CN112127991B - 侧置供油双碰壁导流型油气混合*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种侧置供油双碰壁导流型油气混合***，适用于对置式活塞发动机；燃烧室采用深坑型燃烧室，燃烧室供油侧所述燃烧室深坑之前的周围壁面上设有导向圆弧；将导向圆弧作为侧向壁面油束着壁点，多孔喷油器的孔径设计为保证从喷油孔喷出油束的***长度大于从喷油孔到侧向壁面油束着壁点的距离，使得喷出的燃油首先碰撞到导向圆弧，形成壁面射流剥离，然后向燃烧室深坑中心发生偏转，并且在碰撞前主要以液态存在；导向圆弧远离所述燃烧室深坑的一侧设置导流凹坑。使用本发明能够提高空间利用率，有效缓解二冲程发动机燃烧持续期短、燃烧不充分、排放污染高的弊端，使油气在缸内快速形成易燃混合气，实现快速燃烧。

Description

侧置供油双碰壁导流型油气混合***
技术领域
本发明涉及一种油气混合装置技术领域，尤其涉及一种侧置供油双碰壁导流型油气混合***。
背景技术
随着全球各国纷纷推进本国工业化发展建设，在极大促进本国经济迅速增长的同时，也给全球环境保护工作带来了巨大的挑战。国内外政策法规要求越来越严格，越来越多的呼声转向了新能源动力，使得燃油动力发动机被推到风口浪尖上，然而新能源目前仍然存在很多技术难题是短时间难以攻克的，而传统动力技术还没有到无路可走的地步，发动机会向更小型化、更轻量化、更高比功率的趋势发展。对置式活塞发动机可以利用对置式结构布置，增加发动机的缸数及排量，并利用结构对称的特点以及发动机的工作参数匹配设计，有效抵消发动机不平衡激振力，达到提高功率，降低噪声的目的。并且换气结构简单，省略了繁杂的配气结构，结构紧凑，使用灵活。在未来的发动机，尤其特种机构发动机的发展具有重大的现实意义。
但正是因为对置式活塞发动机是二冲程发动机，导致燃料在缸内的燃烧时间短，大量未燃和不完全燃烧的燃汽直接排出，造成燃油消耗量大以及污染环境。为解决这个难题，最有效的办法之一是提高燃烧速度。目前主要使用的方法有：采用紧凑型燃烧室，以提高压缩比来加快燃气的燃烧速度；优化喷油策略，采用燃油喷射定时与分段喷射技术，优化喷孔直径等；优化配气方式，加快油气混合。然而，压缩比增大使发动机要承受更高的压力，要求更高的发动机的铸造工艺，对发动机各元件的要求都相应的提高需要强化原先轻便的结构，如果选择高压喷射方式，由于添加高压油泵、传感器、电池等装置，成本高难以商业化推广应用，失去二冲程的优势。在设计有增加发动机排量需求时，因拓宽燃烧室内部空间时则需要将燃烧室由缩口型转换为敞口型来增加内部空间，这将会导致燃烧室内部的挤流变弱，这时仅通过高压喷射方式的方式收效甚微。
优化配气方式，加快油气混合是影响柴油机燃烧最主要的因素，混合气的形成又是由燃油喷射、气流特性、缸内湍流以及雾化特性来决定，因此，通过燃烧室与喷油嘴配合，使缸内形成较强的空气旋流，改善燃油雾化混合的效果是有效的手段。但目前的研究主要是单方面改造燃烧室形状或者改善喷油策略等入手，所达到的效果不是很明显，因此，亟需一种新油气混合***来进行优化混合过程，提高空气利用率，促进油气混合进而加快燃烧速率。
发明内容
有鉴于此，本发明为对置式活塞发动机提供一种侧置供油双碰壁导流型油气混合***，能够提高空间利用率，同时有效缓解二冲程发动机燃烧持续期短、燃烧不充分、排放污染高的弊端，使油气在缸内快速形成易燃混合气，实现快速燃烧。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种侧置供油双碰壁导流型油气混合***，适用于对置式活塞发动机；该***包括燃烧室与侧置于燃烧室旁的多孔喷油器，所述燃烧室采用深坑型燃烧室；燃烧室供油侧所述燃烧室深坑之前的周围壁面上设有导向圆弧；将导向圆弧作为侧向壁面油束着壁点，多孔喷油器的孔径设计为保证从喷油孔喷出油束的***长度大于从喷油孔到侧向壁面油束着壁点的距离，使得喷出的燃油首先碰撞到导向圆弧，形成壁面射流剥离，然后向燃烧室深坑中心发生偏转，并且在碰撞前主要以液态存在；
导向圆弧远离所述燃烧室深坑的一侧设置导流凹坑，燃油喷射到导向圆弧上后，一部分的燃油在撞壁后逆喷射方向流动，经过导流凹坑后，在喷射后方形成涡流。
优选地，所述油气混合***仅在燃烧室的一侧设置多孔喷油器、导向圆弧和导流凹坑。
有益效果：
(1)由于侧向油束在撞壁前仍为液态，因此不能在撞壁前着火。即使在燃油喷射结束前燃烧室内已经出现了着火区域，燃油仍然要在撞击并从壁面脱离后在燃烧室的凹坑中参与燃烧，提高空气利用率，实现油气的充分混合，从而避免了“火包油”现象，有效地降低了燃油消耗率，提高了发动机的经济性。
(2)燃油从侧向喷孔喷出后再次与导向圆弧碰壁后，降低燃油粒子的动能，使之不能到达凹坑壁面，从而很好的避免与燃烧室凹坑壁面的接触，减少了壁面油膜的产生，有利于提高发动机在转速较高时的工作性能。
