[发明专利]热预混合油膜燃烧系统

说明书

本发明涉及一种用于直喷式燃烧室柴油机的热预混合燃烧系统，特别是喷油器带导流环的热预混合燃烧系统。

在现有技术中，公知的柴油机在活塞上行时，活塞顶上的环形空气被压缩成向气缸中心流动的气流，并相互撞击造成流动损失。同时，给向外喷射的油束一阻力，从而妨碍其向外喷射，特别是细油粒，故使喷油器设计孔数少，孔径大，油粒粗，以抵抗这种阻力。这就是长期以来多孔喷油器的喷孔数少的主要原因。

为了消除气缸中心气流相互撞击造成的流动损失及其对油束的阻力，本发明人在中国专利88100693.9中提出了一种装于柴油机直喷式燃烧室内的导流环。该导流环具有导流面，将气流导向需要的方向，从而减少了气流之流动损失和对油束之阻力。但由于在该发明中，导流环是相对传统的孔数少，孔径大，油粒粗的喷油器而提出来的。尽管其用在传统喷孔之喷油器上产生积极效果，但由于没有认识到导流环的另一方面更显著的作用，从而限制了其作用的发挥。

本发明之目的就是在于提出一种与上述导流环更有效地配合使用的预混合油膜燃烧系统。

本发明之目的是这样实现的，在由缸盖、缸套、活塞围成的燃烧空间中，燃烧室设置于活塞头部，带导流面的导流环固定在缸盖围成燃烧空间的平面上，本发明所述的喷雾粒子细喷射期短的喷油器头部穿过该导流环，伸入燃烧空间或燃烧室中，与该导流环进行更有效地配合，以实现预混合油膜燃烧。

众所周知，在传统的燃烧系统中，由于空气相撞击及流动阻力的妨碍，喷雾油粒子粗，又由于滞燃期很短，油粒子无法蒸发完毕形成预混合气，故其中之燃烧大都是扩散性燃烧，从而使排放及经济指标均不理想。但本发明之燃烧系统一改传统燃烧系统之扩散燃烧为预混合燃烧，使发动机之排放，经济性及爆发压力均得到极大之改善。

由于导流环之存在，燃烧空间这气流被挤压向中心流动，并被导流环之导流面引导向互不干扰的缸盖下方的一定方向流动，并在燃烧空间或燃烧室之外围形成一低压区。由于这一低压区的存在，燃烧空间或燃烧室中部的空气就向外流动，从而帮助油雾向外流出而不受压抑。故使油雾得以与充裕的外围空气充分地均匀混合，喷油器之喷雾粒子就可细化，而不应担心象传统喷油器那样，喷雾粒子细了，喷不出去，聚集在中部，从而使燃烧恶化的危险。这就为采用极细喷雾粒子的喷油器创造了条件。

另一方面，本发明之喷油器将一部分燃油喷射到燃烧室壁面上，形成均匀而薄的油膜，一部分油均匀地散布于燃烧室空间。由于喷雾粒子细，其与空气之混合就盯对均匀稀薄，从而滞燃期长。再增加单位时间的喷油量，缩短喷射期（这在本发明之细粒子短喷射期喷油器上是很容易实现的），使喷油在滞燃期内结束。

由上分析可知，由于油雾与空气均匀混合，从而着火前燃空混合器基本上处于预混合状态;又由于滞燃期长，故着火点可选择在上死点或其后某一角度，如2或3度（曲柄转角），使爆压近似压缩压力，实现近似等压燃烧，并消除了传统预混合燃烧工作粗爆之危险。

本发明之细粒子喷射期短的喷油器可采用超多孔喷油器或伞喷喷油器，所述超多孔喷油器来说，其喷孔至少比传统喷油器喷孔多一倍。对小型发动机而言，喷孔至少为8个，最好为8-16个;对中大型机而言，喷孔至少为16个，最好为16-30个。所述伞喷喷油器包括大喷角喷油器与小喷角喷油器。大喷角喷油器的喷射角为100度至160度，大喷角喷油器的喷射角为30度至80度。

所述导流环选择以下结构参数较优：

导流面相对于气缸盖底平面成向外倾斜状，其角度α＝45°至65°。用于气缸直径D＝150至250毫米的柴油机中，导流环的直径d₁＝14至20毫米，厚度h＝3.5～4.5毫米。导流环可随缸径大小而适当放大或缩小。

由上述可看出，本发明之燃烧系统由于采用预混合燃烧，故燃烧较完善，故经济性好，排放低，又由于采用近似等压燃烧，故压升小，爆压低，并解决了传统发动机爆压与经济性二者之间之矛盾。为柴油机组织燃烧研究开辟了一条新途径。

图1是本发明的预混合油膜燃烧系统结构示意图;

图2是本发明之导流环之结构图;

图3本发明之导流环与伞喷喷油器组成的燃烧系统示意图。

图4是本发明之导流环与小喷角伞喷油器组成的燃烧系统示意图。

下面结合附图对实施例作进一步说明。