CN111287860A - 一种弱滚流快速燃烧系统与一种燃气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弱滚流快速燃烧系统与一种燃气发动机，其中，弱滚流快速燃烧系统包括活塞、缸盖、进气道和排气道，活塞的顶部与缸盖之间形成燃烧室，缸盖设有进气喉口和排气喉口，进气道的靠近进气喉口的一段为滚流引导气道，滚流引导气道的轴线相对缸盖的底面倾斜布置，滚流引导气道的上侧面为相对缸盖的底面倾斜布置的下冲引导面，滚流引导气道的下侧面为朝向缸盖的底面方向凹陷的弧形引导面，进气喉口的下端设有偏心倒角，且偏心倒角的偏心方向为沿着由进气喉口至排气喉口的中心连线的方向偏移。本方案在吸气时使燃气在气缸内形成大尺度弱滚流运动并在压缩末期破碎成小尺度湍流，从而加快火焰传播速度，提升燃气利用率和发动机热效率。

Description

一种弱滚流快速燃烧系统与一种燃气发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种弱滚流快速燃烧系统与一种燃气发动机。

背景技术

目前，天然气发动机一般是在柴油机基础上改造而成，对于缸盖部分的设计往往直接采用原柴油机缸盖结构。对柴油机而言，其燃烧模式为扩散燃烧，一定程度的涡流有助于油束与空气混合，从而改善燃烧过程，同时降低污染物的排放。其中，涡流是指气体绕气缸轴线有组织的旋流运动。而气体燃料燃烧本质上属于预混燃烧，对涡流强度要求不高，需要小尺度的湍流运动来形成火焰褶皱面，从而加快火焰传播速度，提升热效率。其中，湍流是指气流速度较高时在流场中产生的许多方向不固定的小旋流，区别于层流。

如果天然气发动机采用柴油机缸盖结构，所形成的涡流在压缩及做功冲程中无法破碎，导致气流运动能量无法充分利用，而且容易导致循环变动加剧，对整机可靠性带来不利影响。如图1所示，现有的气体机的活塞01一般是在柴油机活塞的基础上改造而成，燃烧室02多采用浅盆形结构，形状简单，工艺性好。这种结构的燃烧室02可以充分利用挤流来提高缸内湍动能，从而改善燃烧过程。其中，挤流是指在压缩冲程末期，活塞将位于气缸边缘附近的气体挤入燃烧室内部而形成的向心运动。

现有技术方案在进气过程中，由气道喷入的进气气流产生绕气缸轴线的涡流运动，随着活塞上行运动，涡流被挤压进入燃烧室，浅盆形结构的燃烧室使得涡流强度不断提高，在此过程中，涡流不会破碎成小尺度的湍流运动。然而，对于气体机而言，小尺度湍流对火焰传播起着至关重要的作用，因此，现有技术不利于气体燃料的燃烧。同时，受限于较慢的火焰传播速度，使得发动机爆震倾向大，无法使用高压缩比活塞来进一步改善热效率。

因此，如何改善燃气燃烧特性，提升燃气发动机的热效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种弱滚流快速燃烧系统，该燃烧系统能够加快火焰传播速度，改善燃烧特性，提升燃气利用率，进而提升燃气发动机的热效率。本发明的另一个目的在于提供一种包括上述弱滚流快速燃烧系统的燃气发动机。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种弱滚流快速燃烧系统，包括活塞、缸盖、进气道和排气道，所述活塞的顶部与缸盖之间形成燃烧室，所述缸盖设有进气喉口和排气喉口，所述进气道的靠近所述进气喉口的一段为滚流引导气道，所述滚流引导气道的轴线相对所述缸盖的底面倾斜布置，所述滚流引导气道的上侧面为相对所述缸盖的底面倾斜布置的下冲引导面，所述滚流引导气道的下侧面为朝向所述缸盖的底面方向凹陷的弧形引导面，所述进气喉口的下端设有偏心倒角，且所述偏心倒角的偏心方向为沿着由所述进气喉口至所述排气喉口的中心连线的方向偏移。

