专利名称:高压缩比低辛烷值双喷紧凑快速燃烧系统的制作方法
一种高压缩比低辛烷值双喷紧凑快速燃烧系统。
本发明属于汽车用顶置式汽油机的燃烧装置。
采用高压缩比紧凑燃烧室，以改善车用汽油机的经济性，在已有技术中已有不同设计，如英国里卡图公司的高压缩比紧凑型(HRCC)燃烧室(Automotive Engineer 1982 1～2)及瑞士迈克尔·梅火球式(Michael Mays Fireball)燃烧室，后者已用于英国利兰汽车公司“捷戈娃”(Jaguar)这种具有铝缸盖、小缸径、高转速的汽油机高级轿车上。虽然它们都达到了较高的(最低比油耗176克/马力小时)经济性，但还存在共同的缺点，即必需燃用具有高辛烷值(研究法97号)的优质汽油，这在美国，尤其在欧洲是缺乏竞争力力。
本发明的目的就是要在载重汽车上，爆震倾向较大的铸铁缸盖、大缸径、较低转速的汽油机上，实现采用高压缩比而可燃用低辛烷值汽油，并能大幅度提高燃油经济性，同时给出满意的动力指标。
本发明的构成分三个部份，即偏置于排气阀下的椭圆直桶形紧凑燃烧室;两个朝向排气阀又倾斜一定角度的喷气通道和对燃烧室内外喷水。为此，设有油水两个系统的单腔化油器。这三个部是不可分的组合构成，现结合附图加以说明。
对附图的说明图1 是具有高压缩比双喷紧凑快速燃烧室的缸盖的平面及纵剖面示意图;
图2 是具有油与水两个系统的单腔化油器示意图。
可见，本发明中的燃烧室〔1〕位于排气阀〔2〕之下，是一个紧凑的椭圆直桶形的空间，它的几何中心相对排气阀的中心却又向气缸外沿偏离一个距离，这样的布置是为了使进排气阀之间的“鼻梁”有足够的宽度。火花塞〔6〕紧靠着排气阀以保证有较好的着火性能。进气阀〔3〕的平面是与缸盖〔9〕的底平面齐平的，因此余隙容积的垂直高度大致上就是缸垫的厚度;其挤气面积大致就是除燃烧室椭圆面积以外的所有面积，这就保证了有足够的挤气扰流和边缘的冷却效应。
此外，本发明的燃烧室〔1〕还设置有两个喷气通道，分别位于燃烧室〔1〕的火花塞〔6〕一侧和相对的另一侧的挤气面上，各有一个喷气通道〔5〕和〔4〕，它们的中心线均大致上通过排气阀〔2〕的中心，又倾斜一定角度而与工作容积相连通。这样设计是为了加强混合气的扰动，它不同于一般定向而有秩序的涡流，而是基于“分子碰撞理论”，可以增加分子碰撞的有效次数的一种急剧的紊流运动。这种扰动是在压缩冲程时混合气通过两个通道向燃烧室里以炽热的排气阀为目标进行喷射时形成的，它可促使混合气雾化和提高温度和压力，从而缩短燃烧的延迟期。必须指出，从试验得知，仅保留一个喷气通道〔4〕是不可取的，表现工作稳定性较差，这可能是由于来自火花塞对方的气流，易于吹灭火花塞的火核。在工作冲程中，喷气通道还能和火炬“Torch”燃烧室一样进行“火炬点火”。当火焰在高温高压下，逐步由火花塞向至远区域传布时，其中有一小部份则通过喷气通道〔4〕和〔5〕这个捷径以更高的燃烧速率抢先以“火炬”点燃边界区域来不及发生爆震而燃烧已经完毕。喷气构成是所谓“双喷”中的一喷。
本发明的第三个组成部份的一个方面是向燃烧室〔1〕外壁的关键部位定向喷射冷却水进行强制冷却，以消除炽热点和防止因局部过热而发生缸裂，同时可以显著提高机械辛烷值，有利于抗爆。为此在缸盖〔9〕的水套里设有两个喷水通道〔7〕和〔8〕，其中一股强劲的水流完全经通道〔7〕流过进排气阀间的“鼻梁”区域，然后才向上逸出;而另一股流经通道〔8〕的冷却水则用来专门冷却处在高温区的喷气通道〔4〕和火花塞至远地区典型的经常发生爆震区域的外壁。
