[发明专利]柴油机双涡流燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机双涡流燃烧系统，其属于发动机混合气形成和燃烧领域。

背景技术

众所周知，柴油机虽然过量空气系数大，但由于多孔喷雾在圆周方向分布不均匀，一部分喷雾堆积在落点附近或形成油膜，另一部分反弹后向圆周扩散，而在喷雾的落点处形成过浓区，使得燃烧不完全。因此，优化匹配燃烧室形状、喷雾和气流运动一直是内燃机工作者的主要任务之一。在小排量、高速柴油机中，涡流室燃烧系统应用较为广泛。由于涡流室系统中存在主副燃烧室，涡流室位于气缸盖上，呈球型或吊钟型，占总压缩容积的50～80％，有通道与主燃烧室相通。可以组织起强烈的压缩涡流，因此对于喷油器的喷油压力要求不高。其次，涡流室式柴油机还具有工作平稳，噪音小，高速适应性好，NOx和HC以及碳烟排放低等优点。但是，涡流室的散热面积相对较大，而且又直接与冷却水或冷却叶片连接，使得其散热损失较大，使发动机起动困难，经济性较差。

发明内容

为了更好地利用燃烧室内的气流来改善混合气形成与燃烧，本发明提供了一种柴油机双涡流燃烧系统。该燃烧系统在缸盖上设有吊钟型涡流室，在活塞顶主燃烧室中设有凸台，并有与通道出来气流方向相配合的引导气流旋转的环形槽。在弧形导流面作用下，能进一步组织涡流运动以形成双涡流，加强混合，提高空气利用率，改善燃烧。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柴油机双涡流燃烧系统主要包括一个活塞顶上的主燃烧室和一个气缸盖内的涡流室，设在镶块上的通道把涡流室和主燃烧室互相连通，一个喷油器设置在涡流室上方中间位置。所述活塞顶上设有一个构成主燃烧室的具有弧形导流面的环形槽，中部设有一个顶面低于活塞上平面的凸台；所述涡流室位于环形槽一侧的上方，镶块上的通道的出口方向指向位于环形槽中心圆线的切线方向；着火后，涡流室内已燃与未燃混合气顺通道冲入主燃烧室，在环形槽内形成两股燃气射流，燃气射流卷吸新鲜空气，并在主燃烧室内形成双涡流。

所述活塞的顶部轮廓主要包括由直线和圆弧构成凸台的顶面和环形槽的弧形导流面。

所述涡流室可采用吊钟型或球型。

所述通道的横截面可采用圆形、四边形或椭圆形；所述通道的纵截面是单通道或倒y形的通道。

上述技术方案的指导思想是：在压缩行程中，气流通过楔形通道进入涡流室，形成强烈的涡旋运动，促使油粒与空气良好混合。着火后，随着压力急剧升高，涡流室内已燃和未燃混合气及油粒一起被高速反喷入主燃烧室，在主燃烧室内，在弧形导流面作用下形成双涡流，随着涡旋的运动，燃气射流卷吸了更多的空气，从而提高了主燃烧室内的空气利用率，使得燃烧更加完全。

本发明的有益效果是：由于柴油机双涡流燃烧系统在活塞顶上设有一个构成主燃烧室的具有弧形导流面的环形槽，中部设有一个顶面低于活塞上平面的凸台，涡流室位于环形槽一侧的上方，镶块上的通道的出口方向指向位于环形槽中心圆线的切线方向。着火后，使得从涡流室冲出的已燃和未燃混合气在主燃烧室内产生强烈的涡旋运动以形成双涡流，进一步改善了混合，使主燃烧室内的空气得以充分利用，参与燃烧，使得燃烧更为完善，从而使发动机的经济性和排放指标得到改善。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是柴油机双涡流燃烧系统的结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图中：1、环形槽，1a、中心圆线，2、活塞，3、气缸套，4、气缸盖，5、镶块，6、通道，7、涡流室，8、喷油器，9、凸台，10、弧形导流面，11、燃气射流。

具体实施方式

图1、2示出了柴油机双涡流燃烧系统的结构示意图。由活塞2、气缸套3和气缸盖4围成的空间为主燃烧室，在气缸盖4内设有吊钟型涡流室7，在镶块5上倒y形的通道6把涡流室7和主燃烧室互相连通，一个喷油器8设置在涡流室7上方中间位置。在活塞2顶上设有具有弧形导流面10的环形槽1，该环形槽1是主燃烧室的主要空间，活塞2中部设有一个顶面低于活塞上平面的凸台9。显然，活塞2的顶部轮廓主要包括由直线和圆弧构成凸台9的顶面和环形槽1的弧形导流面10。涡流室7位于环形槽1一侧的上方，涡流室7的中心线与环形槽1的中心圆线1a垂直相交于一点。镶块5上倒y形的通道6的出口方向指向位于环形槽1中心圆线1a的切线方向。

图3示出了柴油机工作时在主燃烧室内形成双涡流的示意图。在压缩行程中，缸内的空气顺倒y形的通道6进入涡流室7，形成强烈的涡旋运动，促使燃油与空气充分混合。着火后，随着压力急剧升高，涡流室7内已燃和未燃混合气及油粒一起经由倒y形的通道6被高速反喷入主燃烧室内。由于倒y形的通道6的出口方向指向位于环形槽1中心圆线1a的切线方向，在环形槽1的弧形导流面10的引导下形成两股燃气射流11，燃气射流11卷吸新鲜空气，并在主燃烧室内形成双涡流，从而提高了主燃烧室内的空气利用率，使得燃烧更加完全。