CN111502820A - 一种导流腔型气体机燃烧室 - Google Patents

一种导流腔型气体机燃烧室 Download PDF

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徐敏
蒋辉
肖航
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Abstract

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种导流腔型气体机燃烧室。本发明具有导流腔的缩口型气体机活塞燃烧室包括燃烧室，燃烧室包括开口、喉口以及底面；喉口包括喉口上边缘、喉口下边缘和环状弧形凸起以及喉口开口部；喉口开口部所在的平面将燃烧室分为上层的导流腔和下层的燃烧腔；导流腔由设置在开口和喉口上边缘之间的导流侧壁围合形成，导流侧壁自喉口上边缘逐渐向外延伸至开口；燃烧腔由设置在喉口下边缘和底面之间的燃烧侧壁围合形成，燃烧侧壁自底面逐渐向内收缩至喉口下边缘；喉口开口部形状为椭圆形，底面为椭圆形状的平底面。本发明能够提高湍动能强度，加快缸内燃烧速度。

Description

一种导流腔型气体机燃烧室
技术领域
本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种导流腔型气体机燃烧室。
背景技术
目前，气体机活塞燃烧室主要为直筒型活塞燃烧室，其进气涡流及压缩涡流都比较弱，导致其燃烧滚流及湍流强度低，油气混合不充分，燃烧质量不理想。为了使燃气在燃烧室内快速充分地燃烧，研究者尝试通过缩口方式增大活塞挤流面积，强化缸内流动，提高湍动能，加快燃烧速度，如申请号为201520598758.X的中国实用新型专利公开的一种气体机的活塞的燃烧室，本体的口部设有自本体的侧壁向本体的中心处突出的喉口圆角，使得本体的口部相对于下部形成缩口，使发动机的燃气在燃烧室内燃烧时，受喉口圆角的引导，燃气喷射至燃烧室底部后，靠底部的圆弧状凹坑卷动造成较强的挤流效果，但是研究者发现活塞运动至上止点的时候挤流无导向作用，而且燃烧室内流动无法有效破碎，强度小无法提高湍动能水平，不能充分发挥缩口方式增加缸内湍动能和加快燃烧速度的作用。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种导流腔型气体机燃烧室，能够提高湍动能强度，加快缸内燃烧速度。
为实现上述目的，本发明所设计的导流腔型气体机燃烧室包括由活塞的顶面向活塞内部延伸的燃烧室，所述燃烧室包括位于燃烧室顶面的开口、位于燃烧室中部的喉口以及位于燃烧室底部的底面；所述喉口包括沿轴向方向的喉口上边缘、喉口下边缘和过渡连接喉口上边缘和喉口下边缘的环状弧形凸起以及沿径向方向的喉口开口部；所述喉口开口部所在的平面将燃烧室分为上层的导流腔和下层的燃烧腔；所述导流腔由设置在开口和喉口上边缘之间的导流侧壁围合形成，所述导流侧壁自喉口上边缘逐渐向外延伸至开口；所述燃烧腔由设置在喉口下边缘和底面之间的燃烧侧壁围合形成，所述燃烧侧壁自底面逐渐向内收缩至喉口下边缘形成缩口型燃烧腔；所述喉口开口部形状为椭圆形，且所述底面为椭圆形状的平底面。
作为优选方案，所述燃烧室的中心轴线与活塞中心轴线重合。
作为优选方案，所述喉口开口部中心和底面的中心均在活塞中心轴线上，且喉口开口部椭圆度大于或等于底面的椭圆度。
作为优选方案，所述喉口开口部的长轴是短轴的1.2～4倍；所述底面的长轴是短轴的1.2～4倍。
作为优选方案，所述燃烧侧壁的纵截面为从下至上向活塞中心轴线方向倾斜的直线形状。
作为优选方案，所述燃烧腔还包括过渡连接燃烧侧壁底部圆周边缘与底面外圆周边缘的底面过渡圆弧，所述底面过渡圆弧的纵截面为圆角形状，所述底面过渡圆弧的圆角半径为10～100mm。
作为优选方案，所述环状弧形凸起的纵截面为圆角形状，所述环状弧形凸起的圆角半径为5～30mm。
