专利名称：柴油机用三叠式喷油器的制作方法
技术领域：
本发明是一种机械式喷油器，它适用于以油膜燃烧理论为基础的球形燃烧室柴油机及衍生机型。
关于柴油机原理的权威性教科书均指出，球形燃烧室由于空间雾化少，起动前燃烧室壁面温度较低，壁面蒸发混合少，故冷起动困难。此外，由于油膜蒸发形成混合气的速度不能立即适应急剧增加的油量，因而这种柴油机的加速性能较差。目前流行的是用电预热塞预热的方法改善冷起动性能，但因电瓶损耗较大，效果并不理想，其次，对加速性能差这一缺点也无良方。
本发明的任务是提供一种机械式喷油器，它能克服以油膜燃烧理论为基础的球形燃烧室柴油机及其衍生机型的缺点，并使其原有优点得以保持。
该喷油器有两个主喷油方向。它借助于喷嘴节流效应产生的开阀维持压力变化，使喷油器随着转速的变化依次分别朝两个方向喷射燃油。当起动时，喷油器朝着与空气流动方向成大夹角或垂直的方向喷油，形成以空间雾化为主的混合气，此为第一工作状态；当柴油机高速运转时，由于油压随节流效果增强而增高，第一喷油方向未及喷油即被关闭，而第二喷油方向被打开，燃油顺着气流方向被喷到燃烧室壁面上形成油膜蒸发为主的混合气，此为第二工作状态；当发动机转速处于高速和低速之间时，由于采用先陡后平的喷油泵凸轮形状，及喷油的固有规律，单位时间内首先喷射的流量远大于后续喷入的流量，故喷油开始时开阀维持压力较高，从第二喷油方向喷入形成油膜蒸发，而当其后压力降低时，第二喷油方向被关闭，第一喷油方向打开形成空间雾化喷射。油膜蒸发的比例随转速增大而增大，而空间雾化比例随转速的增加而减少。此为第三种工作状态，在第三种工作状态下，滞燃期内以油膜喷射为主，在缓燃期内以空间喷射为主。
如上所述，该喷油器使球形燃烧室柴油机有了三种工作状态时的三种燃烧方法。起动时以空间雾化燃烧为主，故冷起动性能良好；在标准的高速工况下，以油膜燃烧为主，故保持了球形燃烧室柴油机固有的优点；在中间状态下，滞燃期以油膜喷射为主而缓燃期内则以空间雾化喷射为主，故不但保持了原有优点，而且加速性能也因缓燃期内的空间雾化燃烧而得以改善。此外，第三种工况的存在，使球形燃烧室柴油机的缸径可以增大，而排污相反，却减少。因此，采用本发明后的球形燃烧室柴油机及其衍生机型的明显缺点将被克服而固有优点依然被保持，下面结合附图加以详细说明。
图1是具有先陡后平形状凸轮形成的喷油规律。1，2，3条虚线分别对应三种工况，A曲线为随曲轴转角变化的喷油规律，B曲线为部分供油量时的情形。如图1，虚线与曲线两交点之间为油膜喷射区，之外为空间雾化喷射区。显然B曲线中油膜喷射比例较大。此外，喷油曲线一开始时应越陡越好。
图2是燃烧室内的热混合作用图。其中阴影部分1为空间雾化燃烧区，阴影部分2为油膜燃烧区。由图可见，由2，1两种状态组合而成的第3种状态在缓燃期内显然比工作状态2与冷空气的接触面积大得多。
图3是喷油器采用复合型结构的示意图。图4，为图3所示喷油器在空间雾化喷射状态1时，阀芯与喷嘴相对位置图；图5为图3所示喷油器在油膜喷射状态2时，阀芯与喷嘴相对位置图。
如图3所示，1为下阀芯，2为喷嘴，3为紧定套，4为定位销，5为上阀体，6为上阀芯，7为第一预紧弹簧，8为外导向套，9为第二预紧弹簧，10为第一调整螺杆，11为内导向滑套，12为调整垫，13为内六角螺纹导向套，14为第二调整螺杆，15为内六角锁紧螺塞，16为支撑盖。其工作原理如下。由于单位时间内流过喷嘴的流量与发动机的转速成正比，而节流阻力与流量的平方根成正比，故开阀维持压力与发动机转速的平方根成正比。当发动机起动时，发动机转速较低，阀芯由图3的非工作状态上升到图4位置，上阀芯6即受阻于第一调整螺杆10，此时喷嘴的斜喷孔仍处于封闭状态，燃油由锥面而下，经中滑阀导流孔到轴针孔处喷出，形成空间雾化燃烧。当发动机转速较高时，阀芯由图3的非工作状态迅速上升，不等在图4位置喷油即上升到图5位置，针阀关闭，斜喷孔打开，形成第二种工况，即油膜燃烧工况，此时阀芯带着内外导向套11、8一起运动并受阻于第二调整螺杆14，当喷油结束时阀芯迅速向下运动，锥面封住压力油。当发动机转速处于中间状态时，在滞燃期内，滑阀先位于图5状态，到缓燃期时因压力下降又落到图4状态，最后锥面关闭压力油，此即为喷油器的第三工况，当然，第二预紧弹簧9的预紧力大于第一预紧弹簧7。
