CN107044334A - 一种适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构 - Google Patents

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董全
孙军
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Abstract

本发明提供的是一种适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构。包括燃烧室上部和燃烧室下部，燃烧室上部为缩口，所述缩口的开口为正多边形，所述正多边形的每个角都为过渡圆角，所述正多边形的每条边与相邻的平面之间也为过渡圆角，燃烧室下部为圆柱腔，所述圆柱腔的顶面、底面和侧壁之间为过渡圆角。本发明通过缩口的设置和缩口形状的设计增大挤气面积，提高气流速度，增加湍动能，从而提高天然气燃烧的火焰传播速度，改善天然气燃烧速度慢的缺点。

Description

一种适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机燃烧室，具体地说是一种天然气发动机的燃烧室。
背景技术
随着能源危机不断加剧、排放法规日趋严格，天然气因其资源丰富、价格低廉、燃烧清洁而备受关注，是石油的主要替代品。
由于天然气发动机大多在原柴油机的基础上开发，故需要针对天然气的燃烧特性和气体发动机的工作特性对燃烧室进行优化改进。天然气的辛烷值较高，可以承受较高的压缩比，为了提高发动机的功率密度，通常采用提高压缩比的方式。另外为了控制排放和保证经济性，多采用EGR和稀薄燃烧。原本天然气由于其辛烷值高，火焰传播速度较慢，再加上EGR的采用和燃气的稀释，火焰传播速度会进一步降低，以至热效率下降甚至失火。故需要对燃烧室进行相应的优化，增加燃烧室内的气流流动速率，提高火焰传播速度，改善天然气燃烧速度慢的特点。
目前的天然气发动机燃烧室多采用敞口或直口，例如专利申请号为201410394481.9的专利文件中公开的“气体机的燃烧室”等，其燃烧室采用敞口，主要通过导流壁组织气流运动，促进燃烧。此种燃烧室存在以下问题：研究表明，增大挤气面积可以增加挤流强度，提高缸内气体的流动速率。而燃烧室采用敞口会减小挤气面积，不利于缸内气体流速的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使天然气发动机内混合气迅速燃烧的适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构。
本发明的目的是这样实现的：包括燃烧室上部和燃烧室下部，燃烧室上部为缩口，所述缩口的开口为正多边形，所述正多边形的每个角都为过渡圆角，所述正多边形的每条边与相邻的平面之间也为过渡圆角，燃烧室下部为圆柱腔，所述圆柱腔的顶面、底面和侧壁之间为过渡圆角。
本发明还可以包括：
1、正多边形的缩口的开口面积占燃烧室下部圆柱腔横截面积的60％-90％。
2、正多边形的每个角的过渡圆角的半径为正多边形边长的1/6-1/4。
3、正多边形的每条边与相邻平面之间的过渡圆角的半径为1-2mm。
4、圆柱腔的顶面和底面与侧壁之间的过渡圆角的半径为圆柱腔高度的1/3。
5、缩口的开口深度占整个燃烧室深度的1/5-2/5。
本发明提供了一种能够使天然气发动机内混合气迅速燃烧的气体发动机燃烧室。包括燃烧室上部和燃烧室下部，燃烧室上部为缩口，同时为了进一步降低挤气面积，将缩口开口设置为正多边形，正多边形的每个角都倒有圆角，正多边形的每条边与相邻的平面之间也倒有圆角。燃烧室下部为圆柱体，为了更好的引导气流，在圆柱体的顶面、底面和侧壁之间倒有圆角。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：该燃烧室在燃烧室上部设置了缩口，可以增大燃烧室内气流速度和湍流强度，加快燃烧火焰传播速度。缩口的形状设置为正多边形可以进一步增大挤气面积，在燃烧室外层形成较强的局部湍流动能，进一步加快火焰传播速度。同时为了缓解燃烧室的热负荷，将燃烧室内尖锐部分以及缩口的正多边形与相邻面的过渡部分均设置了过渡圆角。
附图说明
图1是本发明的气体发动机燃烧室的俯视示意图。
图2是本发明的气体发动机燃烧室的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明进行详细阐述。
结合图1和图2，本发明的用于气体发动机的燃烧室设置在活塞头部，包括燃烧室上部1和燃烧室下部2，燃烧室上部为缩口，燃烧室下部成圆柱形。燃烧室上部缩口的开口形状为正多边形3，正多边形的尺寸保证缩口的开口面积占燃烧室下部圆柱体横截面积的60％-90％。正多边形的每个角为过渡圆角4，圆角半径为正多边形边长1/6-1/4。正多边形的每条边与相邻平面的过渡为圆角过渡5，圆角半径1-2mm。燃烧室上部缩口的开口深度占整个燃烧室深度的1/5-2/5。燃烧室下部成圆柱形，为了合理利用燃烧室下部的空间，圆柱的顶面和底面与侧壁为圆角过渡6，7，圆角半径为圆柱体高度的1/3。
本发明的主要特点在于通过给燃烧室设置缩口来增大燃烧室内的气体流动速度，同时通过对缩口开口形状的控制来调整挤气面积，对于同样直径的外接圆，当开口形状为正八边形时，缩口的面积比圆形会有所降低，挤气面积会增大。当开口形状为正六边形时，缩口面积会进一步降低。同时多边形每个角的过渡圆角也会影响挤气面积，圆角半径越大，挤气面积越大。缩口深度的设置可以用来调整燃烧室的总体积。
下面例举一个具体实施例：
本实施例燃烧室的几何特征如图1和图2所示，燃烧室上部设置缩口，缩口的开口面积占燃烧室下部圆柱体横截面积的80％，开口形状为正八边形，八边形的每个角处设置过渡圆角，圆角半径为边长的1/6。八边形的每条边与相邻平面之间为圆角过渡，圆角半径1mm。燃烧室缩口的深度为整个燃烧室深度的1/5。在压缩冲程活塞运行至上止点附近时，由柴油引燃燃烧室中的天然气，本燃烧室设置了正多边形的缩口，加上多边形的圆角过渡，增大了挤气面积，使得燃烧室内气流速度较大，加快了火焰传播速度。另外，可以通过调整缩口的开口形状，例如将正八边形改为正六边形，以及多边形每个角处过渡圆角的半径来改变挤气面积，以适应不同需要的天然气发动机。
以上描述仅为本申请实例以及对所运用原理的说明，但本领域技术人员会理解，可以在不脱离本发明范围的前提下做出各种变动以适应不同的情况。因此，本发明不局限于公开的具体实施方案，而是包括落在所附权利要求范围内的所有实施方案。

