[發明專利]一種強滾流燃燒系統及發動機

在審

• 申請號: 202010980310.X
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112112726A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 賈義;李志杰;王曉艷;王井山;郝彩紅
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F02B23/10
• 分類號: F02B23/10;F02F3/24;F02F3/26
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明涉及活塞技術領域，具體公開了一種強滾流燃燒系統及發動機，該強滾流燃燒系統包括活塞，活塞頂面設有燃燒室，燃燒室包括第一圓弧面、第二圓弧面、第一側面和第二側面，第一圓弧面和第二圓弧面均關于平面S1對稱設置，且第一圓弧面和第二圓弧面均垂直于平面S1，第一側面和第二側面分別位于平面S1的兩側，活塞的中心線位于平面S1。該活塞的燃燒室的第一圓弧面和第二圓弧面具有一定的延伸長度，可引導進入燃燒室的氣體產生滾流運動，而滾流在壓縮過程中動量衰減較少，從而動量可保存到壓縮行程的末期，當活塞接近于上止點時，大尺度的滾流將破裂成眾多小尺度的渦流，使湍流強度和湍流動能增加，大大提高火焰傳播速度，改善發動機性能。

技術領域

本發明涉及活塞技術領域，尤其涉及一種強滾流燃燒系統及發動機。

背景技術

為滿足日趨嚴格的CO₂排放要求，天然氣發動機憑借著較低的CO₂排放，逐漸成為發動機研究的熱點。受排放的限制，國內外天然氣發動機采用理論空燃比的技術路線，并且采用一定量的EGR來降低氣體發動機的熱負荷和爆震傾向。

現有天然氣發動機采用周向對稱淺盆形的燃燒室，如申請號為CN201320131106.6的前期專利中所公開的一種天然氣活塞燃燒室。其利用擠流運動來增強燃燒室內的湍流強度，促進混合氣快速燃燒，但受爆燃的限制以及活塞布置的限制，其燃燒室口徑較大、擠流作用較小。特別是應用于國六排放標準后，通常需采用當量燃燒+EGR技術，EGR的添加會產生進氣混合不均勻的現象，當在壓縮上止點時，EGR偏濃區域處于火花塞附近時，會導致火花塞著火不穩定甚至失火，加劇天然氣發動機的循環波動和CH₄排放的大幅上升，致使火焰傳播和燃燒速度進一步降低。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種強滾流燃燒系統及發動機，以提高采用當量燃燒EGR方式的天然氣發動機缸內混合器的點火穩定性和燃燒速度。

一方面，本發明提供一種強滾流燃燒系統，所述強滾流燃燒系統包括活塞，所述活塞的頂面設有燃燒室，所述燃燒室包括第一圓弧面、第二圓弧面、第一側面和第二側面，所述第一圓弧面和所述第二圓弧面均關于平面S1對稱設置，且所述第一圓弧面和所述第二圓弧面均垂直于所述平面S1，所述第一側面和所述第二側面分別位于所述平面S1的兩側，所述活塞的中心線位于所述平面S1；

所述第一圓弧面的頂邊、所述第一側面的頂邊、所述第二圓弧面的頂邊以及所述第二側面的頂邊依次連接并圍設成環形的開口，所述第一圓弧面的底邊與所述第二圓弧面的底邊連接，所述第一側面的側邊分別與所述第一圓弧面一側的側邊以及所述第二圓弧面一側的側邊連接，所述第二側面的側邊分別與所述第一圓弧面另一側的側邊以及所述第二圓弧面另一側的側邊連接。

作為強滾流燃燒系統的優選技術方案，其特征在于，所述第一圓弧面和所述第二圓弧面相切。

作為強滾流燃燒系統的優選技術方案，所述第一圓弧面的半徑大于所述第二圓弧面的半徑。

作為強滾流燃燒系統的優選技術方案，所述活塞于所述平面S1的截面中，所述第一圓弧面的頂邊距離所述活塞側壁的間距小于所述第二圓弧面的頂邊距離所述活塞側壁的間距。

作為強滾流燃燒系統的優選技術方案，所述活塞于所述平面S1的截面中，沿所述第二圓弧面的頂邊至底邊的方向，所述第二圓弧面距離所述活塞的側壁之間的間距先減小后增大。

作為強滾流燃燒系統的優選技術方案，所述活塞于所述平面S1的截面中，沿所述第一圓弧面的頂邊至底邊的方向，所述第一圓弧面距離所述活塞的側壁之間的間距逐漸增大。

作為強滾流燃燒系統的優選技術方案，所述第一圓弧面的頂邊、所述第一側面的頂邊、所述第二圓弧面的頂邊以及所述第二側面的頂邊與所述活塞的頂面的連接處均設有過渡圓弧。