專利名稱：一種適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有成熟技術(shù)的汽油機(jī)，由于燃燒方式?jīng)Q定其熱效率不太高，并且需要采用三效催化器處理HC、CO和NOx排放?，F(xiàn)有成熟技術(shù)柴油機(jī)熱效率相對(duì)較高，但是NOx和PM排放較高，而且存在trade-off關(guān)系，需要采用復(fù)雜的后處理才能滿足嚴(yán)格排放法規(guī)的要求。采用機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)可以簡(jiǎn)化或取消成本較高的后處理。先進(jìn)的燃燒方式有利于機(jī)內(nèi)凈化，并且實(shí)現(xiàn)較高的熱效率，如HCCI(homogeneous charge compression ignition)>PCCI(premixedcharge compression ignition)等,這些燃燒方式主要特征是在現(xiàn)有汽油機(jī)或柴油機(jī)上實(shí)現(xiàn)油氣預(yù)混合或部分預(yù)混合燃燒，但是這些燃燒方式存在的主要問(wèn)題是:著火時(shí)間和燃燒速率不易控制。目前興起的RCCI(reactivity control compression ignition)燃燒能夠較好地解決著火及燃燒速率控制問(wèn)題，該種燃燒方式的基本思想是“進(jìn)氣道噴射揮發(fā)性好、低反應(yīng)性的燃料(例如汽油、甲醇、乙醇等形成均勻混合氣)，缸內(nèi)直噴反應(yīng)性好、易壓縮著火的燃料(如柴油)引燃。這種燃燒方式可以實(shí)現(xiàn)可控的低溫預(yù)混合氣燃燒，除了氧化催化器外不需要其它后處理情況下就能實(shí)現(xiàn)超低排放，滿足嚴(yán)格排放法規(guī)的要求，同時(shí)因?yàn)榉艧嵫杆?、且是低溫燃燒所以熱損失小可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。圖8為現(xiàn)有技術(shù)的一種燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。其形狀為圖示的“ ω ”型凹坑?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是:由于RCCI燃燒是一種新的燃燒方式，因此現(xiàn)有的汽油機(jī)燃燒室肯定不合適缸內(nèi)直噴燃油的壓縮著火，而現(xiàn)有的柴油機(jī)燃燒室在設(shè)計(jì)上又沒有考慮HC排放、滾流、爆震、負(fù)荷拓展等問(wèn)題，因此需要設(shè)計(jì)一種新的燃燒室來(lái)滿足RCCI燃燒的要求。
發(fā)明內(nèi)容·本實(shí)用新型目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷設(shè)計(jì)一種低溫預(yù)混合燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:一種適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，包括由汽缸蓋、噴油嘴、汽缸墊、汽缸套和活塞所組成的區(qū)域，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的口徑擴(kuò)展至所述活塞的整個(gè)頂部，增加第一道活塞環(huán)上方所述活塞的直徑，第一道活塞環(huán)上方所述活塞的直徑略大于下方活塞的直徑，大幅減小活塞和氣缸套之間的間隙。其進(jìn)一步特征在于:所述活塞上的冷卻油腔截面積與傳統(tǒng)燃燒室的油腔截面積相比增加5%以上，形成倒立的靴子形狀。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為關(guān)起。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為平底。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為凹坑。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為
