專利名稱：柴油機(jī)用三疊式噴油器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種機(jī)械式噴油器，它適用于以油膜燃燒理論為基礎(chǔ)的球形燃燒室柴油機(jī)及衍生機(jī)型。
關(guān)于柴油機(jī)原理的權(quán)威性教科書均指出，球形燃燒室由于空間霧化少，起動(dòng)前燃燒室壁面溫度較低，壁面蒸發(fā)混合少，故冷起動(dòng)困難。此外，由于油膜蒸發(fā)形成混合氣的速度不能立即適應(yīng)急劇增加的油量，因而這種柴油機(jī)的加速性能較差。目前流行的是用電預(yù)熱塞預(yù)熱的方法改善冷起動(dòng)性能，但因電瓶損耗較大，效果并不理想，其次，對(duì)加速性能差這一缺點(diǎn)也無良方。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種機(jī)械式噴油器，它能克服以油膜燃燒理論為基礎(chǔ)的球形燃燒室柴油機(jī)及其衍生機(jī)型的缺點(diǎn)，并使其原有優(yōu)點(diǎn)得以保持。
該噴油器有兩個(gè)主噴油方向。它借助于噴嘴節(jié)流效應(yīng)產(chǎn)生的開閥維持壓力變化，使噴油器隨著轉(zhuǎn)速的變化依次分別朝兩個(gè)方向噴射燃油。當(dāng)起動(dòng)時(shí)，噴油器朝著與空氣流動(dòng)方向成大夾角或垂直的方向噴油，形成以空間霧化為主的混合氣，此為第一工作狀態(tài)；當(dāng)柴油機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于油壓隨節(jié)流效果增強(qiáng)而增高，第一噴油方向未及噴油即被關(guān)閉，而第二噴油方向被打開，燃油順著氣流方向被噴到燃燒室壁面上形成油膜蒸發(fā)為主的混合氣，此為第二工作狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于高速和低速之間時(shí)，由于采用先陡后平的噴油泵凸輪形狀，及噴油的固有規(guī)律，單位時(shí)間內(nèi)首先噴射的流量遠(yuǎn)大于后續(xù)噴入的流量，故噴油開始時(shí)開閥維持壓力較高，從第二噴油方向噴入形成油膜蒸發(fā)，而當(dāng)其后壓力降低時(shí)，第二噴油方向被關(guān)閉，第一噴油方向打開形成空間霧化噴射。油膜蒸發(fā)的比例隨轉(zhuǎn)速增大而增大，而空間霧化比例隨轉(zhuǎn)速的增加而減少。此為第三種工作狀態(tài)，在第三種工作狀態(tài)下，滯燃期內(nèi)以油膜噴射為主，在緩燃期內(nèi)以空間噴射為主。
如上所述，該噴油器使球形燃燒室柴油機(jī)有了三種工作狀態(tài)時(shí)的三種燃燒方法。起動(dòng)時(shí)以空間霧化燃燒為主，故冷起動(dòng)性能良好；在標(biāo)準(zhǔn)的高速工況下，以油膜燃燒為主，故保持了球形燃燒室柴油機(jī)固有的優(yōu)點(diǎn)；在中間狀態(tài)下，滯燃期以油膜噴射為主而緩燃期內(nèi)則以空間霧化噴射為主，故不但保持了原有優(yōu)點(diǎn)，而且加速性能也因緩燃期內(nèi)的空間霧化燃燒而得以改善。此外，第三種工況的存在，使球形燃燒室柴油機(jī)的缸徑可以增大，而排污相反，卻減少。因此，采用本發(fā)明后的球形燃燒室柴油機(jī)及其衍生機(jī)型的明顯缺點(diǎn)將被克服而固有優(yōu)點(diǎn)依然被保持，下面結(jié)合附圖加以詳細(xì)說明。


圖1是具有先陡后平形狀凸輪形成的噴油規(guī)律。1，2，3條虛線分別對(duì)應(yīng)三種工況，A曲線為隨曲軸轉(zhuǎn)角變化的噴油規(guī)律，B曲線為部分供油量時(shí)的情形。如圖1，虛線與曲線兩交點(diǎn)之間為油膜噴射區(qū)，之外為空間霧化噴射區(qū)。顯然B曲線中油膜噴射比例較大。此外，噴油曲線一開始時(shí)應(yīng)越陡越好。
