一种导流板式天然气发动机燃烧室结构的制作方法

本申请实施例涉及天然气发动机燃烧室技术领域，尤其涉及一种导流板式天然气发动机燃烧室结构。

背景技术：

天然气发动机燃烧室结构对缸内湍流强度有明显影响，例如，可以通过优化燃烧室形状，扩大高湍动能区覆盖范围等方式来增强对缸内湍流强度的影响。就目前而言，天然气发动机大多数都是从柴油机上改进开发而来，天然气发动机沿用原来柴油机的蜗壳气道，气道性能以涡流为主，滚流为辅。

现有的天然气发动机燃烧室大多为直筒型，活塞搭配螺旋进气道后，气流在燃烧室的凹坑内会形成有序运动的大尺度涡流，然后，根据气道位置确定涡流的旋转方向，处于压缩末期时，在挤流的作用下，燃烧室凹坑里的大尺度涡流破碎成小尺度涡团，因燃烧室内壁面无导向结构，无法将小尺度的涡团推向燃烧室凹坑上方，即火花塞的附近，导致火花塞附近的湍动能低于燃烧室凹坑里的湍动能，这样会使燃烧室内的滞燃期增加，火焰的传播的速度变慢，会增加远端混合气发生自燃的机率，使得爆震边界变窄。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种导流板式天然气发动机燃烧室结构，用于增加燃烧室凹坑上方的湍动能，使燃烧时的滞燃期和燃烧持续期缩短，扩宽爆震边界。

本申请提供了一种导流板式天然气发动机燃烧室结构，用于：

导流板结构、燃烧室凹坑、活塞本体以及进气道；

所述导流板结构以及所述燃烧室凹坑形成于所述活塞本体的活塞顶面；

所述进气道设于所述燃烧室凹坑上方，所述燃烧室凹坑用于气流形成有序运动的涡流；

在所述燃烧室凹坑挤流的过程中，所述导流板结构用于将燃气混合气流推向所述燃烧室凹坑的顶面。

可选的，所述导流板结构，包括：

迎流面、倾斜面以及回流面；

所述迎流面垂直设于所述燃烧室凹坑内壁面的平面；

所述倾斜面与所述迎流面连接；

所述回流面与所述倾斜面连接，所述回流面用于减少气流回流区域。

可选的，所述回流面的外表面设为圆弧面。

可选的，所述圆弧面的圆弧半径范围设为6至10mm。

可选的，所述圆弧半径大于所述导流板结构中的其他圆弧半径。

可选的，所述迎流面与所述进气道的两端出口的中心线连线的垂直方向的夹角角度范围设为45至90度。

可选的，所述倾斜面、所述燃烧室凹坑的侧壁面之间的水平距离与所述燃烧室凹坑的侧壁面、所述燃烧室凹坑的中心线之间的水平距离比值范围设为0.5至0.65。

可选的，所述倾斜面与所述燃烧室凹坑底部的夹角角度范围设为45至60度。

可选的，所述倾斜面与以所述燃烧室凹坑的中点为圆心的圆周方向跨度角度范围为45至180度。

可选的，所述燃烧室凹坑与所述倾斜面的连接处设为圆角型。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

该申请通过提供一种具有导流板结构、燃烧室凹坑、活塞本体以及进气道的导流板式天然气发动机燃烧室结构，导流板结构以及燃烧室凹坑形成了活塞本体的活塞顶面，进气道设于燃烧室凹坑上方，该燃烧室结构能够增加燃烧室凹坑上方的湍动能，使燃烧时的滞燃期和燃烧持续期缩短，扩宽爆震边界。其中，燃烧室凹坑用于气流形成有序运动的涡流，导流板结构用于在燃烧室凹坑挤流的过程中，将燃气混合气流推向燃烧室凹坑的顶面。

附图说明

图1为本申请实施例中导流板式天然气发动机燃烧室结构的一个实施例结构示意图；

图2为本申请实施例中导流板式天然气发动机燃烧室结构的另一个实施例结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的阐述，显然阐述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护范围。

请参阅图1至图2，本申请实施例中，提供了一种导流板式天然气发动机燃烧室结构，包括：导流板结构1、燃烧室凹坑2、活塞本体以及进气道，该导流板结构1以及该燃烧室凹坑2形成于活塞本体的活塞顶面；进气道设于燃烧室凹坑2上方，燃烧室凹坑2用于气流形成有序运动的涡流；在燃烧室凹坑2挤流的过程中，导流板结构1用于将燃气混合气流推向燃烧室凹坑2的顶面。

