專利名稱：一種高速柴油機燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輕型柴油機技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種高速直噴式柴油機的燃燒室。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代直噴式柴油機燃燒室一般是《形的燃燒室，由燃燒室喉口、半球型凸臺、燃燒室圓弧組成，結(jié)構(gòu)簡單，燃燒室設(shè)計只是針對凸臺高度、喉口直徑、燃燒室圓弧弧度進行組合，改善燃燒過程的效果有限，特別是高速柴油機燃燒室空間比較小，燃燒室K系數(shù)偏低，空氣利用率比較低，燃燒過程組織更困難，熱效率也會比較低。對于1400bar以上的高壓噴射，還存在燃油油束撞壁比較嚴重的現(xiàn)象，而且燃燒室的形狀影響氣流運動組織的合 理性、混合氣在燃燒室空間內(nèi)的分布均勻性，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)的空氣利用率低，燃燒過程不能充分進行，造成發(fā)動機排放差、油耗高，熱效率得不到進一步改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述情況提供一種高速直噴式柴油機的燃燒室，防止高壓噴射油束出現(xiàn)撞壁現(xiàn)象，改善燃油空間分布和油氣混合均勻性，進而保證發(fā)動機有較高的熱效率和較低的油耗、排放。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的一種高速柴油機燃燒室，呈筒狀設(shè)置在活塞柱端部，其特征在于，該燃燒室由活塞柱頂端至燃燒室底部依次包括有內(nèi)縮口、喉口、底槽和凸臺，該內(nèi)縮口為內(nèi)徑自活塞柱頂端遞減的環(huán)狀弧形凸起，該喉口為連接在內(nèi)縮口底緣的環(huán)狀弧形凸起，該底槽為設(shè)置在燃燒室底部邊緣的弧形槽，該喉口的內(nèi)徑小于內(nèi)縮口和底槽的內(nèi)徑，該凸臺為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺底緣與底槽的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺，該導(dǎo)流臺為一環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)。作為上述方案的進一步說明優(yōu)選地，所述內(nèi)縮口底緣與喉口之間設(shè)有環(huán)狀階梯過渡槽，該階梯過渡槽包括弧形過渡槽和錐筒，該弧形過渡槽上邊緣與內(nèi)縮口底緣連接，該弧形過渡槽下邊緣與錐筒上邊緣連接，該錐筒下邊緣與喉口上邊緣連接，且錐筒上部直徑大于下部直徑。優(yōu)選地，所述凸臺的半徑為大于等于8mm小于等于12mm，該凸臺頂端與活塞柱頂端距離為大于等于4mm小于等于7mm。優(yōu)選地,所述導(dǎo)流臺的圓弧半徑為大于等于3mm小于等于5mm,該導(dǎo)流臺的圓弧的圓心與活塞柱頂端距離為大于等于13. 5mm小于等于16. 5mm。優(yōu)選地，所述內(nèi)縮口的最大內(nèi)徑為大于等于50mm小于等于65臟，該內(nèi)縮口的圓弧半徑為大于等于I. 5mm小于等于3mm，該內(nèi)縮口的圓弧的圓心與活塞柱頂端距離為大于等于2mm小于等于3mmn優(yōu)選地,所述喉口的內(nèi)徑為大于等于47mm小于等于54mm,該喉口圓弧的圓心與活塞柱頂端的距離為大于等于2. 5mm小于等于4. 5mm。
