[實用新型]一種用長型噴油嘴的渦流室燃燒系統

有效

• 申請號: 201420118285.4
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN203783785U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 劉勝吉;孫健;陸存豪;王建;劉偉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F02M61/14
• 分類號: F02M61/14;F02M61/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及小缸徑渦流室式柴油機，尤其涉及小缸徑渦流室式柴油機混合氣形成和燃燒領域。

背景技術

我國小型柴油機產量和保有量都大，已占世界年產量的90%以上，其中缸徑＜80mm的小型柴油機年產量達200多萬臺，約占國內單缸柴油機總產量的30%。對缸徑＜80mm的單缸柴油機目前多采用渦流室燃燒系統，國外對渦流室柴油機研究有較多的積累，目前已開發出樣機能達到現行排放標準。在我國，由于國內制造條件限制，技術研究工作不到位等原因，渦流室柴油機普遍存在排放差、煙度大、噴油嘴易卡死等缺點，達到國家現行第Ⅱ階段排放要求的缸徑＜80mm渦流室柴油機機型尚少見報道，目前我國非道路柴油機第Ⅲ階段排放限值的相關標準已完成起草審查工作即將頒布，為了解決渦流室柴油機排放問題，急需對渦流室燃燒系統開展深層次研究。

渦流室式柴油機用噴油嘴目前采用短型普通噴油嘴，油嘴頭部尺寸大，安裝一般有兩種方式，即傳統安裝方式（如圖1）以及加隔熱套安裝方式（如圖2）。對于傳統安裝方式，氣缸蓋上噴油器安裝孔較大，噴油嘴頭部直接與渦流室內近2000℃的燃氣接觸，受熱面積較大，而柴油機每循環供油量較小，即油束的自冷卻能力較低，容易導致噴油嘴針閥導向段與針閥體過熱咬死；同時由于噴油嘴頭部尺寸較大（直徑為14mm），小缸徑渦流室柴油機燃燒室尺寸較小（直徑在14～17mm），使得噴油嘴與燃燒室形成的不規則區域較大，影響噴油嘴附近的氣體流動，不利于燃油的霧化與混合以及進入渦流室內的空氣量，燃燒性能較差。因此小缸徑柴油機改用加隔熱套的安裝方式，通常是采用兩螺桿和噴油嘴壓塊對噴油嘴、隔熱套進行壓緊，隔熱套與渦流室直接接觸，噴油嘴與隔熱套之間放置隔熱墊，從而減小噴油嘴頭部與燃燒室的接觸面積，避免熱量直接從燃燒室傳遞到噴油嘴頭部，使得針閥導向段與針閥體卡死故障大大減少。但采用該安裝方式后，噴油嘴密封座面與受力面相鄰，密封座面是精密配合，即使外部的螺桿采用交替旋緊安裝也不能保證密封座面的受力均勻，密封座面的受力不均容易引起變形，導致高壓燃油密封不嚴，產生噴油滴漏現象，柴油機積炭嚴重，CO、HC排放較高。為規避渦流室燃燒系統噴油嘴過熱咬死、噴油易滴漏等現象，有效降低不規則區域尺寸，發明者設計了長型噴油嘴和在渦流室上部遠離油嘴密封座面的噴油嘴安裝方式，優化渦流室燃燒系統，使之能解決上述渦流室式柴油機問題，有效降低排放、提高經濟性和可靠性。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種用長型噴油嘴的渦流室燃燒系統，能夠減少不規則區域尺寸，解決噴油嘴過熱咬死、避免噴油滴漏現象，從而有效降低柴油機排放、提高經濟性和可靠性。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種用長型噴油嘴的渦流室燃燒系統，包括渦流室，噴油嘴,噴油嘴包括：針閥，針閥體，針閥體上部的內徑和針閥的針閥導向段的外徑相同且間隙配合，形成高壓燃油的針閥體與針閥的軸向密封面，針閥體的下部和針閥下部的椎體形成噴油嘴的座面密封錐面，噴油嘴通過噴油嘴緊帽與銅墊對渦流室進行密封，其特征在于，在所述針閥的針閥導向段和座面密封錐面之間增加燃油流通段。

上述方案中，燃油流通段長度為6-8mm。

上述方案中，所述渦流室上部分為半球形，噴油嘴安裝在渦流室的上部，噴油嘴頭部斷面與渦流室上部的半球面相切，且渦流室中心線與噴油嘴中心線相交成10~35°角。

上述方案中，所述噴油嘴頭部的直徑不大于9mm。

本實用新型的有益效果是：在170F渦流室式柴油機上采用本實用新型方案后，與原機用短型普通噴油嘴的渦流室燃燒室相比，燃燒室不規則容積下降81.8%；柴油機燃油耗下降3.5%，煙度下降47%，HC排放下降17%，CO排放下降38%。通過對渦流室內的流場分析，采用本實用新型方案后，渦流室內流場顯著改善（見圖4），壓縮上止點時噴油嘴噴孔附近壓力高，流速快，更有利于油氣混合。經200小時的耐久試驗后，無噴油器卡死現象，噴油嘴積炭現象緩解。

附圖說明

圖1渦流室柴油機噴油嘴傳統安裝方式。

圖2渦流室柴油機噴油嘴加隔熱套安裝方式。

圖3是一種用長型噴油嘴的渦流室燃燒系統示意圖。

圖4是傳統渦流燃燒室結構與改進后渦流燃燒室在壓縮上止點時渦流室內氣體壓力分布情況。

圖中：1、噴油器，2、銅墊，3、噴油嘴，4、不規則容積，5、渦流室，6、連接通道，7、隔熱套，8、針閥體，9、針閥，10、座面密封錐面，11、安裝密封面，12、噴油嘴緊帽，901、燃油流通段，902針閥導向段。?

具體實施例

該渦流室燃燒系統如圖3所示，渦流室5上部分為半球形，噴油嘴3用頭部直徑不大于9mm的長型噴油嘴，相比較傳統的直徑14mm的噴油嘴，本實用新型噴油嘴頭部受熱面積減小為傳統結構的41.3%，避免了噴油嘴與渦流室的大面積相貫，同時噴油嘴3中心線與渦流室5中心線相交成10~35°角，噴油嘴3頭部端面與渦流室上部球面相切，減少了不規則區域尺寸，改善了噴油嘴附近的氣體流動性能，降低了CO、HC排放，緩解積炭現象，優化了柴油機燃燒性能和可靠性。針閥體上部的內徑和針閥的針閥導向段的外徑相同且間隙配合，形成高壓燃油的針閥體與針閥的軸向密封面，在所述針閥的針閥導向段和座面密封錐面之間增加燃油流通段。該燃油流通段通過在針閥導向段和座面密封錐面之間增加燃油流動對針閥和針閥體冷卻，減少燃燒室向針閥導向段的熱傳遞，且針閥導向段與針閥體的配合面遠離燃燒室，有效減少了該配合面由于受熱過高卡死的幾率，同時噴油嘴安裝密封面11遠離油嘴密封錐面10，通過噴油嘴緊帽12與銅墊2對燃燒室進行密封，避免了噴油嘴3頭部的直接受力，避免了噴油嘴針閥9與座面密封錐面10受力不均而導致的燃油滴漏的可能。