CN112196662B - 一种燃烧室与一种燃气发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃烧室，用于燃气发动机，包括位于活塞顶部的活塞上顶面以及相对活塞上顶面向下凹陷的燃烧室凹坑，燃烧室凹坑的中心线相对活塞中心线向排气门一侧偏移预设距离，燃烧室凹坑包括位于排气门下方的第一凹坑部以及位于进气门下方的第二凹坑部，第一凹坑部的深度大于第二凹坑部的深度。本方案能够在压缩过程中增强滚流强度，并在压缩末期利用燃烧室凹坑底部的台阶形结构使得滚流剧烈破碎成湍流，近活塞下表面处的涡流也剧烈破碎，从而加快火焰传播速度，提升湍动能和热效率。本方案还能够利用偏心设置的燃烧室凹坑加快排气门侧附近的燃烧速度，降低爆震风险。本发明还公开了一种燃气发动机。

Description

一种燃烧室与一种燃气发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种燃烧室与一种燃气发动机。

背景技术

目前，燃气发动机一般是在柴油发动机的基础上改造而成的。对柴油机而言，旋流气道产生的涡流在一定程度上有助于油束与空气混合，从而实现高效率燃烧以及低污染物排放的目标。而气体机多为预混燃烧，对涡流强度要求不高，燃料在进气过程已经与空气混合，火花塞点火生成火核之后，理想状态是在燃烧过程中缸内存在较高的湍动能。湍动能的提升会加快火焰传播速度，这对于改善气体机燃烧过程、降低循环变动意义重大。如果气体机中继续存在涡流这种大尺度流动，那么，在压缩末期，火花塞附近的气体流速偏低，纵向流速也偏低，涡流便无法破碎成小尺度湍流，进而无法提升湍动能。

现有气体机的活塞一般在柴油机的活塞的基础上改造而成，活塞的燃烧室01多采用直口型的浅盆形结构，如图1所示，同时，现有的气体机的进气道多为旋流气道，因此，在进气过程中容易形成较强的绕气缸中心轴线旋转的涡流运动。由于存在大尺度涡流，会影响火焰发展形态，导致循环变动较高。气缸内压缩末期的挤流运动（活塞表面的某一部分和气缸盖彼此靠近时产生的纵向和横向气流运动），使得火焰横向传播速度较快，但是燃烧室01内火焰的纵向传播速度慢，不利于气体燃料的预混燃烧，如图1所示，位于火花塞03附近的矩形虚线框区域为火焰传播低速区02，本文中所述的横向是指沿气缸径向方向，纵向是指沿气缸轴向方向。另外，活塞顶上沿区域04以及排气门侧附近区域的火焰燃烧速度较慢，冷却较差，导致爆震风险较高，对点火稳定性造成不利影响。

发动机气缸内一般存在三种气流流动形式：涡流、滚流和挤流，其中，滚流是指气体绕与气缸中心轴线垂直的方向的旋流运动；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气流运动。通过在进气过程增强滚流运动可以使得气流在压缩冲程末期快速形成小尺度湍流，进而加快火焰传播速度。为了改善气体机的燃烧特性，现有技术通过改造气缸盖的进气道结构来产生相应弱滚流，然而，由于其仍沿用柴油机的燃烧室结构，气门杆无法倾斜，故无法实现类似于汽油机的蓬顶型燃烧室，且其与弱滚流气道配合的活塞仍为传统的直口型活塞，因此，现有技术中无法进一步提高滚流强度，最终导致燃气发动机的热效率较低。

因此，如何进一步改善燃气发动机的燃烧特性，提高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燃烧室，该燃烧室可以增强燃气发动机气缸内的滚流强度，加快火焰传播速度，提高湍动能，从而改善燃气发动机燃烧特性，提高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燃烧室的燃气发动机。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种燃烧室，用于燃气发动机，包括位于活塞顶部的活塞上顶面以及相对所述活塞上顶面向下凹陷的燃烧室凹坑，所述燃烧室凹坑的中心线相对活塞中心线向排气门一侧偏移预设距离，所述燃烧室凹坑包括位于所述排气门下方的第一凹坑部以及位于进气门下方的第二凹坑部，所述第一凹坑部的深度大于所述第二凹坑部的深度。

