[發(fā)明專利]復(fù)合卷流燃燒室

無效

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• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102518504A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李向榮;蘇立旺;劉福水;尚勇;趙陸明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: F02B23/00
• 分類號: F02B23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種特殊設(shè)計(jì)及加工的柴油機(jī)燃燒室，此燃燒室在一種雙卷流燃燒室的基礎(chǔ)上疊加數(shù)量合適的側(cè)卷流尖端分流造型，噴油器噴孔中噴出的燃油首先撞擊雙卷流弧脊，在內(nèi)室和外室分別形成雙向卷流，分向外室的燃油又撞擊尖端分流造型而向分流造型兩側(cè)擴(kuò)散形成兩個側(cè)向卷流。該燃燒室綜合了雙卷流燃燒室和側(cè)卷流燃燒室空氣利用率高的優(yōu)點(diǎn)，通過兩次卷流作用加速油氣混合速率，達(dá)到改善柴油機(jī)燃燒性能及排放性能的目的。

背景技術(shù)

現(xiàn)代柴油機(jī)的燃油破碎、油氣混合過程直接影響著燃燒性能及排放特性。因此，使燃油噴霧在燃燒室空間范圍內(nèi)分布更廣，提高與空氣的混合速度，減少燃燒室中出現(xiàn)燃油的極濃極稀區(qū)，都可以明顯改善柴油機(jī)的動力性和排放性能。

現(xiàn)代柴油機(jī)中應(yīng)用了各種不同的手段來提高發(fā)動機(jī)燃燒及排放性能，但這些技術(shù)路線在一定程度上造成燃油、空氣與燃燒室不匹配。為了更好說明，下面結(jié)合圖1分別分析幾種典型的技術(shù)手段的缺陷。圖1是典型的ω燃燒室的造型，1、2、3、4區(qū)分別為燃燒室中的不同空間位置。燃油高壓噴射技術(shù)可使燃油噴出后在2區(qū)內(nèi)快速霧化，更好地解決油氣混合速度問題，但是燃燒室3區(qū)遠(yuǎn)端、4區(qū)及油束下面的1區(qū)空間僅有少量燃油，空氣利用率偏低，即使增加噴油貫穿度或增大油束夾角，也僅會使得3、4區(qū)空氣利用率有所提高；燃燒室與渦流優(yōu)化匹配技術(shù)雖然可綜合優(yōu)化2區(qū)的油、氣混合，但由于渦流使油束貫穿度減小導(dǎo)致3區(qū)、4區(qū)反而變差，1區(qū)內(nèi)燃油幾乎無法到達(dá)，活塞下移的過程中只靠燃油的擴(kuò)散依然無法充分利用這些區(qū)域的空氣；而渦輪增壓中冷技術(shù)實(shí)際上依靠提高進(jìn)氣密度、供油系統(tǒng)增加循環(huán)噴油量從而達(dá)到增加功率、降低燃油消耗率等目的，空氣密度的增加會導(dǎo)致噴油貫穿度的減小，從而燃燒室中3區(qū)遠(yuǎn)端及擠流區(qū)4區(qū)內(nèi)的空氣利用率下降，同樣1區(qū)內(nèi)由于燃油量很少，油氣混合很差。綜上所述，目前這些技術(shù)手段只注重在燃燒室某一空間內(nèi)的油、氣混合，而無法周全地考慮燃燒室全空間內(nèi)燃油平均分布。本發(fā)明的目的就是通過在一種可充分利用燃燒室空間內(nèi)空氣的雙卷流燃燒室的基礎(chǔ)上，根據(jù)噴孔數(shù)疊加數(shù)量合適的側(cè)卷流燃燒室尖端分流造型，使得雙卷流燃燒室外室卷出的油束又能撞擊尖端分流造型，形成側(cè)向卷流，使燃燒室3區(qū)遠(yuǎn)端周向方向油氣濃度更加均勻，雙卷流燃燒室內(nèi)室卷流使1區(qū)分配適量的燃油，從而整個燃燒室內(nèi)油氣混合及燃燒速度加快，發(fā)動機(jī)動力、排放性能得到改善。

本發(fā)明涉及的復(fù)合卷流燃燒室通過燃油分別撞擊燃燒室弧脊和尖端分流造型，加快燃燒室徑向和周向方向上的燃油分布。當(dāng)噴油器噴孔中噴出的燃油撞擊雙卷流燃燒室的弧脊時形成燃油的雙卷流形態(tài)，向外室方向卷出的燃油撞擊尖端分流造型時又會向側(cè)向擴(kuò)散燃油，這樣就形成了發(fā)生兩次卷流的燃油運(yùn)動規(guī)律，稱之為復(fù)合卷流運(yùn)動狀態(tài)，基于此造型得到的燃燒室即為復(fù)合卷流燃燒室。

該燃燒室的應(yīng)用可降低對進(jìn)氣渦流的要求，提高空氣利用率，使用方便，在現(xiàn)有的雙卷流燃燒室的基礎(chǔ)上疊加尖端分流造型即可實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可使燃油霧注與雙卷流燃燒室弧脊碰撞后，外室燃油繼續(xù)向前并與尖端分流造型碰撞分裂的柴油機(jī)燃燒室，以達(dá)到提高燃燒室遠(yuǎn)端空氣利用率、促進(jìn)油氣混合進(jìn)而提高動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性能的目的。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出了一種可以在某特殊結(jié)構(gòu)的燃燒室基礎(chǔ)上改造的燃燒室結(jié)構(gòu)，其中：基礎(chǔ)燃燒室為雙卷流燃燒室，然后在其上疊加側(cè)卷流燃燒室尖端分流造型，尖端分流造型所屬的側(cè)卷流燃燒室直徑D側(cè)與雙卷流燃燒室直徑D雙相等。在合適的曲軸轉(zhuǎn)角時，油嘴噴孔中噴出的油束與雙卷流燃燒室的弧脊相撞擊，油束被一分為二，內(nèi)室形成順時針方向的燃油運(yùn)動，外室形成逆時針方向的燃油運(yùn)動，這樣燃油便形成兩個方向上的卷流，燃燒室內(nèi)空間空氣利用的效果較好，這是雙卷流燃燒室優(yōu)點(diǎn)。

然后外室的部分燃油與尖端分流造型相撞，形成側(cè)向卷流，燃燒室內(nèi)周向方向上的燃油分布擴(kuò)大，燃燒室遠(yuǎn)端的空氣利用率提高。

本發(fā)明中，為了達(dá)到雙卷流燃燒室充分利用燃燒室內(nèi)空氣的目的，燃燒室內(nèi)、外室圓弧半徑、內(nèi)外室容積比、弧脊的位置以及燃油油束與弧脊連線夾角與燃油油束夾角的匹配都應(yīng)同時考慮。當(dāng)燃油油束在合適的發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角位置噴出撞擊弧脊，并有一個合理的內(nèi)外室燃油分配比例時，才是雙卷流燃燒室的最佳工作狀態(tài)，而過早或過晚的時間完成上述動作時，會造成內(nèi)外室油量比例失衡，局部過濃的現(xiàn)象無法避免。