CN113982741A - 一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构 - Google Patents
一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113982741A CN113982741A CN202111158877.XA CN202111158877A CN113982741A CN 113982741 A CN113982741 A CN 113982741A CN 202111158877 A CN202111158877 A CN 202111158877A CN 113982741 A CN113982741 A CN 113982741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- combustion chamber
- arc
- piston
- outlet
- flow guide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 title claims description 4
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 abstract description 5
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/02—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
- F02B23/06—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
- F02B23/0618—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston having in-cylinder means to influence the charge motion
- F02B23/0621—Squish flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/26—Pistons having combustion chamber in piston head
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构。它包括台阶型燃烧室、活塞顶面、活塞火力岸和导流槽；所述导流槽位于台阶型燃烧室出口外侧与活塞火力岸之间的活塞顶面，所述导流槽的深度小于台阶型燃烧室的第一级台阶的高度。本发明避免了向缸套方向流动，从而在有效利用活塞挤流区新鲜空气的同时，改善了燃油冲缸套的情况，从而避免了机油稀释和缸套积碳情况。
Description
技术领域
本发明属于发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构。
背景技术
直喷柴油机的燃烧室几何形状会影响缸内新鲜充量的旋流和挤流之间的相互作用，燃油喷雾碰壁的相互作用以及油气混合。由于这些相互作用，柴油机燃烧室的几何形状显著影响燃油效率和排放。为满足车用柴油机混合气形成和燃烧速率更高的要求，现代直喷式增压柴油机多采用ω形燃烧室，实现“油和气相互运动”的混合气形成方式。这种燃烧室最突出的特点就是燃油消耗率较低，燃油经济性好。随着排放和油耗法规的不断升级，为了获得理想的综合性能，燃烧室的设计必须和涡流强度、喷油速率、喷孔数、喷孔直径、喷射夹角等因素进行大量的匹配优化。
从国四阶段开始，由于台阶型燃烧室的后期燃烧持续时间更短，燃烧速率更快，该型燃烧室广泛的应用于直喷柴油机。该燃烧室是在ω形燃烧室缩口和活塞顶面之间使用一个小台阶过渡，通过该台阶的导向作用，提高活塞顶面的空气利用率。
如中国专利授权公告号为CN207598346U，公开了一种重型柴油机台阶型燃烧室，该燃烧室采用台阶型燃烧室结构，包括活塞顶面、燃烧室喉口、凹坑、中心凸台，台阶结构有导流作用把燃油更多的导向燃烧室上方，配合喷射卷吸的气流利用上方和中部的空气，用于解决碳烟排放问题，但该燃烧室存在如下不足：
该燃烧室的台阶型结构可以有效的将燃油和新鲜空气的混合气在活塞下行的过程中，在逆挤流的作用下导向活塞顶面的挤流区，但是无法有效的控制混合气向缸套的运动，导致混合气冲缸套的问题发生，从而造成机油被稀释，以及缸套壁面碳烟生成的问题。因此，其适用性受到限制。
该型燃烧室在解决油气混合气向缸套方向运动时都仅仅是在燃烧室的出口处进行改进设计，混合气进入到活塞顶面的挤流区后则燃烧室出口处的改进设计就无法进一步作用。因此，为了解决燃油冲缸套、机油稀释的问题时，都需要重新开展燃烧室的型线设计，从而影响到之前的油、气、室的三者匹配结果。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构。可以有效解决燃油与活塞顶面挤流区新鲜空气的利用，又能避免混合气向缸套运动。
本发明采用的技术方案是：一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，包括台阶型燃烧室、活塞顶面、活塞火力岸和导流槽；所述导流槽位于台阶型燃烧室出口外侧与活塞火力岸之间的活塞顶面，所述导流槽的深度小于台阶型燃烧室的第一级台阶的高度。
进一步优选的结构，所述导流槽的纵向截面为非对称圆弧形，周向围绕台阶型燃烧室。
进一步优选的结构，所述导流槽入口圆角半径小于出口圆角半径，所述入口圆角与出口圆角之间通过外切圆弧连接或通过样条曲线光滑连接。
进一步优选的结构，所述导流槽包括入口圆弧r1、中间的底部圆弧r3和出口圆弧r2三段。
进一步优选的结构，所述入口圆弧r1半径小于所述出口圆弧r2半径。
进一步优选的结构，所述导流槽入口圆弧r1距离台阶型燃烧室入口的距离S2为3mm～10mm。
进一步优选的结构，所述导流槽出口圆弧r2距离活塞火力岸的距离S1为10mm～20mm，且不小于发动机缸径B的1/10。
进一步优选的结构，所述入口圆弧r1的圆弧半径为0.5mm～3mm，所述出口圆弧r2的圆弧半径为1mm～6mm。
进一步优选的结构，所述入口圆弧r1与底部圆弧r3相切处的切线与活塞顶面的夹角α范围在45°～75°之间，所述出口圆弧r2与底部圆弧r3相切处的切线与活塞顶面的夹角β在30°～60°之间，且α大于β。
进一步优选的结构，所述底部圆弧半径r3为3mm～20mm，深度h2为1mm～10mm，h2不超过第一级台阶的高度h1，且h2＝(1/3～2/3)h1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、在发动机上止点附近进行燃油喷射的油束对空气产生的卷吸，在油束上下两侧产生两股卷流。活塞下行时，台阶附近的卷流受逆挤流的影响，流向活塞顶面的挤流区。此时混合气受到位于台阶型燃烧室外侧与活塞火力岸之间导流槽的影响，同样受到逆挤流的影响，混合气在短暂进入导流槽后，在导流槽的导向作用下朝缸盖方向运动，避免了向缸套方向流动，从而在有效利用活塞挤流区新鲜空气的同时，改善了燃油冲缸套的情况，从而避免了机油稀释和缸套积碳情况。
