專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高速柴油機(jī)燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及輕型柴油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及一種高速直噴式柴油機(jī)的燃燒室。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代直噴式柴油機(jī)燃燒室一般是ω形的燃燒室，由燃燒室喉口、半球型凸臺(tái)、燃燒室圓弧組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燃燒室設(shè)計(jì)只是針對(duì)凸臺(tái)高度、喉口直徑、燃燒室圓弧弧度進(jìn)行組合，改善燃燒過(guò)程的效果有限，特別是高速柴油機(jī)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(guò)程組織更困難，熱效率也會(huì)比較低。對(duì)于HOObar以上的高壓噴射，還存在燃油油束撞壁比較嚴(yán)重的現(xiàn)象，而且燃燒室的形狀影響氣流運(yùn)動(dòng)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(guò)程不能充分進(jìn)行，造成發(fā)動(dòng)機(jī)排放差、油耗高，熱效率得不到進(jìn)一步改善。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述情況提供一種高速直噴式柴油機(jī)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(jìn)而保證發(fā)動(dòng)機(jī)有較高的熱效率和較低的油耗、排放。本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的一種高速柴油機(jī)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(tái)，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(tái)為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺(tái)底緣與底槽的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺(tái)，該導(dǎo)流臺(tái)為一環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)。作為上述方案的進(jìn)一步說(shuō)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(guò)渡槽，該階梯過(guò)渡槽包括弧形過(guò)渡槽和錐筒，該弧形過(guò)渡槽上邊緣與內(nèi)縮口底緣連接，該弧形過(guò)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(tái)的半徑為大于等于8mm小于等于12mm，該凸臺(tái)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(tái)的圓弧半徑為大于等于3mm小于等于5mm，該導(dǎo)流臺(tái)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65mm，該內(nèi)縮口的圓弧半徑為大于等于1.5mm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3mm。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。[0011]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(guò)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。本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案所能達(dá)到的有益效果是本實(shí)用新型的燃燒室在底部設(shè)有凸臺(tái)和底槽，并在凸臺(tái)和底槽之間設(shè)有過(guò)渡連接的導(dǎo)流臺(tái)，因此在壓縮行程中，燃燒室內(nèi)形成沿凸臺(tái)、導(dǎo)流臺(tái)和底槽的擠流，結(jié)合進(jìn)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(jìn)燃油的霧化和空間混合及分布，極大的減少進(jìn)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(tái)、凸臺(tái)的逆擠流，逆擠流在到達(dá)導(dǎo)流臺(tái)之前，混合氣(已燃和未燃)流動(dòng)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(guò)程進(jìn)行充分，同時(shí)也可促進(jìn)燃燒產(chǎn)物的后期氧化；一小部分混合氣匯集于凸臺(tái)上部，利用導(dǎo)流臺(tái)的引流作用，加強(qiáng)了此部分混合氣和凸臺(tái)上部空氣的混合，使這部分混合氣的燃燒過(guò)程也比較完全，同時(shí)可以減少噴油器油嘴的積碳現(xiàn)象和局部燃燒高溫區(qū)。因此本實(shí)用新型的燃燒室能加強(qiáng)和控制空氣混合過(guò)程，降低了初期燃燒速率，減少NOx形成，同時(shí)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(jìn)碳煙的后期氧化，使得煙度排放大大改善。

圖1是本實(shí)用新型燃燒室的剖視示意圖；圖2是圖1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是本實(shí)用新型燃燒室內(nèi)燃油燃燒時(shí)的氣流走向示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-活塞柱，2-內(nèi)縮口，3-喉口，4-底槽，5-凸臺(tái)，6-導(dǎo)流臺(tái)，7_弧形過(guò)渡槽，8_錐筒。
具體實(shí)施方式
為進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和功能，
以下結(jié)合附圖和優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式
的限制。實(shí)施例一圖1至圖4均為實(shí)施例一內(nèi)容，圖1為本實(shí)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ω形，該燃燒室由活塞柱1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(tái)5，該內(nèi)縮口 2為內(nèi)徑自活塞柱1頂端遞減的環(huán)狀弧形槽，其剖面為開(kāi)口背向燃燒室中軸線且朝向側(cè)下方圓弧，該喉口 3為過(guò)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(kāi)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(kāi)口面向燃燒室中軸線且朝向側(cè)上方圓弧，該凸臺(tái)5為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺(tái)5底緣與底槽4的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺(tái)6，該導(dǎo)流臺(tái)6為一環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)，其剖面為開(kāi)口面向燃燒室中軸線且朝向側(cè)下方圓弧。圖2是圖1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(guò)渡部分為環(huán)狀階梯過(guò)渡槽，該喉口 3的下邊緣與底槽4上邊緣相切過(guò)渡連接，該切線與豎直方向的夾角為α，因圖中燃燒室中軸線也為豎直方向，所以該夾角α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(guò)渡槽包括弧形過(guò)渡槽7 和一個(gè)上大下小的錐筒8，該弧形過(guò)渡槽7的剖面為開(kāi)口朝向活塞柱頂端的圓弧，該錐筒8 的剖面為平滑過(guò)渡連接在弧形過(guò)渡槽7和內(nèi)縮口 2之間的直線，即該弧形過(guò)渡槽7上邊緣與內(nèi)縮口 2底緣連接，該弧形過(guò)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1、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1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1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(tái)5的半徑為10mm，該凸臺(tái)5頂端與活塞柱1頂端距離為6. 