一种大缸径高速柴油机的燃烧系统及柴油机

本发明涉及柴油机，特别涉及一种喷油器、一种大缸径高速柴油机的燃烧系统以及一种大缸径高速柴油机。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提出了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

2、大缸径柴油机具有功率密度大、可靠性好和综合成本低等特点，在过去很长一段时间，被广泛应用于船舶动力或大功率的工程机械。

3、但是，发明人发现，传统大缸径柴油机也存在燃烧速度慢和转速低等问题，由此造成同等缸径下柴油机功率较低，伴随市场需求增加，大缸径柴油机急需提高转速，以提升其功率，但大缸径高速柴油机转速较高时，燃烧循环时间短，缸内燃烧更加不充分，能耗和污染问题严重。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种大缸径高速柴油机的燃烧系统及柴油机，优化了喷油器结构，设计了合理的燃烧室结构，加速了油气混合，使油气混合气快速进入燃烧室并在燃烧室形成漩涡运动，加快了燃烧过程，提高了热效率，能够适应大缸径柴油机的高速化要求。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提出了一种喷油器。

4、一种喷油器，包括：喷油器本体，所述喷油器本体的喷油孔内壁上开有多条仿生结构沟槽，以使得喷油孔喷出的油束呈圆锥螺旋状。

5、作为本发明第一方面进一步的限定，各条仿生结构沟槽沿喷油孔的圆周等间隔均匀布置。

6、作为本发明第一方面进一步优选的，仿生结构沟槽的数量为四条，相邻的仿生结构沟槽间隔90°。

7、作为本发明第一方面进一步优选的，喷油孔的数量范围为四个～八个，喷油孔的直径大于设定阈值。

8、作为本发明第一方面进一步优选的，喷油孔数量为四个时，各个喷油孔夹角分别为75°、90°、120°和135°。

9、作为本发明第一方面进一步优选的，仿生结构沟槽呈不等螺距圆柱螺旋形，x＝0.4cos2πt，y＝0.4sin2πt，z＝0.72t1.5，t为无量纲数，t∈[0,12]，不等螺距圆柱螺旋形沟槽上任意一点的螺距为p，p＝1.2e36.8zcos(4z)，单位为mm。

10、第二方面，本发明提出了一种大缸径高速柴油机的燃烧系统。

11、一种大缸径高速柴油机的燃烧系统，包括燃烧室以及本发明第一方面所述的喷油器，喷油器包括多个喷油孔；

12、燃烧室的内腔主体呈ω型，ω型燃烧室的每个凹坑的内壁上均开设有三个半椭圆形圆周坡口，各个喷油孔的夹角均不相同，各喷油孔沿喷油器轴线周向非均匀分布。

13、作为本发明第二方面进一步的限定，同一个凹坑内的三个半椭圆形圆周坡口的长轴共线，共线的直线与水平线呈设定夹角。

14、作为本发明第二方面进一步优选的，三个半椭圆形圆周坡口分别为坡口一、坡口二和坡口三，坡口一、坡口二和坡口三的长轴长度不同，以坡口一的长轴为x轴，坡口一的短轴为y轴构建直角坐标系；

15、坡口一的半椭圆形的方程为：

16、坡口二的半椭圆形的方程为：

17、坡口三的半椭圆形的方程为：

18、第三方面，本发明提出了一种大缸径高速柴油机，包括本发明第一方面所述的喷油器；或者，包括本发明第二方面所述的大缸径高速柴油机的燃烧系统。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1、本发明采用刻有仿生结构沟槽的大直径喷油孔，使喷油器喷出的油束呈圆锥螺旋状，刻有仿生沟槽的喷油孔使喷油器喷出的燃油喷雾在燃烧室内产生规则的旋转运动，与燃烧室内空气的涡流协同运动，提高了可燃混合油气的形成速度和质量，加快了燃烧速度，使柴油机的动力性和燃料使用经济性等得到改善。

21、2、本发明采用多波浪形燃烧室结构，多波浪形燃烧室通过凹坑中心的凸起修正了中心区域气流运动很弱的缺陷，同时三道半椭圆形圆周坡口适应螺旋形油束，使喷油器喷出的油雾不易大量附着在燃烧室腔体内，并且进来的燃油和空气可以一起在燃烧室中形成涡流，使燃烧室更容易形成均匀的混合气，加快了燃烧过程，提高了热效率。

22、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种喷油器，其特征在于，

2.如权利要求1所述的喷油器，其特征在于，

3.如权利要求1所述的喷油器，其特征在于，

4.如权利要求1所述的喷油器，其特征在于，

5.如权利要求4所述的喷油器，其特征在于，

6.如权利要求1-5任一项所述的喷油器，其特征在于，

7.一种大缸径高速柴油机的燃烧系统，其特征在于，

8.如权利要求7所述的大缸径高速柴油机的燃烧系统，其特征在于，

9.如权利要求7或8所述的大缸径高速柴油机的燃烧系统，其特征在于，

10.一种大缸径高速柴油机，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的喷油器；或者，包括权利要求7-9任一项所述的大缸径高速柴油机的燃烧系统。

技术总结本发明提出了一种大缸径高速柴油机的燃烧系统及柴油机，包括燃烧室以及喷油器，喷油器包括多个喷油孔，喷油器本体的喷油孔内壁上开有多条仿生结构沟槽，以使得喷油孔喷出的油束呈圆锥螺旋状；燃烧室的内腔主体呈ω型，ω型燃烧室的每个凹坑的内壁上均开设有三个半椭圆形圆周坡口；本发明优化了喷油器结构，设计了合理的燃烧室结构，加速了油气混合，使油气混合气快速进入燃烧室并在燃烧室形成漩涡运动，加快了燃烧过程，提高了热效率，能够适应大缸径柴油机的高速化要求。技术研发人员：闫伟,孙潘,李国祥,任艳鹏,王令金,李丹受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9