进行一段时间后,进气阀打开,进气开始。此外,进气道轴线并不平行于气缸法线,而是与气缸法线形成大约60°的夹角。因此新鲜空气会斜向流入气缸,并沿着气缸内壁环绕流动形成涡流,在进一步提高换气质量、改善油气的混合以及燃料燃烧的同时还可以对气缸内壁进行良好的冷却。

本发明的具体原理为:

当燃烧完成后,做功冲程开始,活塞开始从上止点向下止点运动。

当活塞到达下止点前40°左右,活塞顶部正好经过排气口,排气口打开,气缸内废气开始排出。气缸内废气在一定的压力下进入排气管,流向排气涡轮带动涡轮增压器旋转。

随着缸内废气的排出,气缸内的压力迅速下降。当活塞到达下止点前20°时,进气阀打开,由于先进行了一段时间的排气,所以缸内压力有所降低,这时经过涡轮增压的新鲜空气以高于缸内的压力快速进入气缸,并形成从上至下的螺旋涡流(如图2所示),带动缸内剩余废气向下运动并从排气口排出气缸,完成扫气过程,同时对气缸内壁产生一定的冷却效果。

当活塞到达下止点后40°时,活塞重新经过排气口,排气口关闭。而由于惯性,进气过程仍会持续一段时间,所以此时进入气缸的新鲜空气会使缸内压力升高,起到增压进气的作用。

当活塞继续上行到达下止点后60°时,关闭进气阀,进气结束,压缩冲程开始。

当压缩冲程接近结束时,喷油嘴开始向气缸内喷油,雾状燃油在高温高压下进行燃烧,产生压力推动活塞做功。

当燃烧完成,活塞往下止点运动,在下止点前40°左右经过排气口,又一次扫气过程开始。

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