專利名稱：車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車用電控共軌柴油機(jī)燃燒裝置，即應(yīng)用于車用直噴柴油機(jī)的低排 放燃燒室。
技術(shù)背景柴油機(jī)與汽油機(jī)相比具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，越來越受到汽車廠商的青睞，在商 用車中占據(jù)了絕大部分市場，在轎車上的應(yīng)用也越來越廣泛，尤其是在歐洲，轎車采用柴油 機(jī)的比例不斷擴(kuò)大。隨著柴油機(jī)排放法規(guī)不斷加嚴(yán)，尤其是歐4、歐5排放法規(guī)實(shí)施后，滿足 低排放的新型柴油機(jī)研發(fā)必須進(jìn)行燃燒系統(tǒng)開發(fā)。柴油機(jī)燃燒狀況直接影響排放指標(biāo)，高 壓共軌柴油機(jī)采用多次噴射和高壓噴射是改善燃燒的重要策略之一，也是新型低排放、高 性能柴油機(jī)開發(fā)的核心工作之一。燃燒系統(tǒng)的開發(fā)涉及到噴油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和燃燒室等 多個系統(tǒng)的耦合開發(fā)和匹配。由于電控共軌噴油系統(tǒng)的噴射提前角、噴射壓力和噴射次數(shù) 等參數(shù)都可以靈活控制，進(jìn)氣系統(tǒng)的增壓壓力和溫度也可以合理控制，這為燃燒系統(tǒng)的開 發(fā)提供了重要基礎(chǔ)保障，但同時也對新型燃燒室的開發(fā)提出了更多的新的要求。燃燒室內(nèi) 的氣體流場分布直接影響混合氣的形成，尤其是在車用柴油機(jī)高速化后，原有燃燒室結(jié)構(gòu) 在進(jìn)氣渦流、擠流等方面不能滿足更高噴射壓力、更多噴射次數(shù)下的霧化效果，因此需要針 對新噴射系統(tǒng)和進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行燃燒室結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的提供一種結(jié)構(gòu)簡單，在燃燒室內(nèi)設(shè)有倒立圓錐面、底部中央有 圓錐凸臺，改善燃燒，降低氮氧化合物NOx和碳煙PM排放，為車用電控共軌柴油機(jī)燃燒系統(tǒng) 提供保障的燃燒室。本實(shí)用新型的目的所采用技術(shù)方案是，包括活塞的頂平面凹陷構(gòu)成燃燒室，其所 述的燃燒室口部向內(nèi)呈圓弧面A，圓弧面A下端相切倒立圓錐面上端，倒立圓錐面下端相切 外圓弧面上端外圓弧面下端相切內(nèi)圓弧面上端，內(nèi)圓弧面下端相切與頂平面平行的圓環(huán)平 面一端，圓環(huán)平面另一端相切圓弧面B下端，圓弧面B上端相切圓弧面C下端，圓弧面C上 端相切圓錐體面下端，圓錐體面上端相切與頂平面平行的圓平面。本實(shí)用新型，所述的倒立圓錐面的錐面與頂平面夾角α =60° 70°錐面長度 Ll = 2. 5mm 3. 5mm。本實(shí)用新型，所述圓錐體面的錐項角β = 125° 135°、錐面長度L3 = 5. 5mm 6. 5mm。本實(shí)用新型，所述的圓環(huán)平面的圓環(huán)寬度L2 = 3. 5mm 4. 5mm。本實(shí)用新型，所述的圓平面與頂平面之間距離L4 = 5. 5mm 6. 5mm。本實(shí)用新型，所述圓環(huán)平面與頂平面之間距離L5 = 16mm 18mm。本實(shí)用新型在原ω型燃燒室的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，將燃燒室圓周腰部的圓周方向設(shè)計 為倒立圓錐面，隨活塞下行，進(jìn)氣時該結(jié)構(gòu)利于在燃燒室內(nèi)核區(qū)逐漸形成一個沿壁面向下順時針發(fā)展的渦流，利于進(jìn)氣和混合，做功時，該結(jié)構(gòu)有利于燃燒室中的氣體向外流到環(huán)形空間，產(chǎn)生膨脹流動，從而有助于柴油機(jī)在膨脹過程中，將燃燒室內(nèi)的混合氣流出，使其進(jìn) 一步和氣缸內(nèi)的空氣混合燃燒，改善燃燒，尤其是在對共軌直噴柴油機(jī)采用多次噴射控制 過程中，該結(jié)構(gòu)有利于促進(jìn)對后噴的混合和霧化，降低碳煙PM排放。在燃燒室底部中央有一個較大的圓錐凸臺，高壓燃油噴射后，有少許燃油在此凸 臺上有適當(dāng)反彈，噴油初期燃油蒸汽有適當(dāng)反彈對抑制氮氧化合物NOx生成十分有效，燃燒 室在噴油結(jié)束后(15°C A)，在燃燒室內(nèi)部存在一個強(qiáng)烈的順時針渦團(tuán)，可加速碳煙PM的氧 化，該結(jié)構(gòu)配合多次噴射策略，可同時降低氮氧化合物NOx和碳煙PM的排放。