2、本导流槽纵向截面为圆弧形，各圆弧段切向连接，无尖角，通过导流槽横向位置的调整和外侧的圆弧半径的控制，可以有效的对挤流区的气流进行导向，避免燃油冲缸套的发生。减少了对现有燃烧室的优化设计以及对油嘴突出量、喷嘴喷射夹角的调整。因此，本发明不仅能够避免燃油冲缸套、烧机油现象的发生，而且对现有燃烧室与油嘴的匹配设计工作可以最大程度的保留，生产一致性较高。
3、该导流槽结构简单，可直接在现有台阶型燃烧室的活塞上通过再加工实现，实施方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明原理示意图；
图3为图1的局部结构示意图；
图4为图1的局部剖面示意图；
图5为本发明导流槽结构在三维流体仿真中匹配不同喷射夹角的缸内当量比分布图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1—图4所示，本发明包括台阶型燃烧室1、活塞顶面2、活塞火力岸3和导流槽4；所述导流槽4位于台阶型燃烧室1出口外侧与活塞火力岸3之间的活塞顶面2，所述导流槽4的深度小于台阶型燃烧室1的第一级台阶的高度。
台阶型燃烧室1纵向截面台阶出口和活塞火力岸3之间设有导流槽4，呈周向布置。
所述导流槽4的纵向截面为非对称圆弧形，周向围绕台阶型燃烧室1。
所述导流槽4入口圆角半径小于出口圆角半径，所述入口圆角与出口圆角之间通过外切圆弧连接或通过样条曲线光滑连接。
所述导流槽4包括入口圆弧r1、中间的底部圆弧r3和出口圆弧r2三段。
所述入口圆弧r1半径小于所述出口圆弧r2半径。
所述导流槽4入口圆弧r1距离台阶型燃烧室1入口的距离S2为3mm～10mm。
所述导流槽4出口圆弧r2距离活塞火力岸3的距离S1为10mm～20mm，且不小于发动机缸径B的1/10。
所述入口圆弧r1的圆弧半径为0.5mm～3mm，所述出口圆弧r2的圆弧半径为1mm～6mm。
所述入口圆弧r1与底部圆弧r3相切处的切线与活塞顶面2的夹角α范围在45°～75°之间，所述出口圆弧r2与底部圆弧r3相切处的切线与活塞顶面2的夹角β在30°～60°之间，且α大于β。
所述底部圆弧半径r3为3mm～20mm，深度h2为1mm～10mm，h2不超过第一级台阶的高度h1，且h2＝1/3～2/3h1。
如图5所示，本发明所述的导流槽结构在三维流体仿真中匹配不同喷射夹角的缸内当量比分布图对比可以看到，两种喷射夹角下，由于导流槽的导流作用，使得活塞下行时的逆挤流在活塞顶面运动时避免了向缸套的流动。在缸套附近的油气混合始终处于非常低的浓度。即使喷射夹角增加，或者油嘴突出量的减小所导致的油束落点上移，均能很好的控制冲缸套的现象发生，减少了缸内碳烟生成。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：包括台阶型燃烧室(1)、活塞顶面(2)、活塞火力岸(3)和导流槽(4)；所述导流槽(4)位于台阶型燃烧室(1)出口外侧与活塞火力岸(3)之间的活塞顶面(2)，所述导流槽(4)的深度小于台阶型燃烧室(1)的第一级台阶的高度。
2.根据权利要求1所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述导流槽(4)的纵向截面为非对称圆弧形，周向围绕台阶型燃烧室(1)。
3.根据权利要求1所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述导流槽(4)入口圆角半径小于出口圆角半径，所述入口圆角与出口圆角之间通过外切圆弧连接或通过样条曲线光滑连接。
4.根据权利要求1所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述导流槽(4)包括入口圆弧r1、中间的底部圆弧r3和出口圆弧r2三段。
5.根据权利要求4所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述入口圆弧r1半径小于所述出口圆弧r2半径。
6.根据权利要求4所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述导流槽(4)入口圆弧r1距离台阶型燃烧室(1)入口的距离S2为3mm～10mm。
7.根据权利要求4所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述导流槽(4)出口圆弧r2距离活塞火力岸(3)的距离S1为10mm～20mm，且不小于发动机缸径B的1/10。
8.根据权利要求4所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述入口圆弧r1的圆弧半径为0.5mm～3mm，所述出口圆弧r2的圆弧半径为1mm～6mm。
9.根据权利要求4所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述入口圆弧r1与底部圆弧r3相切处的切线与活塞顶面(2)的夹角α范围在45°～75°之间，所述出口圆弧r2与底部圆弧r3相切处的切线与活塞顶面(2)的夹角β在30°～60°之间，且α大于β。
10.根据权利要求4所述的一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构，其特征在于：所述底部圆弧半径r3为3mm～20mm，深度h2为1mm～10mm，h2不超过第一级台阶的高度h1，且h2＝(1/3～2/3)h1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111158877.XA CN113982741A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111158877.XA CN113982741A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113982741A true CN113982741A (zh) | 2022-01-28 |
Family
ID=79737401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111158877.XA Pending CN113982741A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113982741A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023174003A1 (zh) * | 2022-03-17 | 2023-09-21 | 潍柴动力股份有限公司 | 活塞及发动机 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08200073A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 副室式ディーゼルエンジン |
