專利名稱：一種直噴式柴油機燃燒系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種柴油機燃燒系統，主要應用于輕型高速柴油機，具體涉及一 種直噴式柴油機燃燒系統。
背景技術：
世界范圍內的能源危機使柴油發動機日益受到重視，尤其是轎車柴油機技 術在近些年得到了迅猛發展。但是伴隨著日益嚴格的排放法規的出臺，柴油機 技術仍面臨巨大的挑戰，高污染物排放以及高昂的后處理成本，使柴油機發展 前景不容樂觀。如何挖掘柴油機機內凈化潛力，通過優化燃燒過程來減少原始 排放是內燃機界一直關注的焦點。
柴油發動機與汽油發動機相比，具有低油耗、二氧化碳排放量少、工作可 靠性高、低速高扭矩等優點。但是相對與汽油機，柴油發動機的氮氧化物和顆 粒排放較高，限制了其發展。近些年，世界范圍內的能源危機問題，使柴油機 的發展前景看好，但是其發展需要解決高排放的問題，微渦流燃燒室可以解決 柴油機霧化效果差的問題。
隨著高壓共軌技術的日益成熟和新型噴油器的出現，已經可以實現更加精 確的噴油控制、更高的噴油壓力和更小的噴油孔徑。這為微渦流式燃燒系統研 發提供了條件。利用燃燒室內的多個獨立小燃燒室內的氣流組織，可以有效改 善燃燒過程。
發明內容
本發明的目的在于提供一種優化的柴油機燃燒系統，拓展機內凈化能力， 解決柴油機高排放問題，在對傳統直噴柴油機改動較小的情況下通過優化燃燒
系統，促進燃燒組織，降低發動機噪音、氮氧化物排放和顆粒排放。 為達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案
該燃燒系統綜合考慮了傳統柴油機N0X和PM排放較高的因素，從燃燒根源 上解決柴油發動機排放問題。傳統柴油機燃燒過程是典型的擴散燃燒。在燃燒 過程中油束逐漸擴展，這樣就使柴油機燃燒時存在油濃區域和稀油區域，在油
濃區域產生PM而在稀油區域產生大量的N0x。針對以上問題，本發明的燃燒系
統燃油油束對著交界面噴射，它最先通過低速大渦流區，然后通過湍流區，最 后到達下部高速大渦流區。由于油束直接噴向交界面，所以通過湍流區的時間 最長、油氣混合最好，加上燃燒室被分割成多個小型燃燒室，所以在燃燒室內 到處存在渦流，空氣運動充分，能保證獲得較高的燃燒效率。與常規w形燃燒
室相比，燃油消耗率下降，PM排放降低，可以使發動機的低速性能得到改善。
采用微渦流式燃燒室；采用可以產生1500 2200bar噴油壓力的高壓共軌 系統；可變進氣渦流控制系統。通過多孔噴油器，高壓共軌系統、螺旋式進氣 道以及燃燒室優化等技術的綜合應用，優化柴油機燃燒過程。從而實現柴油在 缸內的充分霧化，可以解決氮氧化物和顆粒排放高的問題，并可以進一步改善 油耗。
具體技術方案如下
一種直噴式柴油機燃燒系統，包括進氣道，噴油器，排氣道,活塞，燃燒室， 其中，進氣道為螺旋式進氣道；燃燒室為微渦流式燃燒室；噴油器為多孔型 噴油器。
可在兩個進氣道之間裝有一電加熱塞。
所述進氣道為螺旋式進氣道，在進氣門處呈螺旋狀；該螺旋氣道產生的 渦流比在1. 0到3. 0之間。所述燃燒室為微渦流式燃燒室，其在底部被平均分
割成多個小燃燒室結構；燃燒室的中心線豎截面處為co形。所述噴油器為多 孔型噴油器，其與燃燒室相匹配，每個噴孔正對一個小燃燒室結構進行噴油。 多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓 力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160°。
當發動機工作，燃油直接噴入氣缸內，噴油時刻在壓縮上止點前60°至 壓縮上止點后10°之間，燃油油束對著交界面噴射，先通過低速大渦流區， 然后通過湍流區，最后到達下部高速大渦流區，噴油嘴噴油后大部油霧集中 在燃燒室內。
一種直噴式柴油機燃燒系統，包括進氣道，噴油器，排氣道，活塞，燃燒室， 電加熱塞，其中，進氣道為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微渦流 式燃燒室，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結構，其中心線豎截面處為w 形；噴油器為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒 室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° ;電加熱塞安裝在兩個進氣道之間。
噴油器采用高壓共軌噴射系統，其包括高壓油泵、壓力傳感器和電控單 元ECU,由公共油軌送油至噴油器，由電磁閥根據內燃油壓差控制噴油器的 開啟，由電控單元ECU根據負荷轉速信號控制噴油壓力和時刻。 與目前現有技術相比，本發明的有益效果體現在
(1) 通過燃燒室、進氣道和噴油器的合理匹配，使得柴油和空氣在氣缸 內能充分混合均勻，并通過氣流運動來促進燃燒，減少擴散燃燒， 以降低排放；