作为优选方案，所述导流侧壁的纵截面为倾斜的直线形状，所述导流侧壁与开口所在平面的夹角为15°～45°。
作为优选方案，所述导流侧壁的纵截面为向上凸起的弧形曲线形状。
作为优选方案，所述导流侧壁的纵截面为向下内凹的弧形曲线形状。
本发明的优点在于：与现有气体机活塞燃烧室相比，本发明导流腔型气体机燃烧室通过增设导流腔引导挤流直接流入燃烧室内，提高燃烧室内湍流强度，加快燃烧速度，而且同时设计喉口开口部和底面的形状为椭圆形状，引导大尺度流动偏离运动轨迹形成撞击效应，提高大尺度流动破碎形成湍流的比例，提高湍动能强度，加快缸内燃烧速度。
附图说明
图1为实施例1的导流腔型气体机燃烧室的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为实施例2的导流腔型气体机燃烧室的结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为图5的A-A剖视图；
图7为实施例3的导流腔型气体机燃烧室的结构示意图；
图8为图7的俯视图；
图9为图8的A-A剖视图；
图中各部件标号如下：活塞1、燃烧室2、开口3、喉口4、喉口上边缘41、喉口下边缘42、喉口下边缘42、环状弧形凸起43、喉口开口部44、短轴44a、长轴44b、底面5、底面过渡圆弧6、导流腔21、导流侧壁211、燃烧腔22、燃烧侧壁221、夹角θ、活塞中心轴线o。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
实施例1
结合图1、图2和图3所示，本实施例的导流腔型气体机燃烧室包括由活塞1的顶面向活塞1的内部延伸的燃烧室2，燃烧室2包括位于燃烧室2顶面的开口3、位于燃烧室2的中部的喉口4以及位于燃烧室2底部的底面5，燃烧室2的中心轴线与活塞中心轴线o重合。喉口4包括沿其轴线方向的喉口上边缘41、喉口下边缘42以及过渡连接喉口上边缘41和喉口下边缘42的环状弧形凸起43以及沿其径向方向的喉口开口部44，环状弧形凸起43的纵截面为圆角形状，环状弧形凸起43的圆角半径为10mm，喉口开口部44的形状为椭圆形，其长轴44b的长度是短轴44a长度的2倍，喉口开口部44所在的平面将燃烧室2分为上层的导流腔21和下层的燃烧腔22；导流腔21由设置在开口3和喉口上边缘41之间的导流侧壁211围合形成，结合图3所示，本实施例的导流侧壁211的纵截面为从下至上向外倾斜的直线形状，导流侧壁211的纵截面所在的平面与开口3所在平面的夹角θ为30°。燃烧腔22由设置在喉口下边缘42和底面5之间的燃烧侧壁221围合形成，燃烧侧壁221的纵截面为从下至上逐渐向活塞中心轴线o方向倾斜的直线形状，使燃烧腔22的上部相对于下部向内收缩形成缩口型燃烧腔22，燃烧侧壁221底部圆周边缘与底面5外圆周边缘通过底面过渡圆弧6过渡连接，底面过渡圆弧6的纵截面为圆角形状，底面过渡圆弧6的圆角半径为50mm，燃烧室2的底面5为椭圆形的平底面，其长轴44b的长度是短轴44a长度的2倍，结合图2所示，底面5的椭圆度和喉口开口部44的椭圆度相同，且喉口开口部44中心和底面5的中心均在活塞中心轴线o上。
相比于传统的气体活塞燃烧室，本实施例导流腔型气体机燃烧室具有的优点有：
1，本发明通过增设导流腔引导挤流直接流入燃烧室内，提高燃烧室内湍流强度，加快燃烧速度。
2，本发明通过设计喉口开口部和底面的形状为椭圆形状，引导大尺度流动偏离运动轨迹形成撞击效应，提高大尺度流动破碎形成湍流的比例，提高湍动能强度，加快缸内燃烧速度。
3，本发明通过缩口方式增加活塞挤流面积，提高缸内挤流强度，通过小空间内挤流破碎形成高强度湍流，提高燃烧速度。
实施例2
结合图4、图5和图6所示，本实施例的导流腔型气体机燃烧室与实施例1的区别在于，底面5的椭圆度和喉口开口部44的椭圆度不同，喉口开口部44的长轴44b的长度是短轴44a长度的2倍，底面5的长轴44b的长度是短轴44a长度的1.2倍；另外，导流侧壁211的纵截面为向上凸起的弧形曲线形状。
