CN108343527A - 一种大敞口燃烧室及燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

一种大敞口燃烧室及燃烧系统，气缸盖（1）顶部中央设置有喷油器（2），燃烧室（5）包括中部的中心凸台（6）和外围的圆弧（8），燃烧室（5）开口直径D1=0.9‑0.94D、深度H1=0.08‑0.10D，圆弧（8）半径R1=0.15‑0.18D，相对两侧圆弧（8）的圆弧中心之间距离D2=0.6‑0.68D，中心凸台（6）半径R2=0.15‑0.2D，上述的D为气缸直径，中心凸台（6）相对两侧直线段（7）之间的夹角为155‑‑165°，中心凸台（6）距燃烧室（5）顶面的距离H2为4.5mm‑6.5mm。能够规避燃油喷束与燃烧室（5）壁面接触，减小传热损失，保证发动机具有高的热效率。

Description

一种大敞口燃烧室及燃烧系统
技术领域
本发明涉及一种燃烧室，更具体的说涉及一种大敞口燃烧室及燃烧系统，属于柴油机缸内混合气形成及燃烧技术领域。
背景技术
现代直喷式增压柴油机燃烧室多采用带缩口的ω型燃烧室，或者在ω型燃烧室缩口和活塞顶面之间使用一个小台阶过度。高压燃油直接喷射在燃烧室喉口部位，使得分布在燃烧室凹坑内的燃油比例增加，燃烧室顶部空气利用率低，燃烧不完全，热效率低；另外，为适应发动机比功率增加和排放法规日益严格的苛刻要求，活塞尤其是喉口部位面临着更高机械负荷和热负荷的考验，容易出现活塞喉口氧化剥落或喉口开裂等问题，影响活塞的可靠性。
中国发明专利《一种大喷孔夹角和长伸出量喷油嘴与大口径燃烧室配合的柴油机燃烧系统》（申请号：2015101584830.8、申请日：2015年9月16日）中该燃烧系统喷油嘴的喷孔夹角≥160度角，喷孔伸出缸盖底平面量为3-6%；喷油嘴的表面可以设置隔热涂层或隔热套或内部设冷却腔；对于高速柴油机大口径燃烧室直径≥缸径的85%，深度≤行程的12%，对于中速柴油机大口径燃烧室直径≥缸径的92%，深度≤行程的10%。采用以上燃烧系统结构，油气混合质量相对更好，进而降低燃油消耗和排放；活塞顶燃烧室扁平，有利于减短活塞顶部厚度，减轻重量，降低往复惯性力和振动。但是，该发明专利存在以下缺陷：1、该发明所述的燃烧系统喷油嘴的喷孔夹角≥160度角，大的喷孔夹角可以使得喷雾在燃烧室径向喷的更远，随着活塞下行，大的喷孔夹角会使燃油撞击气缸壁风险增大，气缸壁温度较低，这部分燃油不能迅速蒸发而流入曲轴箱，导致机油稀释。2、该发明所述燃烧系统燃油和空气混合后向下卷吸，燃烧室上部空间为圆柱体，圆柱的直径为d，随着喷雾的发展，燃油可能撞击燃烧室壁面，导致传热损失增加，热效率降低。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的燃烧室存在的燃油撞击气缸壁风险增大、热效率低等不足，提供一种大敞口燃烧室及燃烧系统。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种大敞口燃烧室及燃烧系统，包括气缸盖、缸套、活塞和燃烧室，所述燃烧室为对称结构的ω型燃烧室，所述的活塞顶部与气缸盖底面之间形成燃烧室容腔，所述的气缸盖顶部中央设置有喷油器，所述的燃烧室包括中部的中心凸台和外围的圆弧，所述的圆弧上部与活塞顶面相接，所述中心凸台和外围的圆弧之间通过直线段连接，且所述的直线段分别与中心凸台和圆弧相切，所述的燃烧室开口直径D1=0.9-0.94D，燃烧室深度H1=0.08-0.10D，所述的圆弧半径R1=0.15-0.18D，相对两侧圆弧的圆弧中心之间距离D2=0.6-0.68D，所述的中心凸台半径R2=0.15-0.2D，上述的D为气缸直径，中心凸台相对两侧直线段之间的夹角为155--165°，中心凸台距燃烧室顶面的距离H2为4.5mm-6.5mm。
所述的喷油器为多孔喷油器，喷油器喷孔个数为6-7孔，喷孔夹角为148-152°。
所述的燃烧系统使用四气门结构，进排气门各2个，进气涡流比为0-0.5。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1、本发明中燃烧室为对称结构的ω型燃烧室，形状简单，结构紧凑；且燃烧室深度H1=0.08-0.10D较小，使得燃烧室呈扁平状中置分布于活塞中，有利于降低活塞压缩高，进而可以降低发动机整机质量、缩小体积以及减少发动机整机摩擦损失。
2、本发明中燃烧室开口直径D1=0.9-0.94D，即燃烧室口径采用大敞口设计，减小了燃烧室面容比，使相对散热面积减小。