(2) 可以減小柴油發動機噪聲；
(3) 能使燃燒更充分，降低油耗；
(4) 縮短燃燒過程，有效抑制柴油機氮氧化物和顆粒排放。
圖h本發明燃燒系統的主要結構示意圖； 圖2:本發明螺旋式進氣道示意圖3:燃燒室在底部被平均分割成多個小燃燒室結構示意圖；
具體實施例方式
下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種 優選實施例。
本發明公開了一種直噴柴油機燃燒系統，特別涉及到一種采用多孔噴油器、 微渦流式燃燒室、屬于汽車發動機、內燃機燃燒技術領域。它包括燃油系統、 燃燒室、氣道、活塞等，適合用于高速小型柴油機。
(1) 采用微渦流式燃燒室(如圖3所示)，可以將燃燒室均分成多個小型 燃燒室，燃燒系統如圖l所示，包括在進氣道l、多孔型噴油器2、排氣道3、 活塞4上的微渦流式燃燒室5、電加熱塞6;該直噴柴油機進氣道為螺旋式，在 進氣門處呈螺旋狀；多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃 燒室中心，噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° 。
(2) 當發動機工作時，燃料直接噴入氣缸內，噴油時刻在壓縮上止點前60 。至壓縮上止點后10。之間調節，噴油嘴噴油后大部分油霧都集中在燃燒室內。
(3) 在不同工況的進氣過程中，螺旋氣道產生的渦流比在1. 0到3. 0之間。
(4) 當活塞壓縮混合氣至上止點附近時產生自燃，燃油在經過多重氣流區 后，與空氣達到充分混合，所以燃燒幾乎同時發生，有較高熱效率和較好的排 放效果。
本發明主要由進氣道1，噴油器2，排氣道3，活塞4，微渦流式燃燒室5，電加熱塞6，組成，如圖1所示。是一種均質充量型缸內直噴柴油機燃燒系統，通過螺旋
進氣道進氣，在氣門處，氣道呈螺旋狀(如圖2所示)，使氣流在缸內形成渦流， 促使均勻混合氣的形成。在兩個進道之間裝有一電加熱裝置，便于發動機冷啟 動。燃燒室在底部被平均分割成多個小燃燒室結構(如圖3所示)，其中心線豎 截面處仍"形(如圖l所示)，采用與燃燒室相匹配的多孔型噴油器，每個噴孔 正對一個小燃燒室進行噴油，在大尺度渦流+局部微渦流和湍流的作用下，可 以有效改善燃燒效果，解決低速渦流太弱而高速過強的問題，減少N0x和PM生 成。
詳細結構如下 一種直噴式柴油機燃燒系統，包括進氣道(1),噴油器(2), 排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，其中，進氣道(1)為螺旋式進氣道；燃燒室 為微渦流式燃燒室(5);噴油器(2)為多孔型噴油器，在兩個進氣道之間裝有 一電加熱塞(6)。
所述進氣道(1)為螺旋式進氣道，在進氣門處呈螺旋狀，該螺旋氣道產 生的渦流比在1. 0到3. 0之間。所述燃燒室為微渦流式燃燒室(5)，其 在底部被平均分割成多個小燃燒室結構，燃燒室的中心線豎截面處為"形。 所述噴油器(2)為多孔型噴油器，其與燃燒室相匹配，每個噴孔正對一個小 燃燒室結構進行噴油，該多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一 個小燃燒室中心，噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160。。
當發動機工作，燃油直接噴入氣缸內，噴油時刻在壓縮上止點前60°至 壓縮上止點后10°之間，燃油油束對著交界面噴射，先通過低速大渦流區， 然后通過湍流區，最后到達下部高速大渦流區，噴油嘴噴油后大部油霧集中 在燃燒室內。
包括進氣道(1)，噴油器(2),排氣道(3),活塞(4)，燃燒室，電加
熱塞(6),其中，進氣道(1)為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微
渦流式燃燒室(5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結構，其中心線豎 截面處為"形；噴油器(2)為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔 正對一個小燃燒室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓力范 圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° ;電加熱塞(6)安裝在兩 個進氣道之間。
噴油器(2)采用高壓共軌噴射系統，其包括高壓油泵、壓力傳感器和電控 單元ECU，由公共油軌送油至噴油器，由電磁閥根據內燃油壓差控制噴油器的開 啟，由電控單元ECU根據負荷轉速信號控制噴油壓力和時刻。
權利要求