優(yōu)選地,所述底槽圓弧的半徑為大于等于5mm小于等于8mm,該圓弧的圓心到燃燒室中軸線的距離是大于等于19. 5mm小于等于24. 5mm，該圓弧的圓心到活塞柱頂端的距離是大于等于9. 6mm小于等于11. 5mm,該圓弧上邊緣的切線與燃燒室中軸線的夾角為大于等于20。小于等于30。。優(yōu)選地，所述弧形過渡槽的圓弧半徑為大于等于2mm小于等于3mm。優(yōu)選地，所述燃燒室的容積是大于等于26. 2ml小于等于33. 9ml。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案所能達到的有益效果是本發(fā)明的燃燒室在底部設(shè)有凸臺和底槽，并在凸臺和底槽之間設(shè)有過渡連接的導(dǎo)流臺，因此在壓縮行程中，燃燒室內(nèi)形成沿凸臺、導(dǎo)流臺和底槽的擠流，結(jié)合進氣流在燃燒室底部的渦流，能有效的防止高壓噴射油束出現(xiàn)撞壁現(xiàn)象，促進燃油的霧化和空間混合及分布，極大的減少進入有害容積中的混和氣；在膨脹行程中，燃燒室內(nèi)形成了沿燃燒室側(cè)壁、底槽、導(dǎo)流臺、凸臺的逆擠流，逆擠流在到達導(dǎo)流臺之前，混合氣(已燃和未燃)流動發(fā)生分離，大部分混合氣被卷入燃燒室上部的 空氣較充足區(qū)域，燃燒過程進行充分，同時也可促進燃燒產(chǎn)物的后期氧化；一小部分混合氣匯集于凸臺上部，利用導(dǎo)流臺的引流作用，加強了此部分混合氣和凸臺上部空氣的混合，使這部分混合氣的燃燒過程也比較完全，同時可以減少噴油器油嘴的積碳現(xiàn)象和局部燃燒高溫區(qū)。因此本發(fā)明的燃燒室能加強和控制空氣混合過程，降低了初期燃燒速率，減少NOx形成，同時由于充分利用燃燒室上部空氣，大幅降低濃區(qū)的存在，促進碳煙的后期氧化，使得煙度排放大大改善。


圖I是本發(fā)明燃燒室的剖視示意圖；圖2是圖I中局部放大示意圖A ;圖3是圖2中局部放大示意圖B ;圖4是本發(fā)明燃燒室內(nèi)燃油燃燒時的氣流走向示意圖。附圖標記說明I-活塞柱，2-內(nèi)縮口，3-喉口，4-底槽，5-凸臺，6-導(dǎo)流臺，7_弧形過渡槽，8_錐筒。
具體實施例方式為進一步闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能，以下結(jié)合附圖和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作詳細說明，但應(yīng)當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式
的限制。實施例一圖I至圖4均為實施例一內(nèi)容，圖I為本實施例燃燒室的剖視示意圖，如圖中所示，該燃燒室的剖面大體上呈《形，該燃燒室由活塞柱I頂端至燃燒室底部依次包括有內(nèi)縮口 2、喉口 3、底槽4和凸臺5，該內(nèi)縮口 2為內(nèi)徑自活塞柱I頂端遞減的環(huán)狀弧形凸起，其剖面為開口背向燃燒室中軸線且朝向側(cè)下方圓弧，該喉口 3為過渡連接在內(nèi)縮口 2底緣的環(huán)狀弧形凸起，其剖面也為開口背向燃燒室中軸線的圓弧，該底槽4為設(shè)置在燃燒室底部邊緣的弧形槽，其剖面為開口面向燃燒室中軸線且朝向側(cè)上方圓弧，該凸臺5為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺5底緣與底槽4的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺6，該導(dǎo)流臺6為一環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)，其剖面為開口面向燃燒室中軸線且朝向側(cè)下方圓弧。圖2是圖I中局部放大示意圖A，如圖中所示，內(nèi)縮口 2底緣與喉口 3之間的過渡部分為環(huán)狀階梯過渡槽，該喉口 3的下邊緣與底槽4上邊緣相切過渡連接，該切線與豎直方向的夾角為a，因圖中燃燒室中軸線也為豎直方向，所以該夾角a也為所述切線與燃燒室中軸線的夾角。圖3是圖2中局部放大示意圖B，如圖中所示，所述階梯過渡槽包括弧形過渡槽7和一個上大下小的錐筒8，該弧形過渡槽7的剖面為開口朝向活塞柱頂端的圓弧，該錐筒8的剖面為平滑過渡連接在弧形過渡槽7和內(nèi)縮口 2之間的直線，即該弧形過渡槽7上邊緣與內(nèi)縮口 2底緣連接,該弧形過渡槽7下邊緣與錐筒8上邊緣連接,該錐筒8下邊緣與喉口3上邊緣平滑連接。在圖I、圖2和圖3中，內(nèi)縮口 2的最大內(nèi)徑為64. 5mm，該內(nèi)縮口 2的圓弧半徑為2mm,喉口 3的最小內(nèi)徑為54mm,該喉口 3圓弧的圓心與活塞柱I頂端的距離為2. 