专利名称：一种小缸径涡流室式柴油机用加长型喷油嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及小缸径涡流室式柴油机，尤其涉及缸径为60-80毫米的单缸风冷涡流室式柴油机用喷油嘴。
背景技术：
我国小型柴油机行业产量大，居世界之首。其中缸径< 80mm的小缸径柴油机，产量超过200万台。多数小缸径柴油机采用的是涡流室燃烧室，采用的是早期较大缸径的单缸柴油机所匹配的短型轴针式喷油嘴(见图2)。该类型喷油嘴在小缸径柴油机使用存在如下缺陷:一是针阀与针阀体运动导向配合面即轴向密封面较为靠近密封座面的锥面及喷孔，小缸径涡流室式柴油机受气缸盖结构及尺寸限制，涡流室周围及喷油器安装处热负荷较高，短型轴针式喷油嘴下部喷孔处的外圆柱直径为14mm，与燃烧室接触面积较大，特别是在喷油器安装密封面下部的喷油嘴都在燃烧室直接与高温燃气接触，热量直接从气缸盖燃烧室传递到针阀与针阀体轴向密封面的间隙配合处，其配合处温度不均匀或超过油嘴正常工作温度使针阀轴向密封配合面处间隙变化，出现针阀被卡死在针阀体内的故障，油嘴咬死严重影响了柴油机的工作可靠性；二是柴油机缸径小，涡流室容积小，涡流室直径与短型轴针式喷油嘴头部外圆柱直径相当，两者相贯涡流室形状不规则，气体流动阻力大，形成涡流能力受到影响，有害容积增大；三是喷油嘴针阀头部尺寸对小排量柴油机来说不合理，造成喷油过程针阀不能全部开启，柴油机的怠速稳定性及柴油机经济性、排放、燃烧噪声性能恶化。上述因素使柴油机排放批量生产不能达到我国现行排放标准限值，喷油器的喷油嘴咬死现象频发，柴油机性能差，不能满足节能减排的要求，困扰我国小缸径柴油机产品质量的提高，已是行业急待解决的难题。针对小型柴油机的问题，发明者对小缸径柴油机的喷油嘴进行结构分析和柴油机性能关系进行分析研究，对其进行了结构创新设计，能降低柴油机热负荷对针阀偶件的影响，能解决喷油嘴过热导致咬死的问题，同时能降低柴油机排放、提高经济性，能提高小缸径涡流室柴油机的性能。
发明内容本实用新型的目标是提供一种小缸径涡流室式柴油机用加长型轴针式喷油嘴，解决目前涡流室柴油机排放性能差、经济性差、油嘴易卡死整机可靠性差的技术问题。本实用新型改变喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面位置，与现在使用的轴针式喷油嘴原结构相比，将喷油器安装压紧面上移到盛油槽的下部；增加针阀体和针阀的长度，将喷油嘴的针阀和针阀体的轴向密封配合位置比原喷油器的配合位置更远离喷油嘴喷孔头部，承压锥面的下沿与喷油嘴密封锥面上沿的长度比原轴针式喷油嘴的长度长，针阀体与针阀轴向密封面远离燃烧室的传热源，此外盛油槽以下针阀与针阀体间有较大间隙(0.5mm以上)提供燃油流到喷油孔处的通道，发动机工作时，流动的燃油对针阀进行了冷却，这样靠近燃烧室处的喷油嘴部分热负荷大大降低；针阀和针阀体的轴向密封配合位置上移后，针阀体底部外圆尺寸减小到原尺寸的近一半，在气缸盖上安装，喷油嘴底面与燃烧室燃气接触面积减小，使得燃烧室燃气对喷油嘴的底面加热面积减少到原有的25 41.3%，传递到针阀与针阀体的热量也将降低，该实用新型的得益是喷油嘴针阀与针阀体偶件热负荷降低，能明显减少针阀卡死在针阀体的故障问题，喷油嘴卡死是目前涡流室柴油机最易发生的故障之一。