[发明专利]复合卷流燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及一种特殊设计及加工的柴油机燃烧室，此燃烧室在一种双卷流燃烧室的基础上叠加数量合适的侧卷流尖端分流造型，喷油器喷孔中喷出的燃油首先撞击双卷流弧脊，在内室和外室分别形成双向卷流，分向外室的燃油又撞击尖端分流造型而向分流造型两侧扩散形成两个侧向卷流。该燃烧室综合了双卷流燃烧室和侧卷流燃烧室空气利用率高的优点，通过两次卷流作用加速油气混合速率，达到改善柴油机燃烧性能及排放性能的目的。

背景技术

现代柴油机的燃油破碎、油气混合过程直接影响着燃烧性能及排放特性。因此，使燃油喷雾在燃烧室空间范围内分布更广，提高与空气的混合速度，减少燃烧室中出现燃油的极浓极稀区，都可以明显改善柴油机的动力性和排放性能。

现代柴油机中应用了各种不同的手段来提高发动机燃烧及排放性能，但这些技术路线在一定程度上造成燃油、空气与燃烧室不匹配。为了更好说明，下面结合图1分别分析几种典型的技术手段的缺陷。图1是典型的ω燃烧室的造型，1、2、3、4区分别为燃烧室中的不同空间位置。燃油高压喷射技术可使燃油喷出后在2区内快速雾化，更好地解决油气混合速度问题，但是燃烧室3区远端、4区及油束下面的1区空间仅有少量燃油，空气利用率偏低，即使增加喷油贯穿度或增大油束夹角，也仅会使得3、4区空气利用率有所提高；燃烧室与涡流优化匹配技术虽然可综合优化2区的油、气混合，但由于涡流使油束贯穿度减小导致3区、4区反而变差，1区内燃油几乎无法到达，活塞下移的过程中只靠燃油的扩散依然无法充分利用这些区域的空气；而涡轮增压中冷技术实际上依靠提高进气密度、供油系统增加循环喷油量从而达到增加功率、降低燃油消耗率等目的，空气密度的增加会导致喷油贯穿度的减小，从而燃烧室中3区远端及挤流区4区内的空气利用率下降，同样1区内由于燃油量很少，油气混合很差。综上所述，目前这些技术手段只注重在燃烧室某一空间内的油、气混合，而无法周全地考虑燃烧室全空间内燃油平均分布。本发明的目的就是通过在一种可充分利用燃烧室空间内空气的双卷流燃烧室的基础上，根据喷孔数叠加数量合适的侧卷流燃烧室尖端分流造型，使得双卷流燃烧室外室卷出的油束又能撞击尖端分流造型，形成侧向卷流，使燃烧室3区远端周向方向油气浓度更加均匀，双卷流燃烧室内室卷流使1区分配适量的燃油，从而整个燃烧室内油气混合及燃烧速度加快，发动机动力、排放性能得到改善。

本发明涉及的复合卷流燃烧室通过燃油分别撞击燃烧室弧脊和尖端分流造型，加快燃烧室径向和周向方向上的燃油分布。当喷油器喷孔中喷出的燃油撞击双卷流燃烧室的弧脊时形成燃油的双卷流形态，向外室方向卷出的燃油撞击尖端分流造型时又会向侧向扩散燃油，这样就形成了发生两次卷流的燃油运动规律，称之为复合卷流运动状态，基于此造型得到的燃烧室即为复合卷流燃烧室。

该燃烧室的应用可降低对进气涡流的要求，提高空气利用率，使用方便，在现有的双卷流燃烧室的基础上叠加尖端分流造型即可实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种可使燃油雾注与双卷流燃烧室弧脊碰撞后，外室燃油继续向前并与尖端分流造型碰撞分裂的柴油机燃烧室，以达到提高燃烧室远端空气利用率、促进油气混合进而提高动力性、经济性及排放性能的目的。

为了实现本发明的目的，提出了一种可以在某特殊结构的燃烧室基础上改造的燃烧室结构，其中：基础燃烧室为双卷流燃烧室，然后在其上叠加侧卷流燃烧室尖端分流造型，尖端分流造型所属的侧卷流燃烧室直径D侧与双卷流燃烧室直径D双相等。在合适的曲轴转角时，油嘴喷孔中喷出的油束与双卷流燃烧室的弧脊相撞击，油束被一分为二，内室形成顺时针方向的燃油运动，外室形成逆时针方向的燃油运动，这样燃油便形成两个方向上的卷流，燃烧室内空间空气利用的效果较好，这是双卷流燃烧室优点。

然后外室的部分燃油与尖端分流造型相撞，形成侧向卷流，燃烧室内周向方向上的燃油分布扩大，燃烧室远端的空气利用率提高。

本发明中，为了达到双卷流燃烧室充分利用燃烧室内空气的目的，燃烧室内、外室圆弧半径、内外室容积比、弧脊的位置以及燃油油束与弧脊连线夹角与燃油油束夹角的匹配都应同时考虑。当燃油油束在合适的发动机曲轴转角位置喷出撞击弧脊，并有一个合理的内外室燃油分配比例时，才是双卷流燃烧室的最佳工作状态，而过早或过晚的时间完成上述动作时，会造成内外室油量比例失衡，局部过浓的现象无法避免。