优选地，所述预设距离为活塞直径的0~0.06倍。

优选地，所述第一凹坑部的深度为活塞直径的0.19~0.35倍，所述第二凹坑部的深度为活塞直径的0.15~0.3倍。

优选地，所述第一凹坑部的底面与所述第二凹坑部的底面的交界处为台阶分界线，所述排气门的中心线在所述活塞上顶面的轴向投影为排气门中心，与两个所述排气门中心的连线垂直的并且经过所述活塞中心线的活塞截面为活塞纵向对称截面，所述台阶分界线的中点在所述活塞纵向对称截面的投影为分界线位置点，所述分界线位置点与所述活塞纵向对称截面的进气门侧外边缘的横向距离为活塞直径的0.3~0.6倍。

优选地，所述台阶分界线在所述活塞上顶面的轴向投影为台阶分界方向线，两个所述排气门中心的连线与所述台阶分界方向线的夹角为0°~45°。

优选地，所述第一凹坑部的底面与所述第二凹坑部的底面的相接处为圆滑过渡台阶面。

优选地，所述燃烧室凹坑的周向壁面与所述燃烧室凹坑的底面的相接处为第一圆弧过渡面。

优选地，所述燃烧室凹坑的周向壁面与所述活塞上顶面的相接处为第二圆弧过渡面。

优选地，所述燃烧室凹坑在所述活塞上顶面的投影形状为圆形。

优选地，所述燃烧室的挤流比为50%~55%。

本发明提供的燃烧室，用于燃气发动机，包括位于活塞顶部的活塞上顶面以及相对所述活塞上顶面向下凹陷的燃烧室凹坑，所述燃烧室凹坑的中心线相对活塞中心线向排气门一侧偏移预设距离，所述燃烧室凹坑包括位于所述排气门下方的第一凹坑部以及位于进气门下方的第二凹坑部，所述第一凹坑部的深度大于所述第二凹坑部的深度。

本发明的工作原理如下：

该燃烧室结构配合弱滚流快速燃烧系统的缸盖结构（请参照中国发明专利“一种弱滚流快速燃烧系统与一种燃气发动机”，公开号CN111287860A，公开日2020.06.16），在进气过程中，使得进气气流在气缸内同时形成大尺度的涡流与弱滚流运动；在压缩过程中，随着活塞上行，由于位于进气门下方的第二凹坑部的底面高于第一凹坑部的底面，因此，第二凹坑部会加速推动气流向上运动，从而进一步与排气门侧下方的气流共同形成强度更大的滚流运动，同时，涡流强度有小幅下降，能够维持进气能量；在压缩冲程的末期，由于燃烧室空间迅速变小，燃烧室凹坑底部的台阶形结构会使得滚流剧烈破碎成湍流，近活塞下表面处的涡流也剧烈破碎，因此，使得湍动能提升，进而加快初期燃烧速度，并提升热效率。

本发明具有以下有益效果：

1）本方案将燃烧室凹坑设计为偏向排气门一侧的偏心特征，能够在进气初期使更多气体通过进气门进入到燃烧室凹坑内，少部分气体撞击到活塞表面，对进气能量的积攒和维持有利；

2）本方案将燃烧室凹坑的底面设计为台阶形结构，对于加强压缩前中期的滚流强度有利，同时，在压缩末期，有利于滚流的破碎以及近活塞底面处的涡流的破碎，尤其是能够增加火花塞下方对应的活塞底面附近的湍动能，加快燃烧速度；

3）本方案将燃烧室凹坑设计为偏向排气门一侧，从而使燃烧初期的火焰发展偏向排气门附近，进而加快排气门侧附近的燃烧速度，降低爆震风险；

4）本方案中由于燃烧室凹坑偏向排气门一侧，因此，进气门侧的挤流面积占比较大，在活塞下行的燃烧过程中，火焰受挤流影响进入挤流区域，此时，大尺度流动已基本消耗殆尽，由此可以产生后燃迟滞，有利于维持排温，改善后处理效果。

