[其他]一种柴油发动机的设计与结构

说明书

本发明涉及一种采用Ｗ燃烧室直喷式燃烧系统的发动机的设计和结构。按照本发明的设计与结构制造的发动机具有全新的缸盖结构布置，最佳的燃烧室尺寸，进、排气道匹配特性和高次方配气凸轮、供油系统以及高耐磨、符合工作要求的型线的活塞等结构特点。按照本发明的设计和结构制造的发动机，不仅可以克服一般发动机的冲床、发动机过热影响寿命等缺点；还具有性能指标高、油耗低、排放烟度低、振动噪声小、结构牢固，使用可靠等先进性能。

本发明涉及一种采用w燃烧室直喷式燃烧系统的柴油机，适合于做汽车或其他设备的动力。

老型发动机多采用“M”型燃烧室，但“M”型燃烧室存在着热效率低、低速性能差，低负荷时燃烧不好、排烟大、热负荷大等许多缺点。本发明是在能提高发动机性能的“W”型燃烧室直喷式燃烧系统的基本结构上采取了一系列措施设计出的新型结构的发动机。现在一般的“W”燃烧室发动机（例如国产130，120系列）由于活塞型线不理想，缸床密封不好，缸盖进排气门位置布置不合理等一系列问题，因此存在发动机油耗高，出力低，燥声大，排烟大等缺点。本发明以提高发动机出力。降低油耗为出发点采取了改善活塞型线，重新设计安排进，排气门的位置与气门尺寸等一系列措施从而使本发明设计的发动机具有先进的性能指标。

下面将结合附图对本发明的设计与结构加以说明：

图1 进排气门在缸盖上的布置图

图2 缸盖螺钉布置图

1.本发明的设计与结构布置从缸盖上进、排气门、喷油咀座相对位置的确定开始，考虑到进气喉口的空气流速不宜太高，否则就会加大阻力而影响性能，故选取进气道喉口处平均流速为71.8米/秒，进气喉口直径为50mm。进气门直径为57mm。排气喉口的空气流速可以适当高些，因此将排气喉口处平均流速选为91.7米/秒，排气喉口直径为44mm，排气门直径为50.5。进、排气门尺寸选定后，从热负荷和可靠性出发，将喷油咀座孔布置在离缸心9mm处，气门布置如图1所示，倾角不大于20度。缸盖螺栓数目与位置是保证发动机结构可靠、不发生冲床的重要因素之一，本发明将缸盖螺栓设计为8只（每缸），并且相对缸心根据尺寸允许实现基本均匀布置（图2）通过加大缸盖进排气组孔间宽度的鼻梁设计，减薄高温处火力面厚度，喷油咀处镶入铜套，这些增加热三角区水夹层空间，使热负荷区温度下降到允许范围的措施，是本发明的特征之一。

2.燃烧室的尺寸设计直接影响发动机性能和活塞热负荷，不同燃烧室有不同的供油匹配关系。本发明将燃烧室直径D与深度H之比设计为一个恰当的值，即2.5。缸径与燃烧室直径比为1.733。燃烧室口至活塞顶边缘最小距离本发明设计为20mm，否则易造成结焦和热负荷过高问题。

燃烧室口处的圆角不宜过大，过大会引起排气冒烟，过小易造成裂纹，本发明中设计为2mm。

燃烧室与喷油咀的相对位置，横向偏移量不应过大，而纵向两个中心重合。这样，本发明的设计中实现了四条油线长度基本相同。

3.进、排气道的设计结构要与燃烧室相配，直喷式进气道宜与中、低涡流比进气道相配，为此，要根据供油系统的喷射压力而定。本发明所设计的进气道是中旋流气道。进、排气道采用高流量系数结构，具体参数是：

涡流比Ra为2.08

理论充气系数在发动机转速为2000转/分时是0.88

气缸涡流强度Nc为4368转/分

4.凸轮设计的好坏直接影响发动机的高、低速时的性能和可靠性。本发明设计了等加速-等速过渡段的高次方凸轮，其进气凸轮升程为8.533mm，型线的最高幂次为34次方。排气凸轮升程为8.3mm，型线最高幂次24次方。凸轮型线的上升、下降段两面对称。凸轮丰满系数达0.57。

5.供油系统的设计：因W燃烧系统要求较高的喷油率、喷油持续角不致太大。故本发明设计柱塞直径取11.5mm时，升程为10mm时，几何喷油角为4～5.5度，喷油持续角小于25度。喷油咀的四个喷孔直径为0.37mm，燃油流出直线速度为256～334米/秒（在发动机转速为2200转/分时），如此供油系统参数，可达到发动机油耗低、排烟小的目的。