专利名称：车用直喷柴油机的低排放燃烧室的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车用电控共轨柴油机燃烧装置，即应用于车用直喷柴油机的低排 放燃烧室。
技术背景柴油机与汽油机相比具有更好的燃油经济性，越来越受到汽车厂商的青睐，在商 用车中占据了绝大部分市场，在轿车上的应用也越来越广泛，尤其是在欧洲，轿车采用柴油 机的比例不断扩大。随着柴油机排放法规不断加严，尤其是欧4、欧5排放法规实施后，满足 低排放的新型柴油机研发必须进行燃烧系统开发。柴油机燃烧状况直接影响排放指标，高 压共轨柴油机采用多次喷射和高压喷射是改善燃烧的重要策略之一，也是新型低排放、高 性能柴油机开发的核心工作之一。燃烧系统的开发涉及到喷油系统、进气系统和燃烧室等 多个系统的耦合开发和匹配。由于电控共轨喷油系统的喷射提前角、喷射压力和喷射次数 等参数都可以灵活控制，进气系统的增压压力和温度也可以合理控制，这为燃烧系统的开 发提供了重要基础保障，但同时也对新型燃烧室的开发提出了更多的新的要求。燃烧室内 的气体流场分布直接影响混合气的形成，尤其是在车用柴油机高速化后，原有燃烧室结构 在进气涡流、挤流等方面不能满足更高喷射压力、更多喷射次数下的雾化效果，因此需要针 对新喷射系统和进气系统进行燃烧室结构的改造设计。
发明内容本实用新型的目的提供一种结构简单，在燃烧室内设有倒立圆锥面、底部中央有 圆锥凸台，改善燃烧，降低氮氧化合物NOx和碳烟PM排放，为车用电控共轨柴油机燃烧系统 提供保障的燃烧室。本实用新型的目的所采用技术方案是，包括活塞的顶平面凹陷构成燃烧室，其所 述的燃烧室口部向内呈圆弧面A，圆弧面A下端相切倒立圆锥面上端，倒立圆锥面下端相切 外圆弧面上端外圆弧面下端相切内圆弧面上端，内圆弧面下端相切与顶平面平行的圆环平 面一端，圆环平面另一端相切圆弧面B下端，圆弧面B上端相切圆弧面C下端，圆弧面C上 端相切圆锥体面下端，圆锥体面上端相切与顶平面平行的圆平面。本实用新型，所述的倒立圆锥面的锥面与顶平面夹角α =60° 70°锥面长度 Ll = 2. 5mm 3. 5mm。本实用新型，所述圆锥体面的锥项角β = 125° 135°、锥面长度L3 = 5. 5mm 6. 5mm。本实用新型，所述的圆环平面的圆环宽度L2 = 3. 5mm 4. 5mm。本实用新型，所述的圆平面与顶平面之间距离L4 = 5. 5mm 6. 5mm。本实用新型，所述圆环平面与顶平面之间距离L5 = 16mm 18mm。本实用新型在原ω型燃烧室的基础结构上，将燃烧室圆周腰部的圆周方向设计 为倒立圆锥面，随活塞下行，进气时该结构利于在燃烧室内核区逐渐形成一个沿壁面向下顺时针发展的涡流，利于进气和混合，做功时，该结构有利于燃烧室中的气体向外流到环形空间，产生膨胀流动，从而有助于柴油机在膨胀过程中，将燃烧室内的混合气流出，使其进 一步和气缸内的空气混合燃烧，改善燃烧，尤其是在对共轨直喷柴油机采用多次喷射控制 过程中，该结构有利于促进对后喷的混合和雾化，降低碳烟PM排放。在燃烧室底部中央有一个较大的圆锥凸台，高压燃油喷射后，有少许燃油在此凸 台上有适当反弹，喷油初期燃油蒸汽有适当反弹对抑制氮氧化合物NOx生成十分有效，燃烧 室在喷油结束后(15°C A)，在燃烧室内部存在一个强烈的顺时针涡团，可加速碳烟PM的氧 化，该结构配合多次喷射策略，可同时降低氮氧化合物NOx和碳烟PM的排放。
图1为本实用新型局部剖视结构示意图；图2为图1倒立圆锥面、圆锥体面、圆环平面和圆平面与顶平面距离部份设计尺寸 示意图。图中1-活塞 2-燃烧室 3-顶平面 4-圆弧面A 5_倒立圆锥面 6_外圆 弧面 7-内圆弧面 8-圆环平面 9-圆弧面B 10-圆弧面C 11-圆锥体面 12-圆平 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
具体实施方式
如图1、图2所示，包括活塞1的顶平面3凹陷构成燃烧室2，其所述的燃烧室2 口 部向内呈圆弧面A4，圆弧面A4下端相切倒立圆锥面5上端，倒立圆锥面5下端相切外圆弧 面6上端外圆弧面6下端相切内圆弧面7上端，内圆弧面7下端相切与顶平面3平行的圆 环平面8 一端，圆环平面8另一端相切圆弧面B9下端，圆弧面B9上端相切圆弧面ClO下 端，圆弧面ClO上端相切圆锥体面11下端，圆锥体面11上端相切与顶平面3平行的圆平面 12。所述的倒立圆锥面4的锥面与顶平面3夹角α =60° 70°锥面长度Ll = 2. 5mm 3. 5mm。所述圆锥体面11的锥项角β = 125° 135°、锥面长度L3 = 5. 5mm 6. 5mm。 所述的圆环平面8的圆环宽度L2 = 3. 5mm 4. 5mm。所述的圆平面12与顶平面3之间距 离L4 = 5. 5mm 6. 5mm。所述圆环平面8与顶平面3之间距离L5 = 16mm 18mm。
权利要求一种车用直喷柴油机的低排放燃烧室，包括活塞(1)的顶平面(3)凹陷构成燃烧室(2)，其特征在于所述的燃烧室(2)口部向内呈圆弧面A(4)，圆弧面A(4)下端相切倒立圆锥面(5)上端，倒立圆锥面(5)下端相切外圆弧面(6)上端外圆弧面(6)下端相切内圆弧面(7)上端，内圆弧面(7)下端相切与顶平面(3)平行的圆环平面(8)一端，圆环平面(8)另一端相切圆弧面B(9)下端，圆弧面B(9)上端相切圆弧面C(10)下端，圆弧面C(10)上端相切圆锥体面(11)下端，圆锥体面(11)上端相切与顶平面(3)平行的圆平面(12)。
2.根据权利要求1所述的一种车用直喷柴油机的低排放燃烧室，其特征在于所述的 倒立圆锥面(4)的锥面与顶平面(3)夹角α =60° 70°、锥面长度Ll = 2. 5mm 3. 5mm。
3.根据权利要求1所述的一种车用直喷柴油机的低排放燃烧室，其特征在于所述圆 锥体面(11)的锥项角β = 125° 135°、锥面长度L3 = 5. 5mm 6. 5mm。
4.根据权利要求1所述的一种车用直喷柴油机的低排放燃烧室，其特征在于所述的 圆环平面(8)的圆环宽度L2 = 3. 5mm 4. 5mm。
5.根据权利要求1所述的一种车用直喷柴油机的低排放燃烧室，其特征在于所述的 圆平面(12)与顶平面(3)之间距离L4 = 5. 5mm 6. 5mm。
6.根据权利要求1所述的一种车用直喷柴油机的低排放燃烧室，其特征在于所述圆 环平面(8)与顶平面(3)之间距离L5 = 16mm 18mm。
专利摘要车用直喷柴油机的低排放燃烧室，涉及柴油机燃烧装置。其所述的燃烧室(2)口部向内呈圆弧面A(4)，圆弧面A(4)下端相切倒立圆锥面(5)上端，倒立圆锥面(5)下端相切外圆弧面(6)上端外圆弧面(6)下端相切内圆弧面(7)上端，内圆弧面(7)下端相切与顶平面(3)平行的圆环平面(8)一端，圆环平面(8)另一端相切圆弧面B(9)下端，圆弧面B(9)上端相切圆弧面C(10)下端，圆弧面C(10)上端相切圆锥体面(11)下端，圆锥体面(11)上端相切与顶平面(3)平行的圆平面(12)。该结构利于抑制初期喷油的NOx生成，促进后期的混合雾化，降低碳烟PM排放，配合多次喷射策略，可同时降低氮氧化合物NOx和碳烟PM的排放。
文档编号F02F3/26GK201739005SQ20102025111
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者刘志, 孟再强, 王永富, 王洪荣, 邓海龙 申请人:中国汽车工程研究院股份有限公司