一种用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统的制作方法
【专利摘要】一种用于小缸径柴油机的用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统。其特征在于涡流室(5)上部分为球形，喷油嘴选用头部直径不大于9mm的长型喷油嘴(3)，喷油嘴头部顶面与涡流室上部球面相切，喷油嘴采用远离油嘴座面密封的安装方式，通过喷油嘴紧帽（1）与铜垫（2）对燃烧室进行密封。从而可有效降低喷油嘴针阀与针阀密封座面受力不均而导致的燃油滴漏的可能性，降低了碳烟排放，缓解积炭现象；同时可以避免短型普通喷油嘴头部与涡流室球形的大面积相贯，减少了不规则区域尺寸（4），改善了涡流室内喷油嘴附近的气体流动性能，减少了喷油嘴头部的大面积受热产生喷油嘴卡死。在170F涡流室式柴油机上试验表明，采用这种涡流室燃烧系统后，与原机相比燃烧室不规则容积下降81.8%，涡流室内气体流动更具规律性利于燃烧。柴油机燃油耗下降3.5%，烟度下降47%，HC排放下降17%，CO排放下降38%；柴油机可靠性提高。
【专利说明】一种用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及小缸径涡流室式柴油机，尤其涉及小缸径涡流室式柴油机混合气形成和燃烧领域。
【背景技术】
[0002]我国小型柴油机产量和保有量都大，已占世界年产量的90%以上，其中缸径
<80mm的小型柴油机年产量达200多万台，约占国内单缸柴油机总产量的30%。对缸径
<80mm的单缸柴油机目前多采用涡流室燃烧系统，国外对涡流室柴油机研究有较多的积累，目前已开发出样机能达到现行排放标准。在我国，由于国内制造条件限制，技术研究工作不到位等原因，涡流室柴油机普遍存在排放差、烟度大、喷油嘴易卡死等缺点，达到国家现行第II阶段排放要求的缸径< 80mm涡流室柴油机机型尚少见报道，目前我国非道路柴油机第III阶段排放限值的相关标准已完成起草审查工作即将颁布，为了解决涡流室柴油机排放问题，急需对涡流室燃烧系统开展深层次研究。
[0003]涡流室式柴油机用喷油嘴目前采用短型普通喷油嘴，油嘴头部尺寸大，安装一般有两种方式，即传统安装方式(如图1)以及加隔热套安装方式(如图2)。对于传统安装方式，气缸盖上喷油器安装孔较大，喷油嘴头部直接与涡流室内近2000°C的燃气接触，受热面积较大，而柴油机每循环供油量较小，即油束的自冷却能力较低，容易导致喷油嘴针阀导向段与针阀体过热咬死；同时由于喷油嘴头部尺寸较大(直径为14mm)，小缸径涡流室柴油机燃烧室尺寸较小(直径在14?17_)，使得喷油嘴与燃烧室形成的不规则区域较大，影响喷油嘴附近的气体流动，不利于燃油的雾化与混合以及进入涡流室内的空气量，燃烧性能较差。因此小缸径柴油机改用加隔热套的安装方式，通常是采用两螺杆和喷油嘴压块对喷油嘴、隔热套进行压紧，隔热套与涡流室直接接触，喷油嘴与隔热套之间放置隔热垫，从而减小喷油嘴头部与燃烧室的接触面积，避免热量直接从燃烧室传递到喷油嘴头部，使得针阀导向段与针阀体卡死故障大大减少。但采用该安装方式后，喷油嘴密封座面与受力面相邻，密封座面是精密配合，即使外部的螺杆采用交替旋紧安装也不能保证密封座面的受力均匀，密封座面的受力不均容易引起变形，导致高压燃油密封不严，产生喷油滴漏现象，柴油机积炭严重，C0、HC排放较高。为规避涡流室燃烧系统喷油嘴过热咬死、喷油易滴漏等现象，有效降低不规则区域尺寸，
【发明者】设计了长型喷油嘴和在涡流室上部远离油嘴密封座面的喷油嘴安装方式，优化涡流室燃烧系统，使之能解决上述涡流室式柴油机问题，有效降低排放、提高经济性和可靠性。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统，能够减少不规则区域尺寸，解决喷油嘴过热咬死、避免喷油滴漏现象，从而有效降低柴油机排放、提高经济性和可靠性。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统，包括涡流室，喷油嘴，喷油嘴包括:针阀，针阀体，针阀体上部的内径和针阀的针阀导向段的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的针阀体与针阀的轴向密封面，针阀体的下部和针阀下部的椎体形成喷油嘴的座面密封锥面，喷油嘴通过喷油嘴紧帽与铜垫对涡流室进行密封，其特征在于，在所述针阀的针阀导向段和座面密封锥面之间增加燃油流通段。
[0006]上述方案中，燃油流通段长度为6-8mm。
[0007]上述方案中，所述涡流室上部分为半球形，喷油嘴安装在涡流室的上部，喷油嘴头部断面与涡流室上部的半球面相切，且涡流室中心线与喷油嘴中心线相交成10-35°角。
[0008]上述方案中，所述喷油嘴头部的直径不大于9mm。
[0009]本实用新型的有益效果是:在170F涡流室式柴油机上采用本实用新型方案后，与原机用短型普通喷油嘴的涡流室燃烧室相比，燃烧室不规则容积下降81.8% ;柴油机燃油耗下降3.5%，烟度下降47%，HC排放下降17%，CO排放下降38%。通过对涡流室内的流场分析，采用本实用新型方案后，涡流室内流场显著改善(见图4)，压缩上止点时喷油嘴喷孔附近压力高，流速快，更有利于油气混合。经200小时的耐久试验后，无喷油器卡死现象，喷油嘴积炭现象缓解。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1涡流室柴油机喷油嘴传统安装方式。
[0011]图2涡流室柴油机喷油嘴加隔热套安装方式。
[0012]图3是一种用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统示意图。
[0013]图4是传统涡流燃烧室结构与改进后涡流燃烧室在压缩上止点时涡流室内气体压力分布情况。
[0014]图中:1、喷油器，2、铜垫，3、喷油嘴，4、不规则容积，5、涡流室，6、连接通道，7、隔热套，8、针阀体，9、针阀，10、座面密封锥面，11、安装密封面，12、喷油嘴紧帽，901、燃油流通段，902针阀导向段。
具体实施例
[0015]该涡流室燃烧系统如图3所示，涡流室5上部分为半球形，喷油嘴3用头部直径不大于9_的长型喷油嘴，相比较传统的直径14_的喷油嘴，本实用新型喷油嘴头部受热面积减小为传统结构的41.3%，避免了喷油嘴与涡流室的大面积相贯，同时喷油嘴3中心线与涡流室5中心线相交成10-35°角，喷油嘴3头部端面与涡流室上部球面相切，减少了不规则区域尺寸，改善了喷油嘴附近的气体流动性能，降低了 CO、HC排放，缓解积炭现象，优化了柴油机燃烧性能和可靠性。针阀体上部的内径和针阀的针阀导向段的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的针阀体与针阀的轴向密封面，在所述针阀的针阀导向段和座面密封锥面之间增加燃油流通段。该燃油流通段通过在针阀导向段和座面密封锥面之间增加燃油流动对针阀和针阀体冷却，减少燃烧室向针阀导向段的热传递，且针阀导向段与针阀体的配合面远离燃烧室，有效减少了该配合面由于受热过高卡死的几率，同时喷油嘴安装密封面11远离油嘴密封锥面10，通过喷油嘴紧帽12与铜垫2对燃烧室进行密封，避免了喷油嘴3头部的直接受力，避免了喷油嘴针阀9与座面密封锥面10受力不均而导致的燃油滴漏的可倉泛。
【权利要求】
1.一种用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统，包括涡流室(5)和喷油嘴(3)，所述喷油嘴(3)包括针阀(9)和针阀体(8)，所述针阀体(8)上部的内径和所述针阀(9)的针阀导向段(902)的外径相同且间隙配合，形成高压燃油的针阀体(8)与针阀(9)的轴向密封面，所述针阀体(8)的下部和针阀(9)下部的椎体形成喷油嘴的座面密封锥面(10)，所述喷油嘴(3)通过喷油嘴紧帽(12)与铜垫(2)对所述涡流室(5)进行密封，其特征在于，在所述针阀(9)的针阀导向段(902)和座面密封锥面(10)之间增加燃油流通段(901)。
2.根据权利要求1所述的用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统，其特征在于所述燃油流通段长度为6-8mm。
3.根据权利要求1所述的用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统，其特征在于:所述涡流室(5)上部分为半球形，所述喷油嘴(3)安装在所述涡流室(5)的上部，所述喷油嘴(3)头部断面与所述涡流室(5)上部的半球面相切，且所述涡流室(5)中心线与所述喷油嘴(3)中心线相交成10?35°角。
4.根据权利要求1所述的用长型喷油嘴的涡流室燃烧系统，其特征在于:所述喷油嘴(3)头部的直径不大于9mm。
【文档编号】F02M61/14GK203783785SQ201420118285
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】刘胜吉, 孙健, 陆存豪, 王建, 刘伟 申请人:江苏大学