CN201083150Y - 具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机 - Google Patents

具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机 Download PDF

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凌洪兴
赵新友
杨洋
邵国华
郑和瑞
李旁
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Abstract

本实用新型涉及柴油机技术领域，尤其是一种具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机。解决现有柴油机由于涡流室内的涡流强度不强、油气混合不均匀，喷入涡流室的燃料不能完全燃烧所造成的柴油机的动力性、经济性和排放性能不理想的问题。方法主要是将涡流室镶块内壁的凹腔设计成具有平底的倒锥形，并将涡流室与主燃烧室的连接通道在镶块外壁上的几何中心与镶块凹腔的回转轴线之间的距离定为H＝4~6mm，连接通道的轴芯线与镶块凹腔的回转轴线相交成夹角θ＝40°~50°。

Description

具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机
技术领域
本实用新型涉及柴油机技术领域，尤其是一种具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机。
背景技术
内燃机污染物的排放涉及到公众的身体健康和环境保护等长远利益，随着人们对环境保护重视程度的提高，世界各国对发动机的排放作出了越来越严格的限制。
柴油机废气排放中的有害物质主要为CO、HC、NOX以及PM，柴油机的排放控制重点是NOX以及PM(包括DS)，其次是HC，核心是改善柴油机的混合气形成和燃烧过程。
我国8.8kW以下的单缸机大部分为涡流室式，在NOX和HC排放方面优于直喷式燃烧室，但PM排放较差，涡流室式单缸机降低排放的途径是从进气系统、燃油系统和燃烧系统等方面进行优化设计，使得燃油喷雾与燃烧室形状及燃烧室内气流运动相匹配，保证燃烧室内空气的充分利用。本实用新型就是一种能满足上述要求，把NOX和PM降低到理想程度的涡流燃烧室。
目前，国内小缸径单缸柴油机大多采用柱形平底涡流室，如图一所示，这种涡流室加工工艺最简单，但它的缺点是在柱形底部“死区”较大，这部分区域内难以形成涡流，削弱了涡流室内的涡流强度，影响了油气的均匀混和，使得喷入涡流室的燃料不能完全燃烧，其动力性、经济性和排放性能达不到协调统一的理想水平。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，解决现有柴油机由于涡流室内的涡流强度不强、油气混合不均匀，喷入涡流室的燃料不能完全燃烧所造成的柴油机的动力性、经济性和排放性能不理想的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，柴油机的燃烧室部分包括主燃烧室和涡流室，涡流室设置在气缸盖上，活塞设置在气缸内，涡流室的上半部为球形腔、下半部具有镶块，镶块内壁的凹腔与球形腔连成一整体的涡流室空腔，球形腔与喷油孔相通，镶块上设置有连通涡流室与主燃烧室的连接通道，所述的镶块内壁的凹腔为具有平底的倒锥形。
具体的说：所述的涡流室的容积占主燃烧室和涡流室总容积的51~53％；所述的连接通道截面面积与活塞截面面积之比是1％~1.5％；所述的球形腔的球半径R＝14~15mm；所述的球形腔与镶块凹腔的回转轴线与喷油孔的轴线相交形成的夹角为α＝15°~25°；所述的球形腔的球心到喷油孔轴线的距离为e＝4.5~5.5mm；所述的倒锥形凹腔的大端直径D＝27~30mm，半锥角β＝15°~19°，底部圆角r＝2~4mm；所述的连接通道在镶块外壁上的几何中心与镶块凹腔的回转轴线之间的距离为H＝4~6mm，连接通道的轴芯线与镶块凹腔的回转轴线相交成夹角θ＝40°~50°；所述的连接通道截面的长度L＝11~14mm、宽度h＝5~7mm。
本实用新型的有益效果是，本实用新型是一种倒锥形平底结构的涡流燃烧室，如图2所示，它的上半部是半球型，下半部为倒锥平底，其与主燃烧室相连的长圆形连接通道基本与倒锥底部R相切，消除了柱形平底的所谓“死区”，形成较强的压缩涡流和喷入的燃料可较充分的混合，燃烧充分，柴油机除了有较佳的动力性、经济性，还能大幅度地降低柴油机PM的排放。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是原有柴油机涡流室的结构示意图。
图2是本实用新型柴油机的涡流室的结构示意图。
图中1.涡流室，2.气缸盖，3.球形腔，4.镶块，5.凹腔，6.喷油孔，7.连接通道。
具体实施方式
如附图1所示的是原有柴油机涡流室的结构，图中的涡流室1在镶块4上的凹腔5是圆柱形的，并且连接通道7与涡流室1相连在涡流室1的中心部位，这样的结构设计是一种贯常的并使加工方便的设计方法。
如附图2是本实用新型的改进型的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，柴油机的燃烧室部分包括主燃烧室和涡流室1，涡流室1设置在气缸盖2上，活塞设置在气缸内；气缸、主燃烧室和活塞部分在附图上未绘出，涡流室1的上半部为球形腔3、下半部具有镶块4，镶块4内壁的凹腔5与球形腔3连成一整体的涡流室1空腔，球形腔3与喷油孔6相通，镶块4上设置有连通涡流室1与主燃烧室的连接通道7，镶块4内壁的凹腔5为具有平底的倒锥形，这样的倒锥形结构避免了原来圆柱形结构的底部死角的问题。
为了进一步提高涡流室的涡流效果，本实用新型还对涡流室部分的结构作了如下的具体设计：一)涡流室1的容积占主燃烧室和涡流室1总容积的51~53％；二)连接通道7截面面积与活塞截面面积之比是1％~1.5％；三)球形腔3的球半径R＝14~15mm；四)涡流室1的回转轴线与喷油孔6的轴线相交形成的夹角为α＝15°~25°；五)球形腔3的球心到喷油孔6轴线的距离为e＝4.5~5.5mm；六)倒锥形凹腔5的大端直径D＝27~30mm，半锥角β＝15°~19°，底部圆角r＝2~4mm；七)连接通道7在镶块4外壁上的几何中心与镶块4的凹腔5的回转轴线之间的距离为H＝4~6mm，连接通道7的轴芯线与凹腔5的回转轴线相交成夹角θ＝40°~50°；八)连接通道7截面的长度L＝11~14mm、宽度h＝5~7mm。
总之，本实用新型的主要发明点是将柴油机的涡流室的底部设计成倒锥形。