Claims (7)

1.一种适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构，包括燃烧室上部和燃烧室下部，其特征是：燃烧室上部为缩口，所述缩口的开口为正多边形，所述正多边形的每个角都为过渡圆角，所述正多边形的每条边与相邻的平面之间也为过渡圆角，燃烧室下部为圆柱腔，所述圆柱腔的顶面、底面和侧壁之间为过渡圆角。
2.根据权利要求1所述的适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构，其特征是：正多边形的缩口的开口面积占燃烧室下部圆柱腔横截面积的60％-90％。
3.根据权利要求2所述的适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构，其特征是：正多边形的每个角的过渡圆角的半径为正多边形边长的1/6-1/4。
4.根据权利要求3所述的适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构，其特征是：正多边形的每条边与相邻平面之间的过渡圆角的半径为1-2mm。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构，其特征是：圆柱腔的顶面和底面与侧壁之间的过渡圆角的半径为圆柱腔高度的1/3。
6.根据权利要求1-4任何一项所述的适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构，其特征是：缩口的开口深度占整个燃烧室深度的1/5-2/5。
7.根据权利要求5所述的适用于天然气发动机的浅盆形燃烧室结构，其特征是：缩口的开口深度占整个燃烧室深度的1/5-2/5。
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CN101040108A (zh) * 2004-10-14 2007-09-19 洋马株式会社 直接喷射式柴油机的燃烧室的形状

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