圖2是燃燒室內(nèi)的熱混合作用圖。其中陰影部分1為空間霧化燃燒區(qū)，陰影部分2為油膜燃燒區(qū)。由圖可見，由2，1兩種狀態(tài)組合而成的第3種狀態(tài)在緩燃期內(nèi)顯然比工作狀態(tài)2與冷空氣的接觸面積大得多。
圖3是噴油器采用復(fù)合型結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4，為圖3所示噴油器在空間霧化噴射狀態(tài)1時(shí)，閥芯與噴嘴相對(duì)位置圖；圖5為圖3所示噴油器在油膜噴射狀態(tài)2時(shí)，閥芯與噴嘴相對(duì)位置圖。
如圖3所示，1為下閥芯，2為噴嘴，3為緊定套，4為定位銷，5為上閥體，6為上閥芯，7為第一預(yù)緊彈簧，8為外導(dǎo)向套，9為第二預(yù)緊彈簧，10為第一調(diào)整螺桿，11為內(nèi)導(dǎo)向滑套，12為調(diào)整墊，13為內(nèi)六角螺紋導(dǎo)向套，14為第二調(diào)整螺桿，15為內(nèi)六角鎖緊螺塞，16為支撐蓋。其工作原理如下。由于單位時(shí)間內(nèi)流過噴嘴的流量與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，而節(jié)流阻力與流量的平方根成正比，故開閥維持壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的平方根成正比。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低，閥芯由圖3的非工作狀態(tài)上升到圖4位置，上閥芯6即受阻于第一調(diào)整螺桿10，此時(shí)噴嘴的斜噴孔仍處于封閉狀態(tài)，燃油由錐面而下，經(jīng)中滑閥導(dǎo)流孔到軸針孔處噴出，形成空間霧化燃燒。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，閥芯由圖3的非工作狀態(tài)迅速上升，不等在圖4位置噴油即上升到圖5位置，針閥關(guān)閉，斜噴孔打開，形成第二種工況，即油膜燃燒工況，此時(shí)閥芯帶著內(nèi)外導(dǎo)向套11、8一起運(yùn)動(dòng)并受阻于第二調(diào)整螺桿14，當(dāng)噴油結(jié)束時(shí)閥芯迅速向下運(yùn)動(dòng)，錐面封住壓力油。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速處于中間狀態(tài)時(shí)，在滯燃期內(nèi)，滑閥先位于圖5狀態(tài)，到緩燃期時(shí)因壓力下降又落到圖4狀態(tài)，最后錐面關(guān)閉壓力油，此即為噴油器的第三工況，當(dāng)然，第二預(yù)緊彈簧9的預(yù)緊力大于第一預(yù)緊彈簧7。
由圖3、圖4、圖5可見，該噴油器在關(guān)閉斜噴孔時(shí)較迅速，但到軸針嘴封閉前有一個(gè)很好的節(jié)流液阻，緩沖了閥芯錐面的沖擊。由于軸針式噴孔的自潔作用，也不用擔(dān)心積炭。當(dāng)閥芯向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，越向上受彈簧力越大，而節(jié)流形成的開閥維持壓力越小，故沖擊值有限。由此可知，該噴油器可以采用較大的閥芯行程。
圖6為噴油器的原理示意圖。A為空間霧化燃燒閥，B為油膜燃燒閥，C為壓力次序閥。A閥的開閥壓力略低于C閥。當(dāng)起動(dòng)時(shí)，燃油先進(jìn)入C閥再流向A閥；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于標(biāo)準(zhǔn)高速工況時(shí)，燃油一進(jìn)入C閥，C閥即迅速動(dòng)作，使油流向B閥而關(guān)閉流向A閥的通路；在中間狀態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)，則C閥先動(dòng)作使油流向B閥，當(dāng)壓力降低時(shí)，C閥恢復(fù)關(guān)閉B閥方向油路使油流向A閥一段時(shí)間.由此我們可以看出，圖3實(shí)際上是將兩個(gè)通用噴油器與一個(gè)壓力次序閥復(fù)合在了一起，實(shí)際上我們也可用兩個(gè)獨(dú)立的通用噴油器A、B與一個(gè)壓力次序閥如圖6原理簡單的結(jié)合在一起。因此，本發(fā)明被稱作柴油機(jī)用三疊式噴油器，乃是取其將三個(gè)閥的功能疊加在一起以形成有3種工作狀態(tài)的一個(gè)完整的噴油器之意。