本申请实施例中，提供了一种导流板式天然气发动机燃烧室结构，具有导流板结构1、燃烧室凹坑2、活塞本体以及进气道，该导流板式天然气发动机燃烧结构用于增加燃烧室凹坑上方的湍动能，使燃烧时的滞燃期和燃烧持续期缩短，扩宽爆震边界。

在本申请中，在燃烧室凹坑2内设计导流板结构1，该导流板结构1包括有迎流面21、倾斜面22以及回流面23，其中，迎流面21垂直设于燃烧室凹坑2内壁面的平面，倾斜面22与迎流面21连接，回流面23与倾斜面22连接，其中，该回流面23用于减少气流回流区域。要说明的是，由于回流面23的附近会形成气流的回流区，回流面23的外表面需要设计成圆弧面，该圆弧面的半径范围设为6至10mm，此处的圆弧面的圆弧半径大于导流板结构1中的其他圆弧半径，其他圆弧半径一般为2至3mm。回流面23的外表面除了全圆弧面之外，还可以设计成圆弧面和平面相互组合的结构。

由于进气道在燃烧室结构中会分叉出两条气道作为气流出口，因此，可以以燃烧室凹坑2的中心点作为对照参考点，根据每条气道与该对照参考点的距离来确定气道的近远端出口，例如，可以将离该中心点较远的一端出口称为远端出口24，离该中心点较近的一端出口称为近端出口25。

可选的，迎流面21与进气道两端出口的中心线连线的垂直方向的夹角角度范围设为45至90度，该夹角a1如图1所示。优选的，迎流面21的位置可以设置在进气道的远端出口24的正下方。倾斜面22与以燃烧室凹坑2的中点为圆心的圆周方向跨度角度范围设为45至180度，该跨度的夹角a2如图1所示。

请参阅图2，为了平面与平面之间衔接得更流畅，可以将倾斜面22、燃烧室凹坑2的内壁面之间的水平距离l1与燃烧室凹坑2的内壁面、燃烧室凹坑2的中心线之间的水平距离l2的比值范围设为0.5至0.65，优选的，比值可以控制在0.55。倾斜面22与燃烧室凹坑2底部的夹角a3角度范围设为45至60度，优选的，可以将该角度设置为55度，燃烧室凹坑2与倾斜面22的连接处设为圆角型。进一步的，对于倾斜面22与燃烧室内壁面和底部的连接可以通过圆角来过渡，且该圆角半径一般不会超过3mm。

特别要说明的是，该申请中所提到的导流板结构1至少为1个。当导流板结构1个数大于1个时，导流板结构1的总长度可以不相等，导流板结构1之间的距离可以不相等，优选的，导流板结构1的总长度保持相等，导流板结构1之间的距离相等，具体的长度与距离在此处不做限定。

在本申请实施例中，在燃气的混合气从进气道的远端出口和近端出口进入到燃烧室凹坑2内时，在燃烧室凹坑2里的气流沿着内壁面进行运动，打破涡流运动的有序性。燃气混合气从进气道的远端出口24和近端出口25进入到燃烧室凹坑2里，在凹坑里的气流会根据进气道的位置确定相应的运动方向，并沿着该方向进行涡流运动。

在本发明的导流板式天然气发动机燃烧室在运行的过程中，发动机燃烧室内的活塞本体上行，运动的气流会撞击迎流面21，从而改变气流的运动方向，在挤流的作用下，燃气混合气进入燃烧室凹坑2，在倾斜面22的导流作用下，气流被推向燃烧室凹坑2的上方，并贴近火花塞附近，从而增加了燃烧室凹坑2的湍动能。特别需要说明的是，在气流改变运动方向的过程中，涡流运动的有序性被打破，使得气流撞壁后，大尺度涡流破碎成小尺度涡团，在气流改变了运动方向后，还可以将高湍动能区域推向燃烧室凹坑2的上方，即火花塞附近，缩短了燃烧的滞燃期和燃烧持续期，降低了远端混合器发生自燃的机率，扩宽爆震边界。

此外，若是前述所提到的涡流方向的旋向改变时，则迎流面21与回流面23换位。