[实用新型]一种天然气发动机异型表面燃烧室

说明书

本实用新型提供了一种天然气发动机异型表面燃烧室，所述燃烧室由气缸盖、气缸壁面和活塞上表面形成的上部圆柱以及下部深缩口凹坑形成的异型表面围成的封闭空间组成，其中，所述下部深缩口凹坑与所述活塞上表面连接，由大缩口尺寸的圆柱面向下以圆锥形扩大到大尺寸的圆柱面，再与向上凸起的球面底部相连而形成。本实用新型的上部圆柱的挤气间隙能够加大挤气强度，深缩口能使被挤入凹坑内的空气、天然气和EGR的混合气的湍动能加强，经锥面扩大和底部凸起引导，使燃烧室凹坑内形成强湍动能，提高火焰传播速度，使火焰前锋面快速传播到壁面，实现了快速燃烧和高热效率，降低了碳氢化合物的排放。

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧室，具体涉及一种天然气发动机异型表面燃烧室。

背景技术

汽车产业的快速发展，汽车成为碳排放和雾霾形成的重要因素之一。国家制定更严格的汽车排放法规的同时，鼓励使用清洁能源。天然气作为低碳燃料，具有良好的低碳排放特性，可以有效降低雾霾形成。

国内天然气发动机一直采用的稀薄燃烧加氧化催化器技术已经无法达到国六排放，当量燃烧耦合EGR加三元催化技术成为国六天然气发动机的主流技术方案。加入EGR后使燃烧速度变慢，燃烧温度降低，燃烧循环变动增加。因此，通过对燃烧室进行结构优化、合理组织缸内气流运动和混合过程来改善天然气发动机燃烧过程成为当前研究热点。

专利文献1(CN201420739749.3)公开了一种适用于国四排放的重型车用多点电控喷射天然气发动机燃烧室，该燃烧室为ω型,燃烧室的直径为 83-92mm，燃烧室的喉口直段的高度为6-9.5mm，燃烧室底部凸起至活塞顶面的高度为20-27mm，燃烧室底部与喉口直段间的过度圆弧的半径为30-40mm。该设计获得合理的面容比和合适的挤气面积，减少燃烧室的散热面积并获得合理的燃烧速率和火焰传播速度，从而达到了国四排放发动机性能指标。

专利文献2(CN201420138547.3)公开了一种天然气发动机燃烧室，该燃烧室由缸盖底面与活塞顶部表面围成；所述缸盖底面为向上凹的弧形旋转面。其在柴油机缸盖基础上在缸径所在范围内将平整的缸盖底面加工出圆弧坑，深度为座圈底面，在保证压缩比不变的前提下，可以相应减小活塞上的燃烧室容积和表面积，适当降低面容比。通过减小燃烧室整体面容比的方式使燃烧室空间更加紧凑，降低向外界的传热，同时提高天然气发动机的燃烧效率，降低爆震倾向，提高燃气的经济性。

专利文献3(CN201010186874.2)公开了一种天然气发动机快速燃烧室。包括缸盖、活塞上表面、汽缸壁面和火花塞，缸盖为盆浴形，活塞上表面为楔形凸起、且楔形凸起位于出气道一侧，火花塞安装在缸盖的侧面与顶面交汇线的中点、位于进气道一侧。通过天然气发动机燃烧室结构的优化设计，缩短火焰传播距离，同时通过对缸内挤流强度进行控制，使火花塞对侧挤流与缸内涡流实现有效耦合，增加缸内的湍流动能，通过采用在进气行程后期进行燃料喷射的方式在缸内实现自上而下由浓到稀的混合浓度分层，保证可靠点火和实现快速燃烧，扩展发动机。

然而，专利文献1提供的天然气发动机燃烧室为活塞顶部和平底缸盖围成的底部上凸、上部为圆柱形的燃烧室，无缩口，火焰传播速度较慢，适用于无 EGR的稀燃天然气发动机。专利文献2和专利文献3均为在气缸盖底部加工出上凹的形状，与活塞顶部形成燃烧室，这类燃烧室不适用于采用平底缸盖的天然气发动机。

而中重型天然气发动机都是在柴油机的基础上开发而成，为保持与柴油机共线生产，即使在采用当量燃烧加EGR的燃烧技术时也采用与柴油机相同的平底缸盖结构。因此，需要提供一种异型表面燃烧室，使天然气、EGR和空气在缸内实现合理的流动混合，提高燃烧效率，降低爆震倾向。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种天然气发动机异型表面燃烧室，该燃烧室用于为采用平底气缸盖的当量燃烧天然气发动机提供能够组织合理的天然气、EGR和空气流动混合、实现快速燃烧、降低爆震倾向。

本实用新型采用的技术方案为：