优选地，所述弧形引导面的曲率半径为60mm~80mm，所述下冲引导面与所述缸盖的底面的夹角为40°~80°。

优选地，所述偏心倒角相对于所述进气喉口的偏心距离为1mm~3mm。

优选地，所述活塞为敞口活塞，所述敞口活塞的顶部开设有敞口凹坑结构，所述敞口凹坑结构的由底部至顶部的横截面宽度逐渐变大；

或者，所述活塞为缩口活塞，所述缩口活塞的顶部开设有缩口凹坑结构，所述缩口凹坑结构的由底部至顶部的横截面宽度逐渐缩小。

优选地，当所述活塞为敞口活塞时，所述敞口凹坑结构的侧壁为环绕所述活塞的轴线布置的锥形面结构，且所述敞口凹坑结构的侧壁的纵截面相对所述活塞的轴线的倾斜角度为10°~15°；

当所述活塞为缩口活塞时，所述缩口凹坑结构的顶部开口宽度与所述活塞的外径的比值为0.53。

优选地，所述进气道包括主进气道以及由所述主进气道的下游分岔而成的内侧进气道和外侧进气道，所述主进气道的进气口连通于进气稳压腔，所述内侧进气道相较所述外侧进气道更靠近所述进气稳压腔，且所述内侧进气道的流通能力大于所述外侧进气道的流通能力，所述外侧进气道的一侧或所述主进气道朝向所述进气稳压腔的一侧开设有喷射孔，所述喷射孔通过旁通气道与所述进气稳压腔连通。

优选地，所述外侧进气道为切向气道，所述内侧进气道为直向气道，且所述直向气道的延伸方向在所述缸盖的底面的投影与所述进气喉口和所述排气喉口的中心连线方向一致。

优选地，所述旁通气道上设置有流量调节阀。

优选地，所述旁通气道的等效流通截面由所述进气稳压腔一侧向所述喷射孔一侧逐渐缩小。

本发明提供的弱滚流快速燃烧系统的工作原理如下：

发动机气缸吸气时，进气门打开，进气道中的进气气流经进气喉口进入到气缸中。当进气气流经过滚流引导气道时，下冲引导面使得气流沿倾斜方向流动，同时，滚流引导气道下侧的弧形引导面使得气流产生翻滚运动，当气流到达进气喉口时，进气喉口下端的偏心倒角结构将翻滚的气流进一步向下方引导并使气流在气缸内形成大尺度的弱滚流运动；发动机压缩冲程中，随着活塞上行，弱滚流运动的气体被挤压进入燃烧室，在压缩冲程末期，滚流受活塞挤压后破碎成更多小尺度湍流，小尺度湍流的增加使气体产生更高湍动能，火焰传播速度加快，燃烧持续期缩短，从而改善燃烧特性，提高燃气利用率以及燃气发动机的热效率。

本发明弱滚流快速燃烧系统的快速燃烧特征突破了传统燃烧模式的爆震瓶颈，能够允许使用更高压缩比活塞（压缩比可提升10%），且爆震在可控范围内；本发明还提高了燃气利用率，常用工况区气耗平均降低2%~3%。此外，考虑到产品可行性，本发明在现有柴油机的基础上通过更改缸盖中进气道结构的方式产生相应弱滚流，由于本发明仅需要对进气道结构进行更改，进气门、排气门及排气道等结构均无需更改，缸盖与发动机机体的紧固螺栓孔位置保持不变，这样就可以保证缸盖所有的外部接口保持不变，因此，可确保配气机构和空气系统等维持原样，从而大大降低产品的改动设计成本，提高产品可行性。

本发明还提供了一种包括上述弱滚流快速燃烧系统的燃气发动机。该燃气发动机产生的有益效果的推导过程与上述弱滚流快速燃烧系统带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的气体机的活塞及燃烧室的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中的偏心倒角的偏心位置示意图；

