[发明专利]柴油机用三叠式喷油器

说明书

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。