本实用新型具体包括针阀体，针阀，针阀体上部的内径和针阀上部的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的轴向密封面；针阀体下部的锥体和针阀下部锥体形成控制高压燃油喷射的喷油嘴密封锥面，所述加长喷油嘴的针阀的承压锥面的下沿与喷油嘴密封锥面上沿的距离LI在12mm以上，使轴向密封面远离喷油器紧帽的压紧配合面和柴油机燃烧室的高温燃气；在针阀的承压锥面的下沿与喷油嘴密封锥面上沿的长度内针阀体内径比针阀外径大0.9-1.1_，形成盛油槽到喷油嘴头部喷孔的燃油通道，喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面在盛油槽底部的以下，喷油嘴的针阀体下部外径d2在7 9_。所述针阀的直径d3在4 6mm，满足缸径80mm以下的涡流室柴油机使用。所述喷油嘴头部喷孔尺寸d4在0.8 1.0mm ;使喷油嘴在最大升程时几何流通面积不大于0.18mm2,满足缸径80_以下的涡流室柴油机的要求。针阀和针阀体的轴向密封配合位置上移后，针阀体底部外圆直径尺寸减小到原尺寸的近一半，喷油器在气缸盖上安装，喷油嘴底部圆柱与燃烧室球头相贯的尺寸小，燃烧室形状保持了半球形，燃烧室内气体流动阻力减少，涡流强度增加，本实用新型的得益是有利于涡流室气体流动性能的改善。喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面在盛油槽底部的下面，使轴向密封面远离柴油机燃烧室的高温燃气、远离喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面，在柴油机工作时喷油嘴轴向密封面的间隙部分小，避免或减少喷油嘴卡死的现象；减小针阀体下部靠近喷孔处的底部圆柱体直径d2为原喷油嘴底部圆柱体直径的近一半值，减少柴油机燃烧室高温燃气对喷油嘴的加热量。对喷油嘴头部密封锥面以下的尺寸进行设计，根据柴油机喷油量和喷油持续期设计需要的燃油流通截面积和针阀升程。随着柴油机燃烧技术的进步，直喷式燃烧室向小缸径发展，从早期的气缸直径在IOOmm以上用直喷燃烧室，到目前缸径在70mm左右已有直喷燃烧室的结构，就目前国内柴油机制造技术水平，批量生产的柴油机缸径在80mm以上采用直喷式燃烧是可行的，批量生产能同时满足国家燃油耗、排放的现行标准要求；但对于缸径在80mm以下的柴油机，特别是仅能通过机内净化降低排放的单缸柴油机来说，采用涡流燃烧室是达到批量生产的柴油机满足排放、燃油耗等现行指标限值的可行途径。涡流燃烧室采用轴针式喷油器，目前国内批量生产的喷油器用喷油嘴多是以早期气缸排量为0.8L(缸径95mm以上)以上的柴油机结构设计，此喷油嘴用于缸径60—80mm柴油机就不合理,如缸径70mm机型气缸排量仅为
0.2—0.25L，喷油量较大于0.8L排量机型大大减少，仅为1/3 1/4标定喷油量，因此本实用新型对喷油嘴头部喷孔尺寸进行结构设计，根据喷油量和喷油持续期要求设计喷油嘴流量适合的尺寸参数，因此本实用新型能使柴油机性能得以优化。
图1是本实用新型的喷油嘴结构示意图。[0011]图2为原喷油嘴结构示意图。图中:1.针阀体，2.针阀，3.盛油槽，4.针阀体与针阀轴向密封面，5.喷油嘴与紧帽的压紧配合面，6.喷油嘴的密封锥面，7.承压锥面，8针阀体底部端面。
具体实施方式