(3)由于导流凹坑的存在，在喷射后方形成涡流，进一步提高了空气的利用率，促进油气混合。
(4)本发明因为增加了导向圆弧和导流凹坑，使得性能得以提升，因此无需两个喷油器，从而减少了空间占用，提高空间利用率，有利于小型化设计。
此油气混合***也适用于大排量的具有高压喷射装置的发动机。
附图说明
图1为本发明侧置供油双碰壁导流型油气混合图。
图2为本发明燃油从多孔喷油嘴喷出后的燃油分布示意图(活塞运动方向侧视图)。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种侧置供油双碰壁导流型油气混合***，适用于对置式活塞发动机。如图1所示，该***包括燃烧室与侧置于燃烧室旁的多孔喷油器6。由于是对置式活塞，上下两个活塞结构相同，因此在图中主要以下侧燃烧室进行标注。图中的箭头为油气流动方向。燃烧室由上侧活塞体1与下侧活塞体顶部的共有空间构成。燃烧室为对置式燃烧室，形状为广义上的深坑型燃烧室。
多孔喷油器6侧置于燃烧室一侧，在本实施例中侧置于对置式活塞左侧的中心线上。燃油由多孔喷油器6的喷孔喷出后，大致呈图2分布所示。由图1根据箭头方向可以看出燃油在整个燃烧室的流动情况，经历了2个主要的促进油气混合的过程，其中燃油从侧孔中喷出到上、下两侧燃烧室时是对称分布。本发明因为增加了下文所述的导向圆弧3和导流凹坑5，使得性能得以提升，因此无需两个喷油器，从而减少了空间占用，有利于小型化设计。当然，在实际中，在本发明的结构上采用两个喷油器也是可以的，那么导向圆弧3和导流凹坑5也要与喷油器成对出现。
燃烧室供油侧周围壁面上设有导向圆弧3，导向圆弧3的作用是作为侧向壁面油束着壁点，经过喷油孔喷出的燃油在碰撞到侧向壁面油束着壁点(即导向圆弧3)后，形成壁面射流剥离，然后向燃烧室深坑4中心发生偏转，这样使燃油分布更加均匀。
当导向圆弧3作为侧向壁面油束着壁点时，需要对多孔喷油器6的孔径进行设计，从而保证从喷油孔喷出油束的***长度大于从喷油孔到侧向壁面油束着壁点的距离，使侧向油束在撞壁前主要是以液态存在。这可以使燃油在撞壁前不能着火，即使在燃油喷射结束前燃烧室内已出现部分着火后，燃油仍然要在撞击到导向圆弧上，避免了着火区域内有未雾化燃油现象的出现，有助于降低燃油消耗率，提高发动机的经济性。由于侧向较大的喷油孔会产生直径较大的喷雾油粒，这将延迟油粒的雾化从而推迟着火点的出现，有利于在着火前将燃油全部喷入缸内，从而有利于燃油与空气的混合，也可以减少排放到环境的未燃和不完全燃烧污染物。
燃油撞击到导向圆弧3从壁面脱落后，发生二次喷射，向远离壁面的燃烧室深坑4中发生偏转。二次喷射形成的喷注能从两面卷吸空气，大大增加了燃油与空气的接触面积，使燃油分布更加均匀，燃气混合更加均匀。导向圆弧3的设置使得所有侧向喷雾都在撞壁后从导向圆弧处的壁面剥离，减少了导向圆弧上方壁面油膜的形成量，并且燃油在经过与一次与导向圆弧的撞击后，动能减小，从而很好的避免与深坑壁面的接触，减少了避免油膜的产生，有利于提高发动机在转速较高时的工作性能。
导向圆弧3远离所述燃烧室深坑4的一侧设置导流凹坑5。燃油喷射到导向圆弧3上后，一小部分的燃油在撞壁后逆喷射方向流动，经过导流弧形凹坑5后，在喷射后方形成一个小涡流，进一步提高了空气的利用率，促进油气混合。
本发明提供的侧置供油双碰壁导流型油气混合***可以有效提高燃烧室内空气利用率，在缸内快速形成易燃混合气，实现快速燃烧。同时此油气混合***也适用于大排量的具有高压喷射装置的发动机。
以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和技术方案，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种侧置供油双碰壁导流型油气混合***，适用于对置式活塞发动机；该***包括燃烧室与侧置于燃烧室旁的多孔喷油器（6），所述燃烧室采用深坑型燃烧室；其特征在于，在燃烧室供油侧的燃烧室深坑（4）之前的周围壁面上设有导向圆弧（3）；将导向圆弧（3）作为侧向壁面油束着壁点，多孔喷油器（6）的孔径设计为保证从喷油孔喷出油束的***长度大于从喷油孔到侧向壁面油束着壁点的距离，使得喷出的燃油首先碰撞到导向圆弧（3），形成壁面射流剥离，然后向燃烧室深坑（4）中心发生偏转，并且在碰撞前主要以液态存在；
导向圆弧（3）远离所述燃烧室深坑（4）的一侧设置导流凹坑（5），燃油喷射到导向圆弧（3）上后，一部分的燃油在撞壁后逆喷射方向流动，经过导流凹坑（5）后，在喷射后方形成涡流；
所述油气混合***仅在燃烧室的一侧设置多孔喷油器（6）、导向圆弧（3）和导流凹坑（5）。
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