本发明还提供了一种包括上述燃烧室的燃气发动机。该燃气发动机产生的有益效果的推导过程与上述燃烧室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为现有技术中的浅盆形燃烧室的结构示意图；

图2为本发明具体实施例中的活塞的整体结构斜视图；

图3为本发明具体实施例中的活塞上端的俯视图；

图4为本发明具体实施例中的台阶分界方向线与排气门中心连线的夹角示意图；

图5为本发明具体实施例中的活塞纵向对称截面示意图；

图6为本发明与现有技术的标定点缸内滚流强度变化曲线；

图7为本发明与现有技术的标定点缸内涡流强度变化曲线；

图8为本发明与现有技术的标定点放热率变化曲线；

图9为本发明与现有技术的标定点缸压变化曲线；

图10为本发明与现有技术的燃烧室压缩过程的气流速度场对比图；

图11为本发明与现有技术的燃烧室内点火后的火焰面变化对比图。

图1中的附图标记的含义如下：

01-燃烧室、02-火焰传播低速区、03-火花塞、04-活塞顶上沿区域；

图2至图11中的附图标记的含义如下：

100-活塞、11-第一凹坑部、12-第二凹坑部、13-排气避阀坑、14-台阶分界线、15-第一圆弧过渡面、16-第二圆弧过渡面、17-活塞上顶面、18-燃烧室凹坑、1-活塞中心、2-燃烧室凹坑中心、3-排气门中心、4-活塞纵向对称线、5-排气门中心连线、140-分界线位置点、141-台阶分界方向线、111-第一凹坑部底面、121-第二凹坑部底面、102-进气门侧外边缘、180-凹坑周向壁面、101-活塞中心线。

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5，图2为本发明具体实施例中的活塞的整体结构斜视图；图3为本发明具体实施例中的活塞上端的俯视图；图4为本发明具体实施例中的台阶分界方向线与排气门中心连线的夹角示意图；图5为本发明具体实施例中的活塞纵向对称截面示意图。

为了解决现有燃气发动机中存在的问题，本发明提供了一种用于燃气发动机的燃烧室，该燃烧室与弱滚流快速燃烧系统的气缸盖结构组合使用，可以进一步提高气缸内的滚流强度，其中，弱滚流快速燃烧系统的气缸盖结构请参照发明专利（“一种弱滚流快速燃烧系统与一种燃气发动机”，公开号为CN111287860A）中所述的缸盖，该气缸盖结构由柴油机气缸盖改造而成，其形成的燃烧室顶面为平顶型结构，即，该气缸盖的气门杆沿活塞轴向布置，该气缸盖的进气道为弱滚流气道，具体是指气缸盖的进气道可以使进气气流在气缸内生成大尺度弱滚流运动，本文不再赘述其具体的弱滚流结构设计特征。具体的，本发明提供的燃烧室包括位于活塞100顶部的活塞上顶面17以及相对活塞上顶面17向下凹陷的燃烧室凹坑18，活塞上顶面17还设置有与两个排气门位置对应的排气避阀坑13，燃烧室凹坑18的中心线相对活塞中心线101向排气门一侧偏移预设距离，燃烧室凹坑18包括位于排气门下方的第一凹坑部11以及位于进气门下方的第二凹坑部12，第一凹坑部11的深度大于第二凹坑部12的深度，第一凹坑部11的底面和第二凹坑部12的底面形成台阶形结构，如图2和图5所示。

