[发明专利]气流对冲式天然气发动机快速燃烧室

说明书

(一)技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种气流对冲式稀燃天然气发动机快速燃烧室。

(二)背景技术

能源短缺和环境污染问题的日益突出给资源丰富和燃烧清洁的天然气汽车带来广阔的发展机遇，对天然气发动机技术的研究成为当前汽车行业研究的热点。

天然气发动机稀燃技术不仅能够改善发动机燃料经济性，而且可以降低尾气排放。但是随着混合气变稀燃烧速率迅速降低，特别是天然气发动机着火温度高、火焰传播速度慢，随着混合气变稀，整个燃烧持续时间增加，要求增大点火提前角，但会导致爆震倾向和HC排放增加，因此若要进一步改善稀燃天然气发动机性能，提高发动机燃烧速率是关键。

燃烧室形状是影响火花点火发动机燃烧速率的最重要因素之一，通过燃烧室结构的优化设计可以提高点火前和燃烧过程中缸内湍流水平，从而加快整个燃烧进程，扩展稀燃发动机稳定运行稀限。

目前还没有关于气流对冲式天然气发动机快速燃烧室的报道。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气发动机燃烧室，即能够实现快速燃烧、扩展发动机稳定运行稀限的气流对冲式天然气发动机快速燃烧室。

本发明的技术方案是这样实现的：燃烧室位于活塞顶部，形状为缩口浅坛形，即燃烧室上细下粗，剖面类似于坛子，在活塞顶部有一环槽，环槽通过均布的斜槽与浅坛形燃烧室相通。

本发明还可以包括：

1、所述斜槽中心线与活塞顶面中心线之间的角度为45°。

2、所述斜槽为四个。

该天然气发动机是在柴油机基础上开发的单一燃料天然气发动机，原柴油机缸盖总体结构未作修改，喷油器孔出口位于汽缸中心，改造过程中将喷油器安装孔加工为火花塞安装孔，通过活塞头部设计将发动机的压缩比定为11，以三维CFD仿真与试验研究为手段对天然气发动机燃烧室结构进行优化和评价，在大量研究结果的基础上提出一种适合于稀燃天然气发动机的气流对冲式快速燃烧室。气流对冲式天然气发动机快速燃烧室，实现了缸内挤流与涡流的有效耦合，增加了上止点附近缸内的湍动能，使天然气发动机产生稳定快速燃烧，加快整个化学反应进程，扩展发动机稳定运行稀限，从而改善天然气发动机动力性、经济性和排放性能。

(四)附图说明

图1为气流对冲式稀燃天然气发动机快速燃烧室结构。

图2为气流对冲式稀燃天然气发动机快速燃烧室结构的俯视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

图1中1活塞头部环槽外径，2浅坛形燃烧室直径，3浅坛形燃烧室缩口直径，4浅坛形燃烧室缩口处圆角，5靠近燃烧室缩口处圆角，6燃烧室底部圆角，7活塞顶部环槽深度，8燃烧室缩口深度，9燃烧室深度。图2中10活塞头部环槽内径，11斜槽宽度，12斜槽中心线角度。

结合图1和图2中气流对冲式稀燃天然气发动机燃烧室，燃烧室位于活塞顶部，形状为缩口浅坛形，结构尺寸如下：烧室直径2为100mm，缩口直径3为90mm，缩口深度8为4mm，燃烧室深度9为22.5～23mm，燃烧室底部圆角半径6为7mm，靠近缩口处圆角半径5为7mm，缩口处圆角半径4为2mm；在活塞顶部存在一环槽，环槽外径1为125mm，内径10为102mm，环槽深度7为2～3mm，环槽通过四个均布的斜槽与浅坛形燃烧室相通，斜槽宽度11为8.5mm，深度与环槽深度7相同，斜槽中心线与活塞中心线之间的角度为45°。由于原柴油机的进气道形状为螺旋形，经历进气和压缩行程缸内形成了如A方向旋转的涡流，随着活塞逐渐接近上止点，涡流被挤入浅坛形燃烧室，并以刚性涡的形式高速旋转，在未对燃烧室结构进行优化时，上止点附近形成的挤流从活塞四周挤气间隙向汽缸中心高速流动，这不仅使初期火核的散热增加，不利于初期火核的发展，而且挤流与燃烧室内涡流侧向撞击，未能充分利用挤流和涡流的运动能量，而本专利中当活塞接近压缩上止点时，气流经斜槽11从环槽中高速喷出，与坛形燃烧室内的涡流发射对撞，将缸内大尺度涡流转化成小尺度湍流，增加了缸内湍动能，加速了天然气发动机的火焰传播，缩短了整个化学反应进程，扩展了天然气发动机稳定运行稀限，从而改善发动机动力性、经济性和排放性能。