图3为本发明具体实施例中的滚流引导气道的结构示意图；

图4为本发明具体实施例中的进气道的结构示意图；

图5为本发明具体实施例中的燃烧系统配合敞口活塞的工作状态示意图；

图6为本发明具体实施例中的燃烧系统配合缩口活塞的工作状态示意图；

图7为本发明具体实施例中的敞口活塞的结构示意图；

图8为本发明具体实施例中的缩口活塞的结构示意图；

图9为本发明具体实施例中的进气道与旁通气道布置结构示意图；

图10为本发明具体实施例中的弱滚流快速燃烧系统与传统燃烧系统就放热率和放热量的测试结果对比图；

图11为本发明具体实施例中的燃气发动机与传统机型的气耗测试结果对比图。

图1中：

01-活塞、02-燃烧室；

图2至图11中：

10-活塞、11-缸盖、111-进气喉口、112-排气喉口、113-偏心倒角、12-燃烧室、13-进气门、14-进气道、140-主进气道、141-内侧进气道、142-外侧进气道、15-排气门、16-排气道、17-滚流引导气道、18-弧形引导面、19-下冲引导面、20-敞口凹坑结构、21-喷射孔、22-旁通气道、23-进气稳压腔、24-缩口凹坑结构。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2至图9，图2为本发明具体实施例中的偏心倒角的偏心位置示意图；图3为本发明具体实施例中的滚流引导气道的结构示意图；图4为本发明具体实施例中的进气道的结构示意图；图5和图6分别为本发明具体实施例中的燃烧系统配合敞口活塞和缩口活塞的工作状态示意图；图7和图8分别为本发明具体实施例中的敞口活塞和缩口活塞的结构示意图；图9为本发明具体实施例中的进气道与旁通气道布置结构示意图。

如图2至图9所示，本发明提供了一种弱滚流快速燃烧系统，包括活塞10、缸盖11、进气道14和排气道16，活塞10的顶部与缸盖11之间形成燃烧室12，缸盖11设有进气喉口111和排气喉口112，进气喉口111用于与进气门13配合，排气喉口112用于与排气门15配合，进气道14的靠近进气喉口111的一段为滚流引导气道17，滚流引导气道17的轴线相对缸盖11的底面倾斜布置，滚流引导气道17的上侧面为相对缸盖11的底面倾斜布置的下冲引导面19，滚流引导气道17的下侧面为朝向缸盖11的底面方向凹陷的弧形引导面18（形状类似于鱼肚形结构），进气喉口111的下端设有偏心倒角113，且偏心倒角113的偏心方向为沿着由进气喉口111至排气喉口112的中心连线的方向偏移。

本发明提供的弱滚流快速燃烧系统的工作原理如下：

发动机气缸吸气时，进气门13打开，进气道14中的进气气流经进气喉口111进入到气缸中。当进气气流经过滚流引导气道17时，下冲引导面19使得气流沿倾斜方向流动，同时，滚流引导气道17下侧的弧形引导面18使得气流产生翻滚运动，当气流到达进气喉口111时，进气喉口111下端的偏心倒角113结构将翻滚的气流进一步向下方引导并使气流在气缸内形成大尺度的弱滚流运动；发动机压缩冲程中，随着活塞10上行，弱滚流运动的气体被挤压进入燃烧室12，在压缩冲程末期，滚流受活塞10挤压后破碎成更多小尺度湍流，小尺度湍流的增加使气体产生更高湍动能，火焰传播速度加快，燃烧持续期缩短，从而改善燃烧特性，提高燃气利用率以及燃气发动机的热效率。

需要说明的是，本领域技术人员都应该理解：本文中所述的滚流是指气体绕与气缸轴线垂直的方向的旋流运动。

需要说明的是，本方案中描述的气体在气缸内的大尺度流动形式为弱滚流，是因为相对于汽油发动机的切向气道配合蓬顶型燃烧室形成的滚流而言，本方案所形成的滚流强度相对较弱，因此定义为弱滚流。