下面再以490型國產(chǎn)柴油機(jī)為例，說明工作過程。眾所周知，以空間霧化燃燒為主的直噴式柴油機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速為100—200轉(zhuǎn)/分，而國產(chǎn)490型柴油機(jī)的怠速約為600轉(zhuǎn)/分，最高轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，N起∶N怠∶N高∶＝1∶3∶1 5，由于流量與轉(zhuǎn)速成正比，噴嘴阻力產(chǎn)生的維持開閥壓力與流量的平方根成正比，故在相同曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)的開閥后的開閥維持壓力之比為P起∶P怠∶P高=1:3:15]]>，即P起∶P怠∶P高＝1∶1.732∶3.873，噴油泵凸輪形狀又設(shè)計(jì)成先陡后平，再加上噴油器固有的先大后小的噴油規(guī)律，圖1所示的噴油規(guī)律是極易實(shí)現(xiàn)的.若設(shè)計(jì)時(shí)將空間霧化噴油范圍控制在燃燒室中間60％的空間內(nèi)，則在起動(dòng)時(shí)可獲得比其它直噴式柴油機(jī)濃40％的混合氣，而在加速時(shí)，只要供油增加量不超過油泵最大供油量的60％，則不難獲得良好的燃燒。
權(quán)利要求
1.柴油機(jī)用三疊式噴油器，適用于以油膜燃燒理論為基礎(chǔ)的球形燃燒室柴油機(jī)及其衍生機(jī)型，用于將燃油噴入燃燒室。其特征是它有兩個(gè)主噴油方向，利用噴嘴流量變化形成的開閥維持壓力的變化控制噴油方向，可隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化依次噴油形成三種工況，即起動(dòng)時(shí)以空間燃燒為主的工況；標(biāo)準(zhǔn)高速時(shí)以油膜燃燒為主的工況；中間轉(zhuǎn)速時(shí)在滯燃期以油膜噴射為主、在緩燃期以空間霧化噴射為主的工況。它有復(fù)合型和獨(dú)立元件組合型兩種結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)用三疊式噴油器的復(fù)合型結(jié)構(gòu)，其特征是有兩根控制閥芯行程的預(yù)緊彈簧；有兩個(gè)主噴油方向；在錐閥的下端另有一段控制噴油方向的滑閥結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)用三疊式噴油器的獨(dú)立元件組合型結(jié)構(gòu)，其特征是由兩個(gè)噴油器和一個(gè)壓力次序閥簡單組合在一起以構(gòu)成一個(gè)完整的三疊式噴油器；三個(gè)元件既可以某種機(jī)械方式聯(lián)接，也可以是僅有油管相聯(lián)的三個(gè)獨(dú)立元件。
全文摘要
本發(fā)明是一個(gè)適用于以油膜燃燒理論為基礎(chǔ)的球形燃燒室柴油機(jī)及其衍生機(jī)型的柴油機(jī)用三疊式噴油器。它可以在保持球形燃燒室柴油機(jī)原有優(yōu)點(diǎn)的情況下解決其冷起動(dòng)困難、加速性能差等缺點(diǎn)。它有兩個(gè)主噴油方向，可以隨柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速不同形成三種最有利的燃燒工況，故被命名為柴油機(jī)用三疊式噴油器。
文檔編號(hào)F02B3/00GK1127843SQ9511305
公開日1996年7月31日 申請(qǐng)日期1995年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月1日
發(fā)明者金劍 申請(qǐng)人:金劍