CN114353120A - 一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，包括均位于发动机上的多孔径喷油嘴和起伏面导流型燃烧室，所述多孔径喷油嘴位于发动机的气缸盖，多孔径喷油嘴底部位于起伏面导流型燃烧室内，起伏面导流型燃烧室位于发动机活塞的顶部。本发明所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室,通过采用两种或两种以上孔径交替布置的喷油嘴，并配合采用相应的起伏面导流燃烧室，可以减少燃油喷雾之间的相互干扰，改善燃油喷雾在燃烧室内的空间分布，提高燃烧室内的空气利用率，增强缸内油气混合效果，从而改善发动机的燃烧性能。

Description

一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室
技术领域
本发明属于内燃机燃烧技术领域，尤其是涉及一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室。
背景技术
面对日益严苛的排放和油耗法规的要求，车用发动机在Downsize(缩排量强化)概念引领下正经历着一场新的技术革命。该概念的实质是，通过功率密度强化，用小排量的发动机取代大排量的发动机，装备在相同重量级别的车辆上，这样，发动机及整车的重量减轻、摩擦损失减少、热量损失减少、且常用运行工况偏向较高负荷的低比油耗区域，结果，在达到相同排放标准的情况下整机和整车油耗下降10％-30％，且保持动力性不变或略有增加。实现Downsize概念所采用的技术措施包括：更高喷射压力的共轨燃油喷射技术、高增压技术或二级增压技术、可变配气相位和升程技术、精确的发动机和动力总成电控技术、先进的EGR和排气后处理技术、热管理和附件管理技术等。但是，Downsize技术中最核心的内容是如何组织快速高效燃烧过程，提高发动机功率密度。
随着发动机强化程度的不断提升，循环喷油量会大幅增加，需要通过喷孔直径或增加喷孔数量的方式来增大流通面积，进而提升喷嘴的流量。但增大喷孔直径会使喷雾雾化质量降低，进而影响着火过程，同时过多的喷孔数量会使油束之间的距离变小，喷雾场中的燃油小液滴更容易发生相互碰撞而重新融合成大液滴，不利于燃油的破碎、蒸发以及与新鲜空气的快速混合，进而会降低发动机的各项性能指标。因此，需要一种新型的发动机燃烧系统，在提高循环喷油量的同时可以兼顾可燃混合气质量以及燃烧速率，进而提升高强化发动机的性能指标。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，以提高循环喷油量的同时兼顾可燃混合气质量以及燃烧速率，进而提升高强化发动机的性能指标。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，包括均位于发动机上的多孔径喷油嘴和起伏面导流型燃烧室，所述多孔径喷油嘴位于发动机的气缸盖，多孔径喷油嘴底部位于起伏面导流型燃烧室内，起伏面导流型燃烧室位于发动机活塞的顶部。
进一步的，所述多孔径喷油嘴包括喷油嘴本体，所述喷油嘴本体顶部位于发动机的气缸盖，喷油嘴本体底部为圆锥形结构，喷油嘴本体底部径向开设若干大孔径喷孔、小孔径喷孔，每个大孔径喷孔喷雾形成的油束为大喷孔燃油喷雾，每个小孔径喷孔喷雾形成的油束为小喷孔燃油喷雾。
进一步的，所述大孔径喷孔、小孔径喷孔交错开设于喷油嘴本体底部。
进一步的，所述大孔径喷孔、小孔径喷孔位于同一水平面。
进一步的，所述大孔径喷孔、小孔径喷孔位于不同水平面。
进一步的，所述起伏面导流型燃烧室包括燃烧室本体，所述燃烧室本体为圆柱结构，燃烧室本体内部开设有燃烧槽，所述燃烧槽与大孔径喷孔、小孔径喷孔配合使用。
进一步的，所述燃烧槽在径向上为波浪纹闭环结构，所述波浪纹闭环结构设有若干波峰与波谷，所述波峰的数量与大孔径喷孔的数量一一对应，所述波谷的数量与小孔径喷孔的数量一一对应。
进一步的，所述燃烧槽在轴向上为异型结构，异型结构设有若干大孔径喷油落点与小孔径喷油落点，所述大孔径喷油落点的深度大于小孔径喷油落点的深度，所述大孔径喷油落点的数量与大孔径喷孔的数量一一对应，所述小孔径喷油落点的数量与小孔径喷孔的数量一一对应。
相对于现有技术，本发明所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室具有以下优势：
(1)本发明所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，通过采用两种孔径交替布置的喷油嘴，可兼顾大喷孔喷雾的贯穿距离长，利于燃油扩散，以及小喷孔喷雾的雾化质量好，易于着火燃烧的两方面优势，同时采用不同的喷射夹角并结合起伏面导流型燃烧室，一方面可减少燃油喷雾之间的相互干扰，另一方面可有利于燃油喷雾在燃烧室内的合理分布，提高燃烧室内空气的利用率，增强缸内油气混合效果，从而改善发动机的燃烧性能。