请参照图3，进一步的实施方案中，优选地，上述弧形引导面18的曲率半径R的取值范围为60mm~80mm；下冲引导面19与缸盖11的底面所形成的夹角θ的取值范围为40°~80°。

请参照图2，优选地，偏心倒角113相对于进气喉口111的偏心距离Δ的取值范围为1mm~3mm，其中，偏心距离Δ具体是指偏心倒角113的中心相对于进气喉口111的中心沿进气喉口111与排气喉口112的中心连线向排气喉口112方向偏移的距离。通过上述参数的组合，本发明进行了试验验证，其结果能够使得燃烧系统形成和维持弱滚流的效果更佳，使压缩末期弱滚流破碎后产生更高湍动能，从而加快了燃烧速度，使得气体燃料燃烧更加充分。

需要说明的是，在满足发动机的进气道14的布置约束下，曲率半径R及夹角θ以及偏心距离Δ应该根据产品可靠性设计原则控制在合理范围内。滚流比一般要求在1.0~1.5范围内，经过试验验证发现弱滚流比在此范围内的效果最佳，气体燃料的燃烧更加充分彻底。由于在形成滚流的同时，会导致流通能力下降，因此，要求滚流引导气道17的流量系数降低幅度不能低于原气道的10%。

需要说明的是，本方案中的活塞10可以设计为敞口活塞或缩口活塞，其中，敞口活塞的顶部开设有敞口凹坑结构20，敞口凹坑结构20的由底部至顶部的横截面宽度逐渐变大；缩口活塞的顶部则开设有缩口凹坑结构24，缩口凹坑结构24的由底部至顶部的横截面宽度逐渐缩小。敞口活塞和缩口活塞均能够在压缩末期将燃烧室内的滚流破碎成小尺度的湍流，从而加快燃烧速度。

需要说明的是，活塞形状主要分为两大类，分别为敞口形式和缩口形式。滚流形成的主要原因是进气门13两侧气流流量不相等。在沿流动方向一侧，进气流动更顺畅，因此流量大，而在沿流动方向相反的一侧，进气流动不通畅，因此流量小，这种进气门两侧流量的不对等特征会促使滚流的形成。敞口活塞在传统汽油发动机上应用居多，适用于滚流进气系统，本发明中采用敞口活塞的用意主要是由于进气通过滚流引导气道17后冲进气缸内，其中绝大部分气流进入活塞10的敞口凹坑结构20内（大部分气流的流向如图5中指向下方的空心箭头所示），少部分气流撞击在活塞10上表面（如图5中两侧指向活塞10上端面的空心箭头所示）。敞口活塞可以最大程度地引导滚流，使进气能量得以以大尺度滚流形式保存，在压缩末期破碎成小尺度湍流，以提升湍动能，加快火焰传播速度，最终提升热效率。

请参照图7，优选地，当活塞10为敞口活塞时，敞口凹坑结构20的侧壁为环绕活塞10的轴线布置的锥形面结构，且敞口凹坑结构20的侧壁的纵截面相对活塞10的轴线的倾斜角度α定义为敞口率，α的取值范围为10°~15°，通过该敞口率的设计能够使得活塞10的压缩比提升10%。

请参照图6和图8，本发明中的活塞10也可以采用缩口活塞。缩口型特征主要通过缩口率来描述，本方案定义活塞10的外径D与缩口凹坑结构24的顶部开口宽度d的比值（即D/d）为缩口率，缩口率越大，则缩口特征越明显。缩口活塞常用于柴油机燃烧系统，适用于涡流进气系统，通过缩口特征在压缩末期形成挤流，强化油气混合，实现快速燃烧过程。本发明方案采用缩口活塞时，虽然缩口活塞会增大气流撞击活塞10上表面的概率，造成进气能量的损失，也会减小进入到缩口凹坑结构24内的气流量， 导致滚流破碎后形成的平均湍动能降低，但是，缩口活塞能够形成挤流，挤流会将四周气流挤向火花塞附近，提升火花塞附近的湍动能，对于加速火焰传播效果显著。总之，虽然缩口活塞导致滚流变弱，进而导致压缩末期气缸内平均湍动能降低，但是能够利用挤流提升火花塞附近的湍动能，也可以达到快速燃烧、提升热效率的目的。值得注意的是，热效率与缩口率之间的对应关系呈现非单调变化，即，并不是缩口特征越剧烈，发动机的热效率越高，而是需要根据不同的进气道滚流特征进行匹配优化。

