柴油发动机的侧壁环流燃烧室的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及柴油发动机技术领域，尤其是柴油发动机的侧壁环流燃烧室。
【背景技术】
[0002]柴油发动机以其功率大、经济性能好广泛应用于大、中型车辆上。但一直以来柴油发动机都给人一种笨重、噪音大、喷黑烟的印象。目前，随着国家排放法规的日益完善，以及对NOx和颗粒排放控制日益严格，开发低排放的柴油机已是势在必行。
[0003]近年来，柴油发动机采用涡轮增压、中冷、直喷、尾气催化转换和颗粒捕集器等先进技术，柴油发动机汽车的排放问题逐渐得到解决，但是，归根到底，柴油机尾气排放量在于混合气体能否在燃烧室内的均匀混合，进而高效地、完全地燃烧。
[0004]在柴油机发动机上，为了获得较好的性能指标，就要求有较好的燃烧过程，这样就出现了有涡流的深坑形燃烧室。这样的燃烧室分为两个空间，活塞中的燃烧室容积及活塞顶上的余系容积。深坑形燃烧室对燃油系统要求降低，由于利用进气涡流加强混合气体形成，空气利用率提高，且燃油消耗率低，启动容易，而且深坑形燃烧室的表面不与冷却水直接接触，可以减少散热损失。
[0005]现有的柴油机燃烧室的形状结构简单，燃烧室的深坑形设计改善燃烧过程的效果有限，特别是高速柴油机燃烧室空间比较小，燃烧室K系数偏低，空气利用率不高，燃烧过程组织更困难，热效率提不上去，对于高压喷射，还存在燃油油束撞壁比较严重的现象，而且燃烧室的形状影响气流运动组织的合理性、混合气在燃烧室空间内的分布均匀性，导致燃烧室内的空气利用率低，燃烧过程不能充分进行，造成发动机排放差、油耗高，热效率得不到进一步改善。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供柴油发动机的侧壁环流燃烧室，通过改变燃烧室的形状，进气流在燃烧室内能够形成环形涡流，有效防止高压喷射气流撞击燃烧室侧壁后的气流不均匀性，促进燃油与空气混合均匀，形成高质量油气混合物，因此，该燃烧室加强和控制油气混合过程，组织缸内油料与空气的充分混合与燃烧，减少NOx形成，促进碳烟的后期氧化，使得碳烟度排放大大改善，从而降低发动机燃油消耗率和排放污染物。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的:
柴油发动机的侧壁环流燃烧室，所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室为开设在活塞顶部上的凹形深坑，凹形深坑关于活塞中轴线对称；凹形深坑包括环形部、柱状部；环形部的纵截面形状为关于活塞中轴线对称的半圆弧，半圆弧的圆心位于凹形深坑纵截面的侧边上，半圆弧的上部与活塞顶部端面纵截面形成的直线相切；柱状部为圆柱形，柱状部纵截面的侧边与半圆弧的下部连接，柱状部纵截面的侧边与环形部纵截面的半圆弧的圆心在同一条竖直直线上。
[0008]进一步，所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室的上端面距离活塞腔的上底面的深度为24mm?26mm ；
进一步，所述的圆柱形的柱状部的直径为62mm?65mm，即凹形深坑式燃烧室下部的形状为圆柱形，圆柱形的直径大小为62mm?65mm ；
进一步，所述的半圆弧形环形部的直径为7mm?8mm。
[0009]本发明相比现有技术的有益效果:
本发明结构简单、紧凑、布局合理，合理的燃烧室深度配合相应的燃烧室直径，能将燃油充分地引入燃烧室，使燃油冲击壁面，并能反弹出来，造成燃油的再分布，使燃油能充分与空气混合，形成高质量油气混合物，获得了最佳的燃烧室容积，进而保证了合理的面容比和挤气面积，减少了燃烧室的散热面积，同时，获得了混合气均匀混合所需的气流强度，保证了柴油机的高效燃烧，能合理降低NOx和颗粒排放，从而降低发动机燃油消耗率和排放污染物。
[0010]在压缩行程中，本发明内形成沿柱状部向上的挤流，结合进气流在燃烧室底部的涡流，能有效的防止高压喷射油束出现撞壁向下运动，促进燃油的雾化和空间混合及分布，极大的减少进入有害容积中的混和气；在膨胀行程中，燃烧室内形成了沿燃烧室侧壁、底槽的环形逆向流，大部分混合气被卷入燃烧室上部的空气较充足区域，燃烧过程进行充分，同时也可促进燃烧产物的后期氧化，减少了喷油器油嘴的积碳现象和局部燃烧高温区。
[0011]本发明能够很好的配合供油系统和进气系统，合理的控制涡流的强度和形态，组织缸内燃料与空气的充分混合与燃烧，消除死区容积使燃烧更加充分，提高柴油机的动力性和降低排放。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的结构示意图。
[0013]图2是本发明内油束喷射时的状态示意图。
[0014]图中:1-活塞顶部；2_凹形深坑；3_活塞中轴线；4_环形部；5_柱状部。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0016]如图1、图2所示，柴油发动机的侧壁环流燃烧室，所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室的上端面距离活塞腔的上底面的深度为24mm?26mm ;柴油发动机的侧壁环流燃烧室为开设在活塞顶部I上的凹形深坑2，凹形深坑2关于活塞中轴线3对称；凹形深坑2包括环形部4、柱状部5 ;环形部4的纵截面形状为关于活塞中轴线3对称的半圆弧，半圆弧形环形部4的直径为7mm?8mm，半圆弧的圆心位于凹形深坑2纵截面的侧边上，半圆弧的上部与活塞顶部I端面纵截面形成的直线相切；柱状部5为圆柱形，圆柱形的柱状部5的直径为62mm?65mm，即凹形深坑2式燃烧室下部的形状为圆柱形，圆柱形的直径大小为62mm?65mm,柱状部5纵截面的侧边与半圆弧的下部连接，柱状部5纵截面的侧边与环形部4纵截面的半圆弧的圆心在同一条竖直直线上。
[0017]柴油喷入本发明时，油束喷到本发明侧壁的圆弧面上产生反弹，在本发明内产生环流，使得油气混合得更加均匀，有利于柴油的高效燃烧。
[0018]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种柴油发动机的侧壁环流燃烧室，其特征在于:所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室为开设在活塞顶部(I)上的凹形深坑(2 )，凹形深坑(2 )关于活塞中轴线(3 )对称；凹形深坑(2)包括环形部(4)、柱状部(5);环形部(4)的纵截面形状为关于活塞中轴线(3)对称的半圆弧，半圆弧的圆心位于凹形深坑(2)纵截面的侧边上，半圆弧的上部与活塞顶部(I)端面纵截面形成的直线相切；柱状部(5)为圆柱形，柱状部(5)纵截面的侧边与半圆弧的下部连接，柱状部(5)纵截面的侧边与环形部(4)纵截面的半圆弧圆心在同一条竖直直线上。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室，其特征在于:所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室的上端面距离活塞腔的上底面的深度为24mm?26mm。
3.根据权利要求1所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室，其特征在于:所述的圆柱形柱状部(5)的直径为62mm?65mm，即凹形深坑(2)式柴油发动机的侧壁环流燃烧室下部的形状为圆柱形，圆柱形的直径大小为62mm?65mm。
4.根据权利要求1所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室，其特征在于:所述的半圆弧形环形部(4)的直径为7mm?8mm。
【专利摘要】本发明主要涉及柴油发动机技术领域，尤其是柴油发动机的侧壁环流燃烧室。所述的柴油发动机的侧壁环流燃烧室为开设在活塞顶部上的凹形深坑，凹形深坑关于活塞中轴线对称；凹形深坑包括环形部、柱状部；环形部的纵截面形状为关于活塞中轴线对称的半圆弧，半圆弧的圆心位于凹形深坑纵截面的侧边上，半圆弧的上部与活塞顶部端面纵截面形成的直线相切；柱状部为圆柱形，柱状部纵截面的侧边与半圆弧的下部连接，柱状部纵截面的侧边与环形部纵截面的半圆弧的圆心在同一条竖直直线上。本发明结构简单、紧凑、布局合理，柴油喷入本发明时，油束喷到本发明侧壁的圆弧面上产生反弹，在本发明内产生环流，使得油气混合得更加均匀，有利于柴油的高效燃烧。
【IPC分类】F02B23-02
【公开号】CN104727925
【申请号】CN201510021144
【发明人】彭晗, 孙志强, 秦高林, 姚林晓, 上官林建, 吴金妹, 金阳
【申请人】华北水利水电大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月16日