(2)本发明所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，由于相邻油束的落点分布在不同斜度的圆锥面上，且落点也存在高度差，因此可有效地减小油束间燃油液滴相互干扰的概率，有利于大流量密集喷射条件下燃油喷雾的破碎、蒸发及混合过程。
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整体结构剖视图；
图2为本发明实施例所述的整体结构俯视图；
图3为本发明实施例所述的多孔径喷嘴局部剖视图。
附图标记说明：
1、多孔径喷油嘴；2、大喷孔燃油喷雾；3、起伏面导流型燃烧室；4、小喷孔燃油喷雾；5、大孔径喷孔；6、小孔径喷孔；7、波峰；8、波谷；9、喷油嘴本体；10、燃烧室本体；11、燃烧槽；12、大孔径喷油落点；13、小孔径喷油落点。
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。
如图1至图3所示，一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，包括均位于发动机上的多孔径喷油嘴1和起伏面导流型燃烧室3，所述多孔径喷油嘴1位于发动机的气缸盖，多孔径喷油嘴1底部位于起伏面导流型燃烧室3内，起伏面导流型燃烧室3位于发动机活塞的顶部。本起伏面导流型燃烧室通过采用两种孔径交替布置的喷油嘴，可兼顾大喷孔喷雾的贯穿距离长，利于燃油扩散，以及小喷孔喷雾的雾化质量好，易于着火燃烧的两方面优势，同时采用不同的喷射夹角并结合起伏面导流型燃烧室，一方面可减少燃油喷雾之间的相互干扰，另一方面可有利于燃油喷雾在燃烧室内的合理分布，提高燃烧室内空气的利用率，增强缸内油气混合效果，从而改善发动机的燃烧性能。
在本实施例中，包括多孔径喷油嘴1和起伏面导流型燃烧室3，所述多孔径喷油嘴1是采用两种或两种以上喷孔直径交替布置于同一平面上或不同平面上的喷油嘴，安装在发动机的气缸盖上，所述起伏面导流型燃烧室3位于发动机活塞的顶部，且安装于多孔径喷油嘴1下方，其沿中心轴纵剖面上的廓形在圆周方向上呈周期性起伏变化，起伏变化的周期与喷孔数量相关，变化幅度与不同直径喷孔所呈现的燃油喷雾特性相关。
所述多孔径喷油嘴1包括喷油嘴本体9，所述喷油嘴本体9顶部位于发动机的气缸盖，喷油嘴本体9底部为圆锥形结构，喷油嘴本体9底部径向开设若干大孔径喷孔5、小孔径喷孔6，每个大孔径喷孔5喷雾形成的油束为大喷孔燃油喷雾2，每个小孔径喷孔6喷雾形成的油束为小喷孔燃油喷雾4，所述大孔径喷孔5、小孔径喷孔6交错开设于喷油嘴本体9底部。在本实施例中，所述多孔径喷油嘴1上设有大孔径喷孔5和小孔径喷孔6，且大孔径喷孔5和小孔径喷孔6交替分布，可布置于多孔径喷油嘴1的同一平面上或不同平面上；所述大孔径喷孔5的中心线与喷油器轴线的夹角为A，小孔径喷孔6的中心线与喷油器轴线的夹角为B，夹角A和夹角B的大小可以相同也可以不相同。这样由于相邻油束的落点分布在不同斜度的圆锥面上，且落点也存在高度差，因此可有效地减小油束间燃油液滴相互干扰的概率，有利于大流量密集喷射条件下燃油喷雾的破碎、蒸发及混合过程。
所述起伏面导流型燃烧室3包括燃烧室本体10，所述燃烧室本体10为圆柱结构，燃烧室本体10内部开设有燃烧槽11，所述燃烧槽11与大孔径喷孔5、小孔径喷孔6配合使用，在本实施例里，燃烧槽11用于给大孔径喷孔5、小孔径喷孔6喷雾形成油束提供空间。
所述燃烧槽11在径向上为波浪纹闭环结构，所述波浪纹闭环结构设有若干波峰7与波谷8，所述波峰7的数量与大孔径喷孔5的数量一一对应，所述波谷8的数量与小孔径喷孔6的数量一一对应。在本实施例中，所述起伏面导流型燃烧室在径向上的周期性起伏变化引起燃烧室侧壁与顶平面的交线呈现为波浪纹的样式，波峰7与波谷8的个数与喷孔数量相关，波峰7与波谷8的高度差与不同直径喷孔所呈现的燃油喷雾特性相关。
所述燃烧槽11在轴向上为异型结构，异型结构设有若干大孔径喷油落点12与小孔径喷油落点13，所述大孔径喷油落点12的深度大于小孔径喷油落点13的深度，所述大孔径喷油落点12的数量与大孔径喷孔5的数量一一对应，所述小孔径喷油落点13的数量与小孔径喷孔6的数量一一对应。在本实施例中，所述起伏面导流型燃烧室在轴向上的周期性起伏变化引起燃烧室内导流坑深度的周期性改变，变化的频率与喷孔数量相关，变化的幅度与夹角A及夹角B的大小相关。因此相邻喷油油束的落点可分布在不同斜度的圆锥面上，喷油落点位置存在高度差。
实施例1