在一种优选设计方案中，当活塞10为缩口活塞时，缩口凹坑结构24的顶部开口宽度d与活塞10的外径D的比值（即，上述缩口率的倒数）为0.53，在该取值下，缩口活塞可以使气缸内的快速燃烧效果达到最好，发动机热效率达到最高。

通过对上述进气道14的弧形引导面18的曲率半径R、下冲引导面19的倾斜角度θ、偏心倒角113的偏心距离Δ以及活塞10的敞口率α的参数组合设计，本发明进行了模拟仿真测试，与传统的燃烧系统机型相比，其燃烧效果得到了明显的改善。请参照图10和图11，图10为本发明具体实施例中的弱滚流快速燃烧系统与传统燃烧系统就放热率和放热量的测试结果对比图；图11为本发明具体实施例中的燃气发动机与传统机型的气耗测试结果对比图。从图10中可以明显看出，在常用工况区内，相比于传统的燃烧系统，本发明的瞬时放热率Q1和累计放热量I1相比传统燃烧系统的瞬时放热率Q2和累计放热量I2均有所提前，这表明相比于传统的燃烧系统而言，本发明的燃烧速度加快了。同时，相比于传统燃烧系统，本方案的瞬时放热率峰值得以降低，这表明本发明的燃烧系统对于降低缸内温度峰值有利。从图11中可以看出，本发明方案在常用工况区都具有较好的降气耗优势，而在高速大负荷工况区域（额定点附近），本发明方案气耗与原方案气耗水平相当。

此外，需要说明的是，上述对于弧形引导面18的曲率半径R，下冲引导面19所呈锐角θ、偏心倒角113的偏心距离Δ以及活塞10的敞口率α的参数组合方式仅仅是本发明为了适应大多数发动机所给出的优选组合方案，实际应用过程中，还可以根据实际需求做出相应调整。

一般来说，进气道14包括主进气道140以及由主进气道140的下游分岔而成的内侧进气道141和外侧进气道142，而对于内侧进气道141和外侧进气道142而言，在气道流量设计时，二者的流通能力往往会存在一定的差别，比如气道布置长度和气道布置方向的不同均会使得二者的流通能力存在差别。本方案中，主进气道140的进气口连通于进气稳压腔23，内侧进气道141相较外侧进气道142更靠近进气稳压腔23，且内侧进气道141的流通能力大于外侧进气道142的流通能力。

需要说明的是，在发动机处于低速低负荷时，进气需求量小，进气道14的气体流量偏低，发动机增压能力弱，气体主要以活塞10下行时产生的负压而被吸入气缸内，内外两支气道流量分配较为均衡。但是，当发动机处于高速高负荷时，进气需求量大，进气道14内的气体流量偏高，且发动机增压能力强，气体被挤入气缸内，内外两支气道流量分配差异化加剧。而内侧进气道141与外侧进气道142在均衡流通的情况下，才更加有利于弱滚流的形成和维持。

为此，本发明在主进气道140的朝向进气稳压腔23的一侧开设有喷射孔21，喷射孔21通过旁通气道22与进气稳压腔23连通。如此设置，在进气过程中，旁通气道22将进气稳压腔23中的气体从喷射孔21处喷入主进气道140中，由于喷射孔21处喷射的气流将主进气道140内的部分气体吹向远离进气稳压腔23的一侧，即，将部分气体吹向与外侧进气道142对应的一侧，因此，原本流通能力较弱的外侧进气道142就可以分配到更多气流，从而有助于内侧进气道141和外侧进气道142的气体流量更加均衡。

