专利名称：一种内燃机的喷油方法
技术领域：
本发明是一种适用于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一种喷油方法。
由本人作为唯一发明人的“柴油机用三叠式喷油器”现刚刚通过中国专利局的初审，尚未正式公布，其专利申请号为95113051·X。该发明虽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保持其原有优点，但未涉及交替或同时使用两种燃料以提高发动机动力性能的方法。
本发明的任务是提供一种喷油方法，该方法不仅在使用一种燃料时能够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，而且能够交替或同时使用两种性质不同的燃料以大大提高发动机的动力性能。
本发明由三个部分即三个子方案组成，实际使用时，同时或单独使用这三个部分可获得不同的效果。1、本发明采用两个喷油器。一个喷油器沿着顺气流方向喷油以形成油膜喷射，另一个喷油器沿着与空气流成大夹角的方向喷油以形成空间雾化喷射，两个喷油方向均为主喷油方向；同时，本发明又采用常规控制技术控制两个喷油器的开闭顺序和时间，使燃油在滞燃期以油膜喷射为主，在缓燃期以空间雾化喷射为主，通过两个主喷油方向的交替喷射以形成理想的燃烧工况。2、在喷油泵的后面安装换向阀以控制和选择吸入喷油泵内的燃油种类。3、使用同步联动的双泵供油，一个泵将柴油供向油膜喷油器，另一个泵将汽油供向空间雾化喷油器，如此，便可同时使用柴油和汽油了。2、3两个子方案必须与子方案1联用。
如上所述，本发明包括三个子方案。1、在第一子方案中，滞燃期内的油膜喷射降低了最大爆发压力和压力增长率，有利于降噪减污和采用增压技术；缓燃期内的空间雾化喷射则使得发动机具有良好的加速性能。即不会因油膜相对混合气的生成速度显得过厚而影响发动机的加速性能；起动时可采用空间雾化喷射以改善起动性能。2、当将第一子方案与第二子方案结合使用时，可以使机动车辆在崎岖的路面行驶时使用加速性能良好的汽油，而在人口稠密的地区则使用燃烧较慢的柴油以降低噪音。3、当将第一子方案与第三子方案结合使用时，油膜喷油器中喷出的是柴油，其作用与第一子方案所述相同；在缓燃期内，空间雾化喷油器中喷出的是蒸发性好、火焰传播速度快、过量空气系数α小的汽油，而内燃机的功率与过量空气系数α成反比，所以，除有第一子方案所述的优点外，还可进一步改善发动机的动力性能。下面结合附图加以说明。
图1为第一子方案与第二子方案结合后构成的复合方案。如图，F为柴油箱，f为汽油箱；E为电控换向阀，可由操纵人员控制选择燃油是来自柴油箱F还是汽油箱f；D为喷油泵；B、b均为电控换向阀，由包括传感器、计算机在内的控制电路控制，可根据发动机的转速和燃油的种类控制油膜喷油器A和空间雾化喷油器a的开闭次序和时间，使滞燃期内以油膜喷油器A的喷射为主，缓燃期以空间雾化喷油器a的喷射为主。起动时可以空间雾化喷油器a的喷射为主以改善起动性能。
图2为第一子方案与第三子方案结合构成的复合方案，如图，F为柴油箱；E、e为溢流阀，用于将所在油路因被关闭而产生的多余高压油泄回油箱；D、d为同步的两个喷油泵；B、b为机械联动换向阀，可随发动机转速的变化控制油膜喷油器A和空间雾化喷油器a的喷油次序及喷油时间。机械联动换向阀的工作原理将在下面的图4中加以详述。
图3与图2的原理完全一样，只是用电控换向阀代替了机械联动换向阀。如图所示，F为柴油箱，f为汽油箱；E、e为溢流阀；D、d为喷油泵；B、b为电控换向阀，在由传感器、计算机组成的控制电路的控制下，可根据发动机的转速控制油膜喷油器A和空间雾化喷油器a的喷油次序与喷油时间。