由图3、图4、图5可见，该喷油器在关闭斜喷孔时较迅速，但到轴针嘴封闭前有一个很好的节流液阻，缓冲了阀芯锥面的冲击。由于轴针式喷孔的自洁作用，也不用担心积炭。当阀芯向上运动时，越向上受弹簧力越大，而节流形成的开阀维持压力越小，故冲击值有限。由此可知，该喷油器可以采用较大的阀芯行程。
图6为喷油器的原理示意图。A为空间雾化燃烧阀，B为油膜燃烧阀，C为压力次序阀。A阀的开阀压力略低于C阀。当起动时，燃油先进入C阀再流向A阀；当发动机处于标准高速工况时，燃油一进入C阀，C阀即迅速动作，使油流向B阀而关闭流向A阀的通路；在中间状态转速时，则C阀先动作使油流向B阀，当压力降低时，C阀恢复关闭B阀方向油路使油流向A阀一段时间.由此我们可以看出，图3实际上是将两个通用喷油器与一个压力次序阀复合在了一起，实际上我们也可用两个独立的通用喷油器A、B与一个压力次序阀如图6原理简单的结合在一起。因此，本发明被称作柴油机用三叠式喷油器，乃是取其将三个阀的功能叠加在一起以形成有3种工作状态的一个完整的喷油器之意。
下面再以490型国产柴油机为例，说明工作过程。众所周知，以空间雾化燃烧为主的直喷式柴油机的起动转速为100—200转/分，而国产490型柴油机的怠速约为600转/分，最高转速为3000转/分，N起∶N怠∶N高∶＝1∶3∶1 5，由于流量与转速成正比，喷嘴阻力产生的维持开阀压力与流量的平方根成正比，故在相同曲轴转角时的开阀后的开阀维持压力之比为P起∶P怠∶P高=1:3:15]]>，即P起∶P怠∶P高＝1∶1.732∶3.873，喷油泵凸轮形状又设计成先陡后平，再加上喷油器固有的先大后小的喷油规律，图1所示的喷油规律是极易实现的.若设计时将空间雾化喷油范围控制在燃烧室中间60％的空间内，则在起动时可获得比其它直喷式柴油机浓40％的混合气，而在加速时，只要供油增加量不超过油泵最大供油量的60％，则不难获得良好的燃烧。
权利要求
1.柴油机用三叠式喷油器，适用于以油膜燃烧理论为基础的球形燃烧室柴油机及其衍生机型，用于将燃油喷入燃烧室。其特征是它有两个主喷油方向，利用喷嘴流量变化形成的开阀维持压力的变化控制喷油方向，可随发动机的转速变化依次喷油形成三种工况，即起动时以空间燃烧为主的工况；标准高速时以油膜燃烧为主的工况；中间转速时在滞燃期以油膜喷射为主、在缓燃期以空间雾化喷射为主的工况。它有复合型和独立元件组合型两种结构。
2.根据权利要求1所述的柴油机用三叠式喷油器的复合型结构，其特征是有两根控制阀芯行程的预紧弹簧；有两个主喷油方向；在锥阀的下端另有一段控制喷油方向的滑阀结构。
3.根据权利要求1所述的柴油机用三叠式喷油器的独立元件组合型结构，其特征是由两个喷油器和一个压力次序阀简单组合在一起以构成一个完整的三叠式喷油器；三个元件既可以某种机械方式联接，也可以是仅有油管相联的三个独立元件。
全文摘要
本发明是一个适用于以油膜燃烧理论为基础的球形燃烧室柴油机及其衍生机型的柴油机用三叠式喷油器。它可以在保持球形燃烧室柴油机原有优点的情况下解决其冷起动困难、加速性能差等缺点。它有两个主喷油方向，可以随柴油机的转速不同形成三种最有利的燃烧工况，故被命名为柴油机用三叠式喷油器。
文档编号F02B3/00GK1127843SQ9511305
公开日1996年7月31日 申请日期1995年11月1日 优先权日1995年11月1日
发明者金剑 申请人:金剑