1.一種直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于，包括進氣道(1)，噴油器(2)，排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，其中，進氣道(1)為螺旋式進氣道；燃燒室為微渦流式燃燒室(5)；噴油器(2)為多孔型噴油器。
2、 根據權利要求1所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于，所 述進氣道(1)為螺旋式進氣道，在進氣門處呈螺旋狀。
3、 根據權利要求1或2所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于， 所述燃燒室為微渦流式燃燒室(5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒 室結構。
4、 根據權利要求3所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于，所 述噴油器(2)為多孔型噴油器，其與燃燒室相匹配，每個噴孔正對一個 小燃燒室結構進行噴油。
5、 根據權利要求1或2所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于， 在兩個進氣道之間裝有一電加熱塞(6)。
6、 根據權利要求2所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于，該 螺旋氣道產生的渦流比在1. 0到3. 0之間。
7、 根據權利要求3所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于，燃 燒室的中心線豎截面處為"形。
8、 根據權利要求4或6所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于， 該多孔型噴油器安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒室中心， 噴油壓力范圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160°。
9、 根據權利要求6-8中任一項所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特 征在于，當發動機工作，燃油直接噴入氣缸內，噴油時刻在壓縮上止點 前60。至壓縮上止點后10°之間，燃油油束對著交界面噴射，先通過低速大渦流區，然后通過湍流區，最后到達下部高速大渦流區，噴油嘴噴油 后大部油霧集中在燃燒室內。
10、 一種直噴式柴油機燃燒系統，其特征在于，包括進氣道(1)，噴油器(2)，排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，電加熱塞(6)，其中， 進氣道(1)為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微渦流式燃燒室 (5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結構，其中心線豎截面處為 03形；噴油器(2)為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對 一個小燃燒室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，噴油壓力范 圍為1500 2200bar;噴束錐角范圍為100° 160° ;電加熱塞(6)安裝 在兩個進氣道之間。
11、 根據權利要求1或8所述的直噴式柴油機燃燒系統，其特征在 于，噴油器(2)采用高壓共軌噴射系統，其包括高壓油泵、壓力傳感器 和電控單元ECU，由公共油軌送油至噴油器，由電磁閥根據內燃油壓差控 制噴油器的開啟，由電控單元ECU根據負荷轉速信號控制噴油壓力和時 刻。
全文摘要
本發明涉及一種直噴式柴油機燃燒系統，包括進氣道(1)，噴油器(2)，排氣道(3)，活塞(4)，燃燒室，電加熱塞(6)，其中，進氣道(1)為螺旋式，在進氣門處呈螺旋狀；燃燒室為微渦流式燃燒室(5)，其在底部被平均分割成多個小燃燒室結構，其中心線豎截面處為ω形；噴油器(2)為多孔型噴油器，安裝在燃燒室中心，每個噴孔正對一個小燃燒室進行噴油，每個噴孔正對一個小燃燒室中心，電加熱塞(6)安裝在兩個進氣道之間，通過燃燒室、進氣道和噴油器的合理匹配，使得柴油和空氣在氣缸內能充分混合均勻，并通過氣流運動來促進燃燒，減少擴散燃燒，以降低排放。
文檔編號F02B23/00GK101368506SQ20081010902
公開日2009年2月18日 申請日期2008年5月10日 優先權日2008年5月10日
發明者王孟軻, 黃前海 申請人:奇瑞汽車股份有限公司