5mm,底 槽4圓弧的半徑為6mm,該底槽4圓弧的圓心到燃燒室中軸線的距離是24mm,該底槽4圓弧的圓心到活塞柱I頂端的距離是11. 5mm，該圓弧上邊緣的切線與燃燒室中軸線的夾角為20° ,該凸臺5的半徑為IOmm,該凸臺5頂端與活塞柱I頂端距離為6. 5mm,該導(dǎo)流臺6的圓弧半徑為4mm,該圓弧的圓心與活塞柱I頂端的距離為16. 5mm,該弧形過渡槽7的圓弧半徑為2mm，燃燒室的容積是33. 88ml。圖4是本發(fā)明燃燒室內(nèi)燃油燃燒時的氣流走向示意圖，如圖中所示，燃燒室內(nèi)形成了沿燃燒室側(cè)壁、底槽4、導(dǎo)流臺6、凸臺5的逆擠流，逆擠流在到達喉口 3前，經(jīng)階梯過渡槽引流分出一部分形成側(cè)壁分流卷入燃燒室上部，其余部分經(jīng)由底槽4流向凸臺5，在剩下的逆擠流到達導(dǎo)流臺6之前，混合氣(已燃和未燃)流動發(fā)生分離，大部分混合氣被卷入燃燒室上部的空氣較充足區(qū)域形成導(dǎo)流臺6分流，其燃燒過程進行的比較充分，可促進燃燒產(chǎn)物的后期氧化，分流后剩下部分的混合氣匯集于凸臺5上部，利用導(dǎo)流臺6的引流作用，加強了此部分混合氣和凸臺5上部空氣的混合，使這部分混合氣的燃燒過程也比較完全，同時可以減少噴油器油嘴的積碳現(xiàn)象和局部燃燒高溫區(qū)，因此本發(fā)明的燃燒室能加強和控制空氣混合過程，降低燃燒速率，減少NOx的形成，同時由于充分利用燃燒室上部空氣，大幅降低濃區(qū)的存在，使得煙度排放大大改善。本實施例經(jīng)過與其他燃燒室對比試驗，明顯可降低發(fā)動機排放，按GB17691-2005排放法規(guī)，達到國4排放水平，NOx排放是2. 79g/kff h (限值3. 5g/kff h)，顆粒物PM排放是0. 015g/kff h (限值0. 02g/kff h)，其工程裕度超過20%，具有國5排放(PM排放限值0. 02g/kff h，NOx排放限值為2. Og/kff h)的潛力，燃油消耗率得到明顯的改善，同時發(fā)動機的平均指示壓力的循環(huán)變動小于I %，有利于噪聲水平的提升，怠速燃燒噪聲低于70dB(A)。在燃油噴射壓力高達1600bar的情況下，噴油器油嘴積碳和溫度場試驗表明，油嘴的積碳現(xiàn)象得到明顯改善，油嘴溫度場得到降低，順利通過德國BOSCH公司噴油器認證，保證了噴油器和燃油系統(tǒng)的精確、可靠的工作。實施例二本實施例與實施例一相比，除具體尺寸有變外，形狀和功能均與實施例一的一致，因此不再贅述結(jié)構(gòu)連接關(guān)系以及工作過程。
在本實施例中，內(nèi)縮口 2的最大內(nèi)徑為58. 2mm，該內(nèi)縮口 2的圓弧半徑為2mm，喉口 3的最小內(nèi)徑為49. Imm,該喉口 3圓弧的圓心與活塞柱I頂端的距離為2. 5mm,底槽4圓弧的半徑為5. 6mm,該底槽4圓弧的圓心到燃燒室中軸線的距離是20mm,該底槽4圓弧的圓心到活塞柱I頂端的距離是10mm，該圓弧上邊緣的切線與燃燒室中軸線的夾角為20°，該凸臺5的半徑為8mm,該凸臺5頂端與活塞柱I頂端距離為4. 5mm,該導(dǎo)流臺6的圓弧半徑為3mm,該圓弧的圓心為與活塞柱I頂端距離為14mm,該弧形過渡槽7的圓弧半徑為2mm,燃燒室的容積是26. 25ml。本發(fā)明上述實施例和附圖所示僅為本發(fā)明較佳實施例之一部分，并不能以此局限本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精髓的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員所做的任何變動，都屬本發(fā)明的 保護范圍。
權(quán)利要求
