專利名稱：一種渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于柴油機零部件設(shè)計制造領(lǐng)域，特別涉及一種渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
渦流室式柴油機，相對于直噴機具有工作柔和、低噪音和低排放等優(yōu)點。但經(jīng)濟性和冷起動性能不如直噴式柴油機，常規(guī)渦流機的渦流室容積占總?cè)紵胰莘e的60%以上， 這樣散熱面積較大，熱量損失較大，而且為了獲得較大渦流，渦流通道截面積與缸體截面積之比都較小，約為0. 7% 0. 8%，狹窄的渦流通道造成了極大流動損失，現(xiàn)在的小缸徑柴油機受渦流室空間限制，較少使用電熱塞，冷起動不理想。為解決上述問題，中國專利CN 201083150Y公開了一種具有低排放性能渦流燃燒室的柴油機。其將渦流室鑲塊內(nèi)壁的凹腔設(shè)計成具有平底的倒錐形，并將渦流室與主燃燒室的連接通道在鑲塊外壁上的幾何中心與鑲塊凹腔的回轉(zhuǎn)軸線之間的距離定為H = 4-6mm，連接通道的軸芯線與鑲塊凹腔的回轉(zhuǎn)軸線相交成夾角40°_50°。解決現(xiàn)有柴油機由于渦流室內(nèi)的渦流強度不強、油氣混合不均勻，噴入渦流室的燃料不能完全燃燒所造成的柴油機的動力性、經(jīng)濟性和排放性能不理想的問題。但是，該渦流室的通道截面形狀為腰形，其為對稱形狀，就使得靠近渦流室壁的區(qū)域1和靠近渦流室中心的區(qū)域2的氣體流量基本相等，這樣就造成區(qū)域1的渦流速度慢，而區(qū)域2的渦流速度快，而且常規(guī)軸針式噴油器的開啟壓力為13-15MPa，高速噴出來的油束在穿越區(qū)域1時間極短，造成區(qū)域1的油量很少，大部分油在區(qū)域2強渦流的作用下與區(qū)域2里的空氣混合，所以區(qū)域1里成了稀油區(qū)， 而區(qū)域2里成了富油區(qū)，油氣混合不均勻，不能完全充分燃燒，柴油機的經(jīng)濟性和排放性能下降。為解決上述技術(shù)問題，中國專利CN8645755 A公開一種柴油機渦流燃燒室鑲塊，其特點是改進了渦流燃燒室原有連接通道的結(jié)構(gòu)形式。連接通道做成長度方向從上至下漸擴，截面成弧形，使進入渦流室的氣流幾乎同時到達渦流室的壁面，在平行的平面內(nèi)產(chǎn)生有組織的主渦流，膨脹過程中燃氣沿漸擴的連接通道噴出，至主燃燒室后，基本沿凹坑柱面流動，從而提高了空氣利用率，降低了燃油損耗，改善了主燃燒室燃燒狀況。但是，這種截面形狀的連接通道存在兩個缺點1.它雖然改善了靠近渦流室壁的渦流強度，但卻使得渦流室中心渦流強度減弱了，燃油和氣體混合效果不能達到最佳；2.漸擴形狀雖然減少了做功沖程的流動損失，但在壓縮沖程，氣流通過通道時就加大了損失。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種低排放性能的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其包括主燃燒室和渦流室，所述渦流室設(shè)置于氣缸蓋上，所述渦流室的下部腔室設(shè)置一鑲塊，所述鑲塊上設(shè)有凹槽，所述凹槽同所述渦流室的上部腔室形成一整體的渦流腔室，所述鑲塊的下端面同氣缸蓋的下端面平齊，所述渦流腔室同噴油孔相連通；所述主燃燒室設(shè)置于活塞與氣缸蓋之間， 所述鑲塊上設(shè)有連通所述渦流腔室與主燃燒室的渦流通道，所述渦流通道在垂直于氣體流通方向上的截面形狀為在接近所述渦流室中心的一側(cè)為直線，接近所述渦流室壁的一側(cè)為弧線，所述直線側(cè)與所述弧線側(cè)通過外拱的圓弧線平滑過渡，所述渦流通道在氣體流通方向上的截面面積不變，所述截面的長寬比D/C為2. 75-2. 85。所述渦流通道的過流截面積與活塞的截面積之比為1%-1. 5%，所述渦流通道同氣缸蓋的下端面所形成的夾角、為35° -45°。所述渦流腔室的容積占主燃燒室和渦流腔室總?cè)莘e的53-58%。所述渦流室的上部腔室為半球形。所述鑲塊凹槽呈倒圓臺形，其錐角β為30° -40°。所述活塞的頂面上設(shè)有活塞導(dǎo)流槽，所述活塞導(dǎo)流槽的寬度P與渦流通道長度D 相同，深度尺寸h為1. 8-2. 2mm,導(dǎo)流圓弧半徑R為20_25mm，所述活塞導(dǎo)流槽的中線與活塞的軸線所形成的夾角θ為20° -25°。所述噴油孔的中心線與所述渦流腔室的軸線所形成的夾角α為23° _27°。所述渦流室的上部腔室還連通有電熱塞，所述電熱塞的軸線距所述渦流室軸線距離 B 為 10-12mm。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點