突起偏置。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的表面光滑。現(xiàn)有技術(shù)中汽油機(jī)燃燒室主要適合滾流，柴油機(jī)燃燒室主要適合渦流。本實(shí)用新型的燃燒室同時(shí)適合滾流和渦流，可利用燃燒室內(nèi)的滾流和渦流促進(jìn)氣道噴射燃料與空氣充分混合得到稀薄均勻的混合氣，同時(shí)促進(jìn)缸內(nèi)直噴的燃料與空氣充分混合。本實(shí)用新型燃燒室的較大口徑可以為直噴油束提供較長(zhǎng)的貫穿空間，減小了撞壁的可能性，降低了碳煙的生成。燃燒室相對(duì)低的面容比F/V減少了傳熱損失?，F(xiàn)有技術(shù)的燃燒室的頂隙和側(cè)隙較大，這些余隙容積是HC排放生成的主要區(qū)域，本實(shí)用新型取消了頂隙容積并減小了側(cè)隙容積，大幅度降低了 HC的生成；且光滑的燃燒室表面可避免由于燃燒室內(nèi)熾熱表面引起的表面點(diǎn)火，發(fā)生爆燃的危險(xiǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中活塞上的冷卻油腔是為了降低熱負(fù)荷，本實(shí)用新型的冷卻油腔除了降低活塞熱負(fù)荷之外還可以降低燃燒室外圍區(qū)域表面溫度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。本實(shí)用新型燃燒室中部設(shè)計(jì)的不同形狀可以匹配渦流和滾流在燃燒室內(nèi)運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)進(jìn)氣道噴射的燃料與空氣充分混合，有利于缸內(nèi)直噴的燃料與氣道噴射的混合氣充分混合，實(shí)現(xiàn)低溫預(yù)混合燃燒，同時(shí)提高熱效率，降低NOx和PM排放。燃燒室中心形狀可以與該燃燒系統(tǒng)的油嘴相匹配，使直噴燃料加速霧化，引燃進(jìn)氣道噴射的預(yù)混合氣著火，有序迅速燃燒。


圖1為本實(shí)用新型低溫預(yù)混合燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室剖面圖。圖2為本實(shí)用新型底部中央突起的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作原理圖。圖3為本實(shí)用新型底部中央突起的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作原理俯視圖。圖4為本實(shí)用新型平底發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作原理圖。圖5為本實(shí)用新型凹底發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作原理圖。圖6為本實(shí)用新型底部突起偏置的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工作原理圖。圖7為本實(shí)用新型底部突起偏置發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作原理俯視圖。圖8為現(xiàn)有技術(shù)燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1.汽缸蓋；2.噴油嘴；3.汽缸墊；4.汽缸套；5.活塞；6.冷卻油腔；7.側(cè)隙容積；8.燃燒室；9.中置突起；10.平底；11.中置凹坑；12.偏置突起；13.頂隙容積。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，包括由汽缸蓋1、噴油嘴2、汽缸墊3、汽缸套4和活塞5所組成的區(qū)域，所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室8的口徑擴(kuò)展至所述活塞5的整個(gè)頂部；增加第一道活塞環(huán)上方所述活塞5的直徑，第一道活塞環(huán)上方所述活塞5的直徑略大于下方活塞5的直徑，大幅減小活塞5和氣缸套4之間的間隙。圖2是底部中央突起的燃燒室工作原理圖，燃燒室8形狀(口徑)擴(kuò)展到整個(gè)活塞頂部，取消了頂隙容積13，避免了因?yàn)槿加蛧娙氇M小的頂隙中造成淬熄而產(chǎn)生大量的HC排放物；適當(dāng)增加了第一道活塞環(huán)上方的活塞的直徑，縮小了活塞和缸套之間的間隙，大大減小了側(cè)隙容積7，降低了由于側(cè)隙造成的HC排放的生成；燃燒室口徑較大，直噴油束可以有較長(zhǎng)的貫穿空間，減小了撞壁的可能性，降低了碳煙的生成；燃燒室面容比F/V較小，比現(xiàn)有技術(shù)的面容比小8%以上，小的面容比可以減少表面散熱，降低熱損失，進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率；活塞上的冷卻油腔6的截面積與傳統(tǒng)燃燒室的油腔截面積相比增加5%以上，加大加寬了油腔頭部，冷卻燃燒室外圍區(qū)域，降低了表面溫度，降低了燃燒室表面點(diǎn)火的可能性，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷發(fā)生爆燃；燃燒室表面光滑且沒有表面積熱點(diǎn)火點(diǎn)，可以避免由于燃燒室內(nèi)熾熱表面引起的表面點(diǎn)火，避免爆燃的發(fā)生；燃燒室形狀適合缸內(nèi)氣體渦流運(yùn)動(dòng)(見圖3箭頭所示)和滾流運(yùn)動(dòng)(見圖2箭頭所示)，促進(jìn)進(jìn)氣道噴射的燃料充分混合，和缸內(nèi)直噴的燃料迅速霧化，擴(kuò)散和蒸發(fā)；燃燒室中部空氣的運(yùn)動(dòng)速度較低，燃燒室中部的突起9可以占去這部分空間，盡量減少不利于油氣混合的低速氣流運(yùn)動(dòng)區(qū)域。圖Γ圖7是由圖2和圖3擴(kuò)展的幾種燃燒室方案。圖4燃燒室中央結(jié)構(gòu)取消了突起9，改成了平底10，這種燃燒室可以使燃燒室內(nèi)的滾流范圍更大，更加有利于促進(jìn)油氣混合，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷活塞中部突起表面溫度過(guò)高而引起的爆燃可能性。但是燃燒室中部空氣的運(yùn)動(dòng)速度較低，不能充分利用這部分區(qū)域進(jìn)行油氣混合。圖5燃燒室除了中央結(jié)構(gòu)取消了突起9，改成了的凹坑11，這種燃燒室可以匹配球面各方向分布噴孔的噴油嘴2，使垂直于缸蓋底面方向的油束能夠更好的霧化，加速活塞頂部中央附近的著火點(diǎn)，使缸內(nèi)進(jìn)氣道噴射的混合氣有序燃燒，避免爆震產(chǎn)生。圖6燃燒室中部設(shè)計(jì)了突起偏置12，根據(jù)氣門位置不同，突起偏置可以進(jìn)氣門位置和進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)不同更好的匹配進(jìn)氣道產(chǎn)生的渦流和滾流，促進(jìn)油氣充分混合。但是偏置不能過(guò)大，偏置過(guò)大就會(huì)與油束干涉，應(yīng)該充分考慮與直噴油束之間的配合。以上所述僅為本 實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，包括由汽缸蓋、噴油嘴、汽缸墊、汽缸套和活塞所組成的區(qū)域，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的口徑擴(kuò)展至所述活塞的整個(gè)頂部；增加第一道活塞環(huán)上方所述活塞的直徑，減小活塞和氣缸套之間的間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，其特征在于:所述活塞上的冷卻油腔截面積與傳統(tǒng)燃燒室的油腔截面積相比增加5%以上，形成倒立的靴子形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為突起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為平底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為凹坑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的底部中間部位設(shè)置為突起偏置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的表面光滑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室面容比F/V較小。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種適用于低溫預(yù)混合燃燒技術(shù)的燃燒室，包括由汽缸蓋、噴油嘴、汽缸墊、汽缸套和活塞所組成的區(qū)域，其特征在于所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的口徑擴(kuò)展至所述活塞的整個(gè)頂部，取消了頂隙容積；增加第一道活塞環(huán)上方所述活塞的直徑，大幅減小活塞和氣缸套之間的間隙；燃燒室表面光滑過(guò)渡且面容比較低。本實(shí)用新型的燃燒室，適合缸內(nèi)渦流和滾流運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)缸內(nèi)油氣混合，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx和PM排放；大幅度降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的余隙容積，使發(fā)動(dòng)機(jī)的HC排放降低；減小了散熱損失，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率；可促進(jìn)混合氣有序燃燒，有效消除發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震。
文檔編號(hào)F02F3/26GK203146098SQ20132013034
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者繆雪龍, 洪建海, 鄭金保, 徐秀華, 夏少華, 居鈺生 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車股份有限公司無(wú)錫油泵油嘴研究所