专利名称：一种具有涡流室的柴油机的制作方法
技术领域：
本发明涉及柴油机，具体涉及一种具有涡流室的柴油机。
背景技术：
一般具有涡流室的柴油机，其涡流室通过一通道连接到主燃烧室。活塞顶面设置有与进入主燃烧室通道开口相邻的凹坑。在以往的设计中，凹坑为圆盘形，对称的布置在毗邻涡流室通道开口的活塞顶上。入口流道设置在圆盘形凹坑之间，用于引导燃烧气体从通道进入凹坑。凹坑快速均匀地将来自涡流室的燃烧气体分配至主燃烧室，从而有利于快速和均匀的燃烧。在以往的一个设计案例中，其中入口流道具有锥形深度分布，紙邻通道开口处的深度最大，然后深度沿靠近活塞的中心方向逐渐减小。此发动机中，燃料被喷射到涡流室中。压缩时，涡流室中的浓混合气发生燃烧，燃烧气体经过通道喷入主燃烧室。设置在活塞顶的凹槽促进了燃烧气体在主燃烧室内均匀分布，因此所有混合气可以进行完全燃烧，从而有利于提高燃油效率和降低碳氢排放。早期的这种柴油发动机有一个问题，即发动机的活塞位移相对较小，因此很难到达自燃所需的压缩比。这是因为在上止点时，活塞和气缸盖之间的间隙必须是足够大，以消除由于制造公差和动力运转产生的力引起的尺寸变化带来的影响。活塞和气缸盖之间的间隙已经占用了燃烧室的有效最小容积的一部分，因此活塞顶的凹坑的可占用容积就受到了限制。中国专利CNlOl 131118A公开了一种阔口涡流室发动机，活塞式内燃机采用涡流室具有较多的优点，其主要缺点是气体流动损失大。为了解决这个问题，在活塞顶部装置配合块，同时调整镶块以适合配合块，使之成为涡流室底部开放的阔口的涡流室发动机，以便让涡流室的通道大幅度增大。通过配合块和调整后的镶块形成的涡流室，进排气能力大幅度提高，使发动机性能、应用得到提高。与本申请相比，具体结构存在较大的差别。中国专利CN2564762Y公开了一种涡流式柴油发动机节能型活塞，其特征在于活塞顶部设有两个中间带有导流槽的双浅涡流坑式圆形涡流室，两个涡流室的底部为平面，所述导流槽的两侧与两个涡流室相割。该实用新型在压缩过程中，混合气在活塞顶部涡流室及导流槽的斜面上流动，形成既有立体的压缩涡流，还有平面压缩涡流。在爆发(作功)行程时，由涡流室喷出的过浓混合气在活塞顶部与压缩涡流进行更充分的气体混合，增强涡流强度，改善完全燃烧过程，形成更强大的燃烧爆发力，提高了燃油的利用率和发动机的效率，降低了耗油率和环境污染。此专利相对于本申请而言，两者在结构和所要解决的技术问题上都存在明显的区别。
发明内容
针对现有的柴油机存在的上述问题，本发明提供一种完善燃烧气体在燃烧室分布的具有涡流室的柴油机。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种具有涡流室的柴油机，包括气缸、气缸盖和活塞，所述气缸、所述气缸盖和所述活塞围成一个主燃烧室，所述气缸盖中设有通过通道与所述主燃烧室连接的涡流室，所述活塞顶面为所述主燃烧室的一个壁面，且所述活塞顶面上设有与所述通道对称布置的凹坑，所述凹坑为环形通道，所述凹坑径向重合部位设有临近所述通道开口的进气引流通道。上述具有涡流室的柴油机，其中，每个所述环形通道设有相对于所述活塞顶面的锥形凹槽，所述锥形凹槽在每个所述环形通道的圆周方向上逐渐减小且呈辐射状汇入所述进气引流通道。上述具有涡流室的柴油机，其中，所述进气引流通道中间可以设置中央腹板，所述中央腹板将所述进气弓I流通道分割成两个通道且每个通道连通一个所述环形通道。上述具有涡流室的柴油机，其中，所述锥形凹槽在所述进气引流通道的入口处深度最大。根据本发明，所述凹坑是环形的，并且每个所述凹坑的中央部分都是处在与所述活塞顶面大致水平的位置，这样节省了相当大的所述凹坑的占用容积，省下的容积可以用于加深所述凹坑其他的区域，特别是可用来加深临近所述通道开口的所述进气引流通道。所述凹坑的中央部分，如果它被完全去除，那么就不能起到充分引导和分配燃烧气体进入所述主燃烧室的作用了。逐渐减小的所述通道深度进一步减小了每个所述凹坑的所需容积，可以使这些节省下来的容积进一步加深所述进气引流通道，以实现更有利的流体动力学特性。因为气体在所述环形通道中流动时，气体趋于从所述凹坑的边缘逸出，因此，在所述环形通道中气体沿所述锥形凹槽流动抬升不会产生不利。因此，气体体积在所述环形通道中流向其圆周方向时，体积逐渐减小。所述进气引流通道的中央腹板会更好的将燃烧气体从所述进气引流道分配到两个所述环形通道中。因此，两个所述环形通道的燃烧气体的分配会更均匀，燃烧气体在所述主燃烧室内的分布也会更均匀。由于采用了上述技术，上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是:凹坑的结构布置有利于引导燃烧气体进入主燃烧室，从而改善燃烧气体在主燃烧室内的分布。