一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，包括多孔径喷油嘴1和起伏面导流型燃烧室3，所述多孔径喷油嘴1是采用两种喷孔直径交替布置于同一平面上的喷油嘴，安装在发动机的气缸盖上，所述起伏面导流型燃烧室3位于发动机活塞的顶部，且安装于多孔径喷油嘴下方，其沿中心轴纵剖面上的廓形在圆周方向上呈周期性起伏变化，起伏变化的周期与喷孔数量相关，变化幅度与不同直径喷孔所呈现的燃油喷雾特性相关，径向上的起伏变化引起燃烧室的侧壁与顶平面的交线呈现为波浪纹的样式，轴向上的起伏变化引起燃烧室内导流坑深度的周期性改变。
多孔径喷油嘴1上设有大孔径喷孔5和小孔径喷孔6，且二者交替分布于同一平面上，所述大孔径喷孔5的中心线与喷油器轴线的夹角为A，小孔径喷孔6的中心线与喷油器轴线的夹角为B，且夹角A和夹角B的角度不同。
所述大孔径喷孔5喷出油束的中心线和小孔径喷孔6喷出油束的中心线分布在不同斜度的圆锥面上，且落点也存在高度差。多孔径喷油嘴1可喷射出长短交替分布的燃油油束，两种长度的油束分布在不同斜度的圆锥面上，大孔径喷孔5喷出的油束更长，主要分布区域更靠近起伏面导流型燃烧室3的外围，小孔径喷孔6喷出的油束较短，主要分布在起伏面导流型燃烧室3的的中心区域。结合起伏面导流型燃烧室3的导流作用，可使大孔径喷孔5喷出的油束更容易与起伏面导流型燃烧室3的外围开阔区域的空气混合，充分发挥其贯穿距离长，利于燃油扩散的优势，有利于提升大流量密集喷射条件下的油气混合质量；小孔径喷孔6喷出的油束更容易与起伏面导流型燃烧室3的凹坑内的空气混合，并且由于小喷孔喷雾的雾化质量更好，有利于着火及火焰的传播。同时，由于相邻油束的落点分布在不同斜度的圆锥面上，且落点也存在高度差，因此可有效减小油束间燃油液滴的相互干扰，有利于大流量密集喷射条件下燃油喷雾的破碎、蒸发及混合过程。此种燃烧系统一方面可减少燃油喷雾之间的相互干扰，另一方面可有利于燃油喷雾在燃烧室内的合理分布，提高燃烧室内空气的利用率，增强缸内油气混合效果，从而改善发动机的燃烧性能。
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 (8)

1.一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：包括均位于发动机上的多孔径喷油嘴(1)和起伏面导流型燃烧室(3)，所述多孔径喷油嘴(1)位于发动机的气缸盖，多孔径喷油嘴(1)底部位于起伏面导流型燃烧室(3)内，起伏面导流型燃烧室(3)位于发动机活塞的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：所述多孔径喷油嘴(1)包括喷油嘴本体(9)，所述喷油嘴本体(9)顶部位于发动机的气缸盖，喷油嘴本体(9)底部为圆锥形结构，喷油嘴本体(9)底部径向开设若干大孔径喷孔(5)、小孔径喷孔(6)，每个大孔径喷孔(5)喷雾形成的油束为大喷孔燃油喷雾(2)，每个小孔径喷孔(6)喷雾形成的油束为小喷孔燃油喷雾(4)。
3.根据权利要求2所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：所述大孔径喷孔(5)、小孔径喷孔(6)交错开设于喷油嘴本体(9)底部。
4.根据权利要求2所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：所述大孔径喷孔(5)、小孔径喷孔(6)位于同一水平面。
5.根据权利要求2所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：所述大孔径喷孔(5)、小孔径喷孔(6)位于不同水平面。
6.根据权利要求2所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：所述起伏面导流型燃烧室(3)包括燃烧室本体(10)，所述燃烧室本体(10)为圆柱结构，燃烧室本体(10)内部开设有燃烧槽(11)，所述燃烧槽(11)与大孔径喷孔(5)、小孔径喷孔(6)配合使用。
7.根据权利要求6所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：所述燃烧槽(11)在径向上为波浪纹闭环结构，所述波浪纹闭环结构设有若干波峰(7)与波谷(8)，所述波峰(7)的数量与大孔径喷孔(5)的数量一一对应，所述波谷(8)的数量与小孔径喷孔(6)的数量一一对应。
8.根据权利要求6所述的一种适用于多孔径喷嘴的起伏面导流型燃烧室，其特征在于：所述燃烧槽(11)在轴向上为异型结构，异型结构设有若干大孔径喷油落点(12)与小孔径喷油落点(13)，所述大孔径喷油落点(12)的深度大于小孔径喷油落点(13)的深度，所述大孔径喷油落点(12)的数量与大孔径喷孔(5)的数量一一对应，所述小孔径喷油落点(13)的数量与小孔径喷孔(6)的数量一一对应。
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