实施例3
结合图7、图8和图9所示，本实施例的导流腔型气体机燃烧室与实施例1的区别在于，导流侧壁211的纵截面为向下内凹的弧形曲线形状。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种导流腔型气体机燃烧室，包括由活塞(1)的顶面向活塞(1)内部延伸的燃烧室(2)，所述燃烧室(2)包括位于燃烧室(2)顶面的开口(3)、位于燃烧室(2)的中部的喉口(4)以及位于燃烧室(2)底部的底面(5)；所述喉口(4)包括沿轴向方向的喉口上边缘(41)、喉口下边缘(42)和过渡连接喉口上边缘(41)和喉口下边缘(42)的环状弧形凸起(43)以及沿径向方向的喉口开口部(44)；其特征在于，所述喉口开口部(44)所在的平面将燃烧室(2)分为上层的导流腔(21)和下层的燃烧腔(22)；所述导流腔(21)由设置在开口(3)和喉口上边缘(41)之间的导流侧壁(211)围合形成，所述导流侧壁(211)自喉口上边缘(41)逐渐向外延伸至开口(3)；所述燃烧腔(22)由设置在喉口下边缘(42)和底面(5)之间的燃烧侧壁(221)围合形成，所述燃烧侧壁(221)自底面(5)逐渐向内收缩至喉口下边缘(42)形成缩口型燃烧腔；所述喉口开口部(44)形状为椭圆形，且所述底面(5)为椭圆形状的平底面。
2.根据权利要求1所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述燃烧室(2)的中心轴线与活塞中心轴线(o)重合。
3.根据权利要求2所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述喉口开口部(44)中心和底面(5)的中心均在活塞中心轴线(o)上，且喉口开口部(44)椭圆度大于或等于底面(5)的椭圆度。
4.根据权利要求3所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述喉口开口部(44)的长轴是短轴的1.2～4倍；所述底面(5)的长轴是短轴的1.2～4倍。
5.根据权利要求1或2所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述燃烧侧壁(221)的纵截面为从下至上向活塞中心轴线(o)方向倾斜的直线形状。
6.根据权利要求1或2所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述燃烧腔(22)还包括过渡连接燃烧侧壁(221)底部圆周边缘与底面(5)外圆周边缘的底面过渡圆弧(6)，所述底面过渡圆弧(6)的纵截面为圆角形状，所述底面过渡圆弧(6)的圆角半径为10～100mm。
7.根据权利要求1或2所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述环状弧形凸起(43)的纵截面为圆角形状，所述环状弧形凸起(43)的圆角半径为5～30mm。
8.根据权利要求1或2所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述导流侧壁(211)的纵截面为倾斜的直线形状，所述导流侧壁(211)与开口(3)所在平面的夹角(θ)为15°～45°。
9.根据权利要求1或2所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述导流侧壁(211)的纵截面为向上凸起的弧形曲线形状。
10.根据权利要求1或2所述的导流腔型气体机燃烧室，其特征在于，所述导流侧壁(211)的纵截面为向下内凹的弧形曲线形状。
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