圖1為本實(shí)用新型局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1倒立圓錐面、圓錐體面、圓環(huán)平面和圓平面與頂平面距離部份設(shè)計尺寸 示意圖。圖中1-活塞 2-燃燒室 3-頂平面 4-圓弧面A 5_倒立圓錐面 6_外圓 弧面 7-內(nèi)圓弧面 8-圓環(huán)平面 9-圓弧面B 10-圓弧面C 11-圓錐體面 12-圓平 面 α = 60° 70° β = 125° 135° Ll = 2. 5mm 3. 5mmL2 = 3. 5mm 4. 5mm L3 = 5. 5mm 6. 5mm L4 = 5. 5mm 6. 5mm L5 = 16mm 18mm
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，包括活塞1的頂平面3凹陷構(gòu)成燃燒室2，其所述的燃燒室2 口 部向內(nèi)呈圓弧面A4，圓弧面A4下端相切倒立圓錐面5上端，倒立圓錐面5下端相切外圓弧 面6上端外圓弧面6下端相切內(nèi)圓弧面7上端，內(nèi)圓弧面7下端相切與頂平面3平行的圓 環(huán)平面8 一端，圓環(huán)平面8另一端相切圓弧面B9下端，圓弧面B9上端相切圓弧面ClO下 端，圓弧面ClO上端相切圓錐體面11下端，圓錐體面11上端相切與頂平面3平行的圓平面 12。所述的倒立圓錐面4的錐面與頂平面3夾角α =60° 70°錐面長度Ll = 2. 5mm 3. 5mm。所述圓錐體面11的錐項角β = 125° 135°、錐面長度L3 = 5. 5mm 6. 5mm。 所述的圓環(huán)平面8的圓環(huán)寬度L2 = 3. 5mm 4. 5mm。所述的圓平面12與頂平面3之間距 離L4 = 5. 5mm 6. 5mm。所述圓環(huán)平面8與頂平面3之間距離L5 = 16mm 18mm。
權(quán)利要求一種車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室，包括活塞(1)的頂平面(3)凹陷構(gòu)成燃燒室(2)，其特征在于所述的燃燒室(2)口部向內(nèi)呈圓弧面A(4)，圓弧面A(4)下端相切倒立圓錐面(5)上端，倒立圓錐面(5)下端相切外圓弧面(6)上端外圓弧面(6)下端相切內(nèi)圓弧面(7)上端，內(nèi)圓弧面(7)下端相切與頂平面(3)平行的圓環(huán)平面(8)一端，圓環(huán)平面(8)另一端相切圓弧面B(9)下端，圓弧面B(9)上端相切圓弧面C(10)下端，圓弧面C(10)上端相切圓錐體面(11)下端，圓錐體面(11)上端相切與頂平面(3)平行的圓平面(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室，其特征在于所述的 倒立圓錐面(4)的錐面與頂平面(3)夾角α =60° 70°、錐面長度Ll = 2. 5mm 3. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室，其特征在于所述圓 錐體面(11)的錐項角β = 125° 135°、錐面長度L3 = 5. 5mm 6. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室，其特征在于所述的 圓環(huán)平面(8)的圓環(huán)寬度L2 = 3. 5mm 4. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室，其特征在于所述的 圓平面(12)與頂平面(3)之間距離L4 = 5. 5mm 6. 5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室，其特征在于所述圓 環(huán)平面(8)與頂平面(3)之間距離L5 = 16mm 18mm。
專利摘要車用直噴柴油機(jī)的低排放燃燒室，涉及柴油機(jī)燃燒裝置。其所述的燃燒室(2)口部向內(nèi)呈圓弧面A(4)，圓弧面A(4)下端相切倒立圓錐面(5)上端，倒立圓錐面(5)下端相切外圓弧面(6)上端外圓弧面(6)下端相切內(nèi)圓弧面(7)上端，內(nèi)圓弧面(7)下端相切與頂平面(3)平行的圓環(huán)平面(8)一端，圓環(huán)平面(8)另一端相切圓弧面B(9)下端，圓弧面B(9)上端相切圓弧面C(10)下端，圓弧面C(10)上端相切圓錐體面(11)下端，圓錐體面(11)上端相切與頂平面(3)平行的圓平面(12)。該結(jié)構(gòu)利于抑制初期噴油的NOx生成，促進(jìn)后期的混合霧化，降低碳煙PM排放，配合多次噴射策略，可同時降低氮氧化合物NOx和碳煙PM的排放。
文檔編號F02F3/26GK201739005SQ20102025111
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者劉志, 孟再強(qiáng), 王永富, 王洪榮, 鄧海龍 申請人:中國汽車工程研究院股份有限公司