图4是图2所示机械联动换向阀的结构原理图。该阀由阀芯1，阀体2，螺塞3，调节杆4组成，构成两个工作系统。阀芯圆柱面B1，油室B2，油槽B3构成一个系统，使来自喷油泵D的柴油经油室B2和供油始点不变而供油终点可变的油槽B3，流向油膜喷油器A；阀芯圆柱面b1，油室b2，油槽b3构成另一个系统，使来自喷油泵d的汽油经油室b2和供油始点可变、供油终点不变的油槽b3，流向空间雾化喷油器a。该阀的阀芯1与喷油泵D、d的柱塞以机械方式并联，随喷油泵柱塞一起上下同步运动。调节杆4与发动机上一个独立的离心式调节器相连，随发动机转速的变化而被带着左右转动以改变阀芯1上油槽B3和b3接通喷油器A与a的时间。图4所示阀芯位于最低位置，此时内燃机转速为零。在供油开始时，油槽B3是与油膜喷油器A接通的，随着供油过程的进行，阀芯向上运动，其圆柱表面B1切断通向油膜喷油器A的燃油供给；同时，原本断开油室b2与空间雾化喷油器a之间油路的阀芯圆柱表面b1已走完其行程，油槽b3将油室b2与空间雾化喷油器a接通，使其喷油。从B3供油开始到B1切断通向A的油路这段行程对应于滞燃期。当发动机转速升高时，调节杆4在发动机上一个独立的离心式调节器的带动下转动，增大油槽B3接通油膜喷油器A的行程，减小油槽b3接通空间雾化喷油器a的行程，从而增加油膜喷射油量，减少空间雾化喷射油量。当阀芯转动时，两个油槽各控制的喷油行程的增减方向相反，总供油量基本不变。总供油量只跟油泵供油时间的长短有关，与每个油槽的独立供油行程无直接关系。由图4可见，当油来自同一个泵，即当油室B2和b2由一根油管供给同一种燃油时，油膜喷油器A，空间雾化喷油器a，与机械联动换向阀一起实际上是一个机械控制型的三叠式喷油器。
下面再举两个例子加以说明。作为火车头的内燃机车，若选择第一子方案和第二子方案结合构成的图1所示方案，在人口密集的城市、车站可使用柴油为燃料以降低噪音，如驶入人口稀少，坡道较陡的山区，又可以控制电控换向阀E换向，使燃油来自汽油箱f。相对于高速柴油机来说，汽油机的过量空气系数要小25％以上，因此，火车内燃机车在使用汽油时可使发动机的功率增大25％以上，足以克服山区的坡道，而不必在某些情况下使用两台机车。此外，通常船用柴油机的转速较低，滞燃期内喷入的燃油少于总油量的30％，过量空气系数比汽油机高67％以上，所以船用柴油机若选用第一子方案和第三子方案结合形成的图2或图3所示方案，在缓燃期内喷入更多的汽油，可使发动机的功率比单纯使用柴油大约47％以上。由此可以看出，图1、图2、图3中所示方案虽然比较复杂，但用在内燃机车或者万吨巨轮这种使用大功率柴油机的场合还是值得的。至于仅使用一种燃油的三叠式喷油器，不管是液控、电控、还是机械控制型，都更适宜于中小功率柴油机。
权利要求
1.本发明是一种适用于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喷油方法，其特征是有两个主喷油方向，一个是顺气流的油膜喷油方向，一个是与气流成大夹角的空间雾化喷油方向；采用控制技术以控制两个喷油方向的喷油次序、时间及喷射燃油的种类。
2.如权利要求1所述喷油方法中使用的一种离心式机械联动换向阀，其特征是该换向阀芯是与发动机喷油泵柱塞以机械联结成同步运动机构的，有两个独立的油槽；通向油膜喷油方向的油槽被做成供油始点不变而供油终点可变的形状，通向空间雾化喷油方向的油槽被做成供油始点可变而供油终点不变的形状；当发动机上的一个独立的离心式调节器使阀芯转动时，两个油槽各控制的喷油行程向相反的方向变化，使两个油槽的总供油量基本不变，即总供油量只跟油泵供油时间长短有关，与每个油槽的独立供油行程无直接关系。
全文摘要
本发明是一种适用于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喷油方法，不但能保持球形燃烧室柴油机及其衍生机型的优点和克服其缺点，还能进一步利用球形燃烧室柴油机的多燃料特性，以在某些场合下使发动机的功率提高20％到40％以上。
文档编号F02M45/08GK1150994SQ9611759
公开日1997年6月4日 申请日期1996年6月26日 优先权日1996年6月26日
发明者金剑 申请人:金剑