一种天然气发动机燃烧室的制作方法

本实用新型涉及天然气发动机领域，尤其涉及一种天然气发动机燃烧室。

背景技术：

目前，天然气发动机的燃烧室大多采用盆型燃烧室设计方案，结构比较简单，由于天然气发动机燃烧室体积相对较大，在活塞布置上可以利用的空间有限，给燃烧室结构设计带来了较大困难。如何利用现有空间尺寸进行设计优化，成为技术突破的关键。

随着对燃烧技术和新材料技术认识的不断深入，从盆形燃烧室发展为缩口型燃烧室，缩口燃烧室会在活塞上行运动时带来较大的湍动能，一定程度上提高缸内燃烧速度。但在压缩冲程时，对气流的组织还有进一步提升空间。同时，由于燃烧室的工作环境较为恶劣，目前缩口型燃烧室在工作过程中，局部区域会有较高的热量聚集，不利于活塞地可靠运行。

如图1所示，现有天然气发动机燃烧室形状比较单一，为了使活塞的加工工艺较为便利，主要采用浅盆型燃烧室结构。其主要技术特征是敞口直径变化和深度变化，对燃烧气流的组织还没有达到较高水平，尤其没有充分利用活塞上行与下行过程中的气流导向变化。还存在燃烧室内部边缘区域有局部燃烧湮灭区，发动机的甲烷排放较高，热效率无法提高等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种天然气发动机燃烧室，可应用于天然气发动机，采用两种不同结构特征燃烧室结构产生的挤流与逆挤流，分别在燃烧开始与燃烧结束两个时期，可使燃烧不稳定的初期与末期提高燃烧速度，优化了天然气发动机燃烧放热过程。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种天然气发动机燃烧室，所述燃烧室包括依次过渡连接的唇口、渐缩部及渐扩部，所述唇口能够在燃烧初期将所述燃烧室中的进气气流导向所述燃烧室的中部，所述渐缩部能够在燃烧末期将所述燃烧室中的燃烧气体导向所述燃烧室的中部。

作为优选，所述渐扩部与所述渐缩部圆滑过渡。

作为优选，所述渐扩部为曲面结构。

作为优选，所述唇口为环形锥面结构，且所述唇口的内端与所述渐缩部圆滑过渡。

作为优选，所述唇口的锥面角为0°-60°。

本实用新型的有益效果：本实用新型优化了缸内气流流动，改善了缸内燃烧条件，使气流可以集中流向湍动能较大的位置，增加燃烧速度。通过新燃烧室设计，保留了天然气机燃烧室的基本结构特点，同时增加了挤流气流导向与逆挤流气流导向功能，改善了缸内气流运动，降低了发动机在燃烧初期与燃烧末期的不稳定因素，提高燃烧速度，进而实现节能减排的技术效果。

附图说明

图1是现有的主流燃烧室剖面结构示意图；

图2是本实用新型实施例天然气发动机燃烧室的剖面结构示意图。

图中：

1、唇口；2、渐缩部；3、渐扩部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分。

本实用新型提供一种天然气发动机燃烧室，该燃烧室位于活塞的头部，燃烧室的内壁的底部设有渐扩部3，燃烧室内壁的中部设有外小内大的渐缩部2，用于在燃烧末期将燃烧室中的燃烧气体导向燃烧室的中部，燃烧室的内壁的开口处还设有唇口1，用于在燃烧初期将燃烧室中的进气气流导向燃烧室的中部。

该燃烧室采用两种不同结构特征燃烧室结构产生的挤流与逆挤流，分别在燃烧开始与燃烧结束两个时期，可使燃烧不稳定的初期与末期提高燃烧速度，优化了天然气发动机燃烧放热过程。

进一步地，如图2所示，燃烧室的内壁上由底部到开口依次设置了渐扩部3、渐缩部2以及唇口1，燃烧室的内壁为光滑曲面，且燃烧室的内壁剖面整体呈s型，由于采用了光滑曲面，使得气体沿内壁运动时受到的阻力小，损失的动能小，进而能够进行更充分地混合。

具体地，渐扩部3为曲面结构，为了减少气体沿燃烧室内壁运动时受到的形状阻力，渐扩部3的下端与燃烧室的底部圆滑过渡，渐扩部3的上端与渐缩部2也采用圆滑过渡。由于渐扩部3的直径与深度，可以影响火焰传播距离，影响放热持续期，同时影响逆挤流的强度，在实际应用中，可以根据需要对渐扩部3的直径与深度进行调整。本实施例中，渐扩部3外大内小，即如图2中所示，渐扩部3从下端到上端内径逐渐增大，且内径随高度的变化为非线性变化。在其他实施例中，渐扩部3的内径随高度的变化还可以是线性变化或者至少部分为线性变化，在此不再赘述。

本实施例中，渐缩部2由渐扩部3的上端向上延伸并内收形成，渐缩部2外小内大，为了在工艺上容易制造，渐缩部2为从内到外内径逐渐减小的锥面结构，该锥面的倾斜角以能够在燃烧末期将燃烧室中的燃烧气体导向燃烧室的中部为宜。

由于天然气发动机缸内采用传播式燃烧，距离火花塞较远的位置的区域需要比较长时间才开始燃烧，整体燃烧持续期比较长。燃烧中后期活塞已经处于下行运动，火焰需要借助于燃烧室的物理挤压实现快速燃烧。由于此时处在燃烧中后期，燃烧较不稳定。带有导向的缩口可以将形成逆挤流的燃烧气体集中流向燃烧室中间，可以实现快速燃烧，避免火焰流向气缸壁、气缸盖等低温散热区域，提高热效率。

本实施例中，唇口1由渐缩部2的上端向外侧扩展形成，为了在工艺上容易制造，唇口1为外大内小的环形锥面结构，且唇口1的内端与渐缩部2圆滑过渡。同样的，采用圆滑过渡的结构能够减少气体沿燃烧室内壁运动时受到的形状阻力，减少气体的动能损失，从而使气体能够充分地被混合。

进一步的，唇口1相对于燃烧室的开口端面的锥面角以能够在燃烧初期将燃烧室中的进气气流导向燃烧室的中部为宜，一般地，受燃烧室布置空间的限制，该锥面角为0°-60°。

本实用新型在燃烧室基本结构的基础上增加环形唇口1结构，主要作用是在活塞上行过程中，缸内气体受到挤压，大量气体进入燃烧室内部时，由于燃烧室唇口1的导向作用，能够控制气流流动方向，使气流集中向燃烧室的中心流动，进而使火花塞周围的可燃气体流动速度加快。当活塞运行至火花塞点火时刻时，快速流动的可燃气体能够保证点火初期火核的形成，促进火核的扩散传播，提高燃烧室内可燃气体的燃烧速度。

与现有技术相比，本实用新型优化了燃烧室内气流流动，改善了燃烧室内燃烧条件，使气流可以集中流向湍动能较大的中心位置，增加燃烧速度。本实用新型在保留了现有天然气机燃烧室的基本结构特点的基础上，同时增加了挤流气流导向与逆挤流气流导向功能，减少了发动机在燃烧初期与燃烧末期的不稳定因素，实现了节能减排的效果。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。