当然，本方案还可以将上述喷射孔21直接开设在流通能力较弱的外侧进气道142上，即，外侧进气道142的一侧开设有喷射孔21，如此设置，可以直接通过喷射孔21将进气稳压腔23内的气体补入流通能力较弱的分支气道上，从而实现内侧进气道141与外侧进气道142的流量均衡性，进而更容易实现弱滚流的形成与维持。

需要说明的是，在一种具体实施例方案中，外侧进气道142为切向气道，内侧进气道141为直向气道，且直向气道的延伸方向在缸盖11的底面的投影与进气喉口111和排气喉口112的中心连线方向一致。

具体的，本发明缸盖结构由柴油机缸盖改造而来，原柴油机缸盖的涡流气道中，原外侧进气道为切向气道，原内侧进气道为螺旋气道，本方案将其更改为弱滚流气道后，去除掉原内侧进气道的螺旋特征，使之变为内侧的直向气道，以提升流通能力。由于内侧的直向气道相对于原有柴油机的螺旋气道去除了螺旋特征，流通能力增强，而外侧的切向气道比直向气道的总体长度更长，且气流进气缸内受气缸壁弯折作用影响显著，因此，内侧进气道141的流通能力会大于外侧进气道142的流通能力。本方案将喷射孔21靠近内侧的直向气道布置，利用喷射孔21将进气稳压腔23内的气流通过旁通气道22引入到主进气道140，将气流由内侧进气道141一侧吹向外侧进气道142一侧，从而增大了外侧进气道142的气流密度，合理调整内外两支进气道流量分配，使其更加均衡。

需要说明的是，本方案中的旁通气道22可以通过机加工或者铸造方式形成。本方案还在旁通气道22上设置有流量调节阀，用于控制调节喷射孔21补入气流的流量以及控制旁通气道22的开启和关闭。需要说明的是，该流量调节阀可以设计为机械式或电控式调节阀。本方案可以通过控制流量调节阀的开启和关闭进行进气流量的均衡调节，当然也可以通过改变流量调节阀的开度对补入气流流量进行调节，从而使得进气均衡性调节更加灵活、精准。

具体来说，在发动机处于低速低负荷时，进气需求量小，内外两支气道流量分配较为均衡，因此，此时流量调节阀关闭，没有气体从喷射孔21进入进气道14。当发动机处于高速高负荷时，进气需求量大，进气道14内气体流量偏高，且发动机增压能力强，气体被挤入气缸内，内外两支气道流量分配差异化加剧，因此，此时流量调节阀打开，气体从喷射孔21进入主进气道140，使得内侧进气道141出口流量变小，而外侧进气道142出口流量变大，从而使得内外两支气道流量得到平衡。

进一步优选地，旁通气道22的等效流通截面由进气稳压腔23一侧向喷射孔21一侧逐渐缩小。如此设置，通过沿气流方向截面渐缩的旁通气道22，可以使气流以加速状态射入进气道14中，增强喷射孔21的增压喷射效果。

综上所述，本发明方案对原有燃烧系统的结构进行了优化，使其在保证流通能力的前提下，形成一种新的弱滚流运动。配合敞口活塞或缩口活塞，可以使滚流在进气冲程和压缩冲程更好的形成和维持，在压缩末期，滚流受活塞挤压后破碎成小尺度湍流，小尺度湍流的增强使混合气湍动能增加，火焰传播速度加快，燃烧持续期缩短，燃烧特性和整机稳定性得到改善，有效降低循环变动，燃气利用率得到提高。同时，本发明的弱滚流快速燃烧系统的快速燃烧特征突破了传统燃烧模式的爆震瓶颈，能够允许使用更高压缩比活塞（压缩比可提升10%），且爆震在可控范围内；本发明还提高了燃气利用率，常用工况区气耗平均降低2%~3%。