本发明的工作原理如下：

该燃烧室结构配合弱滚流快速燃烧系统的缸盖结构，在进气过程中，使得进气气流在气缸内同时形成大尺度的涡流与弱滚流运动；在压缩过程中，随着活塞100上行，由于位于进气门下方的第二凹坑部12的底面高于第一凹坑部11的底面，因此，第二凹坑部12会加速推动气流向上运动，从而进一步与排气门侧下方的气流共同形成强度更大的滚流运动，同时，涡流强度有小幅下降，能够维持进气能量；在压缩冲程的末期，由于燃烧室空间迅速变小，燃烧室凹坑18底部的台阶形结构会使得滚流剧烈破碎成湍流，近活塞下表面处的涡流也剧烈破碎，因此，使得湍动能提升，进而加快初期燃烧速度，并提升热效率。

需要说明的是，发动机气缸内部的气流一般存在三种大尺度的流动形式：滚流、涡流与挤流，其中，涡流是指气体绕气缸的轴线方向有组织的旋流运动，滚流是指旋转中心轴线和气缸轴线方向垂直的气体旋流运动，挤流是指活塞表面的某一部分和气缸盖彼此靠近时产生的纵向和横向的气流运动。这三种流动形式在进气组织及燃烧过程中相互影响，对燃烧过程都有不同程度的影响。本发明通过合理分配不同的流动形式来达到改善燃烧、提升热效率的目的。相对于现有的直口型燃烧室结构，本发明提供的燃烧室结构维持挤流强度基本不变，挤流比（活塞上顶面17的面积与气缸横截面面积的比值）维持在50%~55%。

相比于现有的弱滚流气道配合直口型燃烧室结构的技术方案，本发明在维持挤流强度基本不变的情况下，通过改变滚流及涡流的强度分配来加速燃烧，具体分为以下三个阶段进行：

第一阶段，在进气过程中形成大尺度的涡流与弱滚流，具体的，在弱滚流气道的导向作用下，进气气流的大部分流向排气门下方的第一凹坑部11，形成的大尺度弱滚流运动偏向排气门一侧；

第二阶段，在压缩过程中，滚流进一步强化，涡流强度小幅下降，具体的，随着活塞100上行，气缸内的空间逐渐变小，由于位于进气门下方的第二凹坑部12的底面高于第一凹坑部11的底面，因此，第二凹坑部12会加速推动气流向上运动，第一凹坑部11的较深的空间则允许更多气体从排气门下方流入，因此，更加有利于第二凹坑部12上方的气流与排气门侧下方的气流共同形成强度更大的滚流运动，与此同时，涡流在燃烧室凹坑底部旋转过程中受到台阶处的阻碍，因此，燃烧室内的涡流强度有小幅下降，进气能量得以维持；

第三阶段，在压缩过程的末期，滚流剧烈破碎，具体的，燃烧室空间迅速变小，燃烧室凹坑底部的台阶形结构会使得滚流剧烈破碎成小尺度湍流，接近活塞下表面处的涡流也会在台阶形结构的阻碍作用下剧烈破碎，因此，湍动能得以提升，对于加快前期燃烧非常有利。

另外，请参照图10，图10为本发明与现有技术的燃烧室压缩过程的气流速度场对比图，图10左侧的一列由上而下的三个图为现有技术中的浅盆形燃烧室配合弱滚流气道结构时（即原方案）的气流速度场随压缩冲程的进行而变化的示意图，图10右侧的一列由上而下的三个图为本发明提供的台阶形燃烧室凹坑配合弱滚流气道结构时（即本方案）的气流速度场随压缩冲程的进行而变化的示意图，图10中每个燃烧室纵截面的右侧为进气侧，左侧为排气侧，燃烧室内的许多小箭头表示气流速度场。图10中由上而下的三行图分别表示压缩开始阶段的气流速度场、压缩过程前中期的气流速度场以及压缩末期的气流速度场。由图10可见，在压缩开始阶段，原方案燃烧室内气流也形成了大尺度滚流运动，但是不如本方案的滚流运动更加明显，原方案燃烧室凹坑内侧及附近区域的滚流运动很小，而本方案的第二凹坑部12的底面可以加速气流，使燃烧室内大部分区域形成更大尺度的滚流运动；在压缩过程前中期，原方案排气侧下方区域存在局部的旋流运动，这部分旋流运动使得气缸爆震风险升高，加剧了循环变动，而本方案形成的大尺度滚流运动偏向排气侧，消除了排气侧下方的局部旋流运动，大大降低了爆震风险，同时，燃烧室凹坑底部的台阶形结构会进一步加速进气侧区域向上的气流，从而进一步促进滚流的增强；在压缩末期，本方案利用台阶形结构弱化滚流和涡流，使之转化为小尺度的湍流，对于加快前期燃烧非常有利。