图1是本发明一种具有涡流室的柴油机的剖视图；图2是本发明一种具有涡流室的柴油机的活塞顶面凹坑的俯视图；图3是图2中本发明一种具有涡流室的柴油机的活塞的局部剖视图；图4是图2中本发明一种具有涡流室的柴油机的活塞的第二局部剖视图；图5是图2中本发明一种具有涡流室的柴油机的活塞的第三局部剖视图；图6是图2中本发明一种具有涡流室的柴油机的活塞顶面的锥形凹槽深度曲线图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。如图1所示本发明一种具有涡流室的柴油机的剖视图，包括气缸14、气缸盖13和活塞I，气缸14、气缸盖13和活塞I围成一个主燃烧室，气缸盖13中设有通过通道4与主燃烧室连接的涡流室12，活塞顶面10为主燃烧室的一个壁面，且活塞顶面10上设有与通道4对称布置的凹坑2，凹坑2为环形通道，凹坑2径向重合部位设有临近通道4开口的进气引流通道7。进一步的，在发动机工作过程中，燃料被喷射到图1所示发动机的涡流室12中，并和其中的空气混合。压缩行程时，在涡流室12自发点燃，并且将所得的燃烧气体流过通道4进入主燃烧室。根据本发明，活塞I的活塞顶面10设置有凹坑2，其有利燃烧气体流动并弓I导燃烧气体均匀分布于主燃烧室内。如图2、4和5所示本发明一种具有涡流室的柴油机，活塞顶面10形成凹坑2，凹坑2关于活塞直径3对称布置。其相当于从通道4的中心开口进入主燃烧室。图4是沿着活塞直径3方向的局部剖视图，显示的是活塞I在上止点中心位置时通道4和凹坑2的相对位置，燃烧气体从涡流室12流入主燃烧室。进一步的，活塞顶面10上的凹坑2径向重合部位设有临近通道4开口的进气引流通道7，凹坑2的环形通道5和6连接进气引流通道7的入口。气体被引导进入进气引流通道7并沿着其切线方向到达环形通道5和6并沿着环形通道5和6中以涡流的形式沿着箭头8的方向环流。如图3所示本发明一种具有涡流室的柴油机的活塞的局部剖视图，进气引流通道7被中央腹板11分割为成两个通道，每个通道连接到环形通道5和6，使流出通道4的火焰立即平均分成两团进入两个通道，两团火焰分别分配给环形通道5和6。中央腹板11起到促进主燃烧室中的燃烧气体更均匀的分布的作用，避免因为分布不均匀导致的局部紊流。如图6所示本发明一种具有涡流室的柴油机的活塞顶面的锥形凹槽深度曲线图，由于环形通道5和6没有完全关闭，气体在涡流过程中从其顶部边缘逸出，从而降低了在圆周方向相对应的径向内部进入进气引流通道7的气体流量。由于气体流量减少，环形通道5和6的锥形凹槽从入口处的最大深度逐渐减小，标记为a，当锥形凹槽最小深度处，环形通道5和6重新进入进气引流通道7，标记为b。周向距离的函数曲线如图6表示出这个锥形凹槽深度，其中10表示活塞顶面，9表示通道4底部平面。进一步的，根据本发明的布置减少燃烧室体积，用于引导从涡流室12的气体流量。使用环形通道，相比圆盘状的凹坑节省了对应环形中心部分的体积。环形通道5和6也减少了体积否则就需要减小通道4的体积。节省的体积能够设计成较深的进气通道，特别是相邻涡流室12开口通道。这些区域较深促进气体流通效率和引导气体进入环形通道5和6，从而有利燃烧气体在该主燃烧室整个体积更为有效的分配。以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种具有润流室的柴油机，其特征在于，包括气缸、气缸盖和活塞，所述气缸、所述气缸盖和所述活塞围成一个主燃烧室，所述气缸盖中设有通过通道与所述主燃烧室连接的涡流室，所述活塞顶面为所述主燃烧室的一个壁面，且所述活塞顶面上设有与所述通道对称布置的凹坑，所述凹坑为环形通道，所述凹坑径向重合部位设有临近所述通道开口的进气引流通道。
2.如权利要求1所述具有涡流室的柴油机，其特征在于，每个所述环形通道设有相对于所述活塞顶面的锥形凹槽，所述锥形凹槽在每个所述环形通道的圆周方向上逐渐减小且呈辐射状汇入所述进气弓I流通道。
3.如权利要求1所述具有涡流室的柴油机，其特征在于，所述进气引流通道中间可以设置中央腹板，所述中央腹板将所述进气弓I流通道分割成两个通道且每个通道连通一个所述环形通道。
4.如权利要求2所述具有涡流室的柴油机，其特征在于，所述锥形凹槽在所述进气引流通道的入口处深度最大。
全文摘要
本发明公开了一种具有涡流室的柴油机，包括气缸、气缸盖和活塞，所述气缸、所述气缸盖和所述活塞围成一个主燃烧室，所述气缸盖中设有通过通道与所述主燃烧室连接的涡流室，所述活塞顶面为所述主燃烧室的一个壁面，且所述活塞顶面上设有与所述通道对称布置的凹坑，所述凹坑为环形通道，所述凹坑径向重合部位设有临近所述通道开口的进气引流通道。本发明的有益效果是凹坑的结构布置有利于引导燃烧气体进入主燃烧室，从而改善燃烧气体在主燃烧室内的分布。
文档编号F02F3/24GK103195603SQ20131010140
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者陈新, 左朝凤, 李传友, 陈立新, 黄永刚 申请人:优华劳斯汽车系统(上海)有限公司