Claims (9)

1.一种具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，柴油机的燃烧室部分包括主燃烧室和涡流室，涡流室设置在气缸盖上，活塞设置在气缸内，涡流室的上半部为球形腔、下半部具有镶块，镶块内壁的凹腔与球形腔连成一整体的涡流室空腔，球形腔与喷油孔相通，镶块上设置有连通涡流室与主燃烧室的连接通道，其特征是：所述的镶块内壁的凹腔为具有平底的倒锥形。
2.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的涡流室的容积占主燃烧室和涡流室总容积的51~53％。
3.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的连接通道截面面积与活塞截面面积之比是1％~1.5％。
4.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的球形腔的球半径R＝14~15mm。
5.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的涡流室的回转轴线与喷油孔的轴线相交形成的夹角为α＝15°~25°。
6.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的球形腔的球心到喷油孔轴线的距离为e＝4.5~5.5mm。
7.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的倒锥形凹腔的大端直径D＝27~30mm，半锥角β＝15°~19°，底部圆角r＝2~4mm。
8.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的连接通道在镶块外壁上的几何中心与镶块凹腔的回转轴线之间的距离为H＝4~6mm，连接通道的轴芯线与镶块凹腔的回转轴线相交成夹角θ＝40°~50°。
9.根据权利要求1所述的具有低排放性能涡流燃烧室的柴油机，其特征是：所述的连接通道截面的长度L＝11~14mm、宽度h＝5~7mm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102251845A (zh) * 2011-06-23 2011-11-23 常州常发动力机械有限公司 一种涡流式柴油机的燃烧系统
CN102691564A (zh) * 2012-06-01 2012-09-26 慈溪三环柴油机有限公司 一种新型内燃机涡流燃烧室

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