專利名稱：缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，特指一種缸內(nèi)直噴滅然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著新世紀(jì)的到來，人類面臨著經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，改變能源的生產(chǎn)和消 費(fèi)方式，用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)利用天然氣等新能源，對建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，促進(jìn)社會經(jīng) 濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善以及擺脫對化石能源的依賴都具有重大意義。
天然氣以其價(jià)格便宜、排放污染低的突出優(yōu)點(diǎn)倍受人們的青睞，被認(rèn)為是最有潛力的發(fā) 動(dòng)機(jī)替代燃料。目前天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的主要工作方式有兩種一是利用柴油引燃天然氣均質(zhì)混合 氣的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，二是火花點(diǎn)火的均質(zhì)混合氣的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。第一種方式需要兩套燃料 供給系統(tǒng)并且低負(fù)荷時(shí)HC排放高；火花點(diǎn)火的均質(zhì)混合氣天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)CNG已經(jīng)與空 氣均勻混合，屮于進(jìn)氣空氣量減少，輸出功率下降，單點(diǎn)著火火焰?zhèn)鞑ミ^程緩慢，低、中負(fù) 荷時(shí)熱效率低，稀燃能力差。雖然采用高能點(diǎn)火系統(tǒng)可以一定程度提高稀燃極限，但效果有 限。1994年三菱汽車公司開發(fā)了缸內(nèi)直接噴射汽油機(jī)，采用縱向氣道在缸內(nèi)形成強(qiáng)烈的滾流， 火花塞周圍形成濃混合氣，火花塞至燃燒室空間形成由濃至稀的混合氣分層現(xiàn)象，可以降低 20%的燃油消耗和提高6%-8%的最大轉(zhuǎn)矩，然而，由于燃料分層，濃混合氣區(qū)燃燒仍然存在著 碳煙排放問題。
目前，國內(nèi)外已丌展了直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性和不同噴射時(shí)刻下缸內(nèi)直噴大然氣燃 燒特性的研究。形成了有關(guān)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣系統(tǒng)等方面的實(shí)用新型、實(shí)用新型和外 觀設(shè)計(jì)專利，但有關(guān)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的專利很少，只有公開號為CN2559802的"燃 氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的改進(jìn)"這一實(shí)用新型專利，其特征是在機(jī)體與氣缸蓋之間加設(shè)一個(gè)擴(kuò)容塊， 這個(gè)擴(kuò)容塊上的燃燒室、冷卻道、油道和固定孔分別與機(jī)體上的燃燒室、冷卻道、油道及固 定孔對應(yīng)連通且?guī)缀纬叽缦嗤?。該改進(jìn)的結(jié)構(gòu)實(shí)際上等于加長了機(jī)體尺寸和增加了燃燒室的 容積，不用縮短活塞尺寸也可達(dá)到燃燒室擴(kuò)容、減小壓縮比的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，由于采用直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了火花塞附近較濃混合氣的分層燃燒和可靠的 點(diǎn)火燃燒，采用普通火花塞時(shí)也可確保在稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能可靠點(diǎn)火燃燒,大幅度提高發(fā)動(dòng) 機(jī)中低負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，排放低，實(shí)現(xiàn)了天然氣噴射、空氣運(yùn)動(dòng)和燃燒室形狀三者 間的良好匹配，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。
一種缸內(nèi)直噴大然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，包括活塞、氣缸蓋、氣缸體、 進(jìn)氣門和排氣門，其特征在于活塞頂面設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流凹坑，大然氣噴嘴部分安裝在氣缸蓋 上，靠近導(dǎo)流凹坑的曲率半徑較大部分；火花塞也安裝在氣缸蓋上，位置與天然氣噴嘴相對， 火花塞靠近導(dǎo)流凹坑曲率半徑較小的部分。
上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于燃燒室容 積包括活塞頂面導(dǎo)流凹坑的容積和余隙容積，活塞頂面導(dǎo)流凹坑的容積占整個(gè)燃燒室總?cè)莘e 的60°/。 70%。
上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于燃燒室凹
坑的曲率半徑最大部分的深度為2-6mm范圍，曲率半徑最小部分的深度為12-18 mm范圍。
上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于天然氣噴 嘴部分以與氣缸蓋底面成30 40°的角度斜置安裝在氣缸蓋上。
上述的一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于火花塞的 電極伸進(jìn)燃燒室里的距離為3 6mm。