1.ー種高速柴油機燃燒室，呈筒狀設(shè)置在活塞柱端部，其特征在干，該燃燒室由活塞柱頂端至燃燒室底部依次包括有內(nèi)縮ロ、喉ロ、底槽和凸臺，該內(nèi)縮ロ為內(nèi)徑自活塞柱頂端遞減的環(huán)狀弧形槽，該喉ロ為連接在內(nèi)縮ロ底緣的環(huán)狀弧形凸起，該底槽為設(shè)置在燃燒室底部邊緣的弧形槽，該喉ロ的內(nèi)徑小于內(nèi)縮口和底槽的內(nèi)徑，該凸臺為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺底緣與底槽的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺，該導(dǎo)流臺為ー環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速柴油機燃燒室，其特征在于，所述內(nèi)縮ロ底緣與喉ロ之間設(shè)有環(huán)狀階梯過渡槽，該階梯過渡槽包括弧形過渡槽和錐筒，該弧形過渡槽上邊緣與內(nèi)縮ロ底緣連接，該弧形過渡槽下邊緣與錐筒上邊緣連接，該錐筒下邊緣與喉ロ上邊緣連接，且錐筒上部直徑大于下部直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的高速柴油機燃燒室，其特征在于，所述凸臺的半徑為大于等于8mm小于等于12mm,該凸臺頂端與活塞柱頂端距離為大于等于4mm小于等于7mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速柴油機燃燒室，其特征在于，所述導(dǎo)流臺的圓弧半徑為大于等于3mm小于等于5mm,該導(dǎo)流臺的圓弧的圓心與活塞柱頂端距離為大于等于13. 5mm小于等于16. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速柴油機燃燒室，其特征在于，所述內(nèi)縮ロ的最大內(nèi)徑為大于等于50mm小于等于65mm,該內(nèi)縮ロ的圓弧半徑為大于等于I. 5mm小于等于3mm,該內(nèi)縮ロ的圓弧的圓心與活塞柱頂端距離為大于等于2mm小于等于3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速柴油機燃燒室，其特征在干，所述喉ロ的內(nèi)徑為大于等于47mm小于等于54mm,該喉ロ圓弧的圓心與活塞柱頂端的距離為大于等于2. 5mm小于等于4.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速柴油機燃燒室，其特征在于，所述底槽圓弧的半徑為大于等于5_小于等于8_，該圓弧的圓心到燃燒室中軸線的距離是大于等于19. 5mm小于等于24. 5mm,該圓弧的圓心到活塞柱頂端的距離是大于等于9. 6mm小于等于11. 5mm,該圓弧上邊緣的切線與燃燒室中軸線的夾角為大于等于20°小于等于30°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的，其特征在于，所述弧形過渡槽的圓弧半徑為大于等于2mm小于等于3mmο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的，其特征在于，所述燃燒室的容積是大于等于26.2ml小于等于 33. 9ml ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速柴油機燃燒室，呈筒狀設(shè)置在活塞柱端部，其特征在于，該燃燒室由活塞柱頂端至燃燒室底部依次包括有內(nèi)縮口、喉口、底槽和凸臺，該內(nèi)縮口為內(nèi)徑自活塞柱頂端遞減的環(huán)狀弧形槽，該喉口為連接在內(nèi)縮口底緣的環(huán)狀弧形凸起，該底槽為設(shè)置在燃燒室底部邊緣的弧形槽，該喉口的內(nèi)徑小于內(nèi)縮口和底槽的內(nèi)徑，該凸臺為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺底緣與底槽的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺，該導(dǎo)流臺為一環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的燃燒室能防止高壓噴射油束出現(xiàn)撞壁現(xiàn)象，改善燃油空間分布和油氣混合均勻性，進而保證發(fā)動機有較高的熱效率和較低的油耗、排放。
文檔編號F02B23/06GK102678260SQ20111006483
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者周健, 張錦, 李明星, 王輝, 陳土潤 申請人:廣西玉柴機器股份有限公司