本发明的第三个组成部份的另一个方面而是在上述基础上，使用了一个具有油〔A〕、水〔B〕两个系统，其结构基本相同而又各自独立的化油器〔10〕。油和水的平面靠浮子〔11〕及〔11′〕保持，配剂靠量孔〔13〕及〔13′〕控制。它们彼此有一定的比例，但各自的供给量又受化油器小喉管〔12〕处的真空度的调节。使油水根据工况需要混合一起进入燃烧室。另外，在供水系统中还装置了一个调节器〔15〕和控水阀〔16〕，使得供水管路仅在节气门〔17〕全开前后，即小喉管〔12〕处真空度接近于最大时才完全开启，使水道畅通。在其他较低的真空度下控水阀〔16〕是被调节器〔15〕的弹簧和阀杆顶死。
如所周知，节流阀〔17〕全开前后是发生爆震的典型工况。此时向混合气中喷水，一方面降低了进气温度，有利于提高充气效率，更主要的是降低缸盖的热负荷，有利于提高机械辛烷值，以减小爆震的倾向。这不同于以往在低压缩比汽油机上以节油为主要目的的喷水方案，它需要在大部份时刻都喷水，一方面节油，同时也降低了动力性，效果不明显。因此推广不大，另方面更没有为实现本发明而设计的(如图3)化油器及调控系统。
向燃烧室内外喷水构成所谓“双喷”中的又一喷。
作为本发明的最佳实施例为，在D×S＝100×115毫米，压缩比为10.5∶1的“高压缩比双喷紧凑快速燃烧室”铸铁单缸盖汽油机上，当燃用马达法80号(相当研究法87号)汽油时，与原浴盆燃烧室单缸盖在相同条件下对比，在前者动力性指标提高2%的情况下，最低比油耗可降低15%以上，达到180克/马力小时水平，排气温度各工况均可下降100℃左右，最高排气温度仅630℃;经用日本小野测器CB366燃烧分析仪测定，结果表明，90%的混合气在上死点后21度曲轴转角即可燃烧完毕，显示了很高的燃烧速率，故称之为快速燃烧系统。
权利要求
1.一种汽车汽油机用的顶置式的快速燃烧系统，包括一个紧凑的燃烧室，一个专用的化油器和一种专门的缸盖冷却水流设计，其特征在于，所述的燃烧室[1]偏置于排气阀[2]的下方，在燃烧室[1]的火花塞[6]一侧和相对的另一侧的挤气面上，各有一个喷气通道[4]和[5]，将燃烧室与工作容积相连通，在带有所述燃烧室[1]的缸盖[9]的水套内，设有二个喷水通道[7]和[8]，通道[7]穿过进排气阀间的“鼻梁”区域然后向上穿通，通道[8]对准喷气通道[4]，而所述的化油器[10]则具有油和水二个供给系统。
2.如权利要求
1所述的燃烧系统，其特征在于，其中的燃烧室〔1〕呈椭圆直桶形，喷气通管〔4〕和〔5〕的轴线倾斜一定角度并大致通过排气阀〔2〕的中心。
3.如权利要求
3所述的燃烧系统，其特征在于，所述的化油器〔10〕，有二个浮子〔11〕及〔11′〕和二个配剂量孔〔13〕和〔13′〕，彼此有一定比例，并同受化油器小喉管〔12〕处真空度的调节，供水系统中还装有调节器〔15〕及控水阀〔16〕，使供水管路仅在节气门全开前后，即小喉管〔12〕处真空度接近于最大时才畅通，而当真空度较低时，控水阀〔16〕则被调节器〔15〕的弹簧顶死。
专利摘要
高压缩比双喷快速燃烧系统，属于顶置式汽油机用的燃烧装置。它包括一个高压缩比紧凑的燃烧室〔1〕，在其火花塞〔6〕一侧和相对的另一侧剂气面上，各有一个喷气通道〔4〕和〔5〕，将燃烧室〔1〕与工作容积相通；一个具有油和水两个供给系统的化油器〔10〕；以及一个带有所述燃烧室〔1〕和两个定向冷却水喷水通道〔7〕和〔8〕的气缸盖。
文档编号F02B19/16GK85101967SQ85101967
公开日1986年9月3日 申请日期1985年4月1日
发明者杨济中 申请人:第二汽车制造厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan