專利名稱：一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。本實(shí)用新型還涉及一種包括上述燃燒室的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的污染問題得到了廣泛的關(guān)注，氮氧化物及其顆粒是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放的主要污染物，危害性較大，一直是柴油機(jī)排放控制的重點(diǎn)；柴油機(jī)使用噴油器將柴油直接噴入氣缸內(nèi)燃燒做功以提供能量，噴油器噴射的柴油油束與缸內(nèi)空氣的混合均勻性顯著影響柴油的燃燒效率和污染物的生成條件而油氣的混合是在氣缸的燃燒室中完成的，因此，燃燒室的結(jié)構(gòu)和形狀與油氣的混合均勻性緊密相關(guān)，進(jìn)而影響著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能與排放性能。
請(qǐng)參考圖1，圖1為一種典型的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種典型的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中，其截面形狀為ω形，燃燒室的中心具有兩個(gè)凹坑01，燃油與空氣在有效燃燒容積即凹坑01內(nèi)進(jìn)行混合，油束在進(jìn)入燃燒室時(shí)，只能進(jìn)入凹坑01與空氣進(jìn)行混合，燃油與空氣混合的路徑唯一，且只能形成一個(gè)方向的環(huán)流，使得燃油在燃燒室中分布較不均勻，導(dǎo)致燃油與空氣的混合均勻性較差，當(dāng)排放要求進(jìn)一步提高時(shí)，該燃燒室對(duì)于排放的貢獻(xiàn)就會(huì)受到很大的限制，需要通過提高后處理系統(tǒng)的要求才能滿足條件，造成了成本的升高。因此，改變?nèi)紵业慕Y(jié)構(gòu)，以使進(jìn)入燃燒室的燃油分成不同的環(huán)流路徑，從而提高燃油與空氣混合的均勻性，降低尾氣排放的污染程度，就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其能夠在物理結(jié)構(gòu)上強(qiáng)制地將進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃油分成不同的環(huán)流路徑，從而提高了燃油與空氣混合的均勻性，降低了尾氣排放的污染程度。本實(shí)用新型的另一目的是提供一種包括上述燃燒室的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，包括設(shè)于其底部的凹坑，還包括設(shè)于所述凹坑上方的環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽開設(shè)于所述燃燒室的內(nèi)側(cè)壁，且其第一底邊與所述凹坑的第二頂邊重合；所述環(huán)形凹槽的第一頂邊相對(duì)于所述第一底邊向遠(yuǎn)離所述燃燒室中軸線的方向外展，所述環(huán)形凹槽的容積為所述燃燒室總?cè)莘e的 10% 15%。優(yōu)選地，所述環(huán)形凹槽的外側(cè)壁包括底面、側(cè)面和連接底面和側(cè)面的圓弧面；所述側(cè)面與所述底面的交點(diǎn)距所述第一頂邊的第一距離，為所述燃燒室軸向最大高度的30% 35%。優(yōu)選地，所述圓弧面的半徑為所述第一距離的70% 80%。優(yōu)選地，所述底面最內(nèi)端點(diǎn)與所述燃燒室中心的距離為所述燃燒室最大直徑的75% 80%ο優(yōu)選地,所述底面與水平面之間的夾角為8° 12°。優(yōu)選地，所述側(cè)面與水平面之間的夾角為80° 100°。優(yōu)選地，所述凹坑的側(cè)壁與水平面之間的夾角為55° 65°。優(yōu)選地，所述環(huán)形凹槽的容積為所述燃燒室總?cè)莘e的13%。優(yōu)選地，第一距離為所述燃燒室在平行所述中軸線方向的最大高度的32%。本實(shí)用新型還提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括活塞、氣缸以及位于所述氣缸的缸蓋底面和所述活塞的頂面之間的燃燒室；所述燃燒室為如上所述的燃燒室。本實(shí)用新型所提供的燃燒室用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，該燃燒室包括設(shè)于其底部的凹坑和設(shè)于所述凹坑上方的環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽開設(shè)于燃燒室的內(nèi)側(cè)壁，且其第一底邊與凹坑的第二頂邊重合；環(huán)形凹槽的第一頂邊相對(duì)于第一底邊向遠(yuǎn)離燃燒室中軸線的方向外展，環(huán)形凹槽的容積為燃燒室總?cè)莘e的10% 15%。本實(shí)用新型所提供的燃燒室結(jié)構(gòu)的環(huán)形凹槽的第一底邊與凹坑的第一頂邊的相交處形成了中間弧脊，中間弧脊向靠近燃燒室中心的方向凸出，當(dāng)燃油進(jìn)入燃燒室后，通過中間弧脊的作用使燃油分為上下兩個(gè)部分，且由于環(huán)形凹槽的空間較大，能夠引導(dǎo)足夠多的燃油通過凹槽側(cè)面向凹槽上面的空間形成第二個(gè)環(huán)流，使上部分燃油與燃燒室上部及凹槽內(nèi)的空氣混合；下部分燃油在凹坑中于空氣混合；這樣，使得燃燒室能夠在物理結(jié)構(gòu)上強(qiáng)制地將進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃油分成不同的環(huán)流路徑，從而提高了燃油與空氣混合的均勻性，降低了尾氣排放的污染程度。在一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的環(huán)形凹槽的外側(cè)壁包括底面、側(cè)面和連接底面和側(cè)面的圓弧面，且該圓弧面的半徑為側(cè)面與底面的交點(diǎn)距第一頂邊形成的第一距離的70% 80%，底面最內(nèi)端點(diǎn)與燃燒室中心的距離為燃燒室最大直徑的75% 80%，底面與水平面之間的夾角為8° 12° ,側(cè)面與水平面之間的夾角為80° 100° ;從流體力學(xué)原理上來(lái)看，燃燒室中的環(huán)形凹槽采用上述結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步保證燃油在燃燒室中的分流，從而進(jìn)一步提高燃油的混合均勻性。在另一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的燃燒室，其凹坑的側(cè)壁與水平面之間的夾角為55° 65°，以便保證燃燒室有效容積較大，且增強(qiáng)擠流作用形成的漩渦強(qiáng)度，進(jìn)一步提高燃?xì)饣旌系木鶆蛐浴?br>
圖1為一種典型的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型所提供的燃燒室一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2所示燃燒室的燃?xì)饬飨驁D。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的核心是提供一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其能夠在物理結(jié)構(gòu)上強(qiáng)制地將進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃油分成不同的環(huán)流路徑，從而提高了燃油與空氣混合的均勻性，降低了尾氣排放的污染程度。本實(shí)用新型的另一核心提供一種包括上述燃燒室的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。[0027]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為本實(shí)用新型所提供的燃燒室一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示燃燒室的燃?xì)饬飨驁D。在一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的燃燒室用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，該燃燒室包括設(shè)于其底部的凹坑2和設(shè)于所述凹坑2上方的環(huán)形凹槽1，環(huán)形凹槽I開設(shè)于燃燒室的內(nèi)側(cè)壁，且其第一底邊與凹坑2的第二頂邊重合，兩者在重合處形成凸出的弧脊，弧脊朝向燃燒室的內(nèi)部凸出；環(huán)形凹槽I的第一頂邊相對(duì)于第一底邊向遠(yuǎn)離燃燒室中軸線的方向外展，環(huán)形凹槽I的容積為燃燒室總?cè)莘e的10% 15%。上述環(huán)形凹槽I的容積優(yōu)選為燃燒室總?cè)莘e的13%，以便既能夠保證燃燒室的燃燒效率，又能夠?qū)崿F(xiàn)燃油4在燃燒室中的分流；顯然地，環(huán)形凹槽I的容積也不局限于為燃燒室總?cè)莘e的13%，只要能夠有足夠的空間保證進(jìn)入環(huán)形凹槽I的燃油4形成環(huán)流即可，例如環(huán)形凹槽I的容積也可以為燃燒室總?cè)莘e的11%、12%或者14%等。上述凹坑2的側(cè)壁與水平面之間的夾角Y為55° 65°，以便保證燃燒室有效容積較大，且增強(qiáng)擠流作用形成的漩渦強(qiáng)度，進(jìn)一步提高燃?xì)饣旌系木鶆蛐裕粌?yōu)選地，該夾角Y為58°，也可以為57°、60°或者62°等。需要指出的是，任何燃燒室都要配合好的噴油條件才能發(fā)揮出比較好的效果，因此需要選擇噴油夾角合適的噴油器，柴油機(jī)標(biāo)定過程中可以通過控制噴油的開始時(shí)刻和加電時(shí)間來(lái)間接控制噴油的油束落點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)多環(huán)流的混合燃燒方式。本實(shí)用新型所提供的燃燒室結(jié)構(gòu)的環(huán)形凹槽I的第一底邊與凹坑2的第一頂邊的相交處形成了中間弧脊，中間弧脊向靠近燃燒室中心的方向凸出，當(dāng)燃油4進(jìn)入燃燒室后，通過中間弧脊的作用使燃油4分為上下兩個(gè)部分，且由于環(huán)形凹槽I的空間較大，能夠引導(dǎo)足夠多的燃油通過凹槽側(cè)面向凹槽上面的空間形成第二個(gè)環(huán)流，使上部分燃油與燃燒室上部及凹槽內(nèi)的空氣混合；下部分燃油4在凹坑2中于空氣混合；這樣，使得燃燒室能夠在物理結(jié)構(gòu)上強(qiáng)制地將進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃油4分成不同的環(huán)流路徑，從而提高了燃油4與空氣混合的均勻性，降低了尾氣排放的污染程度。需要指出的是，文中所述“第一、第二”等序數(shù)詞是為了區(qū)分相同名稱的不同結(jié)構(gòu)，僅為了便于描述，不表示某種順序，更不應(yīng)理解為某種限定。優(yōu)選地，上述環(huán)形凹槽I的外側(cè)壁包括底面、側(cè)面和連接底面和側(cè)面的圓弧面，以更好地強(qiáng)制進(jìn)入環(huán)形凹槽I的燃?xì)猱a(chǎn)生環(huán)流；顯然地，上述環(huán)形凹槽I的外側(cè)壁也不局限于為上述結(jié)構(gòu)，只要能夠保證容積足夠大，且能夠在環(huán)形凹槽I中形成環(huán)流即可，例如，也可以為橢圓形的弧形面或者單純的圓弧面等。側(cè)面與底面的交點(diǎn)距第一頂邊的第一距離，為燃燒室軸向最大高度的30% 35%，該第一距離可以具體為燃燒室軸向最大高度的32%，顯然地，也不局限于32%，只要能夠?qū)崿F(xiàn)燃油4的分離并分別形成環(huán)流即可。上述圓弧面的半徑可以為第一距離的70% 80%,圓弧面最內(nèi)端點(diǎn)與所述燃燒室中心的距離為所述燃燒室最大直徑的75% 80% ;從流體力學(xué)原理上來(lái)看，燃燒室中的環(huán)形凹槽I采用上述結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步保證燃油4在燃燒室中的分流，從而進(jìn)一步提高燃油的混合均勻性。[0038]為了形成較好的渦流，且防止分入凹槽處的燃油4向燃燒室凹坑2以外的區(qū)域運(yùn)動(dòng)過程中布置于直接沖到氣缸壁面上，還需要選擇適當(dāng)?shù)牡酌媾c水平面之間的夾角α以及側(cè)面與水平面之間的夾角β，優(yōu)選地，上述底面與水平面之間的夾角α為8° 12°，夾角α優(yōu)選為10°，也可以為8°至12°之間的任一角度值，例如9°或者11°等；側(cè)面與水平面之間的夾角β為80° 100°，夾角β優(yōu)選為90°，也可以為80°至100°之間的任一角度，例如85°或者95°等，以保證燃油4與氣缸壁面的合理沖撞。本實(shí)用新型所提供的燃燒室更適合于氣缸直徑為120mm 130mm之間的柴油機(jī)，在應(yīng)用于上述類型柴油機(jī)時(shí)，本實(shí)用新型所提供的燃燒室的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選為以下范圍:環(huán)形凹槽I部分容積占燃燒室總?cè)莘e的比例處于10% 15%之間，環(huán)形凹槽I的圓弧面的半徑與第一距離的比值應(yīng)處于0.7 0.8之間，底面最內(nèi)端點(diǎn)距離氣缸中心的距離與燃燒室軸向最大高度相比處于0.75 0.8之間，側(cè)面與底面的交點(diǎn)距第一頂邊的第一距離與燃燒室軸向最大高度的比值處于0.3 0.35之間，底面與水平面之間的夾角在10°左右，側(cè)面與水平面之間的夾角為55° 65°。除了上述燃燒室，本實(shí)用新型還提供一種包括上述燃燒室的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，該柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的其他各部分結(jié)構(gòu)請(qǐng)參考現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及其燃燒室進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí) 用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，包括設(shè)于其底部的凹坑(2)，其特征在于，還包括設(shè)于所述凹坑(2)上方的環(huán)形凹槽(1)，所述環(huán)形凹槽(I)開設(shè)于所述燃燒室的內(nèi)側(cè)壁，且其第一底邊與所述凹坑(2)的第二頂邊重合；所述環(huán)形凹槽(I)的第一頂邊相對(duì)于所述第一底邊向遠(yuǎn)離所述燃燒室中軸線的方向外展，所述環(huán)形凹槽(I)的容積為所述燃燒室總?cè)莘e的 10% 15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述環(huán)形凹槽(I)的外側(cè)壁包括底面、側(cè)面和連接底面和側(cè)面的圓弧面；所述側(cè)面與所述底面的交點(diǎn)距所述第一頂邊的第一距離，為所述燃燒室軸向最大高度的30% 35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述圓弧面的半徑為所述第一距離的70% 80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述底面最內(nèi)端點(diǎn)與所述燃燒室中心的距離為所述燃燒室最大直徑的75% 80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述底面與水平面之間的夾角為8° 12°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述側(cè)面與水平面之間的夾角為80° 100°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述凹坑(2)的側(cè)壁與水平面之間的夾角為55° 65°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的用于柴 油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述環(huán)形凹槽(I)的容積為所述燃燒室總?cè)莘e的13%。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述第一距離為所述燃燒室在平行所述中軸線方向的最大高度的32%。
10.一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括活塞、氣缸以及位于所述氣缸的缸蓋底面和所述活塞的頂面之間的燃燒室；其特征在于，所述燃燒室為如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的燃燒室。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種燃燒室，該燃燒室包括設(shè)于其底部的凹坑和設(shè)于所述凹坑上方的環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽開設(shè)于燃燒室的內(nèi)側(cè)壁，且其第一底邊與凹坑的第二頂邊重合；環(huán)形凹槽的第一頂邊相對(duì)于第一底邊向遠(yuǎn)離燃燒室中軸線的方向外展，第一頂邊與第一底邊在平行中軸線方向的第一距離為燃燒室在該方向最大高度的30%~35%，環(huán)形凹槽的容積為燃燒室總?cè)莘e的10%~15%。這樣，使得燃燒室能夠在物理結(jié)構(gòu)上強(qiáng)制地將進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃油分成不同的環(huán)流路徑，從而提高了燃油與空氣混合的均勻性，降低了尾氣排放的污染程度。本實(shí)用新型還公開了一種包括上述燃燒室的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02B23/02GK203081565SQ20122073865
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者陳文淼, 李志杰, 張紅剛, 馬寶東 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司