小缸徑水冷高速直噴式柴油機的製作方法
2023-05-14 15:38:41 4
專利名稱：：小缸徑水冷高速直噴式柴油機的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種小缸徑水冷高速噴式柴油機。直噴式柴油機為獲得好的燃燒性能，要求噴油嘴的布置儘量在氣缸中心上或偏離氣缸中心10%D(D為氣缸直徑)以內，偏離越小越能獲得好的燃燒效果。而噴油嘴的安裝角(指噴油嘴軸心線與缸蓋底平面垂直線間的夾角)則越小越好，以使各個方向噴孔噴出的油柱具有儘量一致的噴霧特性。此安裝角一般需在25°以內。小缸徑發動機係指缸徑100mm以內的發動機，只能採用兩氣門機構，而高速發動機的氣門直徑又必須同足夠地大，以保證高速時有良好的充氣效率。為了保證缸蓋上的噴嘴孔與進、排氣門座孔間有足夠的耐熱疲勞強度，又必須在噴嘴孔與進排氣門座孔間留出足夠的距離。因此，在小缸徑高速噴式柴油機上要做到為一布置是很困難的。在國外，主要採用直徑小的噴油嘴及噴油器體，來解決這一難題，如日本五十鈴4JB系列柴油機，採用了頸部直徑為7mm的P系列噴油嘴，及直徑減小到Φ17mm的特殊的噴油器體，做到了在93mm缸徑的高速柴油機上，噴油嘴的偏移量為8.25%D而噴油嘴的安裝角為10°，從而獲得了優良的燃燒性能。在我國，小缸徑水冷高速直噴式柴油機也有採用P系列噴油嘴的設計的，但由於小尺寸的噴油嘴及噴油器體製造難度大，目前國內尚未能穩定大批量生產，可靠性尚達不到頸部直徑為9mm的S系列噴油嘴的水平，而且價格比S系列高得多，因此這類柴油機，如北京內燃機總廠、成都發動機公司、江西汽車廠生產的493柴油機目前只能採用進口噴油嘴才能穩定生產。另有一些廠家直接採用尺寸較大而性能可靠的S系列噴油嘴，但由於尺寸大，用傳統設計難以滿足噴油嘴偏移小、安裝角小的布置要求，因此燃燒性能偏低，如杭州柴油機總廠的190B柴油機。這一問題是當前我國小缸徑高速直噴式柴油機不能獲得應有發展的主要障礙。本發明的目的在於提供一種缸蓋上噴油嘴孔與進、排氣孔緊密布置，使噴油孔獲得小偏移，小安裝角布置，同時又使噴油嘴及缸蓋獲得良好的冷卻條件，噴油嘴孔與空門座孔之間具有足夠寬的孔間距離的小缸徑水冷高速直噴式柴油機。本發明包括布置在氣缸蓋上的進氣門座孔、排氣門座孔、噴油嘴以及與噴油嘴連接的噴油器體，氣缸蓋上鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套，進氣道的喉部內腔與所述噴油器銅套相應處有一凸入部，所述噴油器銅套緊靠所述凸入部布置，所述凸入部具有用氣道臺實驗確定的、與喉部無凸入的氣道同樣的性能參數的形狀。頭部不伸到底的噴油器銅套作為噴油嘴孔，其作用是改善噴嘴部冷卻且不減小噴嘴孔與進排氣門座孔間隔距離。通常的觀念認為，為獲得優良的進氣道性能，進氣道喉部不應該存在影響氣流的凸起物。但是通過氣道試驗臺實驗，我們發現螺旋進氣道的喉部各處對氣流的影響是極不一樣的，可以用氣道臺實驗的方法來獲得此處合適的凸入形狀，使所獲得的進氣道具有與喉部無凸入的進氣道同樣的渦流強度及流量係數。而此凸入形狀是為安裝此噴油器銅套而不致使氣道壁穿透所必需的。必要時，也可以對排氣道採取同樣的措施，以使這種結構設計應用於更小缸徑的直噴式柴油機。氣道壁內腔內凹後，噴油嘴孔就可獲得向氣缸蓋中心靠攏的空間，從而獲得小偏移，小安裝角，以及良好的燃燒性能。本發明的優點是保證足夠大的氣門直徑以及噴嘴孔與進排氣門座孔間的距離前提下，減小了噴油嘴的偏移量和安裝角，提高了柴油機的燃燒性能，同時使尺寸較大而可靠性較好的S系列噴油嘴做到了小缸徑高速直噴式柴油機上，實現噴油嘴偏移量小於10%D，安裝角小於20°的布置，經實驗測試，該柴油機性能不低於同型的使用P系列噴油噴的柴油機，解決了因我國不能穩定大批量生產P系列噴油嘴而必須從國外進口的難題，也相應降低了生產成本。本結構設計應用於裝有P系列噴油嘴的小缸徑高速直噴式柴油機上，能進一步提高此類柴油機的燃燒性能。下面結合附圖進一步說明本發明圖1是本發明的氣缸蓋氣道喉部的橫剖面圖。圖2是噴油嘴及氣缸蓋的縱剖面圖。