[发明专利]用于减少氮氧化物的直喷式柴油发动机的燃烧室

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及直喷式柴油发动机的燃烧室，更详细地讲，涉及如下的柴油发动机的燃烧室：优化柴油发动机燃烧室的形状，强化燃烧室内的挤流（Squish）或涡流（Swirl），从而提高燃料与空气的混合性。

背景技术

一般而言，汽油发动机的原理是在燃烧开始前使空气与燃料均匀地混合之后，利用火花塞点火并燃烧，柴油发动机的原理是只吸入空气，以高压缩比压缩之后，向其中高压喷射燃料，从而达到自点火燃烧。

尤其，普通的柴油发动机主要使用使喷油器喷射的燃料，在形成于活塞的燃烧室（碗状物）中涡旋（Swirl），从而使燃料与空气很好地混合并燃烧的方法。

这种柴油发动机的燃烧室应设计成低烟气且即使喷射时机延迟也能够维持烟气不恶化的状态。即，柴油发动机的燃烧室应能够使喷射燃料与燃烧室壁面碰撞而促进混合气体的形成，保持燃烧室内的涡流，抑制燃料蒸气向形成于活塞与气缸盖之间的挤流区域流动，使空气的流动活跃。

这种柴油发动机在适当时机向燃烧室内喷射燃料而与吸入的空气混合，促进燃烧，发挥发动机性能，此时，燃料在压缩行程末期开始喷射，从压缩行程末期至爆发行程初期，在燃烧室内借助于涡流而与空气混合并进行燃烧，之后借助于挤流，未燃烧烟气与活塞顶部的空气混合而进一步燃烧，从而抑制生成烟气。

因此，柴油发动机为了提高发动机性能并改善排出的废气，应优化燃烧室的形状，使得在燃烧室内能够实现空气与燃料的最佳混合。

图1是以往柴油发动机燃烧室的剖面图，在柴油发动机中配置有用于使从喷油器（3）喷射的燃料在所述活塞（1）的上部产生涡流和挤流的碗状的燃烧室（2）。

所述活塞（1）在气缸体的内周面滑动，并进行上下运动，从而使所述燃烧室（2）内的空气压缩或膨胀，与此同时，混合从所述喷油器（3）喷射的燃料。

因此，如果在通过进气道而吸入的空气，借助于活塞（1）的上升运动而被压缩的状态下，从喷油器（3）喷射高压的燃料，则从所述喷油器（3）喷射的燃料在形成于所述活塞（1）的上面的燃烧室中引起涡旋，并与形成湍流的空气混合。

可是，这种柴油发动机的燃烧室在低速运转区域运转的条件下，涡旋强度变弱，因而不仅发动机性能恶化，而且在排除的废气方面，存在PM（Particulate Matter，颗粒物质）及氮氧化物（NOx）增加的问题。

为了解决这种问题一直在进行如下努力：使得能够调节喷油器（燃料喷嘴）的高度，或如韩国专利公开第10-2005-0036098号的柴油发动机的活塞结构中所示，把燃烧室的形状配置成放射状。

但是，在这种柴油发动机的燃烧室中，由于燃料与空气的混合不顺畅，因此会发生流动停滞（flow stagnation），而由于这种流动停滞，会产生燃烧集中而导致温度局部增加，因而存在氮氧化物增加的问题。

【现有技术文献】

【专利文献】

（专利文献1）韩国专利公开第10-2005-0036098号

发明内容

要解决的技术问题

为了解决如上所述的问题，本发明的实施例提供如下的用于减少氮氧化物的直喷式柴油发动机的燃烧室：优化燃烧室的形状，使从喷油器喷射的燃料能够在燃烧室内均匀地产生涡流或挤流。

解决问题的技术方案

本发明实施例的直喷式柴油发动机的燃烧室包括：隆起部（57），其在碗状物的底面中央，向喷油器（10）凸出形成；肋部（55），其在所述碗状物的侧面，向所述喷油器（10）凸出形成；以及隔着所述肋部（55）形成于所述肋部（55）的下部的主燃烧室（50）和形成于所述肋部（55）的上部的副燃烧室（60），所述副燃烧室（60）的表面呈凹陷的碗状，所述副燃烧室（60）的深度为1.0mm以下。

另外，所述副燃烧室（60）的深度可以为0.8mm以下。

另外，所述副燃烧室（60）的深度可以为0.2mm至0.8mm。

另外，所述副燃烧室（60）的深度可以为0.1mm至0.2mm。

另外，所述肋部（55）的直径（D1）可以比所述主燃烧室（50）的最大直径（D2）小，所述主燃烧室（50）的最大直径（D2）可以比燃烧室入口直径（D3）小。

另外，所述主燃烧室（50）的燃烧室最大深度（H2）与所述肋部（55）的肋曲率中心深度（H1）的比率（H2/H1）可以为2.2至2.8。

另外，在所述喷油器（10）上可以形成有多个喷射孔，从所述喷射孔喷射的燃料喷射流（13）与气缸盖的水平面形成的角度（A）可以为10度至30度。