需要说明的是，本方案将燃烧室凹坑18设计为偏向排气门一侧，从而使燃烧初期的火焰发展偏向排气门附近，进而加快排气门侧附近的燃烧速度，降低爆震风险。本方案中由于燃烧室凹坑18设计为偏向排气门一侧，因此，进气门侧的挤流面积占比较大，在活塞100下行的燃烧过程中，火焰受挤流影响进入挤流区域，此时，大尺度流动已基本消耗殆尽，由此可以产生后燃迟滞，有利于维持排温，改善后处理效果。

需要说明的是，燃烧室凹坑18的中心线相对活塞中心线101向排气门一侧偏移预设距离，如图3所示，活塞中心线101在活塞上顶面17的轴向投影为活塞中心1，燃烧室凹坑18的中心线在活塞上顶面17的轴向投影为燃烧室凹坑中心2，图3中的距离L1即为燃烧室凹坑中心2偏移活塞中心1的预设距离（即燃烧室凹坑中心线相对活塞中心线101向排气门一侧偏移的预设距离），该预设距离优选为活塞直径D的0~0.06倍，即，0＜L1≤0.06D。

第一凹坑部11的深度具体是指由活塞上顶面17到第一凹坑部底面111的沿活塞轴向的距离（图5中的距离H1），第二凹坑部12的深度具体是指由活塞上顶面17到第二凹坑部底面121的沿活塞轴向的距离（图5中的距离H2），优选地，第一凹坑部11的深度H1为活塞直径D的0.19~0.35倍，即，H1=（0.19~0.35）D，第二凹坑部12的深度H2为活塞直径D的0.15~0.3倍，即，H2=（0.15~0.3）D。如此设置，可以使燃烧室凹坑18的底面的两侧的高度差在0.11D~0.2D之间，保证在压缩前中期不会因台阶高度差太大而导致滚流强度减弱，同时，该高度差形成的台阶结构可以在压缩末期对快速流过的滚流进行有效破碎。

优选地，第一凹坑部11的底面与第二凹坑部12的底面的交界处为台阶分界线14，排气门的中心线在活塞上顶面17的轴向投影为排气门中心3，与两个排气门中心3的连线（图3和图4中的排气门中心连线5）垂直的并且经过活塞中心线101的活塞截面为活塞纵向对称截面，如图3所示，活塞纵向对称截面在活塞上顶面17的轴向投影为活塞纵向对称线4，台阶分界线14的中点在活塞纵向对称截面的投影为分界线位置点140（如图5所示），分界线位置点140与活塞纵向对称截面的进气门侧外边缘102的横向距离（图5中的距离L2）为活塞直径D的0.3~0.6倍，即，L2=（0.3~0.6）D，其中，进气门侧外边缘102具体是指活塞纵向对称截面的位于进气门下方的外壁轮廓线。

优选地，台阶分界线14在活塞上顶面17的轴向投影为台阶分界方向线141，两个排气门中心3的连线与台阶分界方向线141的夹角为0°~45°。第一凹坑部11和第二凹坑部12的交界处可以与排气门中心连线5平行布置，也可以与排气门中心连线5存在小于等于45°的夹角，本方案中优选采用台阶分界方向线141与排气门中心连线5平行布置的结构。

优选地，第一凹坑部11的底面与第二凹坑部12的底面的相接处为圆滑过渡台阶面。如此设置，可以使气流从第一凹坑部11底部向第二凹坑部12底部流动时尽量减小流动阻力，从而在压缩前中期保证能够加强滚流强度。