參照附圖本發明包括布置在氣缸蓋1上的進氣門座孔2、排氣門座孔3、噴油嘴孔5，以及與噴油嘴連接的噴油器體，氣缸蓋上還鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套6，用作改善噴油嘴冷卻且不減小噴油嘴孔與進排氣門座孔間隔距離之用。在進氣門座孔2的喉部內腔與所述噴油器銅套6相應處有一凸入部4，噴油器銅套6緊靠所述的凸入部4布置，與原有設計相比，噴嘴孔5獲得了更加靠近氣缸蓋中心的布置設置位置。凸入部4的形狀由氣道試驗臺實驗確定，所獲得的進氣道具有與無喉部凸入的進氣道相等的渦流強度和流量係數。在H493柴油機系列，採用頸部為9mm的S系列噴油嘴及直徑為Φ21.4mm的普通噴油器體，在氣門直徑和位置與日本五十鈴4JB系列柴油機相同的情況下，實現了與4JB系列柴油採用頸部直徑為Φ7mm的P系列噴油嘴及直徑為Φ17mm的特殊開發的噴油器的相同的布置，即噴油嘴的偏移量8.25%D，噴油嘴的安裝角10°，並獲得了優良的燃燒性能。現將採用本發明所述結構的H493系列柴油機、日本五十鈴4JB系列柴油機、未採用本發明的結構設計而直接在直噴柴油機上採用S系列噴油嘴的190B柴油機的試驗數據對比陳列如下H493柴油機試驗性能指標如下額定功率46.3KW/3000r/min平均有效壓力Pe為668KPa最大扭矩170Nm/2000r/minPe為771KPa最低比油耗225g/KWh噴油嘴布置位置相同，採用P系列小噴油嘴的日本五十鈴4JB的性能指標(按成都發動機公司的說明書)如下現在的標定值(是按DIN標準的折合我國標準當降低2%左右)功率63KW/3600r/min相當於我國標準為61.7KW/3600r/minPe為743KPe最大扭矩174Nm/2000r/min相當於我國標準為170.5Nm/2000r/minPe為773KPa最低比油耗218g/KWh相當於我國標準為222.5g/KWh其設計值為功率54-58KW/3600r/minPe為649-698KPa最大扭矩≥157Nm/2000r/minPe為≥712KPa最低比油耗≤235g/KWh其生產時的檢查值為功率≥51KW/3600r/minPe為613KPa最大扭矩≥147Nm/2000r/minPa為≥667KPa最低比油耗≤250g/KWh杭州柴油機總廠1993年研製的採用S系列噴油嘴的190B的試驗數據功率7.35KW/2200r/minPe為630KPa比油耗為232g/KWh現將以上三機可供比較的平均有效壓力Pe值及時比油耗值列表如下十鈴4JB1190B最大扭矩Pe771KPa標定值773KPa最大扭矩Pe設計值≥712KPa檢查值≥667KPaPe:630KPa最低比油耗225g/KWh標定值222.5g/KWh最低比油耗設計值≤235g／KWh檢查值≤250g/KWh比油耗232g/KWh從表列數據可以看出，H493在低速範圍的性能數據已達到五十鈴4JB1的設計值而接近其目前的標定值，與杭柴總廠的190B相比，即使計入缸機比單缸機的機械效率高的因素，也可以看出是有著明顯的優越性。其主要的原因即是實現了與五十鈴4JB1同樣優良的噴油嘴的布置。權利要求1.一種小缸徑水冷高速直噴式柴油機，包括布置在氣缸蓋上的進氣門座孔、排氣門座孔、噴油嘴，以及與噴油嘴連接的噴油器體，其特徵在於氣缸蓋上鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套，進氣道的喉部內腔與所述噴油器銅套相應處有一凸入部，所述噴油器銅套緊靠所述凸入部布置，所述凸入部具有用氣道臺實驗確定的、與喉部無凸入的氣道同樣性能參數的形狀。2.如權利要求1所述的小缸徑高速直噴式柴油機，其特徵在於所選用的噴油嘴是S系列噴油嘴。全文摘要本發明涉及一種小缸徑水冷高速直噴式柴油機，包括布置在氣缸蓋上的進、排氣門座孔，噴油嘴及噴油器體，氣缸蓋上鑲有頭部不伸到底的噴油器銅套，進氣道的喉部內腔有一凸入部，噴油器銅套緊靠凸入部布置，凸入部具有同實驗方法確定的，與喉部無凸入的氣道同樣性能參數的形狀，能減小噴油嘴偏移量及安裝角。文檔編號F02B3/06GK1109550SQ9410368公開日1995年10月4日申請日期1994年4月2日優先權日1994年4月2日發明者張直誠,胡永餘,陳漢生,姚平飛申請人:杭州汽車發動機廠