CN109854359B - 一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，包括燃烧室，所述燃烧室的中间安装喷油器，当喷油器油束不受外力作用时，喷油器的油束与导流斜面周向匹配，所述燃烧室的顶面部分和喉口部分通过导流斜面过渡，导流斜面的顶部边设有圆角，燃烧室的顶面部分周向均布若干旋流槽，旋流槽为内深外浅、内宽外窄的旋流叶片结构，旋流槽的旋向与进气涡流反向。本发明所述的适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，在不改变进气方式的情况下，不仅促进了涡流运动加强了对油束的吹偏效应,而且活塞上行时扩大了燃气在燃烧室内空间分布，加强了燃烧室凹坑底部气流运动，在活塞下行时，实现油气快速混合及扩散，从而改善发动机的性能。

Description

一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室

技术领域

本发明属于内燃机混合气形成及燃烧领域，尤其是涉及一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室。

背景技术

直喷式柴油机的进气系统、喷油系统和燃烧室形状直接决定着柴油机的混合气形成和缸内燃烧品质，对发动机的性能影响至关重要。直喷式柴油机燃烧系统按进气方式分为两大类：直气道燃烧系统和涡流燃烧系统。涡流燃烧系统由于对燃油系统喷射压力要求低，且在低速工况燃烧性能较好，在民用柴油机上获得广泛使用。

涡流燃烧系统主要是利用涡流对油束的吹偏效应促进燃气的扩散混合。其匹配的关注点在于燃烧室形状，油束射程及涡流强度，因三者综合影响着燃油的空间分布和壁面分布的比例及油束的落点位置，从而影响混合气形成和燃烧过程。因此燃烧室形状及其与油束的相对位置匹配很重要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，以实现燃油喷射过程中增强气流运动加强油束扩散促进油气混合。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，包括燃烧室、喷油器和导流斜面，所述燃烧室的上方中间安装喷油器，所述喷油器的油束与所述导流斜面周向匹配，所述燃烧室的外形为缩口形轮廓结构，喉口部分为斜坡形结构，所述燃烧室的顶面部分和喉口部分通过所述导流斜面过渡，所述导流斜面的底部边缘处设有圆角R，所述燃烧室的顶面部分周向均布若干所述旋流槽，所述旋流槽为内深外浅、内宽外窄的旋流叶片结构，所述旋流槽的旋向与进气涡流反向，所述旋流槽内弧中点与其外弧中点相差角度为φ，且旋流槽内弧中点与不受外力作用时所述油束的中心线存在180/N度的夹角，其中N为所述喷油器的喷孔数。

进一步的，所述导流斜面的倾斜角为φ_z，其取值范围为：25°≤φ_z≤30°。

进一步的，所述圆角R的半径范围大于等于2mm。

进一步的，所述旋流槽的数量与所述喷油器的喷孔数量相同。

进一步的，所述油束在所述燃烧室内的落点位置为凹坑深度的三分之一处。

进一步的，所述旋流槽内外弧与所述导流斜面内外弧圆周方向均分且对应弧长相等，且所述旋流槽与所述导流斜面相交的位置为所述导流斜面的一半位置。

进一步的，所述旋流槽内弧中点与其外弧中点相差角度φ的计算公式为：

其中θ为喷油持续期，Ω为进气平均涡流比，N为所述喷油器的喷孔数目。

相对于现有技术，本发明所述的适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室具有以下优势：

(1)本发明所述的适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，设置的旋流槽和导流斜面，在活塞上行时将余隙部分气体及雾化燃油以一定的旋流速度更多的挤向燃烧室凹坑，在燃烧室凹坑燃油占据空间变大。

(2)本发明所述的适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，在活塞下行时，由于存在坡度不同的导流结构以及旋流槽内深窄外浅宽的结构，利于油气向更广空间扩散，加速燃烧速度，提高油束对空气的利用率，实现快速混合及扩散，从而改善发动机的性能。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的旋流槽型燃烧室匹配喷孔油束的俯视图；

图2为本发明实施例所述的旋流槽型燃烧室匹配喷油器时的正剖视图；

图3为本发明实施例所述的旋流槽型燃烧室匹配喷孔油束的正阶梯A-A剖视图。

附图标记说明：

1-燃烧室；2-旋流槽；3-喷油器；31-油束；4-导流斜面；5-进气涡流。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，如图1至图3所示，包括燃烧室1、喷油器3和导流斜面4，所述燃烧室1的上方中间安装所述喷油器3，当所述喷油器3不受外力作用时，所述喷油器3的油束31与所述导流斜面4周向匹配，所述油束31在所述燃烧室1内的落点位置为凹坑11深度的三分之一处，所述燃烧室1的外形为缩口形轮廓结构，喉口部分为斜坡形结构，所述燃烧室1的顶面部分和喉口部分通过所述导流斜面4过渡，所述导流斜面4的顶部边缘处设有圆角R，所述燃烧室1的顶面部分周向均布若干所述旋流槽2，所述旋流槽2为内深外浅、内窄外宽的旋流叶片结构，所述旋流槽2的旋向与进气涡流5反向，所述旋流槽2内弧中点与其外弧中点相差角度为φ，且旋流槽2内弧中点与不受外力作用时所述油束31的中心线存在180/N度的夹角，其中N为所述喷油器3的喷孔数；