优选地，燃烧室凹坑18的周向壁面（图5中所示的凹坑周向壁面180）与燃烧室凹坑18的底面的相接处为第一圆弧过渡面15，如图1和图5所示。如此设置，可以使气流在进入第一凹坑部11时以及在流出第二凹坑部12时能够沿第一圆弧过渡面15顺利流动，减小流动阻力，利于气流产生翻滚，从而加强滚流强度。

优选地，燃烧室凹坑18的周向壁面（图5中所示的凹坑周向壁面180）与活塞上顶面17的相接处为第二圆弧过渡面16。如此设置，在发生挤流时，便于气体从活塞上方的燃烧室空间流入燃烧室凹坑18内。另外，通过设置第一圆弧过渡面15和第二圆弧过渡面16，还可以避免燃烧室凹坑18的上下两端产生应力集中。

优选地，燃烧室凹坑18在活塞上顶面17的投影形状为圆形。如此设置，燃烧室凹坑18形成与活塞偏心布置的圆形凹坑，更加便于加工制造，圆形的周向壁面还有利于在压缩前中期维持一定强度的涡流运动，有利于维持进气能量。

需要说明的是，图2至图5中所示的位于燃烧室凹坑18内侧的线条中，除了各截面图中示出的燃烧室凹坑18的轮廓线和台阶分界线14，其他线条是为了表示各个面之间的交界线，例如图3中所示的位于燃烧室凹坑18内半径最小的圆弧线条是第一圆弧过渡面15与第一凹坑部底面111和第二凹坑部底面121的交界线。

下面通过试验仿真来对比原方案与本发明方案的技术效果，选择标定点（点火时刻为-25°CA）为计算工况，利用三维仿真计算软件对比原方案与本发明方案的仿真结果，请参照图6至图9，图6为本发明与现有技术的标定点缸内滚流强度变化曲线，图7为本发明与现有技术的标定点缸内涡流强度变化曲线，图8为本发明与现有技术的标定点放热率变化曲线，图9为本发明与现有技术的标定点缸压变化曲线。图6至图9中用带有圆点的实线或虚线代表本发明方案（即本方案）的变化曲线，另一种不带有圆点的实现或虚线则代表现有技术（即原方案）的变化曲线。

由图6可见，在进气冲程以及压缩冲程的前中期，本方案的滚流比明显高于原方案，压缩冲程的后期，滚流破碎，滚流比急剧降低，与原方案对应的滚流比趋于一致。由图7可见，在进气阶段，本方案的涡流比与原方案相近，在压缩阶段，尤其是压缩阶段的末期，本方案的涡流比相较于原方案则急剧降低。

由图8可见，本方案在燃烧初期的瞬时放热率明显高于原方案，即，本发明可以在燃烧初期提高燃烧速度，这是因为本发明增强的滚流以及弱化的涡流在压缩末期能够有效增加缸内的小尺度湍流，对于火焰传播及燃烧速度的提升更加有利，而燃烧初期放热率的提升又直接提高了燃料总能量的利用率，即，本发明使得燃烧的主要放热阶段更多地处于做功过程。由图8还可见，在后期燃烧阶段（曲轴转角30°CA之后），本方案的后期燃烧较慢，对于维持低负荷排气温度有利，同时，可以提高后处理转化效率，NOx生成量也会降低。另外，请参照图11，图11为本发明与现有技术的燃烧室内点火后的火焰面变化对比图。图11中的火焰为1500K温度等值面的火焰示意，左侧一列为现有技术的浅盆形燃烧室方案（即原方案）的火焰面变化示意，右侧一列为本发明台阶形燃烧室凹坑方案（即本方案）的火焰面变化示意。由图11可见，在曲轴转角为10°CA-20°CA时，原方案的排气侧下方区域还在燃烧，燃烧室凹坑内还有较多火焰，而本方案排气侧下方区域与燃烧室凹坑内部基本燃烧完毕，大部分火焰已经到达活塞上方的燃烧室空间，可见，本方案在燃烧前期的燃烧速度更快；在曲轴转角为30°CA时，由于本方案进气侧下方的挤流面积较大，因此，燃烧后期的火焰受挤流影响到达进气门下方区域，相比于原方案，本方案后期的燃烧速度较慢，即后燃迟滞，有利于维持排温，改善后处理效果。