當(dāng)天然氣噴嘴噴射時(shí)，與活塞頂上導(dǎo)流凹坑相配合，利用氣休壓縮擠流運(yùn)動(dòng)，使分布在 火花塞附近的天然氣混合氣濃度較高，遠(yuǎn)離火花塞附近的天然氣混合氣濃度較低，實(shí)現(xiàn)分層 效果，采用普通火花塞時(shí)也可確保在稀薄燃燒吋發(fā)動(dòng)機(jī)能可靠點(diǎn)火燃燒,大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)中 低負(fù)荷時(shí)的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，排放低。本實(shí)用新型采用傳統(tǒng)的每缸二氣門機(jī)構(gòu)，在活塞頂部 設(shè)計(jì)導(dǎo)流凹坑的曲率半徑較小部分靠近天然氣噴嘴部分，稀薄燃燒時(shí)與噴射時(shí)間相配合，利 用其導(dǎo)流作用及氣體壓縮擠流運(yùn)動(dòng)使火花塞附近行成較濃可燃混合氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)可靠點(diǎn)火和 燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率高，動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性好,排放低。天然氣主要成分為甲烷CH^，來源豐 富，成本較低，加強(qiáng)其利用可減少環(huán)境的污染，還可減少對石油資源的依賴，是一種清潔能 源，節(jié)能環(huán)保。


圖l燃燒系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 圖2火花塞和噴油嘴示意圖 圖3活塞頂面
1火花塞2進(jìn)氣門3天然氣(CNG)噴嘴4氣缸體5活塞6氣缸蓋7排氣門8導(dǎo) 流凹坑
具體實(shí)施方式
如圖1， 一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，包括活塞5、氣缸蓋6、 氣缸體4、進(jìn)氣門2和排氣門7，活塞5頂面設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流凹坑8，天然氣噴嘴部分3安裝在 氣缸蓋6上，靠近導(dǎo)流凹坑8的曲率半徑較大部分；火花塞1也安裝在氣缸蓋6上，位置與 天然氣噴嘴3相對，火花塞1靠近導(dǎo)流凹坑8曲率半徑較小的部分。燃燒室容積包括活塞頂 面導(dǎo)流M坑8的容積和余隙容積，活塞頂面導(dǎo)流凹坑8的容積占整個(gè)燃燒室總?cè)莘e的60% 7()%。導(dǎo)流凹坑8的曲率半徑最大部分的深度為4mm范圍，曲率半徑最小部分的深度為15 mm 范圍。天然氣噴嘴部分3以與氣缸蓋6底面成35。的角度斜置安裝在氣缸蓋6上?；鸹ㄈ鹟 的電極伸進(jìn)燃燒室単的距離為4mm。
本實(shí)用新型在凸起的活塞頂部設(shè)計(jì)導(dǎo)流凹坑8，天然氣噴嘴對準(zhǔn)導(dǎo)流凹坑8的曲率半徑 較大部分，與噴射時(shí)間及活塞運(yùn)動(dòng)相配合,對噴束起到導(dǎo)流作用，與擠壓氣體流動(dòng)相配合，使火 花塞附近的天然氣濃渡較大，在稀薄燃燒時(shí)形成不均勻的分層混合氣，改善發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火性能和 燃燒性能，采用普通火花塞時(shí)也可確保在稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)能可靠點(diǎn)火燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，排放低。
權(quán)利要求1. 一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，包括活塞(5)、氣缸蓋(6)、氣缸體(4)、進(jìn)氣門(2)和排氣門(7)，其特征在于活塞(5)頂面設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流凹坑(8)，天然氣噴嘴(3)安裝在氣缸蓋(6)上，靠近導(dǎo)流凹坑(8)的曲率半徑較大部分；火花塞(1)也安裝在氣缸蓋(6)上，位置與天然氣噴嘴(3)相對，火花塞(1)靠近導(dǎo)流凹坑(8)曲率半徑較小的部分。
2、 如權(quán)利要求1所述的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于燃燒室容積包括活塞頂 面導(dǎo)流凹坑(8)的容積和余隙容積，活塞頂面導(dǎo)流凹坑(8)的容積占整個(gè)燃燒 室總?cè)莘e的60% 70%。
3、 如權(quán)利要求l所述的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于導(dǎo)流凹坑(8)的曲率半 徑最大部分的深度為2-6mm，曲率半徑最小部分的深度為12-18 mm。
4、 如權(quán)利要求l所述的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于天然氣噴嘴(3)以與氣缸蓋(6)底面成30 40。的角度斜置安裝在氣缸蓋(6)上。
5、 如權(quán)利要求l所述的燃燒室結(jié)構(gòu)，其特征在于火花塞(1)的電極伸進(jìn)燃燒室的距離為3 6mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，特指一種缸內(nèi)直噴天然氣二氣門發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄分層燃燒室結(jié)構(gòu)，其包括活塞、氣缸蓋、氣缸體、進(jìn)氣門和排氣門，其特征在于活塞頂面設(shè)有一個(gè)導(dǎo)流凹坑，天然氣噴嘴部分安裝在氣缸蓋上，靠近導(dǎo)流凹坑的曲率半徑較大部分；火花塞也安裝在氣缸蓋上，位置與天然氣噴嘴相對，火花塞靠近導(dǎo)流凹坑曲率半徑較小的部分。本實(shí)用新型在凸起的活塞頂部設(shè)計(jì)導(dǎo)流凹坑8，天然氣噴嘴對準(zhǔn)導(dǎo)流凹坑8的曲率半徑較大部分，與噴射時(shí)間及活塞運(yùn)動(dòng)相配合，對噴束起到導(dǎo)流作用，與擠壓氣體流動(dòng)相配合，使火花塞附近的天然氣濃渡較大，在稀薄燃燒時(shí)形成不均勻的分層混合氣，改善發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火性能和燃燒性能。
文檔編號F02B23/10GK201306206SQ20082021716
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者東 湯, 王子玉, 羅福強(qiáng) 申請人:江蘇大學(xué)