本发明公开的旋流槽型燃烧室不仅可利用所述燃烧室1的导流斜面4形成挤流运动；在活塞上行时，旋向槽2可对涡流有保持作用，同时其内深窄外浅宽对气流汇聚加速作用，而且对顶间隙部分气体向燃烧室内汇聚，挤流及涡流两种气流运动可促进雾化燃油扩散，扩大燃油在燃烧室内的空间分布；在活塞下行时，导流斜面4及旋流槽2利于燃烧室内燃气向燃烧室外部扩散，增强了对空气的利用率，使得缸内燃气更均匀，燃烧性能获得改善。

所述导流斜面4的倾斜角为φ_z，其取值范围为：25°≤φ_z≤30°。

所述圆角R的半径范围大于等于2mm。

所述旋流槽2的数量与所述喷油器3的喷孔数量相同。

所述旋流槽2内外弧与所述导流斜面4内外弧圆周方向均分且对应弧长相等，且所述旋流槽2与所述导流斜面4相交的位置为所述导流斜面4的一半位置。

所述旋流槽2内弧中点与其外弧中点相差角度φ的计算公式为：

其中θ为喷油持续期，Ω为进气平均涡流比，N为所述喷油器3的喷孔数目，使得对气流导向(汇聚扩散)不同，加强雾化油束3的扩散。

本发明具有的优点和积极效果是通过本发明的旋流槽型燃烧室，在不改变进气方式的情况下，导流斜面4可促进上止点前后的挤流运动及油束31的扩散，而所述旋流槽2对进气涡流5有保持作用，同时在活塞上行时将余隙部分气流及雾化油束31以较快的速度更多的挤向燃烧室凹坑11，扩大了燃气在燃烧室1内的空间分布，加强了燃烧室1凹坑11底部气流运动，在活塞下行时，由于存在坡度不同的导流结构以及旋流槽2内深窄外浅宽的结构，利于油气向更广空间扩散，加速燃烧速度，提高油束31对空气的利用率，实现快速混合及扩散，从而改善发动机的性能。

一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室的工作原理为：

本发明公开的旋流槽型燃烧室不仅可利用所述燃烧室结构的导流斜面4形成挤流运动；在活塞上行时，旋向槽2可对涡流有保持作用，同时其内深窄外浅宽对气流汇聚加速作用，而且对顶间隙部分气体向燃烧室内汇聚，挤流及涡流两种气流运动可促进雾化燃油扩散，扩大燃油在燃烧室内的空间分布；在活塞下行时，导流斜面4及旋流槽2利于燃烧室内燃气向燃烧室外部扩散，增强了对空气的利用率，使得缸内燃气更均匀，燃烧性能获得改善。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，其特征在于：包括燃烧室(1)、喷油器(3)和导流斜面(4)，

所述燃烧室(1)的上方安装所述喷油器(3)，当所述喷油器(3)不受外力作用时，所述喷油器(3)的油束(31)与所述导流斜面(4)周向匹配，所述燃烧室(1)的外形为缩口轮廓结构，喉口部分为斜坡形结构，所述燃烧室(1)的顶面部分和喉口部分通过所述导流斜面(4)过渡，所述导流斜面(4)的顶部边缘处设有圆角R，所述燃烧室(1)的顶面部分周向均布若干旋流槽(2)，所述旋流槽(2)为内深外浅、内窄外宽的旋流叶片结构，所述旋流槽(2)的旋向与进气涡流(5)反向，所述旋流槽(2)内弧中点与其外弧中点相差角度为φ，且旋流槽(2)内弧中点与不受外力作用时所述油束(31)的中心线存在180/N度的夹角，其中N为所述喷油器(3)的喷孔数；所述旋流槽(2)内弧中点与其外弧中点相差角度φ的计算公式为：

其中θ为喷油持续期,单位为°CA，Ω为进气平均涡流比，N为所述喷油器(3)的喷孔数目。

2.根据权利要求1所述的一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，其特征在于：所述导流斜面(4)的倾斜角为φ_z，其取值范围为：25°≤φ_z≤30°。

3.根据权利要求1所述的一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，其特征在于：所述圆角R的半径范围大于等于2mm。

4.根据权利要求1所述的一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，其特征在于：所述旋流槽(2)的数量与所述喷油器(3)的喷孔数量相同。

5.根据权利要求1所述的一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，其特征在于：所述油束(31)在所述燃烧室(1)内的落点位置为凹坑(11)深度的三分之一处。

6.根据权利要求1所述的一种适用于涡流燃烧系统的旋流槽型燃烧室，其特征在于：所述旋流槽(2)内外弧与所述导流斜面(4)内外弧圆周方向均分且对应弧长相等，且所述旋流槽(2)与所述导流斜面(4)相交的位置为所述导流斜面(4)的一半位置。

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