此外，考虑到产品可行性，本发明在现有柴油机的基础上通过更改缸盖中进气道结构的方式产生相应弱滚流，无需将缸盖火力面由原来的平顶型更改为蓬顶型。这种处理方式的好处在于，由于本发明仅需要对进气道结构进行更改，进气门、排气门及排气道等结构均无需更改，缸盖与发动机机体的紧固螺栓孔位置保持不变，这样就可以保证缸盖所有的外部接口保持不变，因此，可确保配气机构和空气系统等维持原样，从而大大降低产品的改动设计成本，提高产品可行性。

本发明还提供了一种包括上述弱滚流快速燃烧系统的燃气发动机。该燃气发动机产生的有益效果的推导过程与上述弱滚流快速燃烧系统带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种弱滚流快速燃烧系统，包括活塞（10）、缸盖（11）、进气道（14）和排气道（16），所述活塞（10）的顶部与所述缸盖（11）之间形成燃烧室（12），所述缸盖（11）设有进气喉口（111）和排气喉口（112），其特征在于，所述进气道（14）的靠近所述进气喉口（111）的一段为滚流引导气道（17），所述滚流引导气道（17）的轴线相对所述缸盖（11）的底面倾斜布置，所述滚流引导气道（17）的上侧面为相对所述缸盖（11）的底面倾斜布置的下冲引导面（19），所述滚流引导气道（17）的下侧面为朝向所述缸盖（11）的底面方向凹陷的弧形引导面（18），所述进气喉口（111）的下端设有偏心倒角（113），且所述偏心倒角（113）的偏心方向为沿着由所述进气喉口（111）至所述排气喉口（112）的中心连线的方向偏移。

2.根据权利要求1所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，所述弧形引导面（18）的曲率半径为60mm~80mm，所述下冲引导面（19）与所述缸盖（11）的底面的夹角为40°~80°。

3.根据权利要求1所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，所述偏心倒角（113）相对于所述进气喉口（111）的偏心距离为1mm~3mm。

4.根据权利要求1所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，所述活塞（10）为敞口活塞，所述敞口活塞的顶部开设有敞口凹坑结构（20），所述敞口凹坑结构（20）的由底部至顶部的横截面宽度逐渐变大；

或者，所述活塞（10）为缩口活塞，所述缩口活塞的顶部开设有缩口凹坑结构（24），所述缩口凹坑结构（24）的由底部至顶部的横截面宽度逐渐缩小。

5.根据权利要求4所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，当所述活塞（10）为敞口活塞时，所述敞口凹坑结构（20）的侧壁为环绕所述活塞（10）的轴线布置的锥形面结构，且所述敞口凹坑结构（20）的侧壁的纵截面相对所述活塞（10）的轴线的倾斜角度为10°~15°；

当所述活塞（10）为缩口活塞时，所述缩口凹坑结构（24）的顶部开口宽度与所述活塞（10）的外径的比值为0.53。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，所述进气道（14）包括主进气道（140）以及由所述主进气道（140）的下游分岔而成的内侧进气道（141）和外侧进气道（142），所述主进气道（140）的进气口连通于进气稳压腔（23），所述内侧进气道（141）相较所述外侧进气道（142）更靠近所述进气稳压腔（23），且所述内侧进气道（141）的流通能力大于所述外侧进气道（142）的流通能力，所述外侧进气道（142）的一侧或所述主进气道（140）朝向所述进气稳压腔（23）的一侧开设有喷射孔（21），所述喷射孔（21）通过旁通气道（22）与所述进气稳压腔（23）连通。

7.根据权利要求6所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，所述外侧进气道（142）为切向气道，所述内侧进气道（141）为直向气道，且所述直向气道的延伸方向在所述缸盖（11）的底面的投影与所述进气喉口（111）和所述排气喉口（112）的中心连线方向一致。

8.根据权利要求6所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，所述旁通气道（22）上设置有流量调节阀。

9.根据权利要求6所述的弱滚流快速燃烧系统，其特征在于，所述旁通气道（22）的等效流通截面由所述进气稳压腔（23）一侧向所述喷射孔（21）一侧逐渐缩小。

10.一种燃气发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的弱滚流快速燃烧系统。

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