本实用新型实施以气缸直径是60 80_涡流室式柴油机配套使用喷油嘴为例。对该喷油嘴进行如下创新设计，其结构见图1:将喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面5移至盛油槽3下端面,L2=25mm, dl=17mm ;增加针阀体I的长度，d2=7 9mm,同时增加针阀2的长度，Ll=12 18mm左右，L3长度根据LI尺寸配比，针阀2增加的长度与针阀体I增加的长度协调一致，针阀体底部端面8与涡流室燃烧室的燃气直接接触，与原机用喷油嘴相比，针阀体底部端面8的面积仅为原设计的25 41.3%，大大降低了从燃烧室对喷油嘴的传热面积。这样针阀体与针阀轴向密封面4远离针阀体底部端面8，且在针阀体与针阀轴向密封面4与喷油嘴的密封锥面6之间有燃油流动对针阀与针阀体冷却，喷油嘴卡死的可能性基本消除。按本实用新型设计的喷油嘴在柴油机台架试验过程中，至今未发现喷油嘴卡死现象。气缸直径为60 80mm涡流室式柴油机标定工况循环喷油量在8.5 23mm3/循环，柴油机的喷油持续期约20度曲轴转角，由此可得出喷油嘴最大几何流通面积应该不大于0.18mm2,而目前市场使用的喷油嘴几何流通面积都超过0.30 mm2,而最常用的ZS4S1喷油嘴的最大几何流通面积高达0.47_2，结果使用中造成柴油机烟度大、噪声高、怠速不稳定。按本实用新型设计的喷油嘴，在170F柴油机上试验结果表明:柴油机标定工况燃油消耗率下降16g/kWh，烟度下降2FSU以上，怠速性能明显改善，排放也达到了现行国家标准要求。
权利要求1.一种小缸径涡流室式柴油机用加长型喷油嘴，其特征是，由针阀体(I)和针阀(2)构成，针阀体(I)上部的内径和针阀(2)上部的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的针阀体与针阀轴向密封面(4);针阀体(I)下部的锥体和针阀(2)下部锥体形成控制高压燃油喷射的喷油嘴密封锥面(6)，所述加长喷油嘴的针阀(2)的承压锥面(7)的下沿与喷油嘴密封锥面(6)上沿的距离LI在12mm以上，使针阀体与针阀轴向密封面(4)远离喷油器紧帽的压紧配合面(5)和柴油机燃烧室的高温燃气；在针阀(2)的承压锥面(7)的下沿与喷油嘴密封锥面(6)上沿的长度内针阀体(I)内径比针阀(2)外径大0.9—1.1mm，形成盛油槽(3)到喷油嘴头部喷孔的燃油通道，喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面(5)在盛油槽(3)底部的以下，喷油嘴的针阀体下部外径d2在7 9mm。
2.根据权利要求1所述的一种小缸径涡流室式柴油机用加长型喷油嘴，其特征在于:所述针阀(2)的直径d3在4 6mm,满足缸径80mm以下的润流室柴油机使用。
3.根据权利要求1所述的一种小缸径涡流室式柴油机用加长型喷油嘴，其特征在于:所述喷油嘴头部喷孔尺寸d4在0.8 1.0mm ;使喷油嘴在最大升程时几何流通面积不大于.0.18mm2,满足缸径80mm以下的润流室柴油机的要求。
专利摘要本实用新型公开了一种小缸径涡流室式柴油机用加长型喷油嘴。包括针阀体和针阀，喷油嘴与喷油器紧帽的压紧配合面在盛油槽底部的下面；针阀的承压锥面的下沿与喷油嘴密封锥面上沿之间的距离L1在12mm以上，在此段长度内针阀体内径与针阀外径相差约1mm，形成盛油槽到喷油孔的燃油通道，针阀体下部直径d2在7～9mm，针阀直径d3在4～6mm，满足缸径80mm以下的涡流室柴油机使用。喷油嘴在柴油机上安装使用时，针阀体下部在柴油机涡流室内与燃气直接接触面积较小，喷油嘴中流动的燃油对针阀进行了冷却，使得传递到针阀与针阀体轴向密封面的热量降低，解决了由于过热而导致针阀卡死在针阀体的问题。
文档编号F02M61/10GK203067143SQ20122057263
公开日2013年7月17日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者刘胜吉, 陆存豪, 王建, 盛雪德 申请人:江苏大学