| WO2008080543A1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-10 | Mahle International Gmbh | Piston pin for a combustion engine and method for its manufacture |
| CN204082363U (zh) * | 2014-02-12 | 2015-01-07 | 第一拖拉机股份有限公司 | 一种柴油机活塞燃烧室 |
| CN108678870A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-10-19 | 中国第汽车股份有限公司 | 一种降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构 |
| CN112324556A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-05 | 赵伟 | 一种直喷柴油机唇口射流燃烧系统 |
| CN213235249U (zh) * | 2020-09-10 | 2021-05-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 活塞和发动机 |
-
2021
- 2021-09-30 CN CN202111158877.XA patent/CN113982741A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08200073A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-06 | Aisin Seiki Co Ltd | 副室式ディーゼルエンジン |
| WO2008080543A1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-10 | Mahle International Gmbh | Piston pin for a combustion engine and method for its manufacture |
| CN101595333A (zh) * | 2006-12-29 | 2009-12-02 | 马勒国际公司 | 用于内燃机活塞销及其制造方法 |
| CN204082363U (zh) * | 2014-02-12 | 2015-01-07 | 第一拖拉机股份有限公司 | 一种柴油机活塞燃烧室 |
| CN108678870A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-10-19 | 中国第汽车股份有限公司 | 一种降低柴油机缸内碳烟的活塞顶面结构 |
| CN213235249U (zh) * | 2020-09-10 | 2021-05-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 活塞和发动机 |
| CN112324556A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-05 | 赵伟 | 一种直喷柴油机唇口射流燃烧系统 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023174003A1 (zh) * | 2022-03-17 | 2023-09-21 | 潍柴动力股份有限公司 | 活塞及发动机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109162804A (zh) | 一种低热损柴油机燃烧室结构 | |
| CN111764996B (zh) | 一种针对船用柴油机的燃烧室、燃烧系统及燃烧方法 | |
| CN112211715B (zh) | 一种燃烧室与一种燃气发动机 | |
| CN212479397U (zh) | 一种燃用正辛醇内燃机的燃烧室 | |
| CN116398313B (zh) | 柴油机燃烧室、活塞和柴油机 | |
| CN113982741A (zh) | 一种台阶型燃烧室外围的导流槽结构 | |
| CN109404156B (zh) | 直喷式柴油机的燃烧室 | |
| CN114526152A (zh) | 一种燃烧室与一种柴油发动机 | |
| CN209398492U (zh) | 一种低热损柴油机燃烧室结构 | |
| CN217270461U (zh) | 活塞燃烧室及柴油发动机 | |
| CN115111049B (zh) | 一种高湍动能燃烧系统及发动机 | |
| JP2017194004A (ja) | ディーゼルエンジンの燃焼室構造 | |
| CN114635814A (zh) | 一种加强高强化柴油机油气混合的缩放喷管加速混合器 | |
| CN111734522B (zh) | 一种燃用正辛醇内燃机的燃烧室 | |
| CN209067353U (zh) | 直喷式柴油机的燃烧室 | |
| US10662866B2 (en) | Diesel engine and method for fuel distribution and combustion in combustion chamber of diesel engine | |
| CN109339936B (zh) | 一种适用于直气道燃烧系统的导流槽型燃烧室 | |
| CN108590899B (zh) | 一种分流导向式柴油机进气道 | |
| CN208396832U (zh) | 一种带导流斜面的柴油机燃烧室 | |
| CN101769195B (zh) | 空间分散式直喷柴油机燃烧系统 | |
| CN216811943U (zh) | 活塞及柴油发动机 | |
| CN105604724A (zh) | 一种单缸涡流室式柴油机用气缸盖 | |
| CN101550887B (zh) | 一种柴油机燃烧室 | |
| CN111734545A (zh) | 一种具有新型进气结构的发动机气缸盖 | |
| CN114810412B (zh) | 一种活塞及气体发动机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220128 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |