一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统

本发明属于柴油机相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统。

背景技术：

为了满足特种车辆(如坦克)动力舱体积不断缩小的要求，发动机的强化程度越来越高，其升功率指标已经突破到了100～110kw/l，并且正朝着120kw/l甚至更高的目标发展。

出于安全性和动力性考虑，特征发动机一般为柴油机。而柴油机的燃烧是以喷雾混合为主导的扩散燃烧。要提高柴油机的升功率，相应地，就要提高柴油机的喷油量和喷油隋律。

当升功率指标上升到一定程度后，现有技术水平下的单喷油器就不能满足高功率密度柴油机关于喷油速率的要求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统，其目的在于通过在气缸内设置一主一副两支喷油器，并优化主副喷油器燃油雾束的匹配关系，由此解决传统高功率密度柴油机中单喷油器喷油速率不足的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统，其特征在于，该系统包括：主喷油器、副喷油器和燃烧室；

所述主喷油器设置于气缸盖，且其中心轴线与气缸的中心轴线重合；所述副喷油器倾斜设置于所述气缸盖，且其中心轴线与所述气缸的中心轴线位于同一平面；

所述主喷油器包括主喷油嘴，所述主喷油嘴位于所述燃烧室中，在沿所述主喷油嘴的圆周方向设置有多个喷油孔，

所述副喷油器包括副喷油嘴，所述副喷油嘴位于所述燃烧室中，在沿所述副喷油嘴靠近所述主喷油器的一侧设置有多个喷油孔，以使所述副喷油嘴喷出的副喷油器燃油雾束指向所述燃烧室的中心区域。

优选地，所述主喷油嘴的一个喷油孔与所述副喷油嘴的一个喷油孔相对设置。

优选地，所述副喷油嘴的喷油孔的数量为单数，且所述副喷油嘴的喷油孔以其中间喷油孔为参照对称分布。

优选地，所述燃烧室设置于活塞中，所述燃烧室侧壁中部设有向内的燃烧室环形凸起，以把所述燃烧室分为燃烧室上层凹坑和燃烧室下层凹坑。

优选地，所述主喷油嘴喷出的主喷油器燃油雾束指向所述燃烧室环形凸起，所述主喷油器燃油雾束的末端与所述燃烧室环形凸起发生碰撞，被分成向上和向下的两股卷流，并与所述燃烧室内的空气进一步混合。

优选地，还包括输油管路，所述输油管路分别与所述主喷油器与所述副喷油器连通，用于向所述主喷油器与所述副喷油器输送燃烧所需油料。

优选地，还包括控制器，所述控制器用于分别独立控制所述主喷油器和所述副喷油器的喷油时间与喷油量。

优选地，所述主喷油器的喷油量占总喷油量的70％～80％，所述副喷油器的喷油量占总喷油量的20％～30％。

优选地，所述主喷油器和所述副喷油器均为缸内直接喷射。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本发明提出的一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统，该系统中包括一主一副两支喷油器，两支喷油器同时喷油可以增大喷油速率，缩短喷油持续期，有效解决高功率密度柴油机中单喷油器喷油速率不足的问题，从而实现快速燃烧以及更高的升功率指标。

2、本发明提出的一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统中燃烧室侧壁中部设置有向内的燃烧室环形凸起，主喷油器燃油雾束的末端与燃烧室环形凸起发生碰撞后形成双卷流，与燃烧室内的空气充分混合，从而改善低空燃比条件下的燃烧效果。

3、本发明提出的一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统，主喷油器的燃油雾束与副喷油器的燃油雾束之间具有良好的匹配关系，可以优化缸内燃油分布，促进油气混合。

4、本发明提出的一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统中主喷油器和副喷油器相对独立控制，便于兼顾柴油机的多个性能指标的实现，增强控制的灵活性。

附图说明

图1是本发明提出的适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统的结构示意图；

图2是本发明适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统中主喷油器燃油雾束和副喷油器燃油雾束的匹配关系图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-气缸盖；2-主喷油器；3-主喷油嘴；4-副喷油器；5-副喷油嘴；6-主喷油器燃油雾束；7-副喷油器燃油雾束；8-燃烧室；9-燃烧室环形凸起；10-燃烧室上层凹坑；11-燃烧室下层凹坑；12-气缸；13-输油管路；14-活塞。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，本发明提出了一种适用于高功率密度柴油机的主副喷油器系统，该系统包括主喷油器2、副喷油器4和燃烧室8，通过在气缸盖1设置所述主喷油器2和所述副喷油器4，主副喷油器同时喷油可以增大喷油速率，缩短喷油持续期，有效解决高功率密度柴油机中单喷油器喷油速率不足的问题，从而实现快速燃烧以及更高的升功率指标。通过在燃烧室8侧壁中部设置燃烧室环形凸起9，主喷油器燃油雾束6末端与所述燃烧室环形凸起9发生碰撞后形成双卷流，与燃烧室8内的空气充分混合，从而改善低空燃比条件下的燃烧效果；通过主喷油器燃油雾束6与副喷油器燃油雾束7之间良好的匹配关系，优化缸内燃油分布，促进油气混合；通过所述主喷油器2的喷油相位和所述副喷油器4的喷油相位独立控制，从而兼顾发动机多个性能指标的实现，增强控制的灵活性。

如图1所示，本发明的一个实施例中，所述主副喷油器系统具体包括：

一支主喷油器2和一支副喷油器4，所述主喷油器2和所述副喷油器4均设置在气缸盖1上，并且均为缸内直接喷射，并且共用一个燃烧室8。

进一步地，所述主喷油器2在气缸盖1上竖直布置，其中心轴线与所述气缸12的中心轴线重合，所述副喷油器4在所述气缸盖1上倾斜布置，其中心轴线与所述气缸12的中心轴线在一个平面上，所述副喷油器4的中心轴线与所述气缸12的中心轴线之间的夹角为α，所述副喷油器4的中心轴线与所述气缸盖1底面的交点为a，所述交点a与所述主喷油器2的中心轴线之间的径向距离为l，所述夹角α与所述径向距离l根据目标机型具体确定。

作为本发明的一个优选实施例，所述夹角α与所述径向距离l的参考值分别为25°，36mm。

更进一步的说明，如图1所示，所述燃烧室8侧壁中部设置有向内的燃烧室环形凸起9，所述燃烧室环形凸起9将所述燃烧室8分为燃烧室上层凹坑10和燃烧室下层凹坑11。

更进一步的说明，所述主喷油器2的主喷油嘴3上沿圆周方向设置有多个喷油孔，所述主喷油嘴3的喷油孔中心轴线与所述气缸12中心轴线的夹角为θ，所述主喷油器燃油雾束6指向所述燃烧室环形凸起9，所述主喷油器燃油雾束6末端与所述燃烧室环形凸起9发生碰撞，形成向上和向下的两股卷流，分别进入所述燃烧室上层凹坑10和所述燃烧室下层凹坑11，与所述燃烧室上层凹坑10和所述燃烧室下层凹坑11中的空气充分混合。

作为本发明的一个优选实施例，所述夹角θ参考值为73°。

更进一步的说明，所述副喷油器4的副喷油嘴5沿靠近所述主喷油器2一侧的圆周方向设置有多个喷油孔，所述副喷油嘴5的喷油孔的中心轴线与所述气缸12中心轴线之间的夹角为β，所述副喷油器燃油雾束7指向所述燃烧室8的中心区域，充分利用所述燃烧室8中心区域的新鲜空气。

作为本发明的一个优选实施例，所述夹角β参考值为78°。

请参阅图2，所述主喷油器2的中心轴线与所述副喷油器4的中心轴线延展构成平面s，所述主喷油器2其中一个喷油孔的中心轴线位于平面s上，且指向所述副喷油器一侧，所述副喷油器4的喷油孔的数量一般为单数，且中间喷油孔的中心轴线也位于平面s上，所述副喷油器4的喷油孔以其中间喷油孔为参照对称布置。

作为本发明的一个优选实施例，所述主喷油器2的喷油孔的数量的参考值为8，所述副喷油器4的喷油孔的数量的参考值为3，所述副喷油器4的左右喷油孔与其中间喷油孔的夹角的参考值为47°。

更进一步的说明，如图1所示，本发明的主副喷油器系统还包括输油管路13，所述输油管路13分别与所述主喷油器2与所述副喷油器4连通，用于向所述主喷油器2与所述副喷油器4输送燃烧所需油料。

进一步地，在所述输油管路13上设置有控制器，所述控制器用于分别独立控制所述主喷油器2和所述副喷油器4的喷油时间与喷油量。具体的，所述主喷油器2的喷油相位与所述副喷油4的喷油相位独立控制，所述主喷油器2的喷油相位以优化发动机的动力输出和燃油经济性为控制目标，所述副喷油器4的喷油相位以调节最大爆发压力和最大压力升高率为控制目标。

更进一步的说明，本发明中所述主喷油器2承担主要的喷油量，所述副喷油器4起辅助喷油的作用，并且所述主喷油器2的喷油量占总喷油量的70％～80％，所述副喷油器4的喷油量占总喷油量的20％～30％。

作为本发明的一个优选实施例，所述主喷油器2的喷油量与所述副喷油器4的喷油量之比为8:2。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。