3、本发明中燃烧室开口直径D1=0.9-0.94D，圆弧半径R1=0.15-0.18D，相对两侧圆弧的圆弧中心之间距离D2=0.6-0.68D，中心凸台半径R2=0.15-0.2D，中心凸台相对两侧直线段之间的夹角为155--165°，中心凸台距气缸盖底面的距离H2为4.5mm-6.5mm；且喷油器2喷孔个数为6-7孔，喷孔夹角为148-152°。因此其通过合理匹配喷油参数和燃烧室结构等参数能够规避燃油喷束与燃烧室壁面接触，减小传热损失，保证发动机具有较高的热效率；使得发动机合理匹配后处理装置后，排放水平能达到国六排放。
附图说明
图1是本发明纵剖面示意图。
图2是本发明中燃烧室参数示意图。
图3为本发明燃油喷射示意图。
图4为本发明俯视图。
图中，气缸盖1，喷油器2，缸套3，活塞4，燃烧室5，中心凸台6，直线段7，圆弧8。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
参见图1，一种大敞口燃烧室及燃烧系统，包括气缸盖1、缸套3、活塞4和燃烧室5，所述的气缸盖1顶部中央设置有喷油器2。所述燃烧室5为对称结构的ω型燃烧室，整个燃烧室5凹坑关于活塞4呈对称分布，使得燃烧室5呈扁平状；所述的活塞4顶部与气缸盖1底面之间形成燃烧室5容腔。
参见图1，所述的燃烧室5包括中部的中心凸台6和外围的圆弧8，所述的圆弧8上部与活塞4顶面相接；所述中心凸台6和外围的圆弧8之间通过直线段7连接，且所述的直线段7分别与中心凸台6和圆弧8相切。
参见图2，所述的燃烧室5开口直径D1=0.9-0.94D，燃烧室5深度H1=0.08-0.10D；所述的圆弧8半径R1=0.15-0.18D，相对两侧圆弧8的圆弧中心之间距离D2=0.6-0.68D，所述的中心凸台6半径R2=0.15-0.2D，上述的D为气缸直径。
参见图2，中心凸台6相对两侧直线段7之间的夹角为155--165°，中心凸台6距燃烧室5顶面的距离H2为4.5mm-6.5mm。
参见图1，所述的喷油器2为多孔喷油器，喷油器2中心轴线与活塞4中心轴线重合；喷油器2喷孔个数为6-7孔，喷孔夹角为148-152°。
参见图1至图2，所述的燃烧系统使用四气门结构，进排气门各2个，进气涡流比为0-0.5。
参见图1至图2，本发明通过合理匹配喷油参数和燃烧室5及燃烧系统等参数能够规避燃油喷束与燃烧室5壁面接触，当高压燃油喷入燃烧室5，喷雾所诱导的运动占绝对优势，气缸内初始流场对混合的影响较小，可以简化进气道结构，减小节流损失，从而保证发动机具有较高的热效率和较低的油耗，提高发动机经济性。当发动机合理匹配后处理装置后，排放水平能达到国六排放
参见图1至图2，实施例一：
一种大敞口燃烧室结构，其中D1=119mm、D2=82mm、 H1=11.9mm、H2=5mm、a1=160°、R1=20mm、R2=20mm。该喷油器2为多孔喷油器，喷油器2中心轴线与活塞4中心轴线重合，喷油器喷2孔个数为6孔，喷孔夹角为150°。本燃烧系统燃烧使用四气门结构，进排气门各2个，进气涡流比为0.4。经过流体动力学计算，本实施例与现有的方案对比，额定点油耗降低3%，碳烟降低37%；因此减小了节流损失，提高了发动机经济性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种大敞口燃烧室及燃烧系统，包括气缸盖（1）、缸套（3）、活塞（4）和燃烧室（5），所述燃烧室（5）为对称结构的ω型燃烧室，所述的活塞（4）顶部与气缸盖（1）底面之间形成燃烧室（5）容腔，所述的气缸盖（1）顶部中央设置有喷油器（2），所述的燃烧室（5）包括中部的中心凸台（6）和外围的圆弧（8），所述的圆弧（8）上部与活塞（4）顶面相接，所述中心凸台（6）和外围的圆弧（8）之间通过直线段（7）连接，且所述的直线段（7）分别与中心凸台（6）和圆弧（8）相切，其特征在于：所述的燃烧室（5）开口直径D1=0.9-0.94D，燃烧室（5）深度H1=0.08-0.10D，所述的圆弧（8）半径R1=0.15-0.18D，相对两侧圆弧（8）的圆弧中心之间距离D2=0.6-0.68D，所述的中心凸台（6）半径R2=0.15-0.2D，上述的D为气缸直径，中心凸台（6）相对两侧直线段（7）之间的夹角为155--165°，中心凸台（6）距燃烧室（5）顶面的距离H2为4.5mm-6.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种大敞口燃烧室及燃烧系统，其特征在于：所述的喷油器（2）为多孔喷油器，喷油器（2）喷孔个数为6-7孔，喷孔夹角为148-152°。
3.根据权利要求1所述的一种大敞口燃烧室及燃烧系统，其特征在于：所述的燃烧系统使用四气门结构，进排气门各2个，进气涡流比为0-0.5。
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