5mm，該導(dǎo)流臺(tái)6的圓弧半徑為4mm，該圓弧的圓心與活塞柱1頂端的距離為16. 5mm，該弧形過(guò)渡槽7的圓弧半徑為2mm，燃燒室的容積是33. 88ml。圖4是本實(shí)用新型燃燒室內(nèi)燃油燃燒時(shí)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(tái)6、凸臺(tái)5的逆擠流，逆擠流在到達(dá)喉口 3前，經(jīng)階梯過(guò)渡槽弓I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(tái)5，在剩下的逆擠流到達(dá)導(dǎo)流臺(tái)6之前，混合氣(已燃和未燃)流動(dòng)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(tái)6分流，其燃燒過(guò)程進(jìn)行的比較充分，可促進(jìn)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(tái)5上部，利用導(dǎo)流臺(tái)6的引流作用，加強(qiáng)了此部分混合氣和凸臺(tái)5上部空氣的混合，使這部分混合氣的燃燒過(guò)程也比較完全，同時(shí)可以減少噴油器油嘴的積碳現(xiàn)象和局部燃燒高溫區(qū)，因此本實(shí)用新型的燃燒室能加強(qiáng)和控制空氣混合過(guò)程，降低燃燒速率，減少NOx的形成，同時(shí)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(shí)施例經(jīng)過(guò)與其他燃燒室對(duì)比試驗(yàn)，明顯可降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放，按GB17691-2005 排放法規(guī)，達(dá)到國(guó)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(guò)20%，具有國(guó)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(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的平均指示壓力的循環(huán)變動(dòng)小于1%，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(dá)1600bar的情況下，噴油器油嘴積碳和溫度場(chǎng)試驗(yàn)表明，油嘴的積碳現(xiàn)象得到明顯改善，油嘴溫度場(chǎng)得到降低，順利通過(guò)德國(guó)BOSCH公司噴油器認(rèn)證， 保證了噴油器和燃油系統(tǒng)的精確、可靠的工作。實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一相比，除具體尺寸有變外，形狀和功能均與實(shí)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(guò)程。[0032]在本實(shí)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. 1mm，該喉口 3圓弧的圓心與活塞柱1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1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(tái)5的半徑為8mm，該凸臺(tái)5頂端與活塞柱1頂端距離為4. 5mm，該導(dǎo)流臺(tái)6的圓弧半徑為3mm，該圓弧的圓心為與活塞柱1頂端距離為14mm，該弧形過(guò)渡槽7的圓弧半徑為2mm， 燃燒室的容積是26. 25ml。本實(shí)用新型上述實(shí)施例和附圖所示僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例之一部分，并不能以此局限本實(shí)用新型，在不脫離本實(shí)用新型精髓的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員所做的任何變動(dòng)，都屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種高速柴油機(jī)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(tái)，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(tái)為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺(tái)底緣與底槽的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺(tái)，該導(dǎo)流臺(tái)為一環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速柴油機(jī)燃燒室，其特征在于，所述內(nèi)縮口底緣與喉口之間設(shè)有環(huán)狀階梯過(guò)渡槽，該階梯過(guò)渡槽包括弧形過(guò)渡槽和錐筒，該弧形過(guò)渡槽上邊緣與內(nèi)縮口底緣連接，該弧形過(guò)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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速柴油機(jī)燃燒室，其特征在于，所述凸臺(tái)的半徑為大于等于8mm小于等于12mm，該凸臺(tái)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(jī)燃燒室，其特征在于，所述導(dǎo)流臺(tái)的圓弧半徑為大于等于3mm小于等于5mm，該導(dǎo)流臺(tái)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(jī)燃燒室，其特征在于，所述內(nèi)縮口的最大內(nèi)徑為大于等于50mm小于等于65mm，該內(nèi)縮口的圓弧半徑為大于等于1. 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3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速柴油機(jī)燃燒室，其特征在于，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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速柴油機(jī)燃燒室，其特征在于，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°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的，其特征在于高速柴油機(jī)燃燒室，所述弧形過(guò)渡槽的圓弧半徑為大于等于2mm小于等于3mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的，其特征在于高速柴油機(jī)燃燒室，所述燃燒室的容積是大于等于26. 2ml小于等于33. 9ml。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高速柴油機(jī)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(tái)，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(tái)為設(shè)置在燃燒室底部中央的球冠狀結(jié)構(gòu)，該凸臺(tái)底緣與底槽的下邊緣之間設(shè)有導(dǎo)流臺(tái)，該導(dǎo)流臺(tái)為一環(huán)形弧狀凸起結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型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(jìn)而保證發(fā)動(dòng)機(jī)有較高的熱效率和較低的油耗、排放。
文檔編號(hào)F02B23/00GK202091027SQ20112007107
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)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(rùn) 申請(qǐng)人:廣西玉柴機(jī)器股份有限公司