由图9可见，本方案的缸压可达到13.2MPa（132bar），明显高于原方案的12.306MPa（123.06bar），这表示本发明可以进一步提升燃烧过程释放的压力，改善燃烧特性，提高发动机效率。

本发明具有以下有益效果：

1）本方案将燃烧室凹坑设计为偏向排气门一侧的偏心特征，能够在进气初期使更多气体通过进气门进入到燃烧室凹坑内，少部分气体撞击到活塞表面，对进气能量的积攒和维持有利；

2）本方案将燃烧室凹坑的底面设计为台阶形结构，对于加强压缩前中期的滚流强度有利，同时，在压缩末期，有利于滚流的破碎以及近活塞底面处的涡流的破碎，尤其是能够增加火花塞下方对应的活塞底面附近的湍动能，加快燃烧速度；

3）本方案将燃烧室凹坑设计为偏向排气门一侧，从而使燃烧初期的火焰发展偏向排气门附近，进而加快排气门侧附近的燃烧速度，降低爆震风险；

4）本方案中由于燃烧室凹坑偏向排气门一侧，因此，进气门侧的挤流面积占比较大，在活塞下行的燃烧过程中，火焰受挤流影响进入挤流区域，此时，大尺度流动已基本消耗殆尽，由此可以产生后燃迟滞，有利于维持排温，改善后处理效果。

本发明还提供了一种包括上述燃烧室的燃气发动机。该燃气发动机产生的有益效果的推导过程与上述燃烧室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 (8)

1.一种燃烧室，用于燃气发动机，其特征在于，包括位于活塞顶部的活塞上顶面（17）以及相对所述活塞上顶面（17）向下凹陷的燃烧室凹坑（18），所述燃烧室凹坑（18）的中心线相对活塞中心线（101）向排气门一侧偏移预设距离，所述燃烧室凹坑（18）包括位于所述排气门下方的第一凹坑部（11）以及位于进气门下方的第二凹坑部（12），所述第一凹坑部（11）的深度大于所述第二凹坑部（12）的深度，所述第一凹坑部（11）的深度为活塞直径的0.19~0.35倍，所述第二凹坑部（12）的深度为活塞直径的0.15~0.3倍，所述第一凹坑部（11）的底面与所述第二凹坑部（12）的底面的相接处为圆滑过渡台阶面；

所述第一凹坑部（11）的底面与所述第二凹坑部（12）的底面的交界处为直线形的台阶分界线（14），所述排气门的中心线在所述活塞上顶面（17）的轴向投影为排气门中心（3），与两个所述排气门中心（3）的连线垂直的并且经过所述活塞中心线（101）的活塞截面为活塞纵向对称截面，所述台阶分界线（14）的中点在所述活塞纵向对称截面的投影为分界线位置点（140），所述分界线位置点（140）与所述活塞纵向对称截面的进气门侧外边缘（102）的横向距离为活塞直径的0.3~0.6倍。

2.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述预设距离为活塞直径的0~0.06倍。

3.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述台阶分界线（14）在所述活塞上顶面（17）的轴向投影为台阶分界方向线（141），两个所述排气门中心（3）的连线与所述台阶分界方向线（141）的夹角为0°~45°。

4.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室凹坑（18）的周向壁面与所述燃烧室凹坑（18）的底面的相接处为第一圆弧过渡面（15）。

5.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室凹坑（18）的周向壁面与所述活塞上顶面（17）的相接处为第二圆弧过渡面（16）。

6.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室凹坑（18）在所述活塞上顶面（17）的投影形状为圆形。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室的挤流比为50%~55%。

8.一种燃气发动机，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的燃烧室。

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