(1)本發(fā)明的的渦流通道在垂直于氣體流通方向上的截面形狀為在接近所述渦流室中心的一側(cè)為直線，接近所述渦流室壁的一側(cè)為弧線，所述直線側(cè)與所述弧線側(cè)通過外拱的圓弧線平滑過渡，所述截面的長寬比D/C為2. 75-2. 85。所述渦流通道在氣體流通方向上的截面面積不變。這種結(jié)構(gòu)的渦流通道使得靠近渦流室壁的區(qū)域的空氣量適當(dāng)大于靠近渦流室中心的區(qū)域的空氣，這樣可以使得整個渦流室里的渦流強度比較均勻，噴油器噴出的油束有充分的時間跟渦流氣體混合，獲得更加均勻的混合氣，提高燃燒效率，提高經(jīng)濟性， 降低排放，降低開啟壓力，也提高了噴油器的可靠性。(2)本發(fā)明將渦流室容積適當(dāng)減小，使其占總?cè)紵冶冉禐?3%_58%，這樣減少了散熱損失，渦流通道截面積與缸體截面積之比由常規(guī)的0. 7% 0. 8%提升到1%-1. 5%，在活塞頂設(shè)置導(dǎo)流槽，使得氣體流動更加平順，大大減小了流動損失，也改善了起動性能；渦流通道截面積的提高，使得渦流速度降低了，通過加大渦流通道截面長、寬比，使得渦流室中渦流強度增強，渦流室死角處氣流利用率提高，從而抵消因加大通道截面積帶來的負(fù)面影響。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
圖1是本發(fā)明的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)； 圖2是渦流室的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是鑲塊結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3的A向視圖；圖5是活塞導(dǎo)流槽的結(jié)構(gòu)示意6是圖5的E-E向視圖； 圖7是圖5的C-C向視圖。圖中附圖標(biāo)記表示為
1-氣缸蓋 2-上部腔室 3-渦流通道 4-鑲塊5-起動孔 6-活塞 7-噴油孔 8-噴油器9-導(dǎo)電板10-電熱塞61-活塞導(dǎo)流槽。
具體實施例方式圖1所示為一種渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其包括主燃燒室和渦流室
所述渦流室如圖2所示，其由氣缸蓋1內(nèi)壁形成的上部腔室2以及具有一個凹槽的底部鑲塊4圍成，本實施例所述上部腔室2為半球形。所述上部腔室2與噴油孔7相通，所述噴油孔內(nèi)連接有軸針式單孔噴油器8，所述噴油孔7與所述渦流室的軸線的夾角α為 23° -27°。所述渦流室上部還連通有電熱塞10，多缸電熱塞10通過導(dǎo)電板9連接在一起。 所述電熱塞10軸線距所述渦流室軸線距離B為10-12mm。所述鑲塊4內(nèi)壁為倒圓臺形，其錐角β為30° -40°，如圖3所示。所述鑲塊4的下端面同氣缸蓋1的下端面平齊。渦流室里加裝電熱塞10，在起動時給混合氣預(yù)熱，可以明顯改善冷起動性能。所述主燃燒室位于所述主燃燒室設(shè)置于活塞6與氣缸蓋1之間之間，所述鑲塊4 設(shè)有連通所述渦流室與所述主燃燒室的渦流通道3和起動孔5，所述渦流通道3垂直于氣體流通方向上的截面在接近所述渦流室中心的一側(cè)為直線，接近所述渦流室壁的一側(cè)為弧線，所述直線側(cè)與所述弧線側(cè)通過外拱的圓弧線平滑過渡，如圖4所示。所述渦流通道3截面積與活塞截面積之比為1%-1. 5%，截面長寬比D/C為2. 75-2. 85。所述渦流通道同氣缸蓋1的下端面所形成的夾角Y為35° -45°。渦流通道截面積的提高使得渦流速度降低了，通過加大渦流通道截面長、寬比，使得渦流室中渦流強度增強，渦流室死角處氣流利用率提高，從而抵消因加大通道截面積帶來的負(fù)面影響。我們通過將噴油器開啟壓力降低至 10-1 IMPa,渦流通道3的形狀改為弓形，弓身方向朝著渦流室壁遠離渦流室中心，所述截面的長寬比D/C為2. 75-2. 85，使得靠近渦流室壁的區(qū)域里空氣量適當(dāng)大于靠近渦流室中心的區(qū)域里的空氣，這樣可以使得整個渦流室里的渦流強度比較均勻，噴油器噴出的油束有充分的時間跟渦流氣體混合，獲得更加均勻的混合氣，提高燃燒效率，提高經(jīng)濟性，降低排放，降低開啟壓力，也提高了噴油器的可靠性。所述渦流通道在氣體流通方向上的截面面積不變。使得該燃燒系統(tǒng)在做功沖程和壓縮沖程中氣流通過通道的流動量基本一致，氣體的流動損失小。所述渦流室的容積占主燃燒室和渦流室總?cè)莘e的53-58%，其相對現(xiàn)有大部分柴油機燃燒系統(tǒng)來說，渦流室的比例降低，即減少了散熱損失。所述活塞6頂面上設(shè)有活塞導(dǎo)流槽61，如圖5所示。所述活塞導(dǎo)流槽61的寬度 P與渦流通道3長度D相同，如圖6所示。深度尺寸h為1. 8-2. 2mm,導(dǎo)流圓弧半徑R為 20-25mm。如圖7所示。所述活塞導(dǎo)流槽中心與活塞中心夾角θ為20。-25°，導(dǎo)流槽61 使得氣體流動更加平順，大大減小了流動損失，也改善了起動性能。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其包括主燃燒室和渦流室，所述渦流室設(shè)置于氣缸蓋(1)上，所述渦流室的下部腔室設(shè)置一鑲塊(4)，所述鑲塊(4)上設(shè)有凹槽，所述凹槽同所述渦流室的上部腔室( 形成一整體的渦流腔室，所述鑲塊(4)的下端面同氣缸蓋(1)的下端面平齊，所述渦流腔室同噴油孔(7)相連通；所述主燃燒室設(shè)置于活塞(6)與氣缸蓋(1) 之間，所述鑲塊(4)上設(shè)有連通所述渦流腔室與主燃燒室的渦流通道(3)，其特征在于所述渦流通道(3)在垂直于氣體流通方向上的橫截面在接近所述渦流室中心的一側(cè)為直線，接近所述渦流室壁的一側(cè)為弧線，所述直線側(cè)與所述弧線側(cè)通過外拱的圓弧線平滑過渡，所述渦流通道C3)在氣體流通方向上的截面面積不變，所述截面的長寬比(D/C)為 2. 75-2. 85。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述渦流通道(3)的過流截面積與活塞的截面積之比為1%-1. 5%，所述渦流通道(3)同氣缸蓋的下端面所形成的夾角(Y)為35° -45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述渦流腔室的容積占主燃燒室和渦流腔室總?cè)莘e的53-58%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述渦流室的上部腔室(2)為半球形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述鑲塊(4)凹槽呈倒圓臺形，其錐角(β)為30° -40°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述活塞(6)的頂面上設(shè)有活塞導(dǎo)流槽(61)，所述活塞導(dǎo)流槽(61)的寬度(P)與渦流通道(3)長度(D)相同，深度尺寸(h)為1.8-2. 2mm，導(dǎo)流圓弧半徑(R)為20_25mm，所述活塞導(dǎo)流槽的中線與活塞的軸線所形成的夾角θ為20° -25°。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述噴油孔(7)的中心線與所述渦流腔室的軸線所形成的夾角(α)為23° -27°。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其特征在于所述渦流室的上部腔室還連通有電熱塞(6)，所述電熱塞(6)的軸線距所述渦流室軸線距離(B)為10-12謹(jǐn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦流式柴油機的燃燒系統(tǒng)，其包括主燃燒室和渦流室，主燃燒室位于所述氣缸蓋與活塞頂面之間，渦流室的鑲塊設(shè)有連通渦流室與主燃燒室的渦流通道，渦流通道在垂直于氣體流通方向上的截面在接近渦流室中心的一側(cè)為直線，接近渦流室壁的一側(cè)為弧線，所述直線側(cè)與所述弧線側(cè)通過外拱的圓弧線平滑過渡，渦流通道在氣體流通方向上的截面面積不變,所述截面的長寬比D/C為2.75-2.85。該燃燒系統(tǒng)的渦流室的結(jié)構(gòu)形式使得整個渦流室里的渦流強度比較均勻，噴油器噴出的油有充分的時間跟渦流氣體混合，獲得更加均勻的混合氣，提高燃燒效率，提高經(jīng)濟性，降低排放，降低開啟壓力，也提高了噴油器的可靠性。
文檔編號F02B23/08GK102251845SQ20111017121
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者謝志富, 鐘平 申請人:常州常發(fā)動力機械有限公司