[發明專利]用于活塞發動機的組合式燃燒室

有效

• 申請號: 201710944497.6
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107630746B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 韓樹軍;杜發榮;徐征;周煜;張向波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02B23/00
• 分類號: F02B23/00;F02B19/08;F02B19/10;F02B19/18;F02F1/24
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本申請公開了一種用于活塞發動機的組合式燃燒室，包括氣缸蓋，形成于所述氣缸蓋中的副燃燒室，以及形成于所述氣缸蓋、所述副燃燒室和活塞之間的主燃燒室，其中，所述副燃燒室和所述主燃燒室之間通過設置于所述副燃燒室的底部的多個第一通道互相連通，各所述第一通道的中心線相對于所述副燃燒室的中心線徑向偏置。通過在副燃燒室中強制形成和保持高強度渦流，能夠顯著提高發動機的燃燒速度，控制最高爆發壓力，改善燃油經濟性，適應航空發動機高安全性的要求。

技術領域

本申請涉及活塞發動機燃燒室領域，具體但不排他地，涉及一種用于兩沖程航空重油活塞發動機的多通道組合式燃燒室。

背景技術

近年來，兩沖程航空重油活塞發動機在小型航空器和無人機中扮演越來越重要的角色。其中，重油活塞發動機的燃燒室中氣流的合理組織以及良好的燃燒會直接影響到重油發動機的性能和工作效率，因此，對燃燒室的形狀的優化會對重油發動機的發展有很大的促進作用。

現有技術中所涉及的重油發動機燃燒室按結構和燃燒過程的特點不同可分為開式、半開式、渦流式和預燃式燃燒室。其中，傳統的開式與半開式燃燒室，雖然在四沖程發動機中應用能達到較好的性能，但由于所用噴油器的起噴壓力、起噴速度和噴射貫穿度不夠，所以難以滿足兩沖程發動機高速燃燒的要求；渦流式燃燒室，雖然能預先產生渦流，但是未經過預燃，燃燒速度也跟不上兩沖程發動機高速化的發展；現有傳統的預燃式燃燒室，在副燃燒室和主燃燒室之間只有一個通道，導致節流損失大，而且無法產生高強度渦流，導致燃油消耗率高、經濟性較差。

可見，上述現有的燃燒室均不能很好地適應兩沖程重油發動機對高速燃燒的要求，也不能較好地控制發動機燃燒最大爆發壓力，導致發動機缸體結構增厚，降低了發動機的功重比，難以滿足航空發動機安全性的要求。因此，研發適應高速化兩沖程航空活塞重油發動機的燃燒室是十分必要的。

發明內容

為了至少部分的解決上述已有技術存在的不足，本發明提供一種用于活塞發動機的組合式燃燒室，來顯著提高活塞發動機的燃燒速度，控制最高爆發壓力，改善燃油經濟性，適應航空發動機高安全性的要求。

為實現上述目的，根據本發明的一方面，提供一種用于活塞發動機的組合式燃燒室，包括：氣缸蓋，形成于所述氣缸蓋中的副燃燒室，以及形成于所述氣缸蓋、所述副燃燒室和活塞之間的主燃燒室，其中，所述副燃燒室和所述主燃燒室之間通過設置于所述副燃燒室的底部的多個第一通道互相連通，各所述第一通道的中心線相對于所述副燃燒室的中心線徑向偏置。

在活塞上行過程中，氣缸內形成的壓縮空氣通過上述多個徑向偏置通道，可以在副燃燒室中強制產生強渦流，與副燃燒室中噴油器噴出的燃油充分摻混，由此促進副燃燒室中的燃油充分霧化，發生預燃，從而提高燃油的經濟性、改善排放。在燃燒過程中，副燃燒室中預燃后的油氣混合物通過該多個偏置通道，可以進一步幫助主燃燒室提高旋流強度，提高主燃燒室的燃燒速度，控制發動機的最高爆發壓力，從而減薄發動機缸體結構，增大發動機的功重比。另外，該多個偏置通道可以使副燃燒室和主燃燒室之間的流道相對面積增大，減少節流損失。

在一些實施例中，各所述第一通道可以相對于所述副燃燒室的中心線均布，各所述第一通道的中心線可大致垂直于所述副燃燒室的內周面的切線且可與所述副燃燒室的中心線的夾角為45-50°。偏置通道的特定偏置角度可以使通過偏置通道的氣流產生不平衡動量矩，從而在副燃燒室中產生強度更大的渦流。

在一些實施例中，所述副燃燒室可具有縱向截面為U形的內壁，所述內壁的底部可包括第一ω弧形。副燃燒室的內壁的底部設置第一ω弧形可以與發動機的額定轉速下產生的渦流強度相適應，從而利于在副燃燒室中形成渦流流場并保持該渦流流場的強度。

在一些實施例中，所述第一ω弧形可以相對于所述副燃燒室的中心線對稱，所述第一ω弧形可以具有一個或一個以上弧半徑